Word Clock: 21 passaggi (con immagini)

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

Un'altra versione del popolare word clock. Alimentato da un clone arduino e dai LED WS2812B, il design è stato ispirato prima da questo esempio, quindi ho riscritto il firmware incorporando alcune idee da questo istruibile utilizzando la libreria fastled.

I miei obiettivi per questo design erano di avere:

• Lettere più grandi/più vicine possibili senza leggere sbavature tra di loro
• Controllo su singole lettere piuttosto che su una parola alla volta
• Adatto per essere appeso a una parete o seduto su un tavolo
• Controlli intuitivi
• Impressione di qualità
• Tagliabile al laser

Ho cercato di ridurre al minimo le comuni rivelazioni fai-da-te come la finitura superficiale di un oggetto stampato in 3D o le bruciature/giunti delle dita/cerniere viventi di un progetto tagliato al laser. Apprezzo quando qualcuno mi chiede dove ho comprato qualcosa che ho progettato e costruito da solo.

Di tanto in tanto, posso rendere disponibili le parti tagliate al laser qui su Etsy.

Passaggio 1: strumenti, materiali e forniture

Il requisito principale per questo progetto è l'accesso a un laser cutter con un'area di taglio di 9" x 9" o superiore. Sto usando l'onnipresente laser cinese "K40" 40w CO2 che è disponibile su ebay e altri siti esteri. Il mio è stato modificato per consentirgli di tagliare un'area più ampia (tra gli altri miglioramenti), altrimenti non sarebbe adatto a questo progetto fin dall'inizio. Se usi il K40, ti consiglio vivamente di usare il sussurrotore K40 invece di qualsiasi software con cui è stato fornito; i miei file SVG sono disegnati con questo in mente.

Utensili:

• Taglierina laser (area 9" x 9" o superiore, deve tagliare il legno)
• Computer con Arduino IDE
• Morsetti
• Materiale elettronico generico (tronchesi, spelafili, ecc.)
• Saldatore
• Pistola per colla a caldo
• Sega

Forniture:

• Colla per legno
• Siringa (per applicare la colla per legno, cercare la punta di plastica curva di una siringa dentale/per irrigazione)
• Colla calda
• Nastro adesivo
• Vernice (quadrante orologio)
• Macchia o vernice (cornice)
• Bicchieri e bastoncini monouso (per faccia epossidica)
• Carta vetrata
• Filo (ho usato un nucleo solido calibro 22)

Materiali:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (clone ebay) a $ 22+ (ufficiale)
• 1x modulo RTC DS3231 - $ 1 (ebay)
• 1x resistore da 10k - $ 1 per 50 (ebay)
• 3x interruttori tattili da 10 mm - $ 1 per 20 (ebay)

• 1x Striscia LED WS2812B 60 LED/metro - $ 15 a $ 23 (ebay)

  • Devono essere 60 LED per metro per avere una spaziatura corretta, in genere venduti come rotoli da 300 LED da 5 m.
  • Cerca la versione non impermeabile
• 1x scheda breakout Micro USB (opzionale) - $ 1,25 per 5 (ebay)
• 1x fotoresistenza gamma 10-20k ohm - $ 1 per 20 (ebay)
• 1x batteria CR2032 - $2 per 10 (ebay)
• Resina epossidica trasparente - $ 20 per un quarto (Home Depot)
• Sono necessarie solo poche once

• 1x compensato da 3 mm - $ 12 per un foglio da 4' x 8' (Home Depot)

  Questo di solito è chiamato underlayment o Luaun

• 1 x 1/4" x 1,5" x 48" tavola di quercia $ 5 (Home Depot)

  Cerca la più dritta e carina

• Carta (carta per stampante o qualsiasi cosa traslucida)

Si tratta di circa $ 70 dollari in totale, tuttavia ti ritroverai con abbastanza LED per due orologi, quindi potrebbe valere la pena prendere un altro Arduino e un pezzo di quercia e farne due contemporaneamente. Perchè no?

Passaggio 2: tagliare le parti in compensato

Questo dovrebbe essere abbastanza semplice. Taglia uno dei file SVG che iniziano con "3mm Plywood" dal file zip allegato. Per prima cosa usa una sega per trasformare il foglio 4x8 in qualcosa che si adatta al tuo laser cutter (se non fosse ovvio)

Potresti notare che il quadrante dell'orologio è specchiato: ho scoperto che con il mio laser ottengo un bordo più nitido sul fondo del tabellone, quindi metto giù la faccia più bella del legno. Se questo non è il tuo caso, rispecchia semplicemente il file e taglialo con il lato destro rivolto verso l'alto. Le piccole parti fluttuanti delle lettere saranno fragili, quindi cerca di evitare di perforarle. Raccomando di regolare le impostazioni di taglio in modo che le lettere cadano da sole: è molto facile rompere il centro di una O se si estraggono parti bloccate dal foglio.

Se rompi un pezzo di una lettera, non tutto è perduto. Aggrappati ai pezzetti e guarda avanti fino al gradino dove prepariamo la faccia e vedrai che possiamo metterli al loro posto senza troppi problemi.

Non dimenticare di incidere lo strato blu prima di tagliare il rosso.

Passaggio 3: tagliare le parti in quercia

Di solito lo faccio prima di iniziare o dopo aver finito di tagliare i pezzi di compensato perché richiede diverse impostazioni di taglio e una piccola configurazione sul laser. Abbiamo bisogno di uno ciascuno dei pezzi con i file denominati "Oak Frame" qui. Noterai che c'è un rettangolo blu nel file con le linee di taglio rosse. L'idea qui è di utilizzare una tavola di scarto come maschera/fissaggio nel laser in modo da poter tagliare le giunture a dita nelle estremità delle tavole in modo coerente.

1. Usando una sega, taglia la tavola di quercia in lunghezze di 9 pollici
2. Fissare una scheda di scarto sul letto laser in modo che non possa spostarsi facilmente.
3. Ritaglia il rettangolo blu. Non riavviare o riposizionare il laser dopo questo, il nuovo foro nel pannello di scarto è ora il nostro punto di riferimento per il resto dei tagli.
4. Metti il pezzo di quercia nel ritaglio e spingilo verso l'alto nell'angolo in alto a sinistra (supponendo che la tua origine sia in alto a sinistra. In caso contrario… la chiave è ottenere i tagli finali sulla quercia e avere il bordo superiore costantemente dritto, quindi potrebbe stare bene ovunque sia la tua origine). Fai del tuo meglio per non spostare la tavola di scarto mentre lo fai.
5. Tagliare!

Ho trovato che il K40 taglia abbastanza bene la quercia, ma dovrai regolare le impostazioni fino a ottenere un buon risultato.

Passaggio 4: assemblare il telaio

Dare una rapida carteggiatura alle parti in rovere per migliorare la superficie, quindi stenderle e applicare un po' di colla sulle giunture delle dita. È importante che la montatura finisca quadrata (o corrisponda alla forma del viso se il laser taglia un trapezio o un parallelogramma), un buon modo per assicurarti di farlo bene è usare il viso come guida prima che la colla si asciughi.

Ricontrolla il posizionamento delle caratteristiche, dal retro (a faccia in giù):

• I tre fori per i pulsanti dovrebbero essere sul lato sinistro e verso il retro dell'orologio
• L'unico foro per la fotoresistenza dovrebbe essere in alto e verso il retro dell'orologio
• La tacca per il cavo di alimentazione dovrebbe essere sul fondo e verso il retro dell'orologio

Se hai un disallineamento con i bordi superiore o inferiore del telaio, va bene purché non siano enormi. L'esempio che ho nella foto non è un problema, una rapida levigatura lo farà a filo prima della colorazione.

Puoi usare i morsetti se li hai, o anche il nastro adesivo funziona abbastanza bene.

Passaggio 5: dipingere e preparare il viso

Primo: dipingere.

Preferisco usare la vernice spray sul viso con un colore abbastanza neutro. Finora ho usato diversi grigi, argento e oro per il viso con buoni risultati. I colori più scuri danno un miglior contrasto con le lettere quando sono illuminate. Evita di levigare il viso a causa della natura fragile delle lettere. Se hai delle lettere rotte, dipingile contemporaneamente.

Secondo: applica il nastro adesivo

Il nastro adesivo ci permetterà di riempire il viso di resina epossidica senza che tutto fuoriesca dai fori. Applicare uno strato sul retro del viso e premere su tutta la superficie per assicurarsi che aderisca bene.

Terzo: taglia il nastro adesivo di 1/4 dal bordo. Dobbiamo tenerlo libero in modo da poter incollare il viso nella cornice senza rendere il nastro adesivo una caratteristica permanente.

Quarto: facoltativo: se hai delle lettere rotte, capovolgi la faccia e incollale sul nastro adesivo nel punto giusto.

Passaggio 6: installare i LED

Per prima cosa prendi la tua striscia LED e tagliala in corrispondenza dei segni indicati in 11 pezzi che sono 11 LED ciascuno. Dovrebbe esserci una linea che mostra dove tagliare proprio nel mezzo delle piazzole di rame esposte. Vanno bene forbici o tronchesi.

Quindi, rimuovi il supporto e incolla ogni striscia sulla piastra posteriore "a griglia". Se hai inciso le linee guida su questa parte in precedenza, puoi usarle come riferimento per mantenere le cose dritte. La spaziatura qui non è molto critica, probabilmente noterai che si sposta se ti ritrovi con una striscia che ha già un giunto di saldatura, penso che otterrai un giunto ogni metro circa quando acquisti il rotolo da 5 m.

Importante: notare la piccola freccia e Din/Dout. Vogliamo che la freccia sulla riga superiore vada da sinistra a destra, quindi inverti la riga successiva. Dovrebbe zig-zag da in alto a sinistra e terminare in basso a destra.

Passaggio 7: saldare i LED

Questo è probabilmente il passaggio più noioso. Uso un filo nudo di 22 gauge per risparmiare lo sforzo di spellare entrambe le estremità di questi fili corti.

Taglia 10 ciascuna di queste tre lunghezze:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Ogni filo deve essere piegato in modo che possa effettuare il collegamento dalla fine di una striscia all'inizio della successiva. Di solito prendo un paio di oggetti attorno ai quali posso piegare il filo: una penna funziona bene per quello più corto, il manico di un cacciavite per quello medio e un piccolo righello d'acciaio per quello più lungo. Puoi controllare le tue curve impostandole sulla tavola e vedendo se raggiungono i pad e rimangono entro le linee guida.

Salda questi fili tra le estremità delle strisce per formare un percorso continuo dall'alto a sinistra a quello in basso a destra - questo dovrebbe essere abbastanza autoesplicativo nelle foto.

Tenere questi fili è complicato e non dovresti assolutamente usare le dita perché si surriscaldano molto velocemente. Ho avuto successo con un coccodrillo e anche con il gizmo che vedrai nella foto. Potrebbe essere più facile stagnare prima il pad e poi tenere il filo anche con una pinzetta.

Dopo aver saldato i fili, puoi regolare la distanza tra di loro piegandoli con un cacciavite o simili - ovviamente non dovrebbero toccarsi.

Provo i LED prima di andare avanti, ma questo passaggio è facoltativo.

Passaggio 8: collegare i cavi di ingresso

Successivamente collegheremo alimentazione, massa e dati all'inizio della nostra striscia LED e solo alimentazione e massa all'estremità opposta. I fili per il lato di ingresso dovrebbero essere tagliati a circa 13 pollici di lunghezza: ho scelto il rosso per 5v, il giallo per i dati e il filo nudo per la terra.

Rimuovere ora una sezione dell'isolamento nella parte superiore/centrale del cavo 5v (vedi foto); lo useremo più avanti per la fotoresistenza.

All'estremità della striscia (in basso a sinistra) dal retro, usa solo due fili per 5v e terra, questi possono essere lunghi circa 5 pollici.

Consiglio di fissare i fili come mostrato con la colla a caldo per evitare movimenti. I giunti di saldatura con le strisce LED sono particolarmente fragili.

Passaggio 9: assemblare la griglia

Ci sono quattro diversi tipi di pezzi di griglia, sono etichettati se li hai incisi in precedenza:

• 2x estremità orizzontale
• 2x estremità verticale
• 10x verticale
• 10x Orizzontale

La colla è facoltativa, ma consigliata. Mi piace usare la colla perché possiamo applicare un peso all'intero assemblaggio mentre si asciuga e correggere eventuali non planarità che facilitano le cose in generale.

Installare prima le parti verticali. I pezzi "Fine" vanno sui lati destro e sinistro, quindi riempiono il centro con il resto.

Quindi installare le parti orizzontali. I pezzi "Fine" vanno in alto e in basso, noterai che questi non hanno il piccolo ritaglio extra su di loro. Il resto delle parti orizzontali ha questa tacca in più in modo da eliminare i fili di collegamento che abbiamo saldato in precedenza. Allinea la tacca con i fili e alterna i lati mentre procedi.

Infine, se hai usato la colla, capovolgi il gruppo a faccia in giù su una superficie piana e mettici sopra qualcosa di pesante mentre si asciuga.

Passaggio 10: macchiare il telaio e installare il viso

Questo è un buon momento per colorare il telaio in rovere, a seconda della finitura che desideri. Dobbiamo incollare la faccia in posizione, e in questo esempio ho intenzione di usare una finitura ad olio sul legno - che interferirà con la colla per legno, quindi la applicherò più tardi. In alternativa, usa un diverso tipo di colla che non sarà interessata.

Quindi dobbiamo inserire la faccia nella cornice. La cosa fondamentale qui è impostare la profondità in modo che il retro dell'orologio finisca a filo o sotto la superficie posteriore del telaio e non sporga. Ci sono molti modi per farlo:

I piccoli distanziatori rettangolari sono giusti per impostare la distanza dalla faccia anteriore del telaio alla faccia.

Un altro modo per ottenere ciò è posizionare la cornice a faccia in su su una superficie piana, quindi impilare tutte le parti interne (saltare avanti per vedere come vanno) e infine premere la faccia in giù contro di esse. Tuttavia, assicurati che i fili non si trovino tra gli strati.

Puoi anche impilare le parti e usare le pinze, quello che vuoi!

Passaggio 11: versare la resina epossidica

Sostenere la parte posteriore su tutta la superficie per aiutare il nastro adesivo a rimanere in posizione. Posizionalo su una superficie piana.

Mescola circa 5 once secondo le istruzioni fornite con la tua resina epossidica. Generalmente si dirà di frullare in un recipiente per 6-10 minuti avendo cura di raschiare i bordi, quindi di trasferire in un recipiente pulito e mescolare ancora per qualche minuto o fino a raggiungere una certa temperatura.

Versare la resina epossidica sul viso. Cerco di riempire prima le lettere per ridurre al minimo le bolle d'aria, poi coprire il resto. Cerca di proteggerlo dalla polvere e usa periodicamente una pistola termica o una torcia per rimuovere le bolle.

Passaggio 12: installare la griglia e il diffusore LED

Rimuovere il nastro adesivo dalla parte posteriore del viso dopo che la resina epossidica ha terminato l'indurimento.

Si consiglia qualcosa per diffondere la luce tra i LED e la parte posteriore del viso:

• Nessun diffusore dà l'impressione di luci individuali dietro la lettera
• Un foglio di carta per stampante dà una luce molto uniforme, ma c'è un compromesso di ridotta luminosità totale
• Uno o due fogli di carta velina bianca sono un buon compromesso
• La carta velina nera riduce la luminosità ma fa anche risaltare meno le lettere non illuminate

Taglia la carta in modo che si adatti alla cornice e inseriscila tra la griglia LED e il viso. Assicurati che l'angolo della griglia LED con il cavo dati sia allineato con la lettera "I" in alto a sinistra.

Già che ci sei, posiziona la piastra posteriore nel telaio e traccia la sezione ritagliata sul retro della griglia con una matita, questo aiuterà ad allineare correttamente le parti più piccole in seguito.

Fissare la griglia LED in posizione con la colla a caldo.

Passaggio 13: aggiungi il coraggio

Incolla insieme i segmenti che girano intorno al centro come mostrato, quindi usando le linee che hai tracciato sul retro della griglia LED, incollali. Usa la scheda breakout arduino e micro USB come distanziatori per assicurarti che si adattino.

Incollare i piccoli distanziali rettangolari lungo il perimetro, facendo attenzione a non coprire i fori per gli interruttori a sinistra e la fotoresistenza in alto.

Usa la colla a caldo per fissare Arduino e le schede breakout micro USB.

Rimuovi i pin dell'intestazione angolata dal modulo RTC, se applicabile. O dissaldare o semplicemente tagliarli via - non li useremo.

Infine, usa la colla a caldo per fissare il modulo RTC in basso a sinistra. Consiglio di utilizzare la piastra posteriore come guida per posizionarla nel punto perfetto. Incolla il modulo nella scheda, applica un po' di colla, quindi mettilo in posizione e spingi il modulo verso il basso a filo della scheda sottostante.

Passaggio 14: pulsanti e fotoresistenza

Fissare gli interruttori in basso a sinistra con la colla a caldo, prestando attenzione all'orientamento. I quattro pin sugli interruttori sono uniti a coppie, consiglio di ruotarli in modo che una coppia sia vicino al fondo e l'altra in alto - questo renderà più facile la saldatura in seguito.

Incolla la fotoresistenza in alto - basta centrarla sul foro in alto

Passaggio 15: saldare le connessioni 5v/VCC

Questi dovrebbero finire tutti collegati al pin VCC sulla scheda breakout Micro USB.

1. Striscia LED in alto a destra
2. Striscia LED in basso a sinistra
3. 5V su arduino
4. VCC sul modulo RTC (terzo pin dall'alto)
5. Fotoresistenza

Passaggio 16: collegamenti a massa a saldare

Questi dovrebbero alla fine connettersi tutti al pin VCC sulla scheda breakout micro USB.

1. Striscia LED in alto a destra
2. Striscia LED in basso a sinistra
3. Arduino GND
4. Modulo RTC GND (pin inferiore)

5. Interruttori

   Guarda la foto di dettaglio. Gli interruttori tattili hanno quattro pin ma un solo contatto, sono collegati internamente a coppie. Se saldi a entrambi i pin per il filo di terra, controlla con un ohmmetro per confermare che entrambi i pin si trovano sullo stesso lato dell'interruttore, altrimenti lo andrai in cortocircuito

Passaggio 17: saldare le connessioni rimanenti

1. Resistenza da 10k. Arduino pin A0 a massa
2. Fotoresistenza. Pin Arduino A0
3. RTC. Secondo in alto sul modulo per arduino pin A4
4. RTC. Pin superiore sul modulo per arduino pin A5
5. Interruttore 1 (Modalità/Imposta). Arduino D2
6. Interruttore 2 (su). Arduino D3
7. Interruttore 3 (Giù/Annulla). Arduino D4
8. Dati LED. Arduino D6

Applicare una generosa quantità di colla a caldo per fissare i fili, in particolare per isolare i conduttori provenienti dalla fotoresistenza e per solidificare gli interruttori.

Infine, inserisci una batteria CR2032 nel modulo RTC.

Passaggio 18: caricare il firmware

Avrai bisogno di un PC con Arduino IDE per caricare il firmware su Arduino. Ecco le impostazioni che ho usato:

• Consiglio: "Arduino Nano"

• Processore: ATmega328P (vecchio bootloader)

  Nelle precedenti versioni IDE non avevo bisogno di scegliere la vecchia opzione bootloader, ma credo ci fosse una modifica per riflettere un aggiornamento dell'hardware ufficiale che non è presente nelle schede clone che hanno a disposizione

• Porta: dovrai capire quale dopo aver collegato la scheda

Sono necessarie sei librerie, tutte reperibili tramite il menu Strumenti -> Gestisci librerie nell'IDE:

• Filo (incluso di default credo)
• EEPROM (inclusa anche di default)
• RTClib (versione Adafruit 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versione 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versione 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia versione 3.1.6)

Dopo aver impostato le opzioni e installato le librerie dovrebbe trattarsi di compilare e caricare sul dispositivo con il pulsante "carica". Per verificare che il dispositivo funzioni è possibile aprire il monitor seriale dove dovrebbe esserci un breve messaggio all'avvio.

Passaggio 19: impostare l'ora

Potresti notare che l'orologio non mostra nulla all'inizio - questo è previsto. All'avvio cerca un colore e un'animazione salvati nella EEPROM, ma poiché non c'è nulla in memoria non sa cosa fare. Premere il pulsante 2 o 3 (su/giù) per selezionare un colore e aggiornerà il display.

Per impostare l'orologio:

1. Tenere premuto "Mode/Set" per accedere alla modalità di impostazione dell'orologio. L'ora dovrebbe essere visualizzata.
2. Utilizzare "Su" e "Giù/Annulla" per selezionare l'ora (0-23)
3. Premere "Mode/Set" per passare da ore a minuti
4. Utilizzare "Su" e "Giù/Annulla" per selezionare i minuti (0-59)
5. Tieni premuto "Mode/Set" per salvare l'ora e tornare alla visualizzazione dell'orologio

In modalità "Imposta", tieni premuto "Giù/Annulla" per tornare alla modalità orologio senza salvare una nuova ora.

Anche in modalità "Set", "Mode/Set" passerà da ore a minuti nel caso in cui sia necessario tornare indietro senza annullare.

Passaggio 20: aggiungere la cover posteriore

Aggiungi un po' di colla sul bordo superiore dei distanziatori che abbiamo installato in precedenza e questa è la fine della costruzione. Consiglio di lasciare questo fino alla fine in modo da avere la possibilità di risolvere eventuali problemi di cablaggio prima che sia tutto sigillato.

Passaggio 21: fatto

Il connettore micro USB è lì per comodità: nella mia esperienza è molto più facile trovare un micro cavo intrecciato dall'aspetto gradevole rispetto al mini-USB che si adatta all'Arduino.

Il funzionamento è semplice:

• Mode/Set seleziona un'animazione di cambio orario
• Su cicli attraverso i colori
• Giù scorre i colori nell'altra direzione

La luminosità dovrebbe regolarsi automaticamente con la luce nella stanza, attenuandosi quando diventa buio.