Word Clock: 11 passi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Qualche anno fa, ho iniziato a realizzare il mio primo Word Clock, ispirandomi ai simpatici Instructables disponibili. Ora che ho realizzato otto Word Clock, che cerco di migliorare ogni volta, penso sia arrivato il momento di condividere la mia esperienza!

Un vantaggio della mia esperienza è che l'ultima versione del mio Word Clock è in realtà abbastanza semplice: se hai tutti i componenti, dovresti essere in grado di costruirlo in un giorno.

Innanzitutto, l'interno del Word Clock

La mia versione attuale utilizza una striscia led RGB: si tratta di una striscia led in cui ogni "lampadina" è composta da un led Rosso, Verde e Blu. Combinando i tre colori, si possono creare (quasi) tutti i colori. La striscia led RGB è controllata da un ingresso (ancora un po' di magia per me). Quindi, collegando un filo, puoi controllare tutti i led della striscia!

Dietro ogni lettera sul quadrante del Word Clock (vedi più avanti in questo passaggio) si nasconde un led della striscia led RGB. Quindi, quando un led si accende, dovrebbe illuminare una lettera. Per realizzare questo, ho usato un laser cutter per ritagliare una griglia di tavola di legno. In altri Instructables, questa griglia è stata realizzata utilizzando strisce di schiuma che vengono messe insieme in una griglia. Ho anche provato questo, ma questo non ha funzionato per me. Tuttavia, nella mia prima versione, ho realizzato la griglia con sottili strisce di legno che ho incollato insieme. Funziona perfettamente bene, ma richiede molto tempo per costruirlo!

Il cervello del Word Clock è Arduino Nano. Questo minuscolo computer è in grado di controllare la striscia led RGB. Puoi trovare infiniti programmi su Internet con cui scherzare, piuttosto divertente!

Per evitare molte saldature (che richiedono tempo ed è piuttosto un mestiere), uso un adattatore terminale per Arduino Nano. Tutto ciò che fa un adattatore terminale è consentirci di collegare i nostri fili all'Arduino usando le viti.

Naturalmente, lo scopo di qualsiasi orologio, oltre ad essere carino, è quello di visualizzare l'ora. Nel mio Word Clock, un modulo Real Time Clock (RTC) tiene traccia dell'ora. L'idea di questo modulo è che una volta impostata l'ora corretta, continua a ticchettare (fino a quando la batteria è scarica). Lavoro con l'RTC DS3231, che è abbastanza economico e su Internet è disponibile molto supporto.

Ora l'interno del Word Clock è chiaro, passiamo all'esterno

Per esperienza so che è importante iniziare il tuo progetto da una base conveniente. Ecco perché costruisco quasi tutti i miei Word Clock utilizzando il telaio RIBBA di IKEA. Il vantaggio di questo è che inizi con un telaio di cui tutti gli angoli sono ben 90 gradi e la finitura dell'esterno è senza soluzione di continuità. Naturalmente, puoi costruire il tuo telaio se vuoi, ma mi limiterei al telaio RIBBA.

Il quadrante del Word Clock è determinato dalle lettere attraverso le quali la luce indica l'ora. Ho trovato due modi per creare questa faccia:

1. Stampa su pellicola trasparente. Puoi stampare il negativo delle lettere sulla lamina. L'inchiostro nero argina la luce. Uno svantaggio di questa opzione è che l'inchiostro dovrebbe essere sufficientemente denso da non essere trasparente. Una possibile soluzione è stampare due volte la faccia e impilarle una sopra l'altra.
2. Carta da taglio laser. Se sei in grado di utilizzare una taglierina laser, un'opzione è quella di ritagliare le lettere dalla carta. Se la carta è abbastanza spessa, non passerà la luce. Tuttavia, dovresti usare un carattere "stencil". Questo tipo di caratteri non ha cerchi ristretti. Quindi, ad esempio, la "o" non sarà solo un buco nella carta, ma in realtà una "o".

Cosa fa il Word Clock?

Naturalmente, il Word Clock dovrebbe dirti l'ora. Inoltre, poiché stiamo utilizzando una striscia led RGB, puoi illuminare qualsiasi lettera in (quasi) tutti i colori che desideri! Puoi impostare il colore dei singoli led RGB programmando l'Arduino Nano. Se vuoi essere in grado di cambiare i colori dei led in tempo reale, puoi aggiungere un pulsante che lo faccia per te. Tuttavia, poiché voglio mantenerlo semplice per ora, questo non è incluso in questo Instructable.

Recentemente, ho sviluppato un Word Clock che utilizza il Bluetooth per impostare i colori e l'ora. Se trovo il tempo posterò un aggiornamento su questo!

Passaggio 1: raccolta di materiali e attrezzature

I materiali necessari:

- Striscia led RGB, 5 volt, 60 led al metro, indirizzabili singolarmente. Hai bisogno di circa 3 metri di striscia led. Ad esempio, questo farà: striscia led RGB. La 'ip' sta per il grado di resistenza all'acqua. Poiché nessuno dei componenti che utilizziamo è resistente all'acqua, la versione ip30 va bene. Prezzo: 4 euro al metro, quindi 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Da notare che conviene però un Arduino i cui pin sono già saldati all'Arduino. Prezzo: 3 euro.

- Adattatore terminale per Arduino Nano. L'utilizzo di un adattatore terminale farà risparmiare molto tempo! Sono abbastanza economici: Adattatore terminalePrezzo: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Puoi usare un altro RTC, ma questo si è rivelato perfettamente funzionante! Prezzo: 1 euro.

- Cornice RIBBA: Cornice RIBBA (23x23cm), nera o bianca. Prezzo: 6 euro.

- Per il viso hai bisogno di:

1. Pellicola trasparente adatta alla stampa (chiedi alla tipografia locale!)
2. Cartone adatto al taglio laser (chiedi al tuo laser cutter!)

Prezzo: 5 euro.

- Ponticelli per collegare i componenti. Non so davvero quanti ne abbiamo bisogno, ma sono economici e ampiamente disponibili: cavi jumper. È conveniente avere fili maschio-maschio, maschio-femmina e femmina-femmina, tuttavia anche i fili maschio-maschio lo faranno (con un po' di saldatura extra). Prezzo: 3 euro.

- Alimentazione elettrica. La striscia led RGB utilizza 5V. È importante non superare questa tensione, perché le strisce led RGB si danneggiano facilmente. Ogni led utilizza 20-60 mA. Poiché utilizziamo 169 led, l'amperaggio necessario per alimentare i led è abbastanza grande. Pertanto, consiglio di utilizzare almeno un alimentatore da 2000mA, come questi: Alimentatore. Prezzo: 5 euro.

- Una resistenza da 400-500 ohm. Prezzo: trascurabile.

- Un condensatore da 1000 uF. Prezzo: trascurabile.

- Una scheda prototipo, come queste: Protoboard. Prezzo: 1 euro.

- Un pezzo di legno (tavola) per formare il retro dell'Orologio. Prezzo: 2 euro.

- Una striscia di legno di circa 3x2cm per attaccare il retro del Word Clock alla cornice. Prezzo: 1 euro.

- Due dadi per cavi (per collegare a volte 5 fili), disponibili presso il tuo negozio di bricolage locale. Prezzo: 2 euro.

Prezzo totale: circa 40 euro.

L'attrezzatura necessaria:

- Matita- Stazione di saldatura- Attrezzo spelafili- Cacciaviti- Forbici- Nastro biadesivo (per fissare i componenti)- Sega (per segare la lavagna per il retro del Word Clock)- Un pezzo di stoffa (per evitare graffi sulla RIBBA telaio mentre ci si lavora)

Passaggio 2: la panoramica

Ora che abbiamo tutti i materiali, è bello avere una panoramica dell'idea generale del Word Clock.

Il quadrante del Word Clock è costituito dalle lettere (stampate su un foglio trasparente o ritagliate al laser su cartone). Dietro ogni lettera si nasconde un led della striscia led RGB. Poiché la cornice RIBBA misura 23x23 cm e utilizziamo una striscia led RGB composta da 60 led per metro (quindi 100 cm/60 led=1,67 cm per led), possiamo inserire 23 cm/1,67=13,8 led in una fila. Poiché 0,8 led possono essere un po' scomodi, ci atteniamo a 13 led per fila. Poiché la cornice RIBBA è quadrata, costruiremo (in seguito) una "matrice di led" di 13x13 led.

Detto semplicemente, il Word Clock è costituito da un piccolo orologio (l'RTC DS3231) che una volta impostato, continua a ticchettare. Questo piccolo orologio comunica l'ora al piccolo computer (l'Arduino Nano). Il piccolo computer sa quali led dovrebbero accendersi per un tempo specifico. Quindi, il piccolo computer invia un segnale attraverso il cavo dati alla striscia led RGB e accende i led.

Sembra abbastanza semplice, non è vero?!:)

Passaggio 3: il quadrante del Word Clock

Useremo 13 led in una riga e 13 righe, che si sommano a una matrice di led 13x13.

Taglio della striscia led RGB

Taglia 13 strisce della striscia led RGB di una lunghezza di 13 led. Devi tagliare la striscia led RGB al centro dei tre ovali di rame.

Assemblaggio delle 13 strisce led RGB

Attacchiamo le 13 strisce led alla tavola di legno che è inclusa nel telaio RIBBA. C'è un gancio incollato alla lavagna, che può essere facilmente rimosso con un cacciavite. Usando la griglia (del passaggio precedente), puoi facilmente segnare la posizione di ogni led sulla scheda. La maggior parte delle strisce led RGB ha una parte posteriore adesiva, in modo da poterle facilmente attaccare alla lavagna. È importante notare la direzione della striscia led RGB. Le frecce sulla striscia led RGB indicano la direzione in cui scorre la corrente. Dato che vogliamo collegare le 13 strisce led RGB, dobbiamo creare un percorso continuo per far fluire la corrente. Di recente, IKEA ha tagliato un angolo della scheda, in modo che sia più facile estrarre la scheda dal telaio. È conveniente usare questo angolo tagliato per portare i fili da un lato all'altro della scheda. In altre parole, assicurati che il primo led si trovi nell'angolo tagliato.

Saldare le 13 strisce led RGB

Ora le 13 strisce led RGB sono attaccate alla scheda, possiamo collegarle usando il saldatore. Per prima cosa, eroga un po' di saldatura su ciascuna metà degli ovali di rame. In secondo luogo, tagliare i fili del ponticello spelare un'estremità. Anche in questo caso, erogare un po' di saldatura sull'estremità spellata del filo. Ora, porta l'estremità spellata del filo a toccare l'ovale di rame e usa il saldatore, sciogli la saldatura e collegali. Collegare il GND di una striscia led RGB al GND della successiva striscia led RGB. Fai lo stesso per i cavi 5V e dati.

Finitura della matrice led

Saldare un ponticello a ciascuno dei tre ovali di rame del primo led della matrice di led RGB. Come detto, è conveniente posizionare il primo led nell'angolo tagliato della scheda in modo da poter facilmente portare i tre fili dall'altra parte della scheda.

Passaggio 6: elettronica

Ora che abbiamo terminato la nostra matrice di led, possiamo iniziare a collegare i componenti.

Attaccheremo i componenti (Arduino Nano nell'adattatore terminale, RTC DS3231, dadi) sul retro della scheda su cui abbiamo realizzato la nostra matrice di led. È possibile utilizzare il nastro biadesivo per fissare i componenti.

Striscia led RGB

Innanzitutto, inserisci Arduino Nano nell'adattatore terminale. È conveniente posizionare l'adattatore terminale al centro della scheda, poiché è necessario collegare alcuni fili all'adattatore terminale. Collega il cavo dati della striscia led RGB (il cavo centrale) a una delle porte digitali dell'Arduino Nano (di solito uso la porta D6). Per proteggere la striscia led RGB dai picchi di tensione, puoi inserire un resistore da 400-500 ohm tra il cavo dati e Arduino.

RTC DS3231

In secondo luogo, attaccare l'RTC DS3231 da qualche parte sulla scheda. Questo modulo necessita di quattro connessioni: una massa, una 5V, una SCL e una SDA. Non usiamo la porta SQW e 32K. È possibile utilizzare un cavo femmina per il collegamento ai pin dell'RTC DS3231. Collegare l'SCL alla quinta porta analoga (A5) dell'Arduino Nano. Collegare l'SDA alla quarta porta analoga (A4) dell'Arduino Nano.

Passaggio 7: l'alimentatore

Che alimentatore usare?

Voltaggio È possibile alimentare Arduino Nano utilizzando un'ampia gamma di voltaggi. La porta "Vin" può gestire 7-12V, la porta 5V può gestire 5V (che sorpresa) e puoi alimentare Arduino Nano usando il mini cavo USB. Tuttavia, la striscia led RGB è più esigente nelle sue richieste. La maggior parte dei produttori prescrive un ingresso 5V +/- 5% alle proprie strisce led RGB (per maggiori informazioni vedere alimentazione Neopixel). Pertanto, utilizzeremo un alimentatore da 5V.

Il led Current One RGB in realtà contiene tre led separati (uno rosso, verde e blu) che insieme formano il colore desiderato. Uno dei tre led utilizza circa 20mA. Quindi, un led RGB che emette il colore bianco mettendo contemporaneamente i led rosso, verde e blu utilizza 3*20mA=60mA. Se accendi tutti i 169 led RGB contemporaneamente di colore bianco, occorrono 169*60mA=10140mA=10A*. Gli alimentatori più comuni sono circa 2000mA. Quindi, in altre parole, accendere tutti i led RGB contemporaneamente nel colore bianco non è un'idea molto brillante**.

Consiglio di utilizzare un alimentatore da 5V, 2000mA, poiché sono comuni e abbastanza economici.

* Si prega di prestare attenzione che le correnti elevate (sopra i 5mA) sono pericolose! Quindi, per favore, fai molta attenzione quando accendi il Word Clock!

** Ci sono alcuni trucchi per accendere tutti i led RGB contemporaneamente, come collegare l'alimentatore ad entrambe le estremità della striscia led RGB, o utilizzare i led RGB a una luminosità inferiore.

Collegamento dell'alimentazione

Collegheremo l'alimentazione ai componenti. Collegheremo un condensatore da 1000 uF sul filo positivo e negativo dell'alimentatore. È possibile utilizzare una scheda prototipi per proteggere la connessione (vedi immagine). Poiché abbiamo alcuni componenti che necessitano di alimentazione, colleghiamo ciascuno dei due fili dell'alimentatore 5V a un dado del filo: li chiameremo dado del filo positivo (che è collegato al filo positivo dell'alimentatore) e negativo dado del filo (che è collegato al filo negativo dell'alimentatore). Ora, collega i fili 5V della striscia led RGB e l'RTC DS3231 al dado del filo positivo. Allo stesso modo, collegare i fili di terra (GND) della striscia led RGB e l'RTC DS3231 al dado del filo negativo. Alimenteremo Arduino Nano attraverso la sua porta 5V e una delle sue porte di terra. Per fare ciò, collega la porta 5V dell'Arduino al dado del filo positivo e una delle porte GND al dado del filo negativo.

Protezione dell'alimentazione

Per evitare di fare a pezzi tutta l'elettronica ben cablata, si consiglia di fissare il cavo dell'alimentatore all'interno del telaio RIBBA. Puoi farlo semplicemente facendo un nodo nel cavo di alimentazione prima che esca dal retro del Word Clock. Tuttavia, un modo più elegante è quello di fissare il cavo fissandolo all'interno del telaio RIBBA. Puoi farlo facilmente usando un pezzetto di legno e avvitandolo all'interno del telaio RIBBA usando due viti. Fissare il cavo di alimentazione tra il pezzo di legno e il telaio RIBBA. Nella mia ultima versione del Word Clock, ho usato una piccola cerniera (circa 3 cm) per fissare il cavo di alimentazione. Un vantaggio di questo è che non devi tagliare un piccolo pezzo di legno.

Passaggio 8: mettere tutto insieme

Ora abbiamo stampato o tagliato il quadrante del Word Clock, finito la matrice di led e collegato i componenti elettronici, è ora di mettere insieme tutti gli strati del Word Clock.

1. Metti la faccia del Word Clock nella cornice RIBBA.
2. Metti una carta (semi) opaca (carta da stampa normale o carta da lucido) per distribuire bene la luce lungo la lettera.
3. Metti la griglia nel telaio RIBBA.
4. La scheda con da un lato la matrice led e dall'altro i componenti elettronici può essere accuratamente inserita nel telaio RIBBA.

Passaggio 9: creazione del retro del Word Clock

Il retro dell'orologio può essere semplicemente realizzato con una tavola di legno. Il modo migliore per farlo è segare un pezzo di tavola delle stesse dimensioni (circa 22,5x22,5 cm) della tavola fornita nel telaio RIBBA. Praticare due fori nella parte posteriore del Word Clock: uno per fissarlo al muro (se lo si desidera) e uno per il cavo di alimentazione per lasciare il Word Clock.

Sega due pezzi con una lunghezza di circa 20 cm della striscia di legno. Queste due strisce hanno due funzioni:

1. Tenendo la tavola di legno con da un lato la striscia led RGB e dall'altro i componenti elettronici in posizione
2. Creare una superficie su cui avvitare il retro del Word Clock.

Ora, avvita queste strisce contro l'interno del telaio RIBBA assicurandoti di premerle saldamente contro la tavola che contiene i componenti elettrici. Successivamente, puoi mettere la tavola di legno che hai appena segato sopra le strisce di legno e fissarla usando le viti.

Se vuoi appendere il Word Clock alla parete, assicurati che il retro del Word Clock sia fissato saldamente.

Step 10: Programmazione di Arduino Nano

Se sei nuovo nella programmazione di Arduino, ti consiglio di fare prima alcuni tutorial (come Blink), che sono molto istruttivi (e divertenti!).

Dato che sono solo uno studente di Ingegneria Meccanica, la programmazione non è la mia parte preferita del progetto. Fortunatamente, mio cognato ha un master in informatica, quindi programmare Arduino è stato un gioco da ragazzi per lui. Quindi, tutti i crediti per la programmazione sono per lui (grazie Laurens)!

L'idea di base è indicare quali led fanno parte di quale parola. Nota che il primo led è indicato come led numero 0. Quindi abbiamo 0-168 led. Successivamente, dici ad Arduino quali parole devono accendersi in un momento specifico. Imposta l'ora sull'RTC DS3231, in modo che Arduino sappia qual è l'ora corrente.

I colori dei led della striscia led RGB sono determinati da un valore 0-255 per rosso, verde e blu. Quindi, un led rosso è indicato da (rosso, verde, blu) = (255, 0, 0) e un led viola da (reg, verde, blu) = (255, 0, 255). Un led non utilizzato ha il colore (rosso, verde, blu) = (0, 0, 0).

Puoi raggruppare le parole in base al loro scopo:

• Un gruppo che si illumina sempre ("It", "is", il tuo nome, ecc.)
• Un gruppo di parole che indicano i minuti
• Un gruppo di parole accoppiate ("passato", "a", "metà", "quarto", ecc.)
• Un gruppo di parole che indicano le ore
• Un gruppo che copre tutte le lettere che non usi in questo momento

Per ogni gruppo di parole puoi impostare un colore (è più facile che definire un colore per ogni parola o anche lettera separatamente).

Puoi caricare il tuo programma collegando Arduino Nano al tuo computer tramite un mini cavo USB.

AGGIORNAMENTO (gennaio 2019):

Ho aggiunto il file Arduino a Instructable. Il file è stato scritto da mio cognato, quindi tutto il merito va a lui! Il file è basato su un Word Clock che utilizza i pulsanti per passare da determinate modalità di colore a una modalità digitale. Naturalmente, puoi programmare i pulsanti nel modo che preferisci

Passaggio 11: finire

Se tutto è andato secondo i piani, hai appena creato il tuo Word Clock personale!

Per favore, se hai qualche consiglio, non dubitare di commentare! Cercherò di rispondere, ma dato che il mio tempo è limitato, potrebbe volerci un po' di tempo.