Budget Arduino RGB Word Clock!: 7 passaggi (con immagini)

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

Ciao a tutti, ecco la mia guida su come creare il vostro word clock semplice ed economico!

Strumenti di cui avrai bisogno per questo progetto

1. Saldatore e Saldatore
2. Fili (idealmente almeno 3 colori diversi)
3. Stampante 3D (o accedi a una, puoi anche inviare i file.stl a una tipografia se non hai una tua stampante)
4. Strumenti di base (cacciaviti, tronchesi, lime, ecc…)

Tutta la parte che dovrai ordinare è trattata nella sezione BOM di questa guida!

Spero che ti piaccia, ora iniziamo!

Fase 1: Proposta di progetto

Era da tempo che desideravo realizzare un word clock da tavolo RBG sulla falsariga del progetto Adafruit qui LINK

Le cose chiave che mi hanno fermato sono stati il costo delle parti e la necessità di parti tagliate al laser!

Quindi l'obiettivo di questo progetto era realizzare una versione economica e semplice utilizzando una matrice RBG economica e un Arduino Nano, quindi stampare in 3D un involucro personalizzato bypassando la necessità di parti tagliate al laser.

Fase 2: Distinta materiali - Elettronica e meccanica

La distinta base (BOM) per questo progetto dovrebbe arrivare a £ 13,21 per 1 word clock completo.

Il costo totale dell'ordine (incluse le spese di spedizione per il Regno Unito) dovrebbe arrivare a £ 51,34 supponendo che sia necessario acquistare ogni parte comprese le bobine complete da 1 kg di PLA per la custodia.

(Costo ordine - Costo DBA)

1. £ 6,42 - £ 6,42- Matrice 8x8 WS2812B -
2. £1,83 - £1,83- Arduino Nano V3 -
3. £ 1,75 - £ 1,75- Modulo RTC DS1307 -
4. £ 1,25 - £ 0,13 - Alimentazione Micro USB -
5. £ 4,31 - £ 1,44 - Scheda prototipi -
6. £ 1,05 - £ 0,11 - Vite M3 35mm x20 -
7. £ 4,13 - £ 0,82 - Piedini in gomma da 4 mm x4 -
8. 12,99 € - 1,20 € - PLA BQ 1,75 mm - Nero carbone -
9. £ 19,99 - £ 0,28 - AMZ3D 1,75 mm PLA - Naturale -

I calcoli PLA possono essere mostrati sopra nella tabella PLA Calc. Ho ipotizzato che il volume del PLA sia di circa 800 cm^3/kg, il che significa che una bobina da 1 kg dovrebbe avere circa 330 metri di plastica. Ho quindi utilizzato la quantità prevista di PLA necessaria per stampare ogni parte per calcolare il costo.

Passaggio 3: parti stampate in 3D

I modelli di stampa 3D possono essere trovati tutti su Thingiverse qui -

Le istruzioni di stampa possono essere trovate sulla pagina Thingiverse collegata sopra

Ho progettato questo modello in Fusion 360 utilizzando il design dell'involucro Adafruit Laser Cut come modello (Link).

Ho mantenuto le stesse lettere del pannello frontale poiché utilizzeremo lo stesso codice utilizzato dal progetto Adafruit.

La custodia ha inclinato l'orologio di 10° per dargli un angolo di visione migliore. Il layout delle lettere deve essere leggermente più grande della versione Adafruit poiché la matrice LED RGB 8x8 che ho scelto di utilizzare è di circa 64 mm x 64 mm invece dei 60 mm x 60 mm dell'Adafruit NeoMatrix.

La custodia ha 6 parti,

1. Pannello frontale - Questo ha le lettere posizionate davanti alla matrice LED.
2. Pannello centrale (angolato) - Questo mantiene la matrice in posizione e si collega al pannello frontale e al pannello posteriore. Questa sezione è a 10°.
3. Pannello posteriore (angolato): questo pannello ospita l'adattatore di alimentazione e si collega al pannello centrale.
4. Blocco dell'adattatore di alimentazione - Questa è una piccola parte che tiene in posizione l'adattatore.
5. Griglia divisoria: viene utilizzata per isolare la luce da ciascun LED, riducendo la dispersione della luce nelle lettere adiacenti.
6. Diffusore LED - Questa è una parte in PLA trasparente che aiuta a fondere la luce dei led RGB, questo aiuta anche l'intelligibilità delle lettere (nota che dovrai stampare 64 di questa parte, una per ogni LED della matrice).

L'intera custodia è montata insieme utilizzando le viti M3 35 mm e M3 15 mm.

Passaggio 4: codice

Ottenere Arduino IDE

Per questo progetto avrai prima bisogno dell'IDE Arduino che può essere scaricato qui - Link

Ottenere il codice base

Questo proietta il codice è stato messo da Adafruit e può essere trovato su GIT Hub qui - Link

Per chiunque non abbia mai usato GIT Hub prima, è davvero semplice! Per ottenere il codice scaricato e nell'IDE Arduino segui questi passaggi.

1. Fare clic sul collegamento al repository GIT
2. Fare clic sul pulsante "Clona o scarica" (verde), quindi selezionare Scarica ZIP
3. Estrai lo ZIP scaricato da qualche parte
4. Apri l'IDE Arduino
5. Nell'IDE di Arduino vai su File Open
6. Quindi vai al WordClock_NeoMatrix8x8.ino trovato nella cartella decompressa (Directory di esempio - C:\Users\xxxxxx\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock_NeoMatrix8x8.ino)

Ora hai aperto il codice!

Apportare la modifica al codice

Dobbiamo quindi apportare una modifica molto minore al codice fornito da Adafruit poiché stiamo utilizzando un microcontrollore diverso dal progetto originale.

In WordClock_NeoMatrix8x8.ino vogliamo modificare alcuni dei //define pin, Dobbiamo cambiare RTCGND in A4 e RTCPWR in A5 questo dice al codice dove si trovano le connessioni SDA e SCL su Arduino Nano.

Dovremo anche cambiare NEOPIN in D3 in modo che sappia dove è collegata la matrice 8x8 RBG Din.

Se non sei sicuro di averlo fatto correttamente, puoi scaricare il WordClock_NeoMatrix8x8.ino modificato allegato e sostituire quello nella tua directory.

Ottenere la libreria richiesta

Infine prima di programmare dovrai scaricare tutte le Librerie richieste, Adafruit ha incluso collegamenti a tutti questi nei commenti del

Oppure puoi cliccarli qui,

1. RTClib
2. DST_RTC
3. Adafruit_GFX
4. Adafruit_NeoPixel
5. Adafruit_NeoMatrix

Per chiunque non abbia installato la libreria IDE Arduino prima di seguire questi passaggi,

1. Tutti i collegamenti sopra sono per i repository GIT Hub, dovrai fare clic sul pulsante "Clona o scarica"
2. Seleziona scarica ZIP
3. Ora apri l'IDE Arduino
4. Fai clic sulla scheda "Schizzo" nel menu in alto
5. Passa il mouse sopra Includi libreria, quindi seleziona "Aggiungi libreria ZIP…"
6. Vai alla posizione in cui scarichi la libreria. ZIP e selezionala
7. Ora che la Libreria è stata installata, dovrai ripetere questi passaggi per ciascuna delle 5 Librerie collegate sopra.

Programmare Arduino Nano

Ora l'ambiente IDE è pronto ed è il momento di programmare Arduino Nano!

Assicurati che l'IDE Arduino sia stato configurato per compilare per la scheda Arduino Nano, per verificarlo,

1. Fare clic sulla scheda "Strumenti"
2. Passa il mouse sopra l'opzione "Schede:" e seleziona "Arduino Nano"
3. Collega Arduino Nano al PC e seleziona la porta COM corretta

Una volta seguiti i passaggi precedenti, puoi premere il pulsante di caricamento per programmare Arduno Nano!

Passaggio 5: elettronica

Ora che hai un Arduino Nano programmato, è ora di configurare l'elettronica!

Prima di cablare il tutto scollegare Arduino Nano dal connettore USB.

L'elettronica nel progetto è estremamente semplice, quindi è davvero facile da montare anche per i principianti, Connessioni

1. TP4056 - Saldare il filo rosso al + collegare vicino al connettore micro USB (mostrato sopra) questo è 5V (verificare con un multimetro se non è sicuro). Quindi collegare il filo nero al connettore - (di nuovo mostrato sopra).
2. Matrice RGB 8x8: collega Din all'Arduino Nano Pin D3, quindi Vcc a 5V e GND a GND.
3. DS1307 - Collega SDA all'Arduino Nano Pin A4 (questa è la connessione SDA del Nano), quindi collega SCL all'Arduino Nano Pin A5 (questa è la connessione SCL del Nano vedi il Nano Pin sopra). Quindi Vcc a 5V e GND a GND.
4. Arduino Nano - Non resta che alimentare Arduino Nano, per fare ciò collegare 5V a Vin e GND a GND accanto al pin Vin.

Una volta che tutto quanto sopra è stato seguito, il circuito è completo! ed è ora di programmarlo per verificare che funzioni tutto!

Prima di saldare tutte le connessioni di cui sopra è probabilmente una buona idea verificare che tutto funzioni utilizzando una breadboard e alcuni connettori. Ho mostrato alcune foto della mia verifica elettronica sopra!

L'ora dell'orologio non è corretta?

Se il tuo word clock non visualizza l'ora corretta, prova a riprogrammare Arduino Nano mentre sei connesso al modulo RTC. Se il problema persiste, rimuovere la batteria della cella dal modulo RTC e quindi aggiungerla nuovamente, dopo aver eseguito questo tentativo di riprogrammare nuovamente Arduino.

Passaggio 6: assemblaggio

Ora che hai le parti 3D, Code & Electronics è pronto per assemblare il word clock.

1. Posizionare il Fronte Standard piatto su una scrivania e inserire i 64 Diffusori LED.
2. Assicurarsi che tutti i diffusori siano stati inseriti in piano.
3. Posizionare la griglia divisoria nel gruppo anteriore standard.
4. Preparare l'elettronica discussa nel passaggio precedente.
5. Posiziona lo schienale piatto angolato sulla scrivania
6. Inserire il modulo caricatore USB nello slot nella parte posteriore angolata
7. Assicurarsi che la porta USB sia allineata attraverso l'apertura posteriore su Angled Back
8. Posiziona Angled Mid sull'elettronica e allinea con Angled Back, quindi inserisci l'elettronica
9. Posiziona la matrice LED sull'elettronica, il pannello dovrebbe allinearsi sugli slot dei medi angolati.
10. Posizionare il gruppo angolato sulla parte anteriore standard e inserire le viti M3 da 35 mm
11. Stringere le viti e posizionare i 4 piedini in gomma sulla base
12. Congratulazioni hai completato l'assemblaggio, è ora di accenderlo guarda l'ora!

Passaggio 7: lezioni apprese e conclusione

Nel complesso sono contento del risultato di questo progetto, ma ovviamente ci sono alcune cose che si sarebbero potute fare per migliorarlo.

Edizione 1

I moduli RTC DS1307 sono piuttosto frustranti da configurare e si spostano rapidamente fuori sincrono, il che significa che è necessario riprogrammare il dispositivo per risincronizzarlo.

Numero 2

CAD, probabilmente progetterei la custodia in modo leggermente diverso per migliorare il processo di assemblaggio e avere effettivamente un posto dove montare Arduino.

Problema 3

Perché non avere il Wi-Fi? Questa sarebbe un'ottima soluzione per il problema 1!

Quando ho iniziato questo progetto non avevo esperienza con ESP8266 / ESP32, ma se dovessi ricominciare questo progetto o fare un Rev2 prenderei in considerazione l'idea di adattare il codice per utilizzare il Wifi per ottenere l'ora corrente invece del DS1307.

Ciò potrebbe anche abilitare molte altre funzionalità come la regolazione del colore del display in base alle previsioni del tempo o cose interessanti come questa.

Grazie a tutti per essere arrivati alla fine della mia guida, se avete domande non esitate a commentare o inviarmi un messaggio diretto!