Настенные светодиодные часы Ambient: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Недавно я видел, как много людей строят огромные светодиодные матрицы, которые выглядят абсолютно красиво, но состоят либо из сложного кода, либо из дорогих частей, либо из того и другого. Поэтому я подумал о создании собственной светодиодной матрицы, состоящей из очень дешевых деталей и очень простого для понимания кода, хотя и немного меньшего размера. Он также может действовать как настенные часы, что полезно для людей, которые не хотят, чтобы огромный дисплей просто валялся, показывая его забавную анимацию.

Моя цель в этом проекте заключалась в том, чтобы не включать в него какие-либо паяльные или электроинструменты, чтобы этот проект был доступен для многих людей.

Этот проект будет рекомендован людям с базовыми знаниями электроники, программирования и людям с небольшим опытом работы с акрилом:).

Шаг 1: Сбор всех инструментов и строительных материалов

Инструменты:

1. Ножовка
2. Акриловый биговальный инструмент
3. Простая ручная дрель (подойдет и электрическая)
4. Сверло 12 мм или ступенчатое сверло
5. Пара устройств для зачистки проводов
6. Пара диагональных фрез
7. Пара ножниц
8. Маркер или маркер
9. Пистолет для горячего клея
10. Наждачная бумага

Строительные материалы:

1. Электроизоляционная лента
2. Двухкомпонентный клей
3. Суперклей или цианоакрилат
4. Горячие клеевые стержни

Шаг 2: Собираем все детали

Части:

1. Светодиодная цепочка WS2811, 50 шт. (3 комплекта)
2. Arduino UNO
3. Модуль DS3231 RTC
4. Металлический выключатель без фиксации со светодиодом
5. Провода перемычки
6. Блок питания 5V 10A
7. Разъем постоянного тока
8. Многожильный провод (16AWG)
9. 3 мм опаловый (полупрозрачный белый) акриловый лист
10. 4 см OD, тонкостенная труба из ПВХ (10 метров)
11. Акрил черный 6 мм

Шаг 3: отрезание труб из ПВХ до нужной длины

На этом этапе мы разрежем ПВХ-трубу на меньшие цилиндры. Эти маленькие цилиндры из ПВХ-трубы будут действовать как разделители между пикселями, поскольку мы не хотим, чтобы свет светодиода просачивался на весь дисплей. Светодиоды будут находиться внутри этих цилиндров, и это будет гарантировать, что свет, исходящий от каждого светодиода, будет сфокусирован в одной конкретной области и не будет перетекать в другие пиксели.

Чтобы получить сетку из труб из ПВХ, мы должны сначала разрезать трубы из ПВХ на маленькие цилиндры одинаковой длины. В качестве высоты цилиндров мы выбрали длину 6 см, но вы можете выбрать любую высоту около 6 см, как вам удобно. Просто убедитесь, что все цилиндры имеют одинаковую высоту.

Шаги:

1. Используйте любые коробки или книги, чтобы достичь высоты 6 см (или чего-нибудь около 6 см).
2. Держите маркер горизонтально на коробке, прижмите трубу из ПВХ к стене так, чтобы кончик маркера касался трубы. Медленно поверните трубу из ПВХ, опираясь на стену, чтобы образовать красивую бесшовную линию вокруг трубы.
3. Обрежьте линию ножовкой. Убедитесь, что разрезы как можно более прямые, что будет ключом к качеству диффузии.
4. Если на боковой стороне цилиндра есть заусенцы / неровности, мы можем использовать наждачную бумагу или нож для резки бумаги, чтобы удалить заусенцы с одной стороны. Удаление заусенцев с одной стороны достаточно, однако удаление заусенцев с обеих сторон будет полезным.
5. Если у вас есть только одна сторона с удаленными заусенцами, отметьте ее буквой "D". Эта сторона будет обращена к листу рассеивателя, а другая сторона с буквой «L», указывающей сторону, на которой будет размещен светодиод. Если вы удалили заусенцы с обеих сторон, вы можете увидеть ту сторону, которая расположена более перпендикулярно к полу, и отметить эту сторону буквой «D», а другую сторону буквой «L».
6. Повторить 134 раза:)

Шаг 4: склеивание всех труб из ПВХ

Теперь, когда у нас есть все трубы, отрезанные по длине, мы можем склеить их в одну огромную сетку. Для склеивания всех трубок мы используем цианоакрилат, известный как суперклей.

Шаги:

1. Начнем со склейки двух трубок. Держите две пробирки на столе горизонтально. Убедитесь, что они оба сидят на столе заподлицо, а сторона с надписью «D» обращена одинаково и находится на одном уровне. Как только все будет выровнено, можно нанести между трубочками 1-2 капли суперклея.
2. Для приклеивания третьей трубы выполните те же действия, что и выше. Поставьте склеенную сетку на стол и поместите на них третью трубу. Убедитесь, что сторона «D» труб направлена в одном направлении и на одном уровне. На каждый шов нанесите по 1-2 капли суперклея. Если вы все сделали правильно, когда вы держите сетку вертикально, с буквами «D» вниз, не должно быть никакого раскачивания, и вся конструкция должна находиться на столе заподлицо.
3. Для склеивания четвертой трубки и остальных трубок мы можем легко держать три склеенных куска вертикально (с буквами «D», конечно же, направленными вниз ^ _ ^) и разместить четвертую трубку с любой стороны трех склеенных частей. Убедитесь, что буквы «D» смотрят так же. Затем мы можем просто приклеить четвертую деталь к трем склеенным деталям, то же самое можно повторить для остальных трубок, чтобы получить структуру, как показано выше.

Шаг 5: вырезание акрила

Чтобы вырезать акриловый лист, отметьте нужные формы, используя размеры, указанные на изображении. В противном случае вы можете распечатать предоставленные файлы SVG, прикрепить страницы поверх акрилового листа и использовать их в качестве руководства для вырезания.

Примечание: размеры могут измениться, если вы использовали трубы из ПВХ другого диаметра.

Шаги:

1. Если вы используете распечатки файлов SVG, приклейте распечатанные страницы к акриловым листам с помощью любого клея или просто приклейте их на акрил с помощью куска ленты.
2. Если вы не собираетесь использовать напечатанные страницы, вы можете использовать указанные выше размеры, чтобы отметить формы на акриловом листе.
3. Используйте инструмент для надрезания, чтобы надрезать линии. Забивайте до тех пор, пока отметка не станет почти равной половине толщины акрилового листа.
4. Когда подсчет очков закончен, держите линию надреза на краю стола и резко надавите на ту сторону акрилового листа, которая висит в воздухе. Это защелкнет акриловый лист вдоль линии надреза. Если давление, необходимое для того, чтобы щелкнуть акрил, слишком велико, попробуйте нанести больше очков на линию, используя большее давление для нанесения отметок.
5. Сделайте это для всех необходимых разрезов.
6. С помощью сверла 12 мм проделайте в одной из боковых панелей отверстие для кнопки.

Шаг 6: приклеиваем каркас к сетке

Этот шаг чрезвычайно прост. К только что созданной ПВХ сетке приклеиваем и акриловый каркас. Поскольку трубы из ПВХ выглядят некрасиво, мы заключаем их в красивый акриловый футляр.

Шаги:

1. Положите сетку для труб из ПВХ на пол так, чтобы сторона с буквой «D» была обращена вниз.
2. Боковую панель с кнопкой можно разместить с любой стороны. Мы решили пойти с нижним правым.
3. Поместите все акриловые панели вокруг сетки из ПВХ, убедившись, что они плотно прилегают к полу. Убедитесь, что сторона с буквой «D» на акриловых деталях обращена к полу. При необходимости внесите любые изменения в размеры акриловых листов.
4. Используйте скотч, чтобы скрепить все части акрила вместе, или попросите друга помочь, крепко прижав акриловые части к сетке.
5. Используйте суперклей или двухкомпонентный клей, чтобы приклеить все акриловые листы к сетке из ПВХ трубы.

Примечание: если вы планируете закрепить этот дисплей на стене, количество клея, которое вы должны использовать, должно быть немного больше, чем обычно, потому что весь вес будет поддерживаться одной акриловой панелью, и вы не хотите, чтобы она согнулась или, что еще хуже, упала. отдельно.

Шаг 7: приклеиваем все светодиоды внутрь сетки из ПВХ

Судя по объему утомительной работы, это должен быть последний процесс, который очень трудоемок.

Шаги:

1. Перед тем, как приступить к процессу склейки, последовательно уложите светодиодные цепочки на землю. Каждая светодиодная цепочка состоит из 50 светодиодов. Поместите начало следующей цепочки там, где заканчивается предыдущая. Теперь подключите разъемы JST, выходящие из последнего светодиода предыдущей цепочки, к первому светодиоду следующей цепочки. При этом у вас должна получиться длинная цепочка из 150 светодиодов.
2. Теперь вы можете приклеить горячим клеем первый светодиод к самой верхней и крайней левой трубе из ПВХ, как показано выше. Чтобы идентифицировать первый светодиод в цепочке, найдите светодиод, из которого выходит разъем, как показано на рисунке, на котором показано приклеивание первого светодиода.
3. После приклеивания первого достаточно, следуя приведенной выше схеме, приклеить все светодиоды на свои места, например, второй светодиод войдет в трубку рядом с ним.
4. После того, как вы завершили первый ряд, склеив все светодиоды в первом ряду, вы можете начать со второго ряда, первый светодиод второго ряда войдет в трубку, которая находится сразу справа, а нижняя часть первых рядов последними. Светодиод, как показано в руководстве
5. Повторяя этот процесс, заполните оставшиеся пробирки в соответствии с данным руководством.
6. После того, как вы завершите приклеивание всех светодиодов к соответствующим трубкам, у вас все еще останется несколько светодиодов, вы можете просто отрезать провод, выходящий из последнего светодиода, чтобы удалить излишки светодиодов.
7. После обрезки провода можно использовать изоленту, чтобы изолировать провода, выходящие из последнего светодиода, чтобы они не образовывали коротких замыканий.

Шаг 8: Распределение питания на все светодиоды

Начиная с этого шага, мы сосредоточимся на электрической стороне, за исключением некоторых незначительных работ по склеиванию.

Шаги:

1. Вы увидите, что у вас есть 3 пары красных и белых кабелей, выходящих из стартового светодиода каждой отдельной цепи.
2. Соедините все красные провода вместе толстым многожильным проводом. Вы можете сделать это, просто скрутив концы проводов или спаяв их вместе, в зависимости от того, что вам удобно. В обоих случаях вы получите одинаковые результаты.
3. Проделайте то же самое со всеми белыми проводами. Обязательно используйте толстую многожильную проволоку, желательно другого цвета, чтобы различать полярности.
4. В конце у вас должно быть 2 провода, выходящие из всего дисплея для положительного и отрицательного
5. Подключите эти толстые многожильные провода к разъему постоянного тока, скрутив концы или припаяв их. Обязательно заизолируйте концы куском изоленты.

Шаг 9: Подключение Arduino

На этом этапе мы завершим все электрические соединения.

Примечание. Ваша кнопка может не поставляться с предварительно припаянными проводами, возможно, вам придется припаять их или просто скрутить на месте, в зависимости от того, что вам удобно. Изолируйте соединения с помощью изоленты. Если у вас нет предварительно припаянных проводов, вы можете следовать схеме выводов, приведенной выше, чтобы определить соответствующие контакты.

Используйте провода «папа-мама» и «папа-папа», чтобы выполнить все необходимые соединения с Arduino UNO, как описано ниже.

1. Подключите модуль DS3231 RTC к Arduino.

• Подключите VCC модуля RTC к VIN Arduino
• Подключите SDA модуля RTC к контакту A4 на Arduino
• Подключите SCL модуля RTC к контакту A5 на Arduino
• Подключите GND модуля RTC к контакту GND на Arduino

2. Подключите кнопочный модуль к Arduino.

Чтобы определить различные контакты на кнопке, сделайте следующее. Контакт со знаком «+» рядом с ним является контактом индикатора кнопки (+), а тот, который находится напротив него, является контактом индикатора кнопки (-). Два других контакта - это контакты кнопки.

• Подключите любой контакт кнопки к контакту 13 Arduino.
• Подключите другой контакт кнопки к контакту 12 Arduino.
• Подключите индикатор кнопки (-) к контакту 11 Arduino.
• Подключите индикатор кнопки (+) к выводу 10 Arduino

3. Подключите светодиодную цепочку к Arduino UNO.

Найдите начальный светодиод всей цепочки светодиодов.

• Красный провод разъема подключите к источнику питания 5В.
• Подключите зеленый провод разъема к контакту 5 Arduino.
• Подключите белый провод разъема к земле.

Завершив электромонтаж, вы можете закрепить кнопку сбоку на боковой панели сборки, закрепив кнопку прилагаемой гайкой.

Примечание: мы использовали горячий клей на соединениях, чтобы убедиться, что они не вылезут, пока они закончены и лежат на полке.

Шаг 10: программирование Arduino

Для программирования Arduino мы отказались от приведенного ниже кода, код довольно хорошо прокомментирован и довольно понятен, если вам не нужны какие-либо функции или вы хотите добавить свои собственные, его должно быть очень легко изменить самостоятельно.

Если вы планируете использовать код без изменения самого кода, вам нужно установить только один параметр - время. Инструкции по установке времени приведены в коде.

При загрузке кода вы должны убедиться, что в вашей Arduino IDE установлены библиотеки FastLED и DS3231.

Шаг 11: Завершение всего

Мы почти закончили с нашей сборкой. На этом шаге мы просто закончим все оставшиеся мелочи.

Управление электроникой

Электроника будет выглядеть неаккуратно и, вероятно, может даже отсоединиться, если не приклеена должным образом. Этого можно очень легко избежать, склеив всю электронику внутри нашего корпуса.

Вы можете начать с приклеивания Arduino к основанию дисплея, а модуль DS3231 - к основанию дисплея. Разъем постоянного тока можно разместить там, где это наиболее удобно, учитывая, где вы хотите установить сборку, длину провода источника питания и другие подобные факторы.

Настенный монтаж (опция)

Если вы хотите установить этот дисплей на стене, вы можете просверлить 5-миллиметровые отверстия в верхней пластине и прикрепить несколько L-образных зажимов к верхней пластине с помощью некоторых болтов, шайб и гаек M5, которые обеспечат монтажные отверстия для его крепления на стена. Если вы собираетесь хранить его на полке, как мы, вам не нужно добавлять эти L-образные зажимы для крепления.

Приклеивание листа диффузора

Последний и самый простой шаг - приклеить лист диффузора к нашей огромной сетке из ПВХ. Перед тем, как продолжить, убедитесь, что вы сняли пластиковую защитную пленку с акрилового листа. Нанесите 10-15 капель горячего клея на лист и прижмите его к сетке, чтобы лист приклеился. Мы используем горячий клей, так как он легко снимается простым рывком при любом ремонте.

PS: Снятие пластикового защитного листа с акрилового листа - самая приятная часть сборки.

Задняя пластина (необязательно)

Если вы хотите, чтобы задняя сторона матрицы была немного более элегантной, вы можете вырезать кусок 6-миллиметрового черного акрила, который имеет те же размеры, что и лист диффузора, и приклеить его к задней части матрицы с помощью горячего клея.

Законченный

Теперь у вас должна быть полнофункциональная светодиодная матрица, которая хорошо выглядит днем и потрясающе - ночью. Я искренне признателен, если вы зашли так далеко. Поскольку это мой первый инструктаж, есть много вещей, которые нужно улучшить, особенно фотографии, которые я сделал, были не лучшими, и я обязательно постараюсь улучшить их в будущих инструкциях (PS: камера моего телефона действительно не соответствует этому дисплею. как это выглядит круче в реальной жизни). Если вы строили вместе, я надеюсь, вам понравилась сборка и вы весело провели время. Улучшения действительно приветствуются, и мне действительно не терпится увидеть, что вы, ребята, можете улучшить и сделать по-другому ^ _ ^