Часы со словами: 21 шаг (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Еще один вариант популярных словарных часов. Основанный на клоне Arduino и светодиодах WS2812B, дизайн сначала был вдохновлен этим примером, затем я переписал прошивку, включив некоторые идеи из этого руководства, используя библиотеку fastled.

Моими целями для этого дизайна были:

• Максимальные / самые близкие буквы без просвета между ними
• Контроль над отдельными буквами, а не над одним словом за раз
• Подходит для подвешивания на стене или сидения на столе
• Удобное управление
• Впечатление о качестве
• Стол для лазерной резки

Я попытался свести к минимуму общие признаки DIY, такие как отделка поверхности 3D-печатного объекта или следы ожогов / суставы пальцев / живые петли проекта лазерной резки. Я ценю, когда меня спрашивают, где я купил то, что спроектировал и построил сам.

Время от времени я могу делать детали, вырезанные лазером, доступными здесь, на Etsy.

Шаг 1. Инструменты, материалы и расходные материалы

Основное требование для этой конструкции - доступ к лазерному резаку с площадью резки 9 x 9 дюймов или больше. Я использую вездесущий китайский лазер СО2 мощностью 40 Вт "K40", который можно купить на ebay и других зарубежных сайтах. Мой был изменен, чтобы позволить ему вырезать большую площадь (среди других улучшений), иначе он не подошел бы для этого проекта прямо из коробки. Если вы используете K40, я настоятельно рекомендую использовать шепот K40 вместо любого программного обеспечения, с которым он поставляется; мои файлы SVG нарисованы с учетом этого.

Инструменты:

• Лазерный резак (площадь 9 x 9 дюймов или больше, резка по дереву)
• Компьютер с Arduino IDE
• Зажимы
• Обычная электроника (кусачки, инструменты для снятия изоляции и т. Д.)
• Паяльник
• Пистолет для горячего клея
• Пила

Запасы:

• Клей для дерева
• Шприц (для нанесения столярного клея ищите изогнутый пластиковый наконечник стоматологического / ирригационного шприца)
• Горячий клей
• Изоляционная лента
• Краска (циферблат)
• Морилка или краска (рамка)
• Одноразовые стаканчики и палочка для перемешивания (для лица из эпоксидной смолы)
• Наждачная бумага
• Проволока (я использовал твердый сердечник 22 калибра)

Материалы:

• 1x Arduino Nano - от 5 долларов (клон ebay) до 22+ долларов (официальный)
• 1x модуль DS3231 RTC - 1 доллар США (ebay)
• 1x резистор 10 кОм - 1 доллар за 50 (ebay)
• 3х тактильных переключателя 10мм - 1 доллар за 20 (ebay)

• 1x светодиодная лента WS2812B, 60 светодиодов на метр - от 15 до 23 долларов (ebay)

  • Должно быть 60 светодиодов на метр, чтобы иметь правильный интервал, обычно продается как 300 светодиодных рулонов по 5 м.
  • Ищите не водонепроницаемую версию
• 1x коммутационная плата Micro USB (опционально) - 1,25 доллара за 5 (ebay)
• 1x Фоторезистор диапазона 10-20кОм - 1 доллар за 20 (ebay)
• 1x CR2032 аккумулятор - 2 доллара за 10 (ebay)
• Прозрачная эпоксидная смола - 20 долларов за кварту (Home Depot)
• Требуется всего несколько унций

• 1x 3 мм фанера - 12 долларов за лист 4 х 8 футов (Home Depot)

  Обычно это называется подкладкой или Luaun

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48 "Дубовая доска 5 долларов США (Home Depot)

  Ищите самого прямого и красивого

• Бумага (бумага для принтера или что-нибудь полупрозрачное)

Это примерно 70 долларов, однако у вас будет достаточно светодиодов для двух часов, поэтому, возможно, стоит взять еще один Arduino и кусок дуба и сделать два одновременно. Почему нет?

Шаг 2: вырезать детали из фанеры

Это должно быть довольно просто. Вырежьте по одному SVG-файлу, имя которого начинается с «3 мм фанеры», из прикрепленного zip-файла. Сначала используйте пилу, чтобы превратить лист 4x8 во что-то, что подходит для вашего лазерного резака (если это не было очевидно).

Вы можете заметить, что циферблат часов зеркальный - я обнаружил, что с помощью моего лазера я получаю более четкие края на нижней части доски, поэтому я положил самую красивую поверхность дерева вниз. Если это не ваш случай, просто отразите файл зеркально и обрежьте его лицевой стороной вверх. Маленькие плавающие части букв будут хрупкими, поэтому старайтесь не выбивать их. Я рекомендую настроить параметры вырезания так, чтобы буквы выпадали сами по себе - очень легко сломать середину буквы O, если вы высовываете какие-либо застрявшие части из листа.

Если оторвать кусок письма - еще не все потеряно. Держите маленькие кусочки и смотрите вперед, к ступеньке, где мы готовим лицо, и вы увидите, что мы можем поместить их туда, где они должны быть, без особых проблем.

Не забудьте выгравировать синий слой перед тем, как вырезать красный.

Шаг 3: вырезать детали из дуба

Обычно я делаю это до начала или после того, как закончу резку фанеры, потому что для этого требуются другие параметры резки и небольшая настройка лазера. Здесь нам понадобится по одной штуке с файлами под названием "Oak Frame". Вы заметите, что в файле есть синий прямоугольник с красными линиями разреза. Идея состоит в том, чтобы использовать макулатуру в качестве приспособления для лазера, чтобы мы могли равномерно прорезать стыки пальцев на концах досок.

1. Используя пилу, разрежьте дубовую доску на куски длиной 9 дюймов.
2. Закрепите картон для обрезков на лазерной платформе, чтобы он не мог легко двигаться.
3. Вырежьте синий прямоугольник. После этого не перезапускайте и не возвращайте лазер в исходное положение, новое отверстие в макулатуре теперь является нашей точкой отсчета для остальных разрезов.
4. Поместите кусок дуба в вырез и подтолкните его вверх в левый верхний угол (при условии, что вы исходите из верхнего левого угла. Если нет … ключ в том, чтобы сделать концевые надрезы на дубе и сделать верхний край ровным, чтобы он мог будьте в порядке, где бы вы ни находились). Постарайтесь при этом не сдвинуть доску для отходов.
5. Резать!

Я обнаружил, что K40 неплохо режет дуб, но вам придется отрегулировать настройки, пока вы не получите хороший результат.

Шаг 4: соберите раму

Быстро отшлифуйте дубовые детали, чтобы улучшить поверхность, затем разложите их и нанесите немного клея на суставы пальцев. Важно, чтобы рамка заканчивалась квадратной (или соответствовала форме лица, если лазер вырезает трапецию или параллелограмм). Хороший способ убедиться, что вы все поняли правильно, - использовать лицо в качестве ориентира до того, как клей высохнет.

Дважды проверьте расположение элементов сзади (лицевой стороной вниз):

• Три отверстия для кнопок должны быть слева и ближе к задней части часов.
• Единственное отверстие для фоторезистора должно быть сверху и ближе к задней части часов.
• Прорезь для кабеля питания должна быть внизу и ближе к задней части часов.

Если у вас есть несовпадение с верхним или нижним краями кадра, это нормально, если они не огромны. Пример, который у меня на фото, не проблема, быстрая шлифовка заставит его выровняться перед окрашиванием.

Вы можете использовать зажимы, если они у вас есть, или малярный скотч тоже подойдет.

Шаг 5: нарисуйте и подготовьте лицо

Во-первых: краска.

Я предпочитаю использовать аэрозольную краску для лица достаточно нейтрального цвета. До сих пор я использовал разные оттенки серого, серебристого и золотого для лица с хорошими результатами. Более темные цвета лучше контрастируют с буквами, когда они подсвечены. Избегайте шлифования лица из-за хрупкости букв. Если у вас были битые буквы, раскрасьте их одновременно.

Во-вторых: нанесите малярный скотч.

Малярная лента позволит нам заполнить лицо эпоксидной смолой, не выходя из отверстий. Нанесите слой на тыльную сторону лица и надавите на всю поверхность, чтобы обеспечить хорошее прилегание.

В-третьих: Отрежьте малярную ленту на 1/4 дюйма от края. Нам нужно держать это в чистоте, чтобы мы могли приклеить лицо к раме, не превращая малярную ленту в постоянный элемент.

Четвертое: Необязательно - если у вас были какие-либо биты букв, переверните лицевую сторону и приклейте их к малярной ленте в нужном месте.

Шаг 6: Установите светодиоды

Сначала возьмите светодиодную ленту и разрежьте ее по указанным меткам на 11 частей, по 11 светодиодов в каждой. Должна быть линия, показывающая, где разрезать, прямо посередине обнаженных медных площадок. Подойдут ножницы или кусачки.

Затем снимите подложку и приклейте каждую полоску к задней пластине "сетки". Если вы выгравировали инструкции в этой части ранее, вы можете использовать их в качестве справочника, чтобы не усложнять задачу. Расстояние здесь не очень важно, вы, вероятно, заметите, что он сдвигается, если вы получите полосу, в которой уже есть паяное соединение, я думаю, вы получите соединение примерно на метр или около того, когда купите 5-метровый рулон.

Важно: обратите внимание на маленькую стрелку и Din / Dout. Нам нужно, чтобы стрелка в верхнем ряду двигалась слева направо, а затем в обратном направлении в следующем ряду. Он должен идти зигзагом сверху слева и заканчиваться в правом нижнем углу.

Шаг 7: припаиваем светодиоды

Это, наверное, самый утомительный шаг. Я использую оголенный провод 22-го калибра, чтобы не снимать изоляцию с обоих концов этих коротких проводов.

Отрежьте по 10 отрезков каждой из этих трех частей:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Каждый провод нужно согнуть так, чтобы он мог соединить конец одной полосы с началом следующей. Обычно я беру пару предметов, вокруг которых могу согнуть проволоку: ручка подходит для самого короткого, ручка отвертки - для среднего, а маленькая стальная линейка - для самого длинного. Вы можете проверить свои изгибы, положив их на доску и посмотрев, достигают ли они подушек и остаются ли они в рамках рекомендаций.

Припаяйте эти провода между концами полос, чтобы образовать один непрерывный путь от верхнего левого угла до нижнего правого - на фотографиях это должно быть довольно очевидно.

Удерживать эти провода сложно, и вам определенно не следует использовать пальцы, потому что они очень быстро нагреваются. Я добился успеха с зажимом из кожи аллигатора, а также с вещицей, которую вы видите на фотографии. Возможно, будет проще сначала залудить подушку, а затем удерживать проволоку пинцетом.

После того, как вы припаяете провода, вы можете отрегулировать зазор между ними, согнув их отверткой или чем-то подобным - они, конечно, не должны соприкасаться.

Я тестирую светодиоды, прежде чем двигаться дальше, но этот шаг не является обязательным.

Шаг 8: Подключите входные провода

Затем мы подключим питание, землю и данные к началу нашей светодиодной ленты и просто подключим питание и землю к дальнему концу. Провода со стороны входа должны быть примерно 13 дюймов в длину - я выбрал красный для 5 В, желтый для данных и неизолированный провод для заземления.

Теперь удалите часть изоляции вверху / в центре провода 5 В (см. Фото); мы будем использовать это для фоторезистора позже.

На дальнем конце полосы (внизу слева) сзади просто используйте два провода для 5 В и заземления, они могут быть длиной около 5 дюймов.

Я рекомендую закрепить провода горячим клеем, как показано на рисунке, чтобы предотвратить смещение. Паяные соединения светодиодных лент особенно хрупкие.

Шаг 9: соберите сетку

Существует четыре различных типа элементов сетки, они помечены, если вы их выгравировали ранее:

• 2x горизонтальный конец
• 2x вертикальный конец
• 10x по вертикали
• 10x по горизонтали

Клей не обязателен, но рекомендуется. Мне нравится использовать клей, потому что мы можем придавать вес всей сборке, когда она высыхает, и корректировать любую неровность, что в целом упрощает работу.

Сначала установите вертикальные детали. «Конечные» части идут по правой и левой сторонам, затем заполняют середину остальными.

Затем установите горизонтальные детали. «Концевые» части идут сверху и снизу, вы заметите, что на них нет дополнительного маленького выреза. Остальные горизонтальные части имеют эту дополнительную выемку, чтобы они очищали соединительные провода, которые мы припаяли ранее. Совместите выемку с проводами и чередующимися сторонами по ходу движения.

Наконец, если вы использовали клей, переверните сборку лицевой стороной вниз на плоскую поверхность и положите на нее что-нибудь тяжелое, пока она сохнет.

Шаг 10: Окрашиваем раму и устанавливаем лицо

Это хорошее время, чтобы окрасить дубовую раму, в зависимости от того, какую отделку вы хотите. Нам нужно приклеить лицо на место, и в этом примере я планирую использовать масляную отделку на дереве - это будет мешать клею для дерева, поэтому я собираюсь нанести его позже. В качестве альтернативы используйте другой тип клея, на который это не повлияет.

Далее нам нужно поместить лицо в рамку. Здесь важно установить глубину так, чтобы задняя часть часов находилась на одном уровне или ниже задней поверхности рамки и не выступала. Есть много способов сделать это:

Маленькие прямоугольные распорки идеально подходят для установки расстояния от лицевой стороны оправы до лица.

Другой способ добиться этого - положить раму лицевой стороной вверх на плоскую поверхность, затем сложить все внутренние части (пропустите вперед, чтобы увидеть, как они складываются) и, наконец, прижать лицевую сторону к ним. Однако убедитесь, что провода не проходят между слоями.

Вы также можете сложить детали и использовать суппорты, как хотите!

Шаг 11: заливка эпоксидной смолы

Поддерживайте заднюю часть по всей поверхности, чтобы малярная лента оставалась на месте. Установите его на ровную поверхность.

Смешайте около 5 унций в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к эпоксидной смоле. Обычно они говорят, что нужно перемешивать в одном контейнере в течение 6-10 минут, обязательно соскребая со стенок, затем переложить в чистый контейнер и перемешивать еще несколько минут или до тех пор, пока он не достигнет определенной температуры.

Залейте лицо эпоксидной смолой. Я стараюсь сначала заполнить буквы, чтобы минимизировать пузырьки воздуха, а затем покрыть остальное. Постарайтесь защитить его от пыли и периодически используйте тепловую пушку или горелку для удаления пузырьков.

Шаг 12: Установите светодиодную сетку и диффузор

Удалите малярную ленту с тыльной стороны лица после того, как эпоксидная смола завершит отверждение.

Между светодиодами и задней частью лица рекомендуется что-то рассеивать свет:

• Отсутствие диффузора создает впечатление отдельных огней за буквой
• Лист бумаги для принтера дает очень равномерный свет, но есть компромисс в виде пониженной общей яркости.
• Один или два листа белой папиросной бумаги - хороший компромисс.
• Черная папиросная бумага действительно снижает яркость, но также делает неосвещенные буквы так сильно выделяющимися.

Обрежьте бумагу так, чтобы она вошла в рамку, и поместите ее между светодиодной сеткой и лицевой стороной. Убедитесь, что угол светодиодной сетки с проводом передачи данных выровнен с буквой «I» в верхнем левом углу.

Пока вы это делаете, установите заднюю пластину в раму и обведите вырезанный участок на задней части сетки карандашом, это поможет правильно выровнять меньшие детали позже.

Закрепите светодиодную сетку на месте горячим клеем.

Шаг 13: добавляем кишки

Склейте сегменты, идущие вокруг центра, вместе, как показано на рисунке, затем, используя линии, проведенные вами на обратной стороне светодиодной сетки, приклейте их. Используйте коммутационную плату Arduino и micro-USB в качестве прокладок, чтобы убедиться, что они подходят.

Приклейте маленькие прямоугольные прокладки по периметру, стараясь не закрывать отверстия для переключателей слева и фоторезистора сверху.

Используйте горячий клей для закрепления коммутационных плат Arduino и micro USB.

Удалите угловые штыри заголовка из модуля RTC, если применимо. Либо уберите их, либо просто отрежьте - мы не будем их использовать.

Наконец, используйте горячий клей, чтобы закрепить модуль RTC в левом нижнем углу. Я рекомендую использовать заднюю пластину в качестве ориентира, чтобы поставить ее в идеальное место. Приклейте модуль к плате скотчем, нанесите немного клея, затем установите его на место и прижмите модуль к плате ниже.

Шаг 14: кнопки и фоторезистор

Закрепите переключатели в левом нижнем углу горячим клеем, обращая внимание на ориентацию. Четыре контакта на переключателях соединены попарно, я рекомендую повернуть их так, чтобы одна пара находилась внизу, а другая вверху - это упростит пайку в дальнейшем.

Приклейте фоторезистор вверху - просто отцентрируйте его в отверстии вверху.

Шаг 15: Припаяйте соединения 5 В / VCC

Все они должны быть подключены к выводу VCC на коммутационной плате Micro USB.

1. Светодиодная лента справа вверху
2. Светодиодная лента слева внизу
3. 5 В на ардуино
4. VCC на модуле RTC (третий контакт сверху)
5. Фоторезистор

Шаг 16: Пайка заземляющих соединений

В конечном итоге все они должны подключаться к выводу VCC на коммутационной плате micro USB.

1. Светодиодная лента справа вверху
2. Светодиодная лента слева внизу
3. Arduino GND
4. GND модуля RTC (нижний контакт)

5. Переключатели

   Смотрите фото детали. Тактильные переключатели имеют четыре контакта, но только один контакт, они соединены внутри попарно. Если вы припаиваете к обоим контактам заземляющего провода, проверьте омметром, чтобы убедиться, что оба контакта находятся на одной стороне переключателя, иначе вы закоротите его

Шаг 17: припаяйте оставшиеся соединения

1. Резистор 10к. Вывод Arduino A0 на массу
2. Фоторезистор. Вывод Arduino A0
3. RTC. Второй сверху на модуле к пину Arduino A4
4. RTC. Верхний контакт модуля к контакту A5 Arduino
5. Переключатель 1 (Mode / Set). Ардуино D2
6. Переключатель 2 (вверх). Ардуино D3
7. Переключатель 3 (Вниз / Отмена). Ардуино D4
8. Светодиодные данные. Ардуино D6

Нанесите большое количество горячего клея для закрепления проводов, в частности, для изоляции выводов, идущих от фоторезистора, и для закрепления переключателей.

Наконец, вставьте батарею CR2032 в модуль RTC.

Шаг 18: Загрузите прошивку

Вам понадобится ПК с Arduino IDE, чтобы загрузить прошивку в Arduino. Вот настройки, которые я использовал:

• Плата: «Arduino Nano»

• Процессор: ATmega328P (старый загрузчик)

  В более ранних версиях IDE мне не нужно было выбирать вариант старого загрузчика, но я считаю, что было изменение, отражающее обновление официального оборудования, которого нет на платах-клонах, которые есть под рукой

• Порт: вам нужно будет выяснить, какой из них, после подключения платы

Требуется шесть библиотек, все они находятся в меню «Инструменты» -> «Управление библиотеками» в среде IDE:

• Wire (я полагаю, включен по умолчанию)
• EEPROM (также включена по умолчанию)
• RTClib (версия Adafruit 1.2.0)
• OneButton (Матиас Хертель, версия 1.2.0)
• SimpleTimer (Александр Кирьяненко версия 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia версия 3.1.6)

После настройки параметров и установки библиотек следует выполнить компиляцию и загрузку на устройство с помощью кнопки «загрузить». Чтобы убедиться, что устройство работает, вы можете открыть монитор последовательного порта, где должно появиться краткое сообщение при загрузке.

Шаг 19: Установите время

Вы можете заметить, что часы сначала ничего не отображают - этого и следовало ожидать. При загрузке он ищет сохраненный цвет и анимацию в EEPROM, но поскольку в памяти ничего нет, он не знает, что делать. Нажмите кнопку 2 или 3 (вверх / вниз), чтобы выбрать цвет, и дисплей обновится.

Чтобы установить часы:

1. Удерживайте «Mode / Set», чтобы войти в режим настройки часов. Должен отображаться час.
2. Используйте кнопки «Вверх» и «Вниз / Отмена» для выбора часа (0–23).
3. Нажмите «Mode / Set», чтобы переключиться с часов на минуты.
4. Используйте кнопки «Вверх» и «Вниз / Отмена», чтобы выбрать минуты (0-59).
5. Удерживайте «Mode / Set», чтобы сохранить время и вернуться к отображению часов.

Находясь в режиме «Установить», удерживайте нажатой кнопку «Вниз / Отмена», чтобы вернуться в режим часов без сохранения нового времени.

Также в режиме «Set» «Mode / Set» будет переключаться между часами и минутами, если вам нужно вернуться без отмены.

Шаг 20: добавьте заднюю крышку

Добавьте немного клея к верхнему краю проставок, которые мы установили ранее, и это конец сборки. Я рекомендую оставить это до конца, чтобы у вас была возможность исправить любые проблемы с проводкой, прежде чем все будет закрыто.

Шаг 21: Готово

Разъем micro USB предназначен для удобства - по моему опыту, гораздо проще найти красивый плетеный микрокабель, чем mini-USB, который подходит для Arduino.

Операция проста:

• Mode / Set выбирает анимацию изменения времени
• Циклы вверх по цветам
• Вниз циклически переключает цвета в другом направлении

Яркость должна автоматически регулироваться в зависимости от освещения в комнате, уменьшаясь по мере наступления темноты.