Come creare un orologio LED minimalista: 9 passaggi

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

Tutti quegli orologi da parete digitali possono essere così occupati, vero? Non vuoi davvero un grande display luminoso a 7 cifre che ingombra il tuo muro, intralciando, vero? Anche gli orologi analogici, sebbene più semplici, hanno ancora brutti numeri neri e lancette nella tua periferia. E il ticchettio, a volte può farti impazzire.

Posso presentare l'orologio a led per risolvere tutti i tuoi problemi. Invece di un brutto schermo o di mani rumorose e sgraziate, silenziosi puntini di luce circondano il perimetro, indicando secondi, minuti e ore. Completamente personalizzabile, puoi dare il volto a qualsiasi cosa. Legno, acrilico, persino marmo. Non importa la casa, l'orologio a LED può adattarsi all'estetica. Ti piacerebbe una lavagna bianca pulita, con tenui blu che si fanno strada lungo il bordo? Puoi. O forse preferisci un look più rustico, un viso in legno con luci arancioni? Una faccia nera con luci verdi? Tutto ciò che puoi immaginare, puoi creare con questo semplice design.

Il processo di seguito è una guida. Se vuoi, puoi creare l'orologio nella foto. Se vuoi qualcosa di più grande, puoi. Segui fedelmente o fai tuo il design. Dopotutto è il tuo orologio.

Forniture

I materiali utilizzati per l'orologio sono:

Acrilico bianco (traslucido, anche se funzionerebbe altrettanto bene con materiale opaco)

Striscia LED WS2812B, 144 LED per metro

Arduino Pro Mini, 16 Mhz, 5 V

Adattatore da USB a TTL (per la programmazione di Arduino)

Pulsante tattile (x2)

USB (maggiori informazioni nella fase di cablaggio)

Cavo di collegamento

Cavo multipolare (con due fili al suo interno)

Barretta di cioccolato. Non necessariamente usato per l'orologio, ma comunque importante…

Gli strumenti di cui avrai bisogno sono (in nessun ordine particolare):

un puzzle

Un saldatore, saldatura e una spugna

Una pistola per colla a caldo

Una bussola

Super colla

Fase 1: Panoramica e processo di progettazione

Sarò onesto, la struttura dell'orologio a LED è qualcosa che ho messo insieme in due settimane, con tutto ciò che avevo in giro a casa mentre ero in isolamento. Non è affatto perfetto, e lo rivedrò sicuramente più avanti nel corso dell'anno. Detto questo, entriamo nel perché.

Il principio di base alla base è che mentre esistono gli orologi a LED NeoPixel, tutti illuminano i loro LED direttamente (direttamente in faccia). Lo trovo un po' aggressivo (per non dire distraente), quindi mi è venuta un'idea migliore: brillare la luce sul muro. Questo crea alcuni effetti di luce molto belli, oltre ad avere l'effetto collaterale involontario di creare una luce soffusa sul viso.

Il framework è completamente personalizzabile e, sebbene non raccomando di avere più di 60 LED, se desideri un orologio più grande, la programmazione è in grado di gestirlo. Dovrebbe essere semplice per la maggior parte delle persone, anche per i principianti, personalizzarlo e ti spiegherò come farlo nel passaggio successivo. Per quelli di voi che hanno una certa esperienza con Arduino, molto di quello che dico sarà ovvio, ma per le persone che non ne hanno mai toccato uno in vita loro, ho cercato di renderlo il più semplice possibile.

Leggere l'orologio è come leggere un orologio analogico, che per molti adolescenti (come me) richiederà un po' di pratica. Colori diversi rappresentano lancette diverse, con l'impostazione predefinita blu per le ore, verde per i minuti, rosso per i secondi. Detto questo, cominciamo!

Fase 2: Programmazione Parte 1: Configurazione

La programmazione dell'orologio è relativamente semplice, ho fatto la parte difficile per te e l'ho scritta. Vai al sito Arduino e scarica il programma di installazione. Non l'app. È importante. Una volta scaricato, vai avanti e installalo. Prendi un bicchiere d'acqua mentre ciò accade, devi rimanere idratato. Una volta installato, dovresti essere in grado di aprire il file "ClockV2.ino" allegato.

Fase 3: Programmazione Parte 2: Installazione delle librerie

Dopo aver verificato che il software Arduino è installato, devi prendere la libreria FastLED.zip da qui. Se sei su Windows, inserisci la cartella all'interno in Documents/Arduino/libraries.

Su un Mac, apri il software Arduino e in alto nella finestra, fai clic su "schizzo". Dal menu a discesa, passa con il mouse su "includi libreria" e fai clic su "Aggiungi libreria. ZIP". Seleziona il. ZIP che hai appena scaricato e fai clic su Apri.

Questo è questo passaggio fatto. È stato facile, no?

Fase 4: Programmazione Parte 3: Personalizzazione del codice

Ora arriva la parte divertente: la personalizzazione! Tutto nel codice è stato commentato, quindi anche se hai la conoscenza più rudimentale della programmazione sarai in grado di vedere cosa sta succedendo. Le parti che potresti voler cambiare, tuttavia, sono le seguenti.

#define NUM_LEDS 60

Questo è abbastanza semplice, quanti LED ci sono nella tua striscia? Personalmente consiglio di tagliarlo a 60 perché è carino e semplice. è anche l'unico numero con un led al secondo (per un bel conteggio regolare).

FastLED.setBrightness(255);

Il controllo della luminosità si trova nella parte superiore. Questo accetterà un numero compreso tra 1 e 255, 1 è il più morbido e 255 è la massima luminosità.

leds[ledMins] = CRGB::Green;

leds[ledSecs] = CRGB::DarkRed; leds[ledHrs] = CRGB::Blue;

Questi possono essere trovati in fondo al codice. Tutto ciò che fanno è dire al programma su che colore impostare ogni "mano". Sperimenta in giro, guarda cosa ti piace. Se non vuoi la lancetta dei secondi (per ragioni che mi sfuggono), potresti anche eliminare la seconda riga e sbarazzarti completamente di quella "mano".

Passaggio 5: Programmazione Parte 4: Caricamento

Abbiamo quasi finito con l'aspetto del codice di questo progetto, solo un altro passaggio: portare il codice dal tuo computer ad Arduino. All'inizio può sembrare un po' scoraggiante, ma se riesci a collegare i punti, allora puoi farlo. Per prima cosa, salda i pin sul tuo Arduino. Hai solo bisogno della riga inferiore, che verrà piegata a 90 gradi.

Sul tuo adattatore da USB a TTL, trova i pin RX, TX, 5V, RST e GND. Collega i pin dell'adattatore ai pin nella parte inferiore di Arduino. RX a RX, TX a TX, 5V (o VCC) a VCC, GND a GND. Nota: alcuni adattatori avranno un piccolo ponticello per controllare la tensione. Impostalo sulla posizione 5V.

Fatto ciò, vai avanti e collegalo al tuo computer. Attendi qualche minuto mentre i driver si installano (di nuovo, bevi dell'acqua). Una volta fatto, apri il software Arduino. In alto, fai clic su "Strumenti" (o "Schizzo" su un Mac) e cambia la "scheda" in "Arduino Pro o Pro Mini". Successivamente, cambia il 'processore' in "ATmega328P (5V, 16MHz.)"

'Porto' è una questione di sperimentazione. Quando si scollega l'adattatore, quale porta scompare? Quando lo colleghi, appare di nuovo? Usa quello. Con tutto collegato, premi la freccia in alto a sinistra dello schermo e premi il pulsante vicino alla parte superiore di Arduino. Attendi circa un minuto e nella parte inferiore dello schermo verrà visualizzato un messaggio che dice "caricamento completato". Se per qualsiasi motivo fallisce, riprova, premendo il pulsante dopo un diverso periodo di tempo, finché non funziona. E questo è tutto! il software è finito!

Passaggio 6: elettronica

Ci sono quattro passaggi principali per ordinare l'elettronica. La base, i LED, il cablaggio e la spina. Per prima cosa però.

L'anello

Ci sono due opzioni per questo: puoi stampare in 3D la base o puoi tagliarla dal legno. La stampa 3D è molto meno complicata da creare, ma ovviamente scomoda se non hai una stampante 3D. Nel caso in cui tu ne abbia uno, però, il file.stl è allegato.

Farlo è anche semplice. È semplicemente un anello ritagliato in compensato da 12 mm, con un diametro di 132 mm (se stai usando più di 60 LED, dovrai calcolare il diametro da solo). Una piastra viene quindi incollata sul quarto superiore, con una tacca ritagliata di esso per accogliere il chiodo (o la striscia di comando, se lo si desidera) a cui si appende. Vedere il modello di seguito per una rappresentazione visiva.

Abbastanza semplice, vero? Nota che lo spessore della parete non è particolarmente importante se lo stai realizzando in legno, l'ho solo reso sottile per risparmiare filamento.

La striscia LED

La striscia LED è il fulcro del progetto. Sebbene sia dotato di adesivo industriale pre-applicato sul retro, ho scoperto che non era abbastanza forte da tenerlo in posizione. Potrebbe funzionare perfettamente per te, ma ti consiglio di usare la supercolla per tenerlo giù. Nel caso in cui.

Le lunghezze normali che puoi acquistare sono 50 cm e 1 m, in entrambi i casi dovrai tagliare la striscia a misura. Conta 60 LED e taglia lungo la linea nera. Conta MOLTO attentamente, non vorrai dover acquistare più LED.

Nota le frecce sulla striscia. Questa è la direzione in cui gireranno le "mani". Capovolgi l'anello in modo che la piastra di tacca sia rivolta verso il basso. Allinea il primo LED con la parte superiore della tacca di sospensione e premilo con decisione. Avvolgi i LED in senso orario, facendo passare i fili attraverso la tacca. I LED dovrebbero avvolgersi completamente, terminando appena prima del primo LED. Il LED a ore sei necessita di qualche modifica. Prendi il tuo coltello artigianale e taglia con molta attenzione una tacca nella striscia. La tacca dovrebbe essere sufficientemente ampia da contenere il cavo di alimentazione (cavo dual-core,) ma non più largo dello spazio tra i due contatti di rame. La regola che uso è provare a tagliare la freccia dalla striscia. Inoltre, è imperativo non tagliare i punti di saldatura dei LED.

Il cablaggio

Il cablaggio per l'orologio è il più semplice possibile. Ci sono tre tipi di cavi coinvolti: cavo di collegamento, per l'orologio stesso, cavo più spesso, che viene presaldato sui LED, e cavo dual-core, per portare l'alimentazione all'orologio.

Il diagramma sopra potrebbe sembrare un po' travolgente per cominciare, ma tutto ciò che devi fare è collegare i punti. Di seguito è riportata la mia foto del processo, in modo da avere un'idea di come dovrebbe essere. La connessione USB viene eseguita attraverso il cavo dual-core, in modo che appaia il più ordinato possibile.

La spina

A causa dell'elevato consumo energetico del sistema, dobbiamo averlo collegato da qualche parte. Spero di risolvere il problema in seguito, ma per ora dobbiamo accontentarci. Ho scelto una presa USB perché è comoda, tutti hanno un alimentatore di riserva e non dobbiamo smontare alcun trasformatore (leggi: non voglio che nessuno si faccia male mentre lo fa facendo lo stupido e leccando un condensatore).

Dopo un po' di caccia, ho trovato un vecchio cavo di ricarica di un elicottero giocattolo. Sicuramente tutti avevano uno di quegli elicotteri RC da $ 15 che si è rotto dopo un mese?

In caso contrario, per qualsiasi motivo, dovrai acquistare un connettore USB maschio e una protezione. In ogni caso, ho tolto l'involucro dal mio caricatore, ed ecco, si è staccato facilmente.

Dopo aver dissaldato due connessioni, la spina si è staccata. Tutto ciò che deve fare ora è saldarlo al cavo dual-core. Se tieni l'USB con i contatti rivolti verso di te e le linguette rivolte verso il basso, il cablaggio procede come segue: alimentazione, segnale, segnale, massa. Poiché non utilizzeremo i due connettori di segnale, colleghiamo solo i fili ai due esterni. Il filo che va a GND su Arduino va al connettore Ground (destra,) e quello VCC va a Power (sinistra).

Quei due fili ripiegati erano semplicemente lì perché il cavo che ho trovato era quad-core, invece di dual-core, non badare a loro. Tutto ciò che resta da fare ora è rimettere l'involucro intorno alla spina e riempirlo di colla a caldo.

Collegalo per provarlo. Controllare se vengono visualizzate le 'lancette' dei minuti, delle ore e dei secondi. Se è così, perfetto.

AVANTI! Al prossimo passo!

Passaggio 7: quadrante dell'orologio

Ecco che arriva la parte davvero difficile: tagliare a mano un cerchio perfetto. Bene, perfetto è facoltativo, ma sappiamo entrambi che non sarai in grado di vivere con te stesso se fai un orologio traballante. Il quadrante è solo un cerchio, 162 mm di diametro (o circa 15 mm più grande dell'anello su entrambi i lati, se stai realizzando un orologio più grande). Prendi un compasso, segnalo e preparati a tagliare.

Se decidi di utilizzare un materiale diverso dall'acrilico, ti auguro buona fortuna. Posso dirti in prima persona che l'acrilico da 6 mm è resistente. Mi sono fatto male al gomito scoprendo questo. Dopo una ventina di minuti di solido taglio, ho finalmente finito con un disco di acrilico straordinariamente uniforme (se lo dico io stesso). Due consigli. Per prima cosa, vai piano. Prenditi il tuo tempo, se sbagli dovrai ricominciare tutto da capo. Secondo, indossa una maschera. Stai tagliando un composto che probabilmente non vuoi nei tuoi polmoni.

Ora è il momento di avere quella tavoletta di cioccolato, dopo tanto duro lavoro. Te lo meriti. Cogli l'occasione anche per bere un po' di più. Dopo il taglio, tutto ciò che è veramente necessario è il montaggio. Ma limare il bordo del disco per assicurarsi che sia correttamente arrotondato prima di procedere.

Passaggio 8: incollaggio (e molto)

Siamo in dirittura d'arrivo, solo poche altre cose da fare. Per prima cosa, prendi il disco che hai ritagliato nell'ultimo passaggio. Traccia un cerchio su di esso, leggermente più grande del diametro del tuo anello (o leggermente più piccolo del diametro interno, se lo hai stampato in 3D).

(Sì lo so, è una linea bella e abilmente disegnata)

Allinea il tuo anello con esso nel miglior modo possibile, spesso è una buona idea avere una luce brillante che risplenda proprio sopra il tuo lavoro per eliminare eventuali ombre che potrebbero confonderti. Una volta che sei sicuro che sia nel posto giusto, incollalo semplicemente intorno all'interno (in modo da ridurre la possibilità di appannare i LED).

Il passaggio finale consiste nell'incollare i componenti, per ridurre al minimo le possibilità che si rompa qualcosa. La colla a caldo farà il trucco qui.

Aaaand, hai finito! non resta che provarlo! Il prossimo passo copre questo.

Passaggio 9: conclusione

L'ultima cosa da fare a questo orologio è applicare una soluzione altamente tecnologica a un problema. Potresti aver notato che l'Arduino ha una luce di potenza straordinariamente brillante e straordinariamente rossa che brilla attraverso l'acrilico (se in effetti hai l'acrilico). Puoi risolvere questo problema con l'espediente incredibilmente semplice di tagliare un minuscolo quadrato di nastro isolante e incollarlo sopra il LED. Anche il Blu-Tack funzionerebbe. O dipingere. Copri solo la luce. Per impostare l'orologio è sufficiente premere il pulsante in alto per incrementare le ore e quello in basso per incrementare i minuti.

Potresti scoprire che l'orologio guadagna o perde tempo, questo è dovuto al fatto che il cristallo nell'Arduino è affidabile solo circa il 90% del tempo. Normalmente puoi regolarlo cambiando la variabile 'seconda', vicino alla parte superiore. 1013 millisecondi è stato ciò che ha funzionato per me, ma potresti scoprire che ha bisogno di modifiche. Dopo averlo modificato, ricaricalo e attendi un giorno per vedere se rimane accurato.

Questo è tutto da parte mia, ora sai come creare un orologio minimalista personalizzato in modo univoco che, francamente, sembra davvero, davvero bello. Le foto non gli rendono giustizia, è molto più affascinante di persona. Ho sicuramente intenzione di rivisitarlo in futuro, con funzionalità come un chip orologio dedicato, oscuramento notturno, modalità sentinella (dove si accende solo se qualcuno è nelle vicinanze) e piena carica della batteria. Rimani sintonizzato.