Sõnakell: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Mõni aasta tagasi alustasin oma esimese Wordi kella valmistamist, inspireerituna saadaolevatest kena juhenditest. Nüüd, kui tegin kaheksa Wordi kella, mida püüan iga kord täiustada, arvan, et on aeg oma kogemusi jagada!

Minu kogemuse eeliseks on see, et minu Word Clocki uusim versioon on tegelikult üsna lihtne: kui teil on kõik komponendid, peaksite saama selle ühe päevaga üles ehitada.

Esiteks Sõnakella sisemus

Minu praegune versioon kasutab RGB LED -riba: see on LED -riba, milles iga „lambipirn” koosneb punasest, rohelisest ja sinisest valgusdioodist. Kolme värvi kombineerimisel saab (peaaegu) iga värvi luua. RGB led -riba juhib üks sisend (minu jaoks ikka natuke maagiat). Niisiis, ühendades ühe juhtme, saate juhtida kõiki riba LED -e!

Sõnakella esikülje iga tähe taga (palun vaadake seda sammu hiljem) peitub üks RGB LED -riba juht. Niisiis, kui üks LED süttib, peaks see süttima ühe tähe. Selle saavutamiseks kasutasin puitplaadi võre väljalõikamiseks laserlõikurit. Teistes juhendites valmistati see võre vahtribade abil, mis on kokku pandud võrku. Proovisin ka seda, kuid see ei õnnestunud minu jaoks. Kuid oma esimeses versioonis tegin võre õhukestest puitribadest, mille liimisin kokku. See töötab suurepäraselt, kuid selle ehitamine võtab palju aega!

Sõnakella aju on Arduino Nano. See väike arvuti on võimeline juhtima RGB LED -riba. Internetist leiate lõputult palju programme, millega jama ajada, päris lõbus!

Et vältida palju jootmist (mis võtab aega ja on üsna käsitöö), kasutan Arduino Nano jaoks terminali adapterit. Kõik terminali adapterid võimaldavad meil kruvide abil oma juhtmed Arduinoga ühendada.

Loomulikult on iga kella eesmärk lisaks ilususele ka aja kuvamine. Minu Word Clockis jälgib aega reaalajas kella moodul (RTC). Selle mooduli idee seisneb selles, et kui olete õige kellaaja määranud, tiksub see edasi (kuni aku on tühi). Ma töötan DS3231 RTC -ga, mis on üsna odav ja Internetis on palju tuge.

Nüüd on Sõnakella sisemus selge, liigume edasi väljapoole

Oma kogemusest tean, et on oluline alustada oma projekti mugavalt. Seetõttu ehitan peaaegu kõik oma Word Clocks kellad kasutades IKEA RIBBA raami. Selle eeliseks on see, et alustate raamiga, mille kõik nurgad on kenasti 90 kraadi ja välisviimistlus on sujuv. Loomulikult saate soovi korral oma raami ehitada, kuid ma jään RIBBA raami juurde.

Sõnakella näo määravad tähed, mille kaudu tuli näitab kellaaega. Leidsin selle näo loomiseks kaks võimalust:

1. Trükkimine läbipaistvale fooliumile. Saate trükkida fooliumile tähtede negatiivi. Must tint tuletab valgust. Selle valiku puuduseks on see, et tint peaks olema piisavalt tihe, et see ei oleks läbipaistev. Võimalik lahendus on printida nägu kaks korda ja virnastada need üksteise peale.
2. Laserlõikepaber. Kui teil on võimalik laserlõikurit kasutada, on võimalus tähed paberist välja lõigata. Kui paber on piisavalt paks, ei möödu valgus. Siiski peaksite kasutama šablooni fonti. Sellistel fontidel pole lähedasi ringe. Nii et näiteks „o” ei ole lihtsalt auk paberis, vaid tegelikult „o”.

Mida teeb Word Clock?

Muidugi peaks Sõnakell teile kellaaega näitama. Pealegi, kuna kasutame RGB LED -riba, saate süttida mis tahes tähte (peaaegu) mis tahes värviga! Arduino Nano programmeerimisega saate määrata üksikute RGB -valgusdioodide värvi. Kui soovite LED -ide värve reaalajas muuta, saate lisada nupu, mis seda teie jaoks teeb. Kuid kuna ma tahan seda praegu lihtsana hoida, ei kuulu see sellesse juhendisse.

Hiljuti töötasin välja Wordi kella, mis kasutab värvide ja kellaaja määramiseks Bluetoothi. Kui leian aega, postitan selle kohta värskenduse!

Samm: materjalide ja seadmete kogumine

Vajalikud materjalid:

- RGB-juhitud riba, 5 volti, 60 LED-i meetri kohta, eraldi adresseeritav. Te vajate umbes 3 meetrit LED -riba. Näiteks teeb see järgmist: RGB led riba. "IP" tähistab veekindluse astet. Kuna mitte ükski meie kasutatav komponent ei ole veekindel, sobib ip30 versioon hästi. Hind: 4 eurot meetri kohta, seega 12 eurot.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Pange tähele, et see on mugav vaid Arduino jaoks, mille tihvtid on juba Arduino külge joodetud. Hind: 3 eurot.

- Terminaliadapter Arduino Nano jaoks. Terminaliadapteri kasutamine säästab palju aega! Need on üsna odavad: Terminali adapterHind: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Võite kasutada mõnda muud RTC -d, kuid see töötas suurepäraselt! Hind: 1 euro.

- RIBBA-raam: RIBBA raam (23x23cm), must või valge. Hind: 6 eurot.

- Näo jaoks vajate kas:

1. Läbipaistev foolium, millele sobib printida (küsige oma kohalikult trükikojalt!)
2. Papp, mis sobib laserlõikamiseks (küsige oma laserlõikurilt!)

Hind: 5 eurot.

- Jumper juhtmed komponentide ühendamiseks. Ma tõesti ei tea, kui palju me vajame, kuid need on odavad ja laialdaselt saadaval: hüppajajuhtmed. Mugav on omada isas-mees-, isas-emane- ja nais-emane juhtmeid, kuid ka mees-mees juhtmed sobivad (natuke täiendava jootmisega). Hind: 3 eurot.

- Toiteallikas. RGB LED -riba kasutab 5V. Oluline on seda pinget mitte ületada, sest RGB LED -ribad on kergesti kahjustatavad. Iga LED kasutab 20-60 mA. Kuna kasutame 169 LED -i, on LED -ide toiteks vajalik voolutugevus üsna suur. Seetõttu soovitan kasutada vähemalt 2000 mA toiteallikat, näiteks: Toiteallikas. Hind: 5 eurot.

- Üks 400-500 oomi takisti. Hind: tühine.

- Üks 1000 uF kondensaator. Hind: tühine.

- üks prototüüp, näiteks: Protoboard. Hind: 1 euro.

- puutükk (tahvel) kella tagakülje moodustamiseks. Hind: 2 eurot.

- puidust riba, mille suurus on umbes 3x2 cm, et kinnitada Wordi kella tagakülg raami külge. Hind: 1 euro.

- Kaks traatmutrit (ühendamiseks 5 juhtmega), saadaval kohalikus isetegijapoes. Hind: 2 eurot.

Hind kokku: umbes 40 eurot.

Vajalik varustus:

- pliiats- jootmisjaam- eemaldustööriist- kruvikeerajad- käärid- kahepoolne teip (komponentide kinnitamiseks)- saag (Wordi kella tagakülje tahvli saagimiseks)- riidetükk (RIBBA kriimustuste vältimiseks) raam selle kallal töötades)

2. samm: ülevaade

Nüüd on meil kõik materjalid olemas, tore on saada ülevaade Sõnakella üldisest ideest.

Sõnakella esikülg koosneb tähtedest (kas trükitud läbipaistvale fooliumile või papist välja lõigatud laseriga). Iga tähe taga peitub üks RGB LED -riba juht. Kuna RIBBA raami mõõtmed on 23x23 cm ja me kasutame RGB LED -riba, mis koosneb 60 LED -ist meetri kohta (seega 100 cm/60leds = 1,67 cm LED -i kohta), siis mahutame ühte ritta 23 cm/1,67 = 13,8 LED -i. Kuna 0,8 LED võib olla pisut ebamugav, jääme 13 LED -i juurde rea kohta. Kuna RIBBA raam on ruudukujuline, koostame (hiljem) 13x13 LED-i led-maatriksi.

Lihtsamalt öeldes koosneb Word Clock väikesest kellast (RTC DS3231), mis kord seatud, tiksub. See väike kell edastab aja pisikesele arvutile (Arduino Nano). Väike arvuti teab, millised LED -id peaksid teatud ajaks sisse lülituma. Niisiis, väike arvuti saadab andmesidekaabli kaudu signaali RGB LED -ribale ja lülitab LED -id sisse.

See kõlab üsna lihtsalt, kas pole ?!:)

3. samm: Sõnakella nägu

Kasutame 13 LED -i ühes reas ja 13 rida, mis annab kokku 13x13 led -maatriksi.

RGB LED -riba lõikamine

Lõigake 13 riba pikkusega 13 LED -i RGB -ribast. Peate lõikama RGB led -riba kolme vasest ovaali keskelt.

13 RGB LED -riba kokkupanek

Kleepime 13 ledriba RIBBA raami kaasatud puitplaadi külge. Tahvli külge on liimitud konks, mida saab kruvikeeraja abil hõlpsalt eemaldada. Võrgustiku abil (eelmise sammuga) saate hõlpsalt tahvlile märkida iga LED -i asukoha. Enamikul RGB LED -ribadest on kleepuv tagakülg, nii et saate need hõlpsalt tahvli külge kleepida. Oluline on märkida RGB juhitud riba suund. RGB LED -ribal olevad nooled näitavad suunda, milles vool voolab. Kuna tahame ühendada 13 RGB LED -riba, peame looma pideva voolu voolamise tee. Hiljuti lõikas IKEA tahvli ühe nurga, nii et tahvlit oleks raamist lihtsam eemaldada. Selle lõigatud nurga abil on mugav juhtmeid ühelt poolt plaadilt teisele viia. Teisisõnu, veenduge, et esimene juht asub lõigatud nurgas.

13 RGB LED -riba jootmine

Nüüd on 13 RGB LED -riba plaadile kinni jäänud, saame need jootekolvi abil ühendada. Esmalt valage vask ovaalide igale poolele veidi jootet. Teiseks lõigake hüppaja juhtmete riba ühest otsast. Jällegi jaotage traadi eemaldatud otsale veidi jootet. Nüüd, juhtme eemaldatud ots, puudutage vase ovaali ja kasutage jootekolvi, jootke jootet ja ühendage need. Ühendage ühe RGB LED -riba GND järgmise RGB LED -riba GND -ga. Tehke sama 5V ja andmejuhtmete puhul.

LED -maatriksi viimistlemine

Jootage hüppajatraat RGB -led -maatriksi esimese ledi kolme vask -ovaali külge. Nagu öeldud, on mugav paigutada esimene juhtplaadi lõigatud nurka nii, et saate kolm juhtmest hõlpsalt teisele poole plaati.

6. samm: elektroonika

Nüüd oleme oma led -maatriksi lõpetanud, saame alustada komponentide ühendamist.

Kleepime komponendid (Arduino Nano klemmiadapteris, RTC DS3231, traatmutrid) plaadi tagaküljele, millele me oma led -maatriksi tegime. Komponentide kinnitamiseks võite kasutada kahepoolset teipi.

RGB led riba

Kõigepealt pange Arduino Nano terminali adapterisse. Klemmiadapter on mugav paigutada plaadi keskele, kuna klemmiadapteriga tuleb ühendada üsna palju juhtmeid. Ühendage RGB LED -riba andmejuhe (keskmine juhe) Arduino Nano ühe digitaalse pordiga (tavaliselt kasutan porti D6). RGB LED-riba kaitsmiseks pingepiikide eest võite andmekaabli ja Arduino vahele asetada 400-500 oomi takisti.

RTC DS3231

Teiseks kleepige RTC DS3231 kuhugi tahvli külge. See moodul vajab nelja ühendust: üks maandus, üks 5 V, üks SCL ja üks SDA. Me ei kasuta SQW ja 32K porti. RTC DS3231 tihvtidega ühendamiseks võite kasutada sisetraati. Ühendage SCL Arduino Nano viienda analoogpordiga (A5). Ühendage SDA Arduino Nano neljanda analoogpordiga (A4).

Samm: toiteallikas

Millist toiteallikat kasutada?

Pinge Arduino Nano saab toita laia pingega. Vin-port saab hakkama 7-12V, 5V port 5V (mis üllatus) ja saate Arduino Nano toite USB-minikaabli abil. Kuid RGB led -riba on oma nõudmistes valivam. Enamik tootjaid määrab oma RGB LED-ribadele 5V +/- 5% sisendi (lisateavet vt Neopikselite toiteallikast). Seetõttu kasutame 5 V toiteallikat.

Praegune üks RGB -LED sisaldab tegelikult kolme eraldi LED -i (punane, roheline ja sinine), mis koos moodustavad soovitud värvi. Üks kolmest LED -ist kasutab umbes 20 mA. Niisiis, RGB -LED, mis kiirgab valge värvi, pannes punase, rohelise ja sinise LED -i samaaegselt, kasutab 3*20mA = 60mA. Kui süttite korraga kõik 169 RGB -d valge värviga, vajate 169*60mA = 10140mA = 10A*. Kõige tavalisemad toiteallikad on umbes 2000 mA. Teisisõnu, kõigi RGB -valgusdioodide valgeks värvimine korraga ei ole eriti särav mõte **.

Soovitan kasutada 5V, 2000mA toiteallikat, kuna need on tavalised ja üsna odavad.

* Pange tähele, et suured voolud (üle 5 mA) on ohtlikud! Nii et palun olge Word Clocki sisselülitamisel väga ettevaatlik!

** Kõigi RGB -valgusdioodide korraga süttimiseks on mõned nipid, näiteks toiteallika ühendamine RGB -valgusriba mõlema otsaga või RGB -valgusdioodide kasutamine madalama heledusega.

Toiteallika ühendamine

Me ühendame toiteallika komponentidega. Me ühendame 1000 uF kondensaatori üle toiteallika positiivse ja negatiivse juhtme. Ühenduse kindlustamiseks võite kasutada protoboardi (vt pilti). Kuna meil on üsna palju toiteallikaid komponente, ühendame mõlemad 5 V toiteallika mõlemad juhtmed ühe juhtmutriga: nimetame neid positiivseks juhtmutteriks (mis on ühendatud toiteallika positiivse juhtmega) ja negatiivseks juhtmutter (mis on ühendatud toiteallika negatiivse juhtmega). Nüüd ühendage RGB LED -riba 5V juhtmed ja RTC DS3231 positiivse juhtmutriga. Samamoodi ühendage RGB LED -riba ja RTC DS3231 maandusjuhtmed (GND) negatiivse juhtmutriga. Toidame Arduino Nano selle 5V pordi ja ühe maapealse sadama kaudu. Selleks ühendage Arduino 5V port positiivse juhtmutriga ja üks GND pordist negatiivse juhtmutriga.

Toiteallika kinnitamine

Kogu ilusa juhtmega elektroonika lõhkumise vältimiseks on soovitatav toitejuhe kinnitada RIBBA raami sisemusse. Seda saate teha, tehes toitekaablisse sõlme, enne kui see väljub Wordi kella tagaküljelt. Kuid elegantsem viis on juhe kinnitada, kinnitades selle RIBBA raami siseküljele. Seda saate hõlpsalt teha, kasutades väikest puutükki ja keerates selle kahe kruvi abil RIBBA raami siseküljele. Kinnitage toitejuhe puidutüki ja RIBBA raami vahele. Oma Word Clocki uusimas versioonis kasutasin toitejuhtme kinnitamiseks väikest hinge (umbes 3 cm). Selle eeliseks on see, et te ei pea tükikest puutükki lõikama.

8. samm: pange see kõik kokku

Nüüd printisime või lõikasime Wordi kella esikülje, lõpetasime led -maatriksi ja ühendasime elektroonilised komponendid. On aeg kokku panna kõik Word Clocki kihid.

1. Pange Word Clocki nägu RIBBA raami.
2. Pange (pool) läbipaistmatu paber (tavaline trükipaber või jälgimispaber), et valgus ilusti mööda kirja laiali jaotuks.
3. Pange võre RIBBA raami.
4. Tahvli, mille ühel küljel on LED -maatriks ja teisel pool elektroonilised komponendid, saab hoolikalt RIBBA raami panna.

9. samm: Wordi kella tagakülje loomine

Kella tagakülje saab lihtsalt valmistada puitplaadist. Kõige toredam viis selleks on saagida tahvlit samade mõõtmetega (umbes 22,5x22,5 cm) nagu RIBBA raamiga kaasas olnud plaadiga. Puurige Wordi kella tagaküljele kaks auku: üks seina kinnitamiseks (kui soovite) ja teine toitejuhtme jaoks, et Wordi kellast lahkuda.

Saagisin kaks tükki, mille puitriba pikkus oli umbes 20 cm. Neil kahel ribal on kaks funktsiooni:

1. Hoides puitplaati ühel küljel RGB LED -ribaga ja teisel pool elektroonikakomponentidega
2. Pinna loomine, millele saab Word Clocki tagakülje oma kohale keerata.

Nüüd keerake need ribad RIBBA raami siseküljele ja veenduge, et vajutate need tihedalt vastu elektrikomponente hoidvat tahvlit. Seejärel võite puitplaatide äsja saetud puitplaadi asetada puitribade peale ja kinnitada kruvidega.

Kui soovite Wordi kella seinale panna, veenduge, et Wordi kella tagakülg on kindlalt kinnitatud.

Samm: Arduino Nano programmeerimine

Kui te pole Arduino programmeerimisel uus, soovitaksin kõigepealt teha mõned õpetused (näiteks Blink), mis on väga informatiivsed (ja lõbusad!).

Kuna olen lihtsalt masinaehituse üliõpilane, pole programmeerimine minu lemmik osa projektist. Õnneks on mu õemees arvutiteaduse magister, nii et Arduino programmeerimine oli tema jaoks käkitegu. Niisiis, kõik krediidid programmeerimiseks on tema jaoks (aitäh Laurens)!

Põhiidee on see, et märkite, millised LED -id on osa sellest sõnast. Pange tähele, et esimene LED on tähistatud led-numbrina 0. Seega on meil 0-168 LED-i. Järgmisena ütlete Arduinole, millised sõnad peavad konkreetsel ajal süttima. Seadistate kellaaja RTC DS3231 -le, et Arduino teaks, milline on praegune kellaaeg.

RGB LED-riba LED-ide värvid määratakse punase, rohelise ja sinise väärtusega 0–255. Niisiis, punast LED -i tähistatakse (punane, roheline, sinine) = (255, 0, 0) ja lillat tähistab (reg, roheline, sinine) = (255, 0, 255). Kasutamata LED -i värv on (punane, roheline, sinine) = (0, 0, 0).

Saate sõnad rühmitada vastavalt nende eesmärgile:

• Rühm, mis alati süttib („See”, „on”, teie nimi jne)
• Protokolli tähistavate sõnade rühm
• Seotud sõnade rühm („minevik”, „kuni”, „pool”, „veerand” jne)
• Sõnade rühm, mis tähistab tunde
• Rühm, mis hõlmab kõiki tähti, mida te praegu ei kasuta

Igale sõnarühmale saate määrata värvi (see on lihtsam kui iga sõna või isegi tähe jaoks eraldi värvi määramine).

Programmi saate üles laadida, ühendades Arduino Nano arvutiga USB -minikaabli abil.

UPDATE (jaanuar 2019):

Lisasin Arduino-faili Instructable'i. Faili on kirjutanud minu õemees, nii et kogu au kuulub talle! Fail põhineb Word Clockil, kasutades nuppe teatud värvirežiimide ja digitaalrežiimide vahetamiseks. Muidugi saate nuppe programmeerida nii, nagu teile meeldib

Samm: viimistlus

Kui kõik läks plaanipäraselt, tegite just oma Wordi kella!

Palun, kui teil on soovitusi, ärge kahtlege kommenteerimast! Püüan neile vastata, kuid kuna minu aeg on piiratud, võib see veidi aega võtta.