Besedna ura: 11 korakov (s slikami)
Besedna ura: 11 korakov (s slikami)

Kazalo:

Anonim

Pred nekaj leti sem začel ustvarjati svojo prvo besedno uro po navdihu lepih razpoložljivih navodil. Zdaj, ko sem naredil osem besednih ur, ki jih vsakič poskušam izboljšati, mislim, da je čas, da delim svoje izkušnje!

Prednost mojih izkušenj je, da je najnovejša različica moje ure Word pravzaprav precej preprosta: če imate vse komponente, bi jo morali zgraditi v enem dnevu.

Najprej notranjost ure Word

Moja trenutna različica uporablja RGB LED trak: to je LED trak, v katerem je vsaka 'žarnica' sestavljena iz rdeče, zelene in modre LED diode. S kombinacijo treh barv lahko ustvarite (skoraj) vsako barvo. RGB LED trak je krmiljen z enim vhodom (zame je še vedno malo čarovnije). Torej, če priključite eno žico, lahko nadzorujete vse LED v traku!

Za vsako črko na sprednji strani ure ure (glej ta korak kasneje) se skriva ena led traka z vodilom RGB. Torej, ko se prižge ena LED, naj zasveti eno črko. Da bi to dosegel, sem z laserskim rezalnikom izrezal mrežo iz lesene plošče. V drugih navodilih je bila ta mreža izdelana iz penastih trakov, ki so sestavljeni v mrežo. Poskusil sem tudi to, vendar mi to ni uspelo. Vendar sem v svoji prvi različici rešetko naredil iz tankih lesenih trakov, ki sem jih zlepil. To deluje popolnoma v redu, vendar traja veliko časa za izdelavo!

Možgani ure Word so Arduino Nano. Ta majhen računalnik lahko nadzoruje RGB LED trak. Na internetu lahko najdete neskončno veliko programov za zabavo, kar zabavno!

Da bi se izognili veliko spajkanju (kar traja nekaj časa in je precej obrt), uporabljam terminalski adapter za Arduino Nano. Vse, kar naredi terminalski adapter, nam omogoča, da svoje žice povežemo z Arduinom z vijaki.

Seveda je namen katere koli ure, poleg lepe, tudi prikaz časa. V moji Word Clock modul za uro v realnem času (RTC) spremlja čas. Zamisel tega modula je, da ko nastavite pravilen čas, nenehno utripa (dokler se baterija ne izprazni). Delam z DS3231 RTC, ki je precej poceni in veliko podpore je na voljo na internetu.

Zdaj je notranjost ure Word jasna, preidemo na zunanjost

Iz izkušenj vem, da je pomembno, da svoj projekt začnete s primerne baze. Zato skoraj vse svoje ure ure sestavljam z okvirjem RIBBA IKEA. Prednost tega je, da začnete z okvirjem, katerega koti so lepi za 90 stopinj, zunanji del pa je brezhiben. Seveda lahko po želji zgradite svoj okvir, vendar bi se držal okvirja RIBBA.

Obraz ure Word je določen s črkami, skozi katere lučka označuje čas. Našel sem dva načina za ustvarjanje tega obraza:

  1. Tisk na prozorni foliji. Negativ črk lahko natisnete na folijo. Črno črnilo izvira iz svetlobe. Pomanjkljivost te možnosti je, da mora biti črnilo dovolj gosto, da je nepregledno. Možna rešitev je, da obraz natisnete dvakrat in jih zložite drug na drugega.
  2. Papir za lasersko rezanje. Če lahko uporabljate laserski rezalnik, lahko iz papirja izrežete črke. Če je papir dovolj debel, svetloba ne bo prešla. Vendar morate uporabiti pisavo "šablona". Tovrstne pisave nimajo tesnega kroga. Tako na primer 'o' ne bo samo luknja v papirju, ampak dejansko 'o'.

Kaj počne Word Clock?

Seveda vam mora ura Word povedati čas. Poleg tega, ker uporabljamo RGB LED trak, lahko osvetlite katero koli črko v (skoraj) kateri koli barvi, ki jo želite! Barvo posameznih LED RGB lahko nastavite s programiranjem Arduino Nano. Če želite v realnem času spremeniti barve LED, lahko dodate gumb, ki to naredi namesto vas. Ker pa želim zaenkrat ostati preprost, to ni vključeno v ta navodila.

Pred kratkim sem razvil Wordovo uro, ki uporablja Bluetooth za nastavitev barv in časa. Če najdem čas, bom o tem objavil posodobitev!

1. korak: Zbiranje materialov in opreme

Potrebni materiali:

- Trak pod vodstvom RGB, 5 voltov, 60 svetilk na meter, individualno nameščen. Potrebujete približno 3 metre led traku. Na primer, to bo naredilo: RGB LED trak. Ip pomeni stopnjo odpornosti na vodo. Ker nobena od komponent, ki jih uporabljamo, ni odporna na vodo, je različica ip30 v redu. Cena: 4 evra na meter, torej 12 evrov.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Upoštevajte, da je primeren le Arduino, katerega zatiči so že spajkani na Arduino. Cena: 3 evre.

- Terminalni adapter za Arduino Nano. Z uporabo terminalskega adapterja boste prihranili veliko časa! So precej poceni: Terminal adapter Cena: 1 evro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Lahko uporabite drug RTC, vendar se je izkazal, da deluje popolnoma v redu! Cena: 1 evro.

- okvir RIBBA: okvir RIBBA (23x23 cm), črn ali bel. Cena: 6 evrov.

- Za obraz potrebujete:

  1. Prozorna folija, ki je primerna za tiskanje (vprašajte lokalno tiskarno!)
  2. Karton, primeren za lasersko rezanje (vprašajte svojega laserskega rezalnika!)

Cena: 5 eur.

- Mostične žice za povezavo komponent. Resnično ne vem, koliko jih potrebujemo, vendar so poceni in široko dostopni: mostične žice. Primerno je, da imajo moški-moški, moški-ženski in žensko-ženski kabli, vendar bodo to storile tudi moško-moške žice (z malo dodatnega spajkanja). Cena: 3 eur.

- Napajanje. LED trak RGB uporablja 5V. Pomembno je, da te napetosti ne presežete, saj se LED trakovi RGB zlahka poškodujejo. Vsak LED uporablja 20-60mA. Ker uporabljamo 169 LED, je jakost, ki je potrebna za napajanje LED, precej velika. Zato priporočam uporabo vsaj 2000 mA napajalnika, na primer naslednjega: Napajanje. Cena: 5 evrov.

- En 400-500 ohmski upor. Cena: zanemarljivo.

- En kondenzator 1000 uF. Cena: zanemarljivo.

- Ena prototipna plošča, na primer ta: Protoboard. Cena: 1 evro.

- kos lesa (deska), ki tvori zadnji del ure. Cena: 2 evra.

- Leseni trak velikosti približno 3 x 2 cm za pritrditev hrbtne strani ure na okvir. Cena: 1 evro.

- Dve žični matici (za povezavo s 5 žicami), ki sta na voljo v vaši lokalni trgovini. Cena: 2 evra.

Skupna cena: približno 40 evrov.

Potrebna oprema:

- Svinčnik- Spajkalna postaja- Orodje za odstranjevanje- Izvijači- Škarje- Dvostranski trak (za pritrditev sestavnih delov)- Žaga (za žaganje plošče za hrbtno stran ure Word)- Kos tkanine (za preprečitev prask na plošči RIBBA okvir pri delu na njem)

2. korak: Pregled

Zdaj imamo vse materiale, lepo je imeti pregled nad splošno idejo ure Word.

Obraz ure Word je sestavljen iz črk (natisnjenih na prozorni foliji ali lasersko izrezanih iz kartona). Za vsako črko se skriva en vodnik traku RGB. Ker okvir RIBBA meri 23 x 23 cm in uporabljamo LED trak RGB, sestavljen iz 60 svetilk na meter (torej 100 cm/60 lev = 1,67 cm na led), lahko v eno vrsto namestimo 23 cm/1,67 = 13,8 svetilk. Ker je 0,8 LED lahko nekoliko neprijetno, se držimo 13 LED na vrsto. Ker je okvir RIBBA kvadraten, bomo (pozneje) konstruirali "led-matriko" 13x13 LED.

Preprosto povedano, besedna ura je sestavljena iz majhne ure (RTC DS3231), ki po nastavitvi nenehno tiktaka. Ta majhna ura sporoča čas majhnemu računalniku (Arduino Nano). Majhen računalnik ve, katere LED diode naj se vklopijo za določen čas. Tako majhen računalnik pošlje signal prek podatkovne žice na LED trak RGB in prižge svetleče diode.

Sliši se precej preprosto, kajne ?!:)

3. korak: Obraz ure Word

Uporabili bomo 13 LED v eni vrstici in 13 vrstic, kar dodaja matriko LED 13x13.

Rezanje LED traku RGB

Izrežite 13 trakov RGB LED traku dolžine 13 LED. RGB led trak morate izrezati na sredini treh bakrenih ovalov.

Sestavljanje 13 LED trakov RGB

13 led trakov prilepimo na leseno ploščo, ki je vključena v okvir RIBBA. Na desko je prilepljen kavelj, ki ga je mogoče enostavno odstraniti z izvijačem. Z mrežo (prejšnjega koraka) lahko preprosto označite položaj vsakega vodila na plošči. Večina LED trakov RGB ima lepljiv hrbet, tako da jih lahko preprosto pritrdite na ploščo. Pomembno je upoštevati smer LED traku RGB. Puščice na LED traku RGB označujejo smer, v kateri teče tok. Ker želimo povezati 13 LED trakov RGB, moramo ustvariti neprekinjeno pot za tok. Nedavno je IKEA odrezala en vogal plošče, tako da je ploščo lažje izvleči iz okvirja. Ta odrezan vogal je priročno uporabiti za prenašanje žic z ene strani plošče na drugo. Z drugimi besedami, prepričajte se, da je prvi vodnik nameščen v odrezanem kotu.

Spajkanje 13 LED trakov RGB

Zdaj je 13 plošč LED RGB prilepljenih na ploščo, jih lahko povežemo s spajkalnikom. Najprej na vsako polovico bakrenih ovalov nanesite malo spajkanja. Drugič, prerežite žice mostička na enem koncu. Ponovno razpršite malo spajkanja na ogoljenem koncu žice. Sedaj se pripeti odtrgani konec žice dotaknite bakrene ovale in s spajkalnikom stopite spajkalnik in jih povežite. Povežite GND enega RGB LED traku z GND naslednjega RGB LED traku. Enako storite za 5V in podatkovne žice.

Dokončanje LED matrice

Spajate mostično žico na vsakega od treh bakrenih ovalov prvega vodila matrike RGB. Kot rečeno, je priročno, da prvi vodnik položite na odrezani vogal plošče, tako da lahko enostavno pripeljete tri žice na drugo stran plošče.

6. korak: Elektronika

Zdaj smo končali z LED matrico, lahko začnemo povezovati komponente.

Komponente (Arduino Nano v priključnem adapterju, RTC DS3231, žične matice) bomo prilepili na zadnjo stran plošče, na kateri smo izdelali LED matriko. Za pritrditev komponent lahko uporabite dvostranski trak.

RGB LED trak

Najprej vstavite Arduino Nano v terminalski adapter. Terminalni vmesnik je priročno postaviti na sredino plošče, saj je treba na priključni vmesnik priključiti kar nekaj žic. Podatkovni kabel LED traku RGB (srednji kabel) priključite na eno od digitalnih vrat Arduino Nano (običajno uporabljam vrata D6). Če želite zaščititi trak LED RGB pred napetostnimi sunki, lahko med podatkovno žico in Arduino postavite upor 400-500 ohmov.

RTC DS3231

Drugič, RTC DS3231 prilepite nekam na ploščo. Ta modul potrebuje štiri povezave: eno ozemljitev, eno 5V, eno SCL in eno SDA. Ne uporabljamo vrat SQW in 32K. Za priključitev na zatiče RTC DS3231 lahko uporabite žensko žico. Priključite SCL na peto analogno vrata (A5) Arduino Nano. SDA priključite na četrto analogno vrata (A4) Arduino Nano.

7. korak: Napajanje

Kakšen napajalnik uporabiti?

Napetost Arduino Nano lahko napajate s široko paleto napetosti. Vrata 'Vin' lahko prenesejo 7-12V, vrata 5V zmorejo 5V (kakšno presenečenje), Arduino Nano pa lahko napajate z mini kablom usb. Vendar pa je vodilni trak RGB bolj izbirčen v svojih zahtevah. Večina proizvajalcev predpisuje 5V +/- 5% vhod na svoje RGB LED trakove (za več informacij glejte napajanje Neopixlov). Zato bomo uporabili 5V napajalnik.

Trenutni LED RGB LED dejansko vsebuje tri ločene LED diode (rdečo, zeleno in modro), ki skupaj tvorijo želeno barvo. Eden od treh LED diod porabi približno 20 mA. Torej, RGB LED, ki oddaja belo barvo, tako da na rdečo, zeleno in modro LED diodo hkrati uporablja 3*20mA = 60mA. Če osvetlite vseh 169 RGB LED naenkrat v beli barvi, potrebujete 169*60mA = 10140mA = 10A*. Najpogostejši napajalniki so približno 2000 mA. Z drugimi besedami, osvetliti vse LED diode RGB hkrati v beli barvi ni zelo svetla ideja **.

Priporočam uporabo 5V, 2000mA napajalnika, saj so pogosti in precej poceni.

* Bodite pozorni, da so visoki tokovi (nad 5 mA) nevarni! Zato bodite zelo previdni pri vklopu ure Word!

** Obstaja nekaj trikov za prižiganje vseh lučk RGB hkrati, na primer priključitev napajalnika na oba konca LED traku RGB ali uporaba lučk RGB pri manjši svetlosti.

Priključitev napajalnika

Napajalnik bomo priključili na komponente. Kondenzator 1000 uF bomo povezali preko pozitivne in negativne žice napajalnika. Za zaščito povezave lahko uporabite protoboard (glejte sliko). Ker imamo kar nekaj komponent, ki potrebujejo napajanje, povežemo vsako od dveh žic napajalnika 5V na eno žično matico: imenovali jih bomo pozitivna žična matica (ki je povezana s pozitivno žico napajalnika) in negativna žična matica (ki je priključena na negativno žico napajalnika). Zdaj priključite 5V žice LED traku RGB in RTC DS3231 na pozitivno matico. Podobno priključite ozemljitvene žice (GND) LED traku RGB in RTC DS3231 na negativno matico. Arduino Nano bomo napajali prek njegovih 5V vrat in enega od njegovih zemeljskih vrat. Če želite to narediti, priključite 5V vrata Arduina na pozitivno matico in eno od vrat GND na negativno matico.

Zaščita napajalnika

Da ne bi raztrgali vse vaše lepo ožičene elektronike, je priporočljivo, da kabel napajalnika pritrdite na notranjo stran okvirja RIBBA. To lahko storite tako, da preprosto naredite vozel v napajalnem kablu, preden zapusti zadnjo stran ure Word. Bolj eleganten način je, da kabel pritrdite tako, da ga pritrdite na notranjo stran okvirja RIBBA. To lahko preprosto storite tako, da uporabite majhen kos lesa in ga z dvema vijakoma privijete v notranjost okvirja RIBBA. Priključite napajalni kabel med kosom lesa in okvirjem RIBBA. V svoji najnovejši različici ure Word sem za pritrditev napajalnega kabla uporabil majhen tečaj (približno 3 cm). Prednost tega je, da vam ni treba rezati majhnega kosa lesa.

8. korak: Vse skupaj

Zdaj smo natisnili ali izrezali obraz ure Word, dokončali LED matriko in povezali elektronske komponente, čas je, da sestavimo vse plasti ure Word.

  1. Prednjo stran ure Word postavite v okvir RIBBA.
  2. Postavite (pol) neprozoren papir (navaden papir za tiskanje ali paus papir), da svetlobo lepo razporedi po črki.
  3. Mrežo postavite v okvir RIBBA.
  4. Ploščo z eno stranjo LED matriko, na drugi strani pa elektronske komponente lahko previdno vstavite v okvir RIBBA.

9. korak: Ustvarjanje zadnje strani ure Word

Zadnjo stran ure lahko preprosto naredite iz lesene plošče. Najlepši način za to je, da žagate kos deske enakih dimenzij (približno 22,5 x 22,5 cm) kot plošča, ki je bila dobavljena v okvirju RIBBA. Na zadnji strani ure Word izvrtajte dve luknji: eno za pritrditev na steno (če želite) in eno za napajalni kabel, da zapustite ure Word.

Žagali smo dva kosa lesenega traku dolžine približno 20 cm. Ta dva traka imata dve funkciji:

  1. Leseno ploščo držite na eni strani z vodilom RGB, na drugi strani pa na mestu z elektronskimi komponentami
  2. Ustvarjanje površine, na katero je mogoče priviti zadnjo stran ure Word.

Zdaj privijte te trakove na notranjo stran okvirja RIBBA, pri tem pazite, da jih tesno pritisnete na ploščo, ki drži električne komponente. Nato lahko leseno ploščo, ki ste jo pravkar žagali, položite na lesene trakove in jo pritrdite z vijaki.

Če želite uro Word postaviti na steno, se prepričajte, da je hrbtna stran ure ure trdno pritrjena.

10. korak: Programiranje Arduino Nano

Če ste začetnik programiranja Arduina, vam priporočam, da najprej naredite nekaj vaj (na primer Blink), ki so zelo informativne (in zabavne!).

Ker sem le študent strojništva, mi programiranje ni najljubši del projekta. Na srečo je moj svak magister računalništva, zato je bilo programiranje Arduina zanj kos. Torej, vse zasluge za programiranje so zanj (hvala Laurens)!

Osnovna ideja je, da navedete, katere LED diode so del katere besede. Upoštevajte, da je prva LED označena kot vodilna številka 0. Torej imamo 0-168 LED. Nato povejte Arduinu, katere besede morajo zasvetiti ob določenem času. Na RTC DS3231 nastavite čas, tako da Arduino ve, kakšen je trenutni čas.

Barve LED diod RGB LED traku so določene z vrednostjo 0-255 za rdečo, zeleno in modro. Tako je rdeča led označena z (rdeča, zelena, modra) = (255, 0, 0), vijolična pa z (reg, zelena, modra) = (255, 0, 255). LED, ki se ne uporablja, ima barvo (rdeča, zelena, modra) = (0, 0, 0).

Besede lahko združite glede na njihov namen:

  • Skupina, ki vedno zasveti ('To', 'je', vaše ime itd.)
  • Skupina besed, ki označujejo minute
  • Skupina sklopljenih besed ('preteklost', 'do', 'polovica', 'četrtina' itd.)
  • Skupina besed, ki označuje ure
  • Skupina, ki zajema vse črke, ki jih trenutno ne uporabljate

Za vsako skupino besed lahko nastavite barvo (to je lažje kot določiti barvo za vsako besedo ali celo črko posebej).

Program lahko naložite tako, da povežete Arduino Nano z računalnikom z mini USB kablom.

UPDATE (januar 2019):

Datoteko Arduino sem dodal v Instructable. Datoteko je napisal moj svak, zato je vsa njegova zasluga! Datoteka temelji na ure Word, ki uporablja gumbe za preklapljanje med določenimi barvnimi načini in digitalnim načinom. Seveda lahko gumbe programirate tako, kot vam je všeč

Korak: Dokončaj

Če je šlo vse po načrtu, ste pravkar ustvarili svojo Word uro!

Če imate kakršna koli priporočila, ne dvomite v komentarje! Poskušal bom nanje odgovoriti, a ker je moj čas omejen, lahko traja nekaj časa.