Orologio da parete a LED ambientale: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Recentemente ho visto molte persone costruire enormi matrici di LED che sembrano assolutamente belle, ma consistevano in un codice complicato o in parti costose o in entrambi. Quindi ho pensato di costruire la mia matrice LED composta da parti molto economiche e un codice molto facile da capire, che è anche se un po' più piccolo. Può anche fungere da orologio da parete, utile per le persone che non vogliono un display enorme che si limita a mostrare le sue animazioni funky.

Il mio obiettivo con questo progetto era di non includere saldature o strumenti elettrici in modo che questo progetto potesse essere accessibile a molte persone.

Questo progetto sarebbe consigliato a persone con conoscenze di base di elettronica, programmazione e per persone con una piccola esperienza di lavoro con l'acrilico:).

Passaggio 1: raccogliere tutti gli strumenti e i materiali da costruzione

Utensili:

1. un seghetto
2. Uno strumento di punteggio acrilico
3. Un semplice trapano a mano (va bene anche uno elettrico)
4. Punta da trapano da 12 mm o punta da trapano a gradino
5. Una coppia spelafili
6. Un paio di tronchesi diagonali
7. Un paio di forbici
8. Un pennarello o un pennarello
9. Una pistola per colla a caldo
10. Carta vetrata

Materiali da costruzione:

1. Nastro elettrico
2. Adesivo bicomponente
3. Supercolla o cianoacrilato
4. Stick di colla a caldo

Passaggio 2: raccogliere tutte le parti

Parti:

1. 50 pezzi WS2811 catena led (3 set)
2. Arduino UNO
3. Modulo RTC DS3231
4. Interruttore momentaneo in metallo con LED
5. Ponticelli
6. Alimentazione 5V 10A
7. Una presa CC
8. Cavo multifilo (16awg)
9. Foglio acrilico opalino (bianco traslucido) da 3 mm
10. 4 cm OD, tubo in PVC a parete sottile (10 metri)
11. Acrilico nero 6 mm

Passaggio 3: tagliare i tubi in PVC alla lunghezza

In questo passaggio taglieremo il tubo in PVC in cilindri più piccoli. Questi piccoli cilindri di tubo in PVC fungeranno da divisori tra i pixel, poiché non vogliamo che la luce di un LED si disperda nell'intero display. I LED si posizioneranno all'interno di questi cilindri e assicureranno che la luce proveniente da ciascun LED sia focalizzata in una particolare regione e non si riverserà in altri pixel.

Per realizzare la maglia dei tubi in PVC, dobbiamo prima tagliare i tubi in PVC nei cilindretti di identica lunghezza. Abbiamo scelto una lunghezza di 6 cm come altezza dei cilindri, ma puoi scegliere qualsiasi altezza intorno ai 6 cm a tuo piacimento. Assicurati solo che tutti i cilindri siano della stessa altezza.

Passaggi:

1. Usa qualsiasi scatola o libro per raggiungere un'altezza di 6 cm (o qualcosa di circa 6 cm).
2. Tieni un pennarello orizzontalmente sulla scatola, tieni il tubo in PVC contro un muro e fai in modo che la punta del pennarello tocchi il tubo. Ruota lentamente il tubo in PVC usando il supporto del muro per creare una linea piacevole e senza interruzioni attorno al tubo.
3. Tagliare sulla linea usando un seghetto. Fare in modo che i tagli siano il più dritti possibile, il che sarà fondamentale per la qualità della diffusione.
4. Se ci sono bave/irregolarità sul lato del cilindro, possiamo usare una carta vetrata o un taglierino per sbavare un lato. La sbavatura di un lato è sufficiente, tuttavia la sbavatura di entrambi i lati sarà piacevole.
5. Se hai solo un lato sbavato, segna quel lato con una "D". Quel lato sarà rivolto verso il foglio diffusore e l'altro lato con una "L" che indica il lato in cui verrà posizionato il LED. Se hai sbavato entrambi i lati, puoi vedere quale lato si trova più perpendicolarmente sul pavimento e contrassegnare quel lato con una "D" e l'altro lato con "L"
6. Ripeti 134 volte:)

Passaggio 4: incollare tutti i tubi in PVC

Ora che abbiamo tutti i tubi tagliati a misura, possiamo incollarli in un'unica rete enorme. Per incollare insieme tutti i tubi usiamo il cianoacrilato che è comunemente noto come supercolla.

Passaggi:

1. Iniziamo incollando due tubi insieme. Tieni due tubi entrambi orizzontalmente sul tavolo. Assicurati che siano entrambi a filo del tavolo e che il lato con la "D" scritta sia rivolto allo stesso modo e allo stesso livello. Una volta che tutto è allineato, possiamo mettere 1-2 gocce di supercolla tra i tubi.
2. Per l'incollaggio del terzo tubo seguire gli stessi passaggi sopra indicati. Tieni la rete incollata su un tavolo e posizionaci sopra il terzo tubo. Assicurarsi che il lato "D" dei tubi sia rivolto tutti nella stessa direzione e allo stesso livello. Applicare 1-2 gocce di supercolla su ogni cucitura. Se hai fatto tutto bene, quando tieni la rete in verticale, con le "D" rivolte verso il basso, non dovrebbe esserci alcun movimento oscillatorio e l'intera struttura dovrebbe essere a filo del tavolo.
3. Per incollare il quarto tubo e i restanti tubi possiamo facilmente tenere i tre pezzi incollati in verticale (con le "D" rivolte verso il basso ovviamente ^_^) e posizionare il quarto tubo su un lato qualsiasi dei tre pezzi incollati. Assicurati che le "D" siano rivolte allo stesso modo. Quindi possiamo semplicemente incollare il quarto pezzo ai tre pezzi incollati, lo stesso può essere ripetuto per il resto dei tubi per ottenere una struttura come mostrato sopra.

Passaggio 5: tagliare l'acrilico

Per tagliare il foglio acrilico, segnare le forme desiderate utilizzando le dimensioni indicate nell'immagine. Altrimenti, puoi stampare i file SVG forniti e allegare le pagine sopra il foglio acrilico e utilizzarlo come guida per il taglio.

Nota: le dimensioni potrebbero cambiare se hai utilizzato un diametro diverso per i tubi in PVC

Passaggi:

1. Se stai usando le stampe dei file SVG, incolla le pagine stampate sui fogli acrilici usando una colla stick o semplicemente incollalo sull'acrilico usando un pezzo di nastro adesivo.
2. Se non intendi utilizzare le pagine stampate, puoi utilizzare le dimensioni sopra indicate per contrassegnare le forme sul foglio acrilico.
3. Usa uno strumento di punteggio per segnare le linee da tagliare. Punteggio fino a quando il punteggio è profondo quasi quanto la metà dello spessore del foglio acrilico.
4. Quando il punteggio è terminato, tieni la linea di incisione sul bordo di un tavolo e applica una forte pressione sul lato del foglio acrilico sospeso in aria. Questo farà scattare il foglio acrilico lungo la linea di frattura. Se la quantità di pressione richiesta per far scattare l'acrilico è troppo alta, prova a fare più punteggi sulla linea mentre usi più pressione per segnare.
5. Fatelo per tutti i tagli richiesti.
6. Utilizzando una punta da trapano da 12 mm, praticare un foro in uno dei pannelli laterali per il pulsante

Passaggio 6: incollare la cornice alla rete

Questo passaggio è estremamente semplice. Stiamo incollando e telaio acrilico alla rete in PVC che abbiamo appena creato. Poiché i tubi in PVC sembrano brutti, li stiamo racchiudendo in una bella custodia in acrilico.

Passaggi:

1. Posizionare la rete di tubi in PVC sul pavimento assicurandosi che il lato con le "D" sia rivolto verso il basso.
2. Puoi posizionare il pannello laterale con il pulsante su qualsiasi lato desideri. Abbiamo deciso di andare in basso a destra.
3. Posiziona tutti i pannelli acrilici attorno alla rete in PVC assicurandoti che siano a filo con il pavimento. Assicurati che il lato con la scritta "D" sui pezzi di acrilico sia rivolto verso il pavimento. Apportare eventuali modifiche alle dimensioni delle lastre acriliche, se necessario.
4. Usa del nastro adesivo per tenere insieme tutti i pezzi di acrilico o chiedi a un amico di aiutarti tenendo i pezzi di acrilico saldamente alla rete.
5. Usa della super colla o un adesivo bicomponente per incollare tutti i fogli acrilici alla rete del tubo in PVC.

Nota: se hai intenzione di montare questo display a parete, la quantità di colla che dovresti usare dovrebbe essere un po' più del solito perché l'intero peso sarà supportato su un pannello acrilico e non vuoi che si pieghi o, peggio, cada a parte.

Passaggio 7: incollare tutti i LED all'interno della rete in PVC

Per quanto riguarda la quantità di lavoro noioso, questo dovrebbe essere l'ultimo processo che richiede molto lavoro,

Passaggi:

1. Prima di iniziare con il processo di incollaggio, posare le catene LED a terra in sequenza. Ogni catena di LED ha 50 LED. Posiziona l'inizio della catena successiva dove finisce la catena precedente. Ora, collega i connettori JST che escono dall'ultimo LED della catena precedente al primo LED della catena successiva. In questo modo, dovresti avere una catena lunga 150 LED.
2. Ora puoi incollare a caldo il primo led nel tubo in PVC più in alto e più a sinistra come mostrato sopra. Per identificare il primo LED della catena, individuare il LED dal quale esce un connettore come mostrato in figura che mostra l'incollaggio del primo LED.
3. Dopo aver incollato il primo basta seguire lo schema sopra riportato per incollare tutti i led nelle rispettive posizioni, ad esempio il secondo led andrà nel tubo proprio accanto ad esso
4. Dopo aver completato la prima fila incollando tutti i led della prima fila, si può partire dalla seconda fila, il primo led della seconda fila andrà nel tubo che si trova subito a destra e in fondo all'ultima delle prime file LED come mostrato nella guida
5. Ripetendo questo processo riempire i tubi rimanenti secondo la guida fornita.
6. Dopo aver completato l'incollaggio di tutti i LED nei rispettivi tubi, avrai ancora dei LED avanzati, puoi semplicemente tagliare il filo che esce dall'ultimo LED per rimuovere l'eccesso di LED.
7. Dopo aver tagliato il filo si può usare del nastro isolante per isolare i fili che escono dall'ultimo led proprio in modo che non creino cortocircuiti

Passaggio 8: distribuzione dell'alimentazione a tutti i LED

Da questo passaggio in poi ci concentreremo sul lato elettrico ad eccezione di alcune piccole attività di incollaggio.

Passaggi:

1. Vedrai che hai 3 coppie di cavi rosso e bianco che escono dal LED di partenza di ogni singola catena.
2. Collegare tutti i fili rossi insieme utilizzando un filo multifilo spesso. Puoi farlo semplicemente attorcigliando le estremità dei fili o saldandoli insieme a seconda di ciò che è conveniente per te. Otterrai risultati identici in entrambi i casi.
3. Fai lo stesso con tutti i fili bianchi. Assicurati di utilizzare un filo multifilo spesso, preferibilmente di un colore diverso, per differenziare le polarità.
4. Alla fine dovresti avere 2 fili che escono da tutto il display per positivo e negativo
5. Collega questi spessi fili a più fili al jack CC attorcigliando le estremità o saldando. Assicurati di isolare le estremità con un pezzo di nastro isolante.

Passaggio 9: cablaggio di Arduino

In questo passaggio completeremo tutti i collegamenti elettrici.

Nota: il pulsante potrebbe non essere dotato di fili pre-saldati, potrebbe essere necessario saldarli o semplicemente ruotarli in posizione, a seconda di quale è conveniente per te. Isolare le connessioni utilizzando del nastro isolante. Se il tuo non viene fornito con fili pre saldati, puoi seguire lo schema di piedinatura sopra indicato per identificare i rispettivi pin.

Utilizzare i cavi maschio-femmina e maschio-maschio per effettuare tutti i collegamenti necessari con Arduino UNO come descritto di seguito.

1. Collegare il modulo RTC DS3231 ad Arduino

• Collega il VCC del modulo RTC al VIN di Arduino
• Collega SDA del modulo RTC al Pin A4 su Arduino
• Collega SCL del modulo RTC al Pin A5 su Arduino
• Collega GND del modulo RTC al pin GND su Arduino

2. Collegare il modulo pulsanti ad Arduino.

Per identificare i diversi pin sul pulsante, procedere come segue. Il pin con il segno "+" accanto è il pin Button LED (+) e quello opposto è il pin Button LED (-). Gli altri due pin sono i pin Button.

• Collega un pin qualsiasi del pulsante al pin 13 di Arduino
• Collega l'altro pin del pulsante al pin 12 di Arduino
• Connetti il pulsante LED (-) al pin 11 di Arduino
• Connetti il pulsante LED (+) al Pin 10 di Arduino

3. Collega la catena LED ad Arduino UNO

Identificare il LED di avvio dell'intera catena di LED.

• Collegare il filo rosso del connettore all'alimentatore 5V
• Collega il filo Verde del connettore al Pin 5 di Arduino
• Collegare il filo bianco del connettore a terra

Dopo aver terminato il cablaggio, è possibile fissare il pulsante al lato del pannello laterale di costruzione fissando il pulsante con il dado fornito.

Nota: abbiamo usato la colla a caldo sulle connessioni per assicurarci che non escano mentre è finito e appoggiato su uno scaffale

Passaggio 10: programmazione di Arduino

Per programmare Arduino abbiamo lasciato cadere il codice qui sotto, il codice è abbastanza ben commentato e abbastanza autoesplicativo, se non vuoi alcuna funzionalità o vuoi aggiungerne alcune tue dovrebbe essere davvero facile modificarlo da solo.

Se hai intenzione di utilizzare il codice senza modificare il codice stesso, c'è solo un parametro che devi impostare che è l'ora. Le istruzioni per impostare l'ora sono riportate nel codice.

Durante il caricamento del codice devi assicurarti di avere la libreria FastLED e la libreria DS3231 installate nel tuo IDE Arduino.

Passaggio 11: finire tutto

Abbiamo quasi finito con la nostra build, in questo passaggio finiremo solo tutte le piccole cose rimaste.

Gestire l'elettronica

L'elettronica sembrerà molto disordinata e probabilmente potrebbe anche disconnettersi se non sono incollati correttamente in posizione. Questo è qualcosa che può essere facilmente evitato incollando tutta l'elettronica all'interno della nostra custodia.

Potresti iniziare incollando Arduino alla base del display e il modulo DS3231 anche alla base del display. Il jack DC può essere posizionato dove è più conveniente tenendo in considerazione dove si desidera montare la struttura, la lunghezza del cavo dell'alimentatore e altri fattori simili.

Montaggio a parete (opzionale)

Se si desidera montare questo display a parete, è possibile praticare i fori da 5 mm nella piastra superiore e fissare alcuni morsetti a "L" alla piastra superiore con alcuni bulloni M5, rondelle e dadi, che fornirebbero fori di montaggio per montarlo su un parete. Se hai intenzione di tenerlo su uno scaffale come abbiamo fatto noi, non è necessario aggiungere quei morsetti a "L" per il montaggio.

Incollare il foglio diffusore

L'ultimo e più facile passaggio è incollare il foglio diffusore sulla nostra enorme rete in PVC. Verificare di aver rimosso il foglio protettivo in plastica sul foglio acrilico prima di procedere. Usa 10-15 gocce di colla a caldo spalmate sul foglio e premilo contro la rete per incollare il foglio. Usiamo la colla a caldo in quanto può essere facilmente rimossa con un semplice strattone per eventuali riparazioni.

PS: Staccare il foglio protettivo di plastica dal foglio acrilico è la parte più soddisfacente della costruzione.

Piastra posteriore (opzionale)

Se vuoi che il retro della matrice sia un po' più elegante, puoi tagliare un pezzo di acrilico nero da 6 mm che ha le stesse dimensioni del foglio diffusore e incollarlo sul retro della matrice usando della colla a caldo

Finito

Ora dovresti avere una matrice LED completamente funzionale che ha un bell'aspetto di giorno e sorprendente di notte. Apprezzo sinceramente se sei arrivato fino a qui. Poiché questa è la mia prima istruzione, ci sono molte cose da migliorare, in particolare le foto che ho scattato non erano le migliori, che sicuramente proverò a migliorare in futuro istruzioni (PS: la fotocamera del mio telefono non rende giustizia a questo display come sembra molto più cool nella vita reale). Se stavi costruendo, spero che ti sia piaciuta la costruzione e ti sia divertito un po'. I miglioramenti sono davvero i benvenuti e non vedo davvero l'ora di vedere cosa potete migliorare e fare diversamente ^_^