Vārdu pulkstenis: 11 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Pirms dažiem gadiem es sāku gatavot savu pirmo Word pulksteni, iedvesmojoties no pieejamajiem jaukajiem Instructables. Tagad, kad es izveidoju astoņus Word pulksteņus, kurus katru reizi cenšos uzlabot, es domāju, ka ir pienācis laiks dalīties savā pieredzē!

Manas pieredzes priekšrocība ir tāda, ka mana Word Clock jaunākā versija patiesībā ir pavisam vienkārša: ja jums ir visas sastāvdaļas, jums vajadzētu būt iespējai to izveidot vienā dienā.

Pirmkārt, Word pulksteņa iekšpuse

Mana pašreizējā versija izmanto RGB LED sloksni: šī ir LED sloksne, kurā katra “spuldze” sastāv no sarkanas, zaļas un zilas gaismas diodes. Apvienojot trīs krāsas, var izveidot (gandrīz) katru krāsu. RGB vadīto sloksni kontrolē viena ieeja (man joprojām ir mazliet maģijas). Tātad, savienojot vienu vadu, jūs varat kontrolēt visas sloksnes gaismas diodes!

Aiz katra burta Word pulksteņa priekšpusē (lūdzu, skatiet šo soli vēlāk) slēpjas viens RGB LED sloksnes vads. Tātad, ieslēdzoties vienam LED, tam vajadzētu iedegties vienam burtam. Lai to paveiktu, es izmantoju lāzera griezēju, lai izgrieztu koka dēļa režģi. Citās instrukcijās šis režģis tika izgatavots, izmantojot putu sloksnes, kas ir saliktas kopā režģī. Es arī to izmēģināju, bet man tas neizdevās. Tomēr manā pirmajā versijā es izveidoju režģi no plānām koka sloksnēm, kuras es līmēju kopā. Tas darbojas perfekti, taču tā izveide prasa daudz laika!

Vārdu pulksteņa smadzenes ir Arduino Nano. Šis mazais dators spēj kontrolēt RGB LED sloksni. Internetā var atrast bezgala daudz programmu, ar kurām sajaukt, diezgan jautri!

Lai izvairītos no lielas lodēšanas (kas prasa laiku un ir diezgan amatniecība), es izmantoju termināla adapteri Arduino Nano. Viss termināļa adapteris ļauj mums savienot vadus ar Arduino, izmantojot skrūves.

Protams, jebkura pulksteņa mērķis ir ne tikai izskatīties, bet arī parādīt laiku. Manā Word pulkstenī reālā laika pulksteņa modulis (RTC) seko līdzi laikam. Šī moduļa ideja ir tāda, ka, kad esat iestatījis pareizo laiku, tas turpina atzīmēt (līdz akumulators ir izlādējies). Es strādāju ar DS3231 RTC, kas ir diezgan lēts un daudz atbalsta ir pieejams internetā.

Tagad Vārdu pulksteņa iekšpuse ir skaidra, mēs pārejam uz ārpusi

No pieredzes es zinu, ka ir svarīgi sākt savu projektu no ērtas bāzes. Tāpēc es gandrīz visus savus Word pulksteņus veidoju, izmantojot IKEA RIBBA rāmi. Priekšrocība ir tāda, ka jūs sākat ar rāmi, kura visi leņķi ir labi 90 grādi, un ārpuses apdare ir bezšuvju. Protams, ja vēlaties, varat izveidot savu rāmi, bet es paliktu pie RIBBA rāmja.

Vārdu pulksteņa seju nosaka burti, caur kuriem gaisma norāda laiku. Es atklāju divus veidus, kā izveidot šo seju:

1. Drukāšana uz caurspīdīgas folijas. Jūs varat izdrukāt burtu negatīvu uz folijas. Melnā tinte izraisa gaismu. Šīs iespējas trūkums ir tāds, ka tintei jābūt pietiekami blīvai, lai tā nebūtu caurspīdīga. Iespējamais risinājums ir izdrukāt seju divreiz un salikt tās viena virs otras.
2. Lāzera griešanas papīrs. Ja jūs varat izmantot lāzera griezēju, viena iespēja ir izgriezt burtus no papīra. Ja papīrs ir pietiekami biezs, gaisma nepāriet. Tomēr jums vajadzētu izmantot “trafareta” fontu. Šiem fontiem nav tuvu loku. Tā, piemēram, “o” nebūs tikai caurums papīrā, bet patiesībā “o”.

Ko dara Word Clock?

Protams, vārdu pulkstenim vajadzētu norādīt laiku. Turklāt, tā kā mēs izmantojam RGB LED sloksni, jūs varat izgaismot jebkuru burtu (gandrīz) jebkurā vēlamajā krāsā! Jūs varat iestatīt atsevišķu RGB gaismas diožu krāsu, programmējot Arduino Nano. Ja vēlaties reāllaikā mainīt gaismas diožu krāsas, varat pievienot pogu, kas to dara jūsu vietā. Tomēr, tā kā es vēlos to pagaidām saglabāt vienkāršu, tas šajā instrukcijā nav iekļauts.

Nesen es izstrādāju Word pulksteni, kas izmanto Bluetooth, lai iestatītu krāsas un laiku. Ja atradīšu laiku, es publicēšu atjauninājumu par šo!

1. darbība: materiālu un aprīkojuma savākšana

Nepieciešamie materiāli:

- RGB vadīta sloksne, 5 volti, 60 gaismas diodes uz metru, individuāli adresējami. Jums ir nepieciešami aptuveni 3 metri LED sloksnes. Piemēram, tas darīs: RGB led sloksne. “IP” apzīmē ūdens izturības pakāpi. Tā kā neviens no mūsu izmantotajiem komponentiem nav izturīgs pret ūdeni, ip30 versija ir piemērota. Cena: 4 eiro par metru, tātad 12 eiro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Lūdzu, ņemiet vērā, ka ir ērti izmantot Arduino, kura tapas jau ir pielodētas Arduino. Cena: 3 eiro.

- Termināla adapteris Arduino Nano. Termināla adaptera izmantošana ietaupīs daudz laika! Tie ir diezgan lēti: Termināla adapterisCena: 1 eiro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Jūs varat izmantot citu RTC, taču šis izrādījās lieliski piemērots! Cena: 1 eiro.

- RIBBA rāmis: RIBBA rāmis (23x23cm), melns vai balts. Cena: 6 eiro.

- Sejai jums ir nepieciešams:

1. Caurspīdīga folija, kas piemērota drukāšanai (jautājiet vietējā tipogrāfijā!)
2. Kartons, kas piemērots griešanai ar lāzeru (jautājiet savam lāzera griezējam!)

Cena: 5 eiro.

- Jumper vadi, lai savienotu komponentus. Es īsti nezinu, cik mums vajag, bet tie ir lēti un plaši pieejami: Jumper vadi. Ir ērti izmantot vīriešu-vīriešu, vīriešu-sieviešu un sieviešu-sieviešu vadus, tomēr arī vīriešu-vīriešu vadi (ar nelielu papildu lodēšanu). Cena: 3 eiro.

- Enerģijas padeve. RGB LED sloksne izmanto 5V. Ir svarīgi nepārsniegt šo spriegumu, jo RGB vadītās sloksnes ir viegli bojātas. Katrs LED izmanto 20-60mA. Tā kā mēs izmantojam 169 gaismas diodes, strāvas stiprums, kas nepieciešams LED barošanai, ir diezgan liels. Tāpēc es iesaku izmantot vismaz 2000mA barošanas avotu, piemēram, šādus: Barošanas avots. Cena: 5 eiro.

- Viens 400-500 omu rezistors. Cena: niecīga.

- Viens 1000 uF kondensators. Cena: niecīga.

- Viens tāfeles prototips, piemēram: Protoboard. Cena: 1 eiro.

- koka gabals (dēlis) pulksteņa aizmugures veidošanai. Cena: 2 eiro.

- Koka sloksne apmēram 3x2 cm, lai piestiprinātu Word pulksteņa aizmuguri pie rāmja. Cena: 1 eiro.

- Divi stieples uzgriežņi (lai savienotu ar 5 vadiem), pieejami vietējā DIY veikalā. Cena: 2 eiro.

Kopējā cena: apmēram 40 eiro.

Nepieciešamais aprīkojums:

- zīmulis- lodēšanas stacija- noņemšanas rīks- skrūvgrieži- šķēres- divpusēja lente (detaļu nostiprināšanai)- zāģis (lai zāģētu dēli Word pulksteņa aizmugurē)- auduma gabals (lai novērstu skrāpējumus uz RIBBA) rāmis, strādājot pie tā)

2. darbība. Pārskats

Tagad mums ir visi materiāli, ir patīkami iegūt pārskatu par Word Clock vispārējo ideju.

Vārdu pulksteņa seju veido burti (vai nu uzdrukāti uz caurspīdīgas folijas, vai izgriezti no kartona ar lāzeru). Aiz katra burta slēpjas viens RGB LED sloksnes vads. Tā kā RIBBA rāmja izmēri ir 23x23 cm un mēs izmantojam RGB LED sloksni, kas sastāv no 60 gaismas diodēm uz metru (tātad 100cm/60leds = 1,67cm uz vienu LED), vienā rindā varam ievietot 23cm/1,67 = 13,8 gaismas diodes. Tā kā 0,8 LED var būt nedaudz neērti, mēs pieturamies pie 13 gaismas diodēm katrā rindā. Tā kā RIBBA rāmis ir kvadrātveida, mēs (vēlāk) izveidosim “led-matricu” ar 13x13 LED.

Vienkārši sakot, Word pulkstenis sastāv no neliela pulksteņa (RTC DS3231), kas pēc iestatīšanas turpina atzīmēt. Šis mazais pulkstenis paziņo laiku mazajam datoram (Arduino Nano). Mazais dators zina, kuriem gaismas diodēm vajadzētu ieslēgties uz noteiktu laiku. Tātad, mazais dators nosūta signālu, izmantojot datu vadu, uz RGB LED sloksni un ieslēdz gaismas diodes.

Tas izklausās pavisam vienkārši, vai ne ?!:)

3. darbība. Vārdu pulksteņa seja

Mēs izmantosim 13 gaismas diodes vienā rindā un 13 rindas, kas veido 13x13 LED matricu.

RGB LED sloksnes griešana

Izgrieziet 13 RGB LED sloksnes sloksnes, kuru garums ir 13 gaismas diodes. Trīs vara ovālu vidū jums ir jāizgriež RGB vadītā sloksne.

13 RGB LED sloksņu salikšana

Mēs pielīmējam 13 ledus sloksnes pie koka dēļa, kas ir iekļauts RIBBA rāmī. Pie tāfeles ir pielīmēts āķis, kuru var viegli noņemt, izmantojot skrūvgriezi. Izmantojot režģi (iepriekšējā solī), jūs varat viegli atzīmēt katra diodes novietojumu uz tāfeles. Lielākajai daļai RGB LED sloksņu ir lipīga aizmugure, lai jūs varētu tās viegli pielīmēt pie tāfeles. Ir svarīgi atzīmēt RGB vadītās sloksnes virzienu. Bultiņas uz RGB LED sloksnes norāda strāvas plūsmas virzienu. Tā kā mēs vēlamies savienot 13 RGB LED sloksnes, mums ir jāizveido nepārtraukts ceļš strāvas plūsmai. Nesen IKEA nogrieza vienu dēļa stūri, lai būtu vieglāk izņemt paneli no rāmja. Ir ērti izmantot šo griezto stūri, lai vadus nokļūtu no vienas dēļa puses uz otru. Citiem vārdiem sakot, pārliecinieties, ka pirmais gaismas diode atrodas griezuma stūrī.

13 RGB LED sloksņu lodēšana

Tagad 13 RGB LED sloksnes ir iestrēdzis uz tāfeles, mēs varam tos savienot, izmantojot lodāmuru. Vispirms uz katras vara ovālu puses izdaliet nedaudz lodēšanas. Otrkārt, nogrieziet džempera vadu sloksni vienā galā. Atkal izklājiet nedaudz lodēšanas uz stieples atdalītā gala. Tagad vadu noņemtais stieples gals pieskaras vara ovālam un izmanto lodēšanas dzelzi, kas izkausē lodmetālu un savieno tos. Pievienojiet vienas RGB LED sloksnes GND ar nākamās RGB LED sloksnes GND. Dariet to pašu 5V un datu vadiem.

LED matricas apdare

Lodējiet džemperu vadu pie katra no trim vara ovāliem RGB LED matricas pirmajā vadībā. Kā jau minēts, pirmo vadu ir ērti novietot pie tāfeles griezuma stūra, lai trīs vadus varētu viegli novietot uz tāfeles otru pusi.

6. darbība: elektronika

Tagad mēs esam pabeiguši savu led matricu, mēs varam sākt savienot komponentus.

Mēs pielīmēsim komponentus (Arduino Nano termināla adapterī, RTC DS3231, stieples uzgriežņus) tā plāksnes aizmugurē, uz kuras mēs izveidojām savu led matricu. Komponentu fiksēšanai varat izmantot abpusēju lenti.

RGB vadīta sloksne

Vispirms ievietojiet Arduino Nano termināla adapterī. Termināla adapteri ir ērti novietot plates vidū, jo termināla adapterim ir jāpievieno diezgan daudz vadu. Pievienojiet RGB LED sloksnes datu vadu (vidējo vadu) vienam no Arduino Nano digitālajiem portiem (parasti es izmantoju D6 portu). Lai aizsargātu RGB LED sloksni no sprieguma tapām, starp datu vadu un Arduino varat ievietot 400-500 omu rezistoru.

RTC DS3231

Otrkārt, pielīmējiet RTC DS3231 kaut kur pie tāfeles. Šim modulim ir nepieciešami četri savienojumi: viens zemējums, viens 5V, viens SCL un viens SDA. Mēs neizmantojam SQW un 32K portu. Lai izveidotu savienojumu ar RTC DS3231 tapām, varat izmantot sieviešu vadu. Pievienojiet SCL piektajam Arduino Nano analogajam portam (A5). Pievienojiet SDA Arduino Nano ceturtajam analogajam portam (A4).

7. solis: barošanas avots

Kādu barošanas avotu izmantot?

Spriegums Jūs varat barot Arduino Nano, izmantojot plašu spriegumu. "Vin" ports var apstrādāt 7-12V, 5V ports var apstrādāt 5V (kāds pārsteigums), un jūs varat barot Arduino Nano, izmantojot USB mini kabeli. Tomēr RGB vadītā sloksne savās prasībās ir izvēlīgāka. Lielākā daļa ražotāju RGB vadītajām sloksnēm nosaka 5V +/- 5% ievadi (lai iegūtu plašāku informāciju, skatiet Neopikseļu barošanu). Tāpēc mēs izmantosim 5V barošanas avotu.

Pašreizējais viens RGB LED faktiski satur trīs atsevišķus gaismas diodes (sarkanu, zaļu un zilu), kas kopā veido vēlamo krāsu. Viens no trim gaismas diodēm izmanto aptuveni 20 mA. Tātad, RGB LED, kas izstaro balto krāsu, vienlaikus uzliekot sarkano, zaļo un zilo LED, izmanto 3*20mA = 60mA. Ja vienlaikus iedegas visas 169 RGB gaismas diodes baltā krāsā, jums ir nepieciešami 169*60mA = 10140mA = 10A*. Visbiežāk izmantotie barošanas avoti ir aptuveni 2000 mA. Tātad, citiem vārdiem sakot, visu RGB gaismas diožu iedegšana vienlaikus baltā krāsā nav īpaši spilgta ideja **.

Es iesaku izmantot 5V, 2000mA barošanas avotu, jo tie ir izplatīti un diezgan lēti.

* Lūdzu, ņemiet vērā, ka lielas strāvas (virs 5mA) ir bīstamas! Tāpēc, lūdzu, esiet ļoti uzmanīgs, ieslēdzot Word pulksteni!

** Ir daži triki, lai iedegtu visas RGB gaismas diodes vienlaikus, piemēram, pievienojot barošanas avotu abiem RGB LED sloksnes galiem vai izmantojot RGB gaismas diodes ar zemāku spilgtumu.

Barošanas avota pievienošana

Mēs pievienosim barošanas avotu komponentiem. Mēs pievienosim 1000 uF kondensatoru pār barošanas avota pozitīvo un negatīvo vadu. Savienojuma nodrošināšanai varat izmantot protobordu (skat. Attēlu). Tā kā mums ir diezgan daudz komponentu, kuriem nepieciešama jauda, mēs savienojam katru no 5V barošanas avota diviem vadiem pie viena stieples uzgriežņa: mēs tos sauksim par pozitīvo vadu uzgriezni (kas ir pievienots barošanas avota pozitīvajam vadam) un negatīvo stieples uzgrieznis (kas ir pievienots barošanas avota negatīvajam vadam). Tagad pievienojiet RGB LED sloksnes 5V vadus un RTC DS3231 pie pozitīvā vadu uzgriežņa. Līdzīgi pievienojiet RGB LED sloksnes un RTC DS3231 zemējuma vadus (GND) ar negatīvo vadu uzgriezni. Mēs barosim Arduino Nano caur tā 5V portu un vienu no tā zemes ostām. Lai to izdarītu, pievienojiet Arduino 5V portu ar pozitīvo vadu uzgriezni un vienu no GND portiem ar negatīvo vadu uzgriezni.

Strāvas padeves nodrošināšana

Lai izvairītos no visas labi savienotās elektronikas izjaukšanas, barošanas avota vadu ieteicams piestiprināt pie RIBBA rāmja iekšpuses. To var izdarīt, vienkārši izveidojot mezglu strāvas vadā, pirms tas iziet caur Word Clock aizmuguri. Tomēr elegantāks veids ir nostiprināt vadu, piespiežot to pie RIBBA rāmja iekšpuses. To var viegli izdarīt, izmantojot nelielu koka gabalu un pieskrūvējot to pie RIBBA rāmja iekšpuses, izmantojot divas skrūves. Piestipriniet barošanas avota vadu starp koka gabalu un RIBBA rāmi. Savā jaunākajā Word Clock versijā es izmantoju nelielu eņģi (apmēram 3 cm), lai nostiprinātu strāvas vadu. Tā priekšrocība ir tāda, ka jums nav jāzāģē neliels koka gabals.

8. solis: salieciet to visu kopā

Tagad mēs izdrukājām vai izgriezām Word pulksteņa seju, pabeidzām led matricu un pievienojām elektroniskos komponentus, ir pienācis laiks salikt visus Word pulksteņa slāņus.

1. Ievietojiet Word pulksteņa seju RIBBA rāmī.
2. Ielieciet (daļēji) necaurspīdīgu papīru (parasts drukas papīrs vai pauspapīrs), lai labi izkliedētu gaismu pa burtu.
3. Ievietojiet režģi RIBBA rāmī.
4. Plāksni ar vienā pusē novietoto matricu un otrā pusē elektroniskos komponentus var rūpīgi ievietot RIBBA rāmī.

9. solis: Word pulksteņa aizmugures izveide

Pulksteņa aizmuguri var vienkārši izgatavot no koka plātnes. Labākais veids, kā to izdarīt, ir zāģēt dēļa gabalu tādos pašos izmēros (apmēram 22,5x22,5 cm) kā RIBBA rāmī piegādāto dēli. Izurbiet divus caurumus Word pulksteņa aizmugurē: vienu, lai to piestiprinātu pie sienas (ja vēlaties), bet otru - strāvas vadam, lai izietu no Word pulksteņa.

Zāģēja divus koka sloksnes gabalus apmēram 20 cm garumā. Šīm divām sloksnēm ir divas funkcijas:

1. Turot koka dēli, vienā pusē novietojot RGB LED sloksni, bet otrā pusē - elektroniskos komponentus
2. Izveidojiet virsmu, uz kuras var pieskrūvēt Word Clock aizmuguri.

Tagad pieskrūvējiet šīs sloksnes pret RIBBA rāmja iekšpusi un pārliecinieties, ka tās ir cieši piespiestas pie tāfeles, kurā ir elektriskās detaļas. Tālāk jūs varat uzlikt koka dēli, ko tikko zāģējāt, uz koka sloksnēm un nostiprināt to, izmantojot skrūves.

Ja vēlaties uzlikt Word pulksteni pie sienas, pārliecinieties, vai Word pulksteņa aizmugure ir stingri piestiprināta.

10. solis: Arduino Nano programmēšana

Ja esat iesācējs Arduino programmēšanā, es ieteiktu vispirms veikt dažas apmācības (piemēram, Blink), kas ir ļoti informatīvas (un jautras!).

Tā kā esmu tikai mašīnbūves students, programmēšana nav mana mīļākā projekta daļa. Par laimi, mans svainis ir datorzinātņu maģistrs, tāpēc Arduino programmēšana viņam bija kūka. Tātad, visi kredīti programmēšanai ir viņam (paldies Laurensam)!

Pamatideja ir tāda, ka jūs norādāt, kuras gaismas diodes ir daļa no vārda. Ņemiet vērā, ka pirmais LED ir norādīts kā skaitlis 0. Tātad mums ir 0-168 gaismas diodes. Pēc tam jūs pasakāt Arduino, kuri vārdi jāiedegas noteiktā laikā. Jūs iestatāt laiku RTC DS3231, lai Arduino zinātu, kāds ir pašreizējais laiks.

RGB LED sloksnes gaismas diodes nosaka sarkanā, zaļā un zilā krāsā ar vērtību 0-255. Tātad, sarkans gaismas diode tiek apzīmēts ar (sarkans, zaļš, zils) = (255, 0, 0) un purpursarkans ar (reg, zaļš, zils) = (255, 0, 255). Neizmantotajam LED ir krāsa (sarkana, zaļa, zila) = (0, 0, 0).

Jūs varat grupēt vārdus atbilstoši to mērķim:

• Grupa, kas vienmēr iedegas (“Tas”, “ir”, jūsu vārds utt.)
• Vārdu grupa, kas norāda protokolu
• Saistīto vārdu grupa (“pagātne”, “līdz”, “puse”, “ceturtdaļa” utt.)
• Vārdu grupa, kas norāda stundas
• Grupa, kas aptver visus burtus, kurus pašreiz neizmantojat

Katrai vārdu grupai varat iestatīt krāsu (tas ir vieglāk, nekā definēt krāsu katram vārdam vai pat burtam atsevišķi).

Jūs varat augšupielādēt savu programmu, savienojot Arduino Nano ar datoru, izmantojot USB mini kabeli.

ATJAUNINĀT (2019. gada janvāris):

Es pievienoju Arduino failu Instructable. Failu ir rakstījis mans brālis, tāpēc viss nopelns viņam! Šis fails ir balstīts uz Word pulksteni, izmantojot pogas, lai pārslēgtos starp noteiktiem krāsu režīmiem un digitālo režīmu. Protams, jūs varat ieprogrammēt pogas tā, kā jums patīk

11. solis: pabeigšana

Ja viss notika saskaņā ar plānu, jūs vienkārši izveidojāt savu Word pulksteni!

Lūdzu, ja jums ir kādi ieteikumi, nešaubieties komentēt! Es centīšos uz tiem atbildēt, bet, tā kā mans laiks ir ierobežots, tas var aizņemt kādu laiku.