LEDura - Analogs LED pulkstenis: 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Tinkercad projekti »

Pēc ilga laika, tikai veidojot dažādus projektus, es nolēmu pats izveidot pamācību. Vispirms es jums pastāstīšu, kā izveidot savu analogo pulksteni, kas izgatavots ar satriecošu adresējamu LED gredzenu. Iekšējais gredzens rāda stundas, ārējais - minūtes un sekundes.

Papildus laika rādīšanai pulkstenis var parādīt arī istabas temperatūru, un tas var būt ļoti jauka dekorācija telpā. Ik pēc 15 minūtēm pulkstenis rada arī īpašus efektus - video parāda tos visus, noteikti pārbaudiet to. Izmantojot 2 pogas un potenciometru, lietotājs pēc saviem ieskatiem var izvēlēties starp dažādiem režīmiem un modificējamām krāsām. Es to arī jaunināju, lai automātiski aptumšotu gaismas diodes, ja telpa kļūst tumša, tāpēc lietotājs netiks traucēts nakts laikā.

Pulksteni var novietot uz galda, gultas galda vai pakārt pie sienas.

Piezīme: attēli nav tik labi kā skats patiesībā, jo ir liels spilgtums.

1. darbība. Kā to izlasīt?

Pulkstenim ir 2 gredzeni - mazāks stundu rādīšanai un lielāks - minūšu un sekunžu rādīšanai. Dažas gaismas diodes spīd visu laiku - tā saucamais kompass, kas norāda galvenās pulksteņa pozīcijas. Stundu gredzenā tas apzīmē 3, 6, 9 un 12 'pulksteni, minūtes minūtē - 15, 30, 45 un 0 minūtes.

2. solis: kas jums būs nepieciešams

Materiāli:

• 1x Arduino Nano (varat izmantot arī jebkuru citu Arduino)
• 1x DS3231 RealTimeClock modulis
• 1x adresējams LED gredzens - 60 gaismas diodes
• 1x adresējams LED gredzens - 24 gaismas diodes
• 2x pogas (NĒ - parasti atvērts)
• 1x 100 kOhm potenciometrs
• 1x 5V barošanas avots (spēj piegādāt 1 ampēru)
• 1x barošanas savienotājs
• Daži vadi
• 1x 10 kOhm rezistors
• 1x fotorezistors
• Priekšpuse (pēc izvēles)
• Spaiļu bloka vadu savienotāji (pēc izvēles)
• 25 mm biezs koks, izmērs vismaz 22 cmx22 cm
• 1mm plāns paklājs PVC plastmasas izmērs 20cmx20xm

Rīki:

• Pamatinstrumenti celtniecības elektronikai (lodāmurs, knaibles, skrūvgriezis, …)
• Urbjmašīna
• Karstās līmes pistole
• Smilšpapīrs un kāda koka laka
• CNC mašīna (varbūt kādam draugam tā ir)

3. darbība. Elektronikas komponenti - fons

DS3231

Mēs varētu noteikt laiku, izmantojot Arduinos iebūvēto oscilatoru un taimeri, bet es nolēmu izmantot īpašu reālā laika pulksteņa (RTC) moduli, kas var izsekot laikam pat tad, ja atvienojam pulksteni no barošanas avota. DS3231 plāksnei ir akumulators, kas nodrošina strāvu, ja modulis nav pievienots barošanas avotam. Tas ir arī precīzāks ilgākā laika periodā nekā Arduinos pulksteņa avots.

DS3231 RTC izmanto I2C saskarni, lai sazinātos ar mikrokontrolleri-ļoti vienkārši lietojams, un mums ir nepieciešami tikai 2 vadi, lai ar to sazinātos. Modulis nodrošina arī temperatūras sensoru, kas tiks izmantots šajā projektā.

Svarīgi! Ja RTC modulim plānojat izmantot neuzlādējamu akumulatoru, jums vajadzētu atkausēt 200 omu rezistoru vai 1N4148 diode. Pretējā gadījumā akumulators var uzsprāgt. Plašāku informāciju var atrast šajā saitē.

WS2812 LED gredzens

Es nolēmu izmantot 60 LED gredzenu, lai sekotu minūtēm, un 24 LED gredzenu stundām. Tos var atrast Adafruit (neoPixel gredzens) vai dažās lētās versijās eBay, Aliexpress vai citos interneta veikalos. Starp adresējamām LED sloksnēm ir liela daudzveidība, un, ja jūs pirmo reizi spēlējat ar tām, iesaku izlasīt dažus lietošanas aprakstus - šeit ir dažas noderīgas saites:

https://www.tweaking4all.com/hardware/arduino/adr…

https://randomnerdtutorials.com/guide-for-ws2812b…

Adresējamai LED sloksnei ir 3 savienotāji: 5V, GND un DI/DO. Pirmie divi ir paredzēti gaismas diožu barošanai, pēdējais - datiem. Esiet piesardzīgs, savienojot gredzenu ar Arduino - jūsu datu līnijai jābūt savienotai ar DI (datu ievades) tapu.

Arduino

Es izmantoju Arduino Nano, jo tas ir mazs un pietiekams šim projektam. Jūs varat izmantot gandrīz jebkuru citu Arduino, bet tad jums jābūt uzmanīgam, savienojot visu ar to. Pogas un LED gredzeni var būt uz vienas tapas, bet I2C savienotāji (RTC modulim) dažādās platformās var atšķirties - skatiet to datu lapu.

4. solis: Elektronika - barošanas avots

Gan Arduino, gan LED sloksnei jāpiegādā 5V barošanas avots, lai mēs zinātu, kāds spriegums ir nepieciešams. Tā kā gaismas diodes zvana, tas patērē diezgan daudz pastiprinātāju, mēs nevaram to barot tieši ar Arduino, kas digitālajā izejā var izturēt ne vairāk kā 20 mA. Pēc maniem mērījumiem LED gredzeni kopā var sasniegt 500 mA. Tāpēc es nopirku adapteri, kas spēj nodrošināt līdz 1 A.

Ar to pašu barošanas avotu mēs vēlamies barot Arduino un gaismas diodes - šeit jums jābūt uzmanīgam.

Brīdinājums! Esiet īpaši piesardzīgs, pārbaudot LED sloksni - strāvas adapteri NEDRĪKST pievienot Arduino, ja Arduino ir pievienots arī datoram ar USB savienotāju (varat sabojāt datora USB portu).

Piezīme: Zemāk esošajās shēmās es izmantoju parasto slēdzi, lai izvēlētos, vai Arduino tiek barots, izmantojot barošanas avotu vai izmantojot USB savienotāju. Bet uz tāfeles var redzēt, ka esmu pievienojis tapas galveni, lai izvēlētos, no kura enerģijas avota tiek darbināts Arduino.

5. solis: elektronika - lodēšana

Kad jūs savācat visas detaļas, ir pienācis laiks tās lodēt kopā.

Tā kā es gribēju sakārtot elektroinstalāciju, es vadiem izmantoju perfboard un dažus spaiļu bloka savienotājus, lai izmaiņu gadījumā es varētu tos atvienot. Tas nav obligāti - jūs varat arī pielodēt vadus tieši uz Arduino.

Padoms: vieglāk ir izdrukāt shēmas, lai lodēšanas laikā tā būtu jūsu priekšā. Un vēlreiz pārbaudiet visu, pirms pievienojat elektrotīklam.

6. darbība: programmatūra - fons

Arduino IDE

Mēs plānojam programmēt Arduino ar tam paredzētu programmatūru: Arduino IDE. Ja pirmo reizi spēlējat ar Arduino, iesaku pārbaudīt dažus norādījumus, kā to izdarīt. Tīmeklī jau ir daudz pamācību, tāpēc es neiedziļināšos detaļās.

Bibliotēka

Es nolēmu izmantot FastLED bibliotēku, nevis populāro Adafruit. Tam ir dažas glītas matemātikas funkcijas, ar kurām jūs varat veikt lieliskus efektus (īkšķi izstrādātājiem!). Bibliotēku varat atrast viņu GitHub krātuvē, bet es savā kodā pievienoju versijas.zip failu, kuru izmantoju.

Ja jums rodas jautājums, kā pievienot ārējo bibliotēku Arduino IDE, varat pārbaudīt dažus jau sagatavotus norādījumus

Pulksteņa modulim es izmantoju Arduino bibliotēku DS3231 reālā laika pulkstenim (RTC) (saite), kuru varat viegli instalēt Arduino IDE. Kad esat IDE, noklikšķiniet uz Skice → Iekļaut bibliotēku → Pārvaldīt bibliotēkas… un pēc tam filtrējiet meklēšanu, izmantojot iepriekš minēto vārdu.

Piezīme: kādu iemeslu dēļ pašlaik nevaru pievienot.zip failus. Bibliotēku varat atrast manā GitHub krātuvē.

7. solis: programmatūra - kods

Struktūra

Lietojumprogramma ir veidota ar 4 failiem:

• LEDclokc.ino Šī ir galvenā Arduino lietojumprogramma, kurā var atrast funkcijas visa pulksteņa vadīšanai - tās sākas ar prefiksu CLOCK_.
• LEDclokc.h šeit ir tapas savienojuma definīcijas un dažas pulksteņa konfigurācijas.
• ring.cpp un ring.h šeit ir mans kods LED gredzenu kontrolei.

LED pulkstenis.h

Šeit jūs atradīsiet visas pulksteņa definīcijas. Sākumā ir elektroinstalācijas definīcijas. Pārliecinieties, vai tie ir tādi paši kā jūsu savienojumi. Pēc tam ir pulksteņa konfigurācijas - šeit jūs varat atrast makro pulksteni režīmu skaitam.

LEDclock.ino

Diagrammā ir attēlota galvenā cilpa. Kods vispirms pārbauda, vai nav nospiesta kāda poga. Slēdžu rakstura dēļ mums ir jāizmanto atcelšanas metode, lai lasītu to vērtības (vairāk par to varat izlasīt saitē).

Nospiežot pogu 1, mainīgais režīms tiek pacelts par 1, ja tiek nospiesta poga 2, mainīgais veids tiek pacelts. Mēs izmantojam šos mainīgos, lai noteiktu, kuru pulksteņa režīmu mēs vēlamies redzēt. Ja abas pogas tiek nospiestas vienlaikus, tiek izsaukta funkcija CLOCK_setTime (), lai jūs varētu mainīt pulksteņa laiku.

Vēlāk kods nolasa potenciometra vērtību un saglabā to mainīgajā - šis mainīgais lietotājs var mainīt pulksteņa krāsas, spilgtumu utt.

Tad ir paziņojums par pārslēgšanos. Šeit mēs nosakām, kurā režīmā pulkstenis pašlaik atrodas, un šajā režīmā tiek izsaukta atbilstošā funkcija, kas nosaka gaismas diodes krāsas. Jūs varat pievienot savus pulksteņa režīmus un pārrakstīt vai modificēt funkcijas.

Kā aprakstīts FastLED bibliotēkā, beigās jāizsauc funkcija FastLED.show (), kas pārvērš gaismas diodes tādā krāsā, kādā mēs tās iepriekš iestatījām.

Starp koda rindiņām varat atrast daudz detalizētākus aprakstus

Viss kods ir pievienots zemāk esošajos failos.

PADOMS: visu projektu varat atrast manā GitHub krātuvē. Šeit kods tiks arī atjaunināts, ja es tam pievienošu kādas izmaiņas.

8. solis: izveidojiet pulksteni

Pulksteņa rāmis

Es izveidoju pulksteņa rāmi, izmantojot CNC mašīnu un 25 mm biezu koku. Jūs varat atrast skici, kas uzzīmēta ProgeCAD pievienotajā zemāk. LED gredzena spraugas ir nedaudz lielākas, jo ražotāji sniedz tikai ārējā diametra mērījumus - iekšējais var ievērojami atšķirties … Pulksteņa aizmugurē ir daudz vietas elektronikai un vadiem.

PVC gredzeni

Tā kā gaismas diodes ir diezgan spilgtas, ir labi tās kaut kā izkliedēt. Vispirms es mēģināju ar caurspīdīgu silikonu, kas veic difūzijas darbu, taču tas ir diezgan netīrs, un ir grūti iegūt gludu virsu. Tāpēc es pasūtīju 20x20 cm gabalu “piena” PVC plastmasas un ar CNC mašīnu tajā izgriezu divus gredzenus. Jūs varat izmantot smilšpapīru, lai mīkstinātu malas, lai gredzeni slīdētu spraugās.

Sānu caurumi

Tad ir pienācis laiks urbt caurumus pogām, potenciometram un barošanas avota savienotājam. Vispirms uzzīmējiet katru pozīciju ar zīmuli, pēc tam urbiet caurumā. Šeit tas ir atkarīgs no tā, kāda veida pogas jums ir - es gāju ar spiedpogām ar nedaudz izliektu galvu. To diametrs ir 16 mm, tāpēc es izmantoju šāda izmēra koka urbi. Tas pats attiecas uz potenciometru un strāvas savienotāju. Pēc tam noteikti izdzēsiet visus zīmuļa zīmējumus.

9. solis: zīmējiet kokā

Es nolēmu kokā uzzīmēt dažus pulksteņa rādītājus - šeit jūs varat izmantot savu iztēli un veidot savu. Es dedzināju malku, izmantojot lodāmuru, uzkarsētu līdz maksimālajai temperatūrai.

Lai apļi būtu skaisti apaļi, es izmantoju alumīnija gabalu, izurbju tajā caurumu un ar lodāmuru sekoju cauruma malām (skat. Attēlu). Pārliecinieties, ka stingri turat alumīniju, lai tas neslīdētu zīmēšanas laikā. Un esiet piesardzīgs, to darot, lai novērstu ievainojumus.

Ja veidojat zīmējumus un vēlaties, lai tie būtu labi saskaņoti ar pulksteņa pikseļiem, varat izmantot “Uzturēšanas režīmu”, kas parādīs pikseļu atrašanās vietu (skatiet nodaļu Salikšana).

Aizsargājiet koku

Kad esat apmierināts ar pulksteni, ir pienācis laiks to noslīpēt un aizsargāt ar koka laku. Lai mīkstinātu malas, es izmantoju ļoti mīkstu smilšpapīru (vērtība 500). Es iesaku jums izmantot caurspīdīgu koka laku, lai koka krāsa nemainītos. Ielieciet nelielu lakas daudzumu uz otas un velciet to koka viengadīgo augu virzienā. Atkārtojiet to vismaz 2 reizes.

10. darbība: samontēšana

Egles novieto pogas un potenciometru savās vietās - ja jūsu caurumi ir pārāk lieli, varat izmantot kādu karstu līmi, lai tos salabotu. Pēc tam ievietojiet gredzena sloksni savās spraugās un pievienojiet tās vadus Arduino. Pirms līmējat LED gredzenu savā vietā, ir jāpārliecinās, ka LED pikseļi atrodas pareizajā vietā - centrā un izlīdzināti ar zīmējumu. Šim nolūkam es pievienoju tā saukto uzturēšanas režīmu, kas parādīs visus svarīgos pikseļus (0, 5, 10, 15,… minūtes zvana laikā un 3, 6, 9 un 12 stundu zvana laikā). Jūs varat ieiet šajā režīmā, nospiežot un turot abas pogas, pirms pievienojat barošanas bloku savienotājam. Jūs varat iziet no šī režīma, nospiežot jebkuru pogu.

Kad LED gredzeni ir izlīdzināti, uzklājiet karstu līmi un turiet tos, kamēr līme kļūst stingra. Pēc tam paņemiet PVC gredzenus un vēlreiz: uz gaismas diodēm uzklājiet karstu līmi, ātri novietojiet tos un turiet pāris sekundes. Galu galā, kad esat pārliecināts, ka viss darbojas, jūs varat karsti pielīmēt vienu dēli (vai Arduino) pie koka. Padoms: nelietojiet daudz līmes. Tikai neliels daudzums, lai tas ietilptu vienā vietā, bet jūs to varat viegli noņemt, ja vēlaties kaut ko mainīt vēlāk.

Pašās beigās ievietojiet monētu elementu akumulatoru tā turētājā.

11. solis: jaunināšana - fotorezistors

Pulksteņa efekti ir īpaši jauki tumsā. Bet tas var traucēt lietotājam nakts laikā, kamēr viņš vai viņa guļ. Tāpēc es nolēmu uzlabot pulksteni ar automātiskās spilgtuma korekcijas funkciju - kad telpā kļūst tumšs; pulkstenis izslēdz savas gaismas diodes.

Šim nolūkam es izmantoju gaismas sensoru - foto rezistoru. Tās pretestība ievērojami palielināsies; līdz dažiem mega omiem, kad ir tumšs, un tam būs tikai daži simti omu, kad uz tā spīd gaisma. Kopā ar parasto rezistoru tie veido sprieguma dalītāju. Tātad, mainoties gaismas sensora pretestībai, mainās arī Arduino analogās tapas spriegums (ko mēs varam izmērīt).

Pirms jebkuras ķēdes lodēšanas un salikšanas ir prātīgi to simulēt, lai jūs varētu redzēt uzvedību un veikt labojumus. Ar Autocad Tinkercad palīdzību jūs to varat izdarīt! Tikai ar dažiem klikšķiem es pievienoju komponentus, pievienoju tos un uzrakstīju kodu. Simulācijā jūs varat redzēt, kā gaismas diodes spilgtums tiek mainīts atbilstoši foto rezistora vērtībai. Tas ir ļoti vienkārši un vienkārši - jūs esat laipni aicināti spēlēt ar ķēdi.

Pēc simulācijas bija pienācis laiks šo funkciju pievienot pulkstenim. Es urbju caurumu pulksteņa centrā, pielīmēju fotorezistoru, pievienoju to, kā tas redzams ķēdē, un pievienoju dažas koda rindiņas. Failā LEDclock.h šī funkcija ir jāiespējo, deklarējot USE_PHOTO_RESISTOR kā 1. Varat arī mainīt, ar kādu telpas spilgtumu pulkstenis aptumšos gaismas diodes, mainot vērtību CLOCK_PHOTO_TRESHOLD.

12. solis: izbaudiet

Pirmo reizi ieslēdzot to, pulkstenis rāda nejaušu laiku. To var iestatīt, vienlaikus nospiežot abas pogas. Pagrieziet pogu, lai izvēlētos pareizo laiku, un apstipriniet to, nospiežot jebkuru pogu.

Internetā es atradu iedvesmu kādā ļoti glītā projektā. Ja jūs nolemjat pats izveidot pulksteni, pārbaudiet arī tos! (NeoClock, Wol Clock, Arduino Colorful Clock) Ja jūs kādreiz nolemjat mēģināt ievērot norādījumus, es ceru, ka jūs to padarīsit tikpat patīkamu kā es.

Ja tā tapšanas procesā gadās kādas nepatikšanas, nekautrējieties uzdot man jebkuru jautājumu komentāros - es ar prieku mēģināšu uz to atbildēt!