Как создать минималистичные светодиодные часы: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Все эти цифровые настенные часы могут быть так заняты, не так ли? Вы же не хотите, чтобы большой яркий 7-значный дисплей загромождал вашу стену, мешал, не так ли? Даже аналоговые часы, хотя и проще, все же имеют уродливые черные цифры и стрелки на периферии. И тиканье, иногда оно может свести с ума.

Могу я представить светодиодные часы для решения всех ваших проблем. Вместо уродливого экрана или громких и неуклюжих рук по периметру кружат тихие точки света, обозначающие секунды, минуты и часы. Полностью настраиваемый, вы можете сделать лицо из чего угодно. Дерево, акрил, даже мрамор. Независимо от дома, светодиодные часы могут соответствовать эстетике. Хотите чистый белый сланец с мягкими синими краями? Вы можете. Или, может быть, вы предпочитаете более деревенский вид, деревянное лицо с оранжевыми огнями? Черное лицо с зелеными огнями? Все, что вы можете себе представить, вы можете создать с помощью этого простого дизайна.

Приведенный ниже процесс является руководством. При желании вы можете создать часы на картинке. Если вы хотите чего-то большего, можете. Точно следуйте инструкциям или сделайте дизайн своим. В конце концов, это ваши часы.

Запасы

Для изготовления часов использованы следующие материалы:

Белый акрил (полупрозрачный, но с непрозрачным материалом тоже подойдет)

Светодиодная лента WS2812B, 144 светодиода на метр

Arduino Pro Mini, 16 МГц, 5 В

Адаптер USB-TTL (для программирования Arduino)

Тактильная кнопка (x2)

USB (подробнее в шаге подключения)

Монтажный провод

Многожильный провод (с двумя проводами внутри)

Плитка шоколада. Не обязательно для часов, но тем не менее важно…

Вам понадобятся следующие инструменты (в произвольном порядке):

Головоломка

Паяльник, припой и губка.

Пистолет для горячего клея

Компас

Супер клей

Шаг 1. Обзор и процесс проектирования

Честно говоря, каркас светодиодных часов - это то, что я собрал за две недели, с тем, что у меня было дома, пока я был взаперти. Он ни в коем случае не идеален, и я обязательно вернусь к нему позже в этом году. При этом давайте разберемся, почему.

Основной принцип, лежащий в основе этого, заключается в том, что, хотя светодиодные часы NeoPixel существуют, все они светят своими светодиодами прямо (прямо вам в лицо). Я считаю, что это немного агрессивно (не говоря уже о отвлекающих), поэтому я придумал лучшую идею: светить свет на стене. Это создает очень приятные световые эффекты, а также имеет непреднамеренный побочный эффект в виде мягкого освещения на лице.

Фреймворк полностью настраивается, и хотя я не рекомендую использовать более 60 светодиодов, если вы захотите более крупные часы, программа способна справиться с этим. Для большинства людей, даже новичков, настройка должна быть простой, и я расскажу вам, как это сделать на следующем шаге. Для тех из вас, у кого есть некоторый опыт работы с Arduino, многое из того, что я говорю, будет очевидным, но для людей, которые никогда не касались ни одной в своей жизни, я постарался сделать это как можно более простым.

Чтение часов - это то же самое, что чтение аналоговых часов, что для многих подростков (таких как я) потребует некоторой практики. Разные цвета представляют разные стрелки, по умолчанию синий - часы, зеленый - минуты, красный - секунды. Тем не менее, приступим!

Шаг 2: Программирование. Часть 1: Настройка

Программировать часы относительно просто, я сделал за вас самую сложную часть и написал ее. Перейдите на сайт Arduino и загрузите установщик. Не приложение. Это важно. Как только это будет загружено, продолжайте и устанавливайте его. Выпейте стакан воды, пока это происходит, вы должны избегать обезвоживания. После установки вы сможете открыть прикрепленный файл «ClockV2.ino».

Шаг 3: Программирование. Часть 2: Установка библиотек

Убедившись, что программное обеспечение Arduino установлено, вам нужно взять отсюда библиотеку FastLED.zip. Если вы работаете в Windows, поместите папку в Documents / Arduino / libraries.

На Mac откройте программу Arduino и в верхней части окна нажмите «Эскиз». В раскрывающемся меню наведите указатель мыши на «включить библиотеку» и нажмите «Добавить библиотеку. ZIP». Выберите. ZIP, который вы только что загрузили, и нажмите «Открыть».

Этот шаг сделан. Это было легко, правда?

Шаг 4: Программирование. Часть 3: Настройка кода

Теперь самое интересное: настройка! Все в коде прокомментировано, поэтому, даже если у вас есть самые элементарные представления о программировании, вы сможете увидеть, что происходит. Однако вы можете захотеть изменить следующие части.

#define NUM_LEDS 60

Это довольно просто, сколько светодиодов в вашей полосе? Я лично рекомендую сократить его до 60, потому что это красиво и просто. это также единственный номер с одним светодиодом в секунду (для приятного плавного подсчета).

FastLED.setBrightness (255);

Регулятор яркости находится вверху. При этом будет приниматься число от 1 до 255, где 1 - самая мягкая, а 255 - полная яркость.

светодиоды [ledMins] = CRGB:: Зеленый;

светодиоды [ledSecs] = CRGB:: DarkRed; светодиоды [ledHrs] = CRGB:: Синий;

Их можно найти внизу кода. Все, что они делают, это сообщают программе, какой цвет установить каждой «руке». Поэкспериментируйте, посмотрите, что вам нравится. Если вам не нужна вторая рука (по причинам, которые меня не интересуют), вы можете даже удалить вторую строку и полностью избавиться от этой «руки».

Шаг 5. Программирование. Часть 4. Загрузка

Мы почти закончили кодовый аспект этого проекта, всего лишь один шаг: перенос кода с вашего компьютера на Arduino. Поначалу это может показаться немного сложным, но если вы можете соединить точки, вы сможете это сделать. Сначала припаяйте контакты к Arduino. Вам понадобится только нижний ряд, который выйдет изогнутым под углом 90 градусов.

На адаптере USB-TTL найдите контакты RX, TX, 5V, RST и GND. Подключите контакты адаптера к контактам в нижней части Arduino. RX в RX, TX в TX, 5V (или VCC) в VCC, GND в GND. Примечание: у некоторых адаптеров есть небольшая перемычка для управления напряжением. Установите его в положение 5 В.

После этого подключите его к компьютеру. Подождите несколько минут, пока установятся драйверы (снова выпейте воды). Когда это будет сделано, откройте программное обеспечение Arduino. Вверху нажмите «инструменты» (или «эскиз» на Mac) и измените «доску» на «Arduino Pro или Pro Mini». После этого измените «процессор» на «ATmega328P (5 В, 16 МГц.)»

«Порт» - это вопрос экспериментов. При отключении адаптера какой порт пропадает? При подключении снова появляется? Используйте это. Когда все подключено, нажмите стрелку в верхнем левом углу экрана и нажмите кнопку в верхней части Arduino. Подождите минуту или около того, и внизу экрана появится сообщение «загрузка завершена». Если это не удается по какой-либо причине, попробуйте еще раз, нажимая кнопку через другое время, пока она не сработает. И это все! программное обеспечение готово!

Шаг 6: Электроника

Есть четыре основных шага, чтобы разобрать электронику. База, светодиоды, проводка и вилка. Но обо всем по порядку.

Кольцо

Для этого есть два варианта: основу можно распечатать на 3D-принтере, а можно вырезать из дерева. Создание 3D-печати намного проще, но, очевидно, неудобно, если у вас, знаете ли, нет 3D-принтера. Тем не менее, если он у вас есть, к нему прилагается файл.stl.

Сделать это тоже несложно. Это просто кольцо, вырезанное из 12-миллиметровой фанеры, диаметром 132 мм (если вы используете более 60 светодиодов, вам придется рассчитать диаметр самостоятельно). Затем поверх верхней четверти приклеивается пластина с вырезом. из него, чтобы разместить гвоздь (или командную планку, если хотите), на которой он висит. См. Модель ниже для визуального представления.

Достаточно просто, правда? Обратите внимание, что толщина стенки не особенно важна, если вы делаете ее из дерева, я сделал ее тонкой только для экономии нити.

Светодиодная лента

Светодиодная лента - это стержень проекта. Хотя он поставляется с предварительно нанесенным на спину промышленным клеем, я обнаружил, что он недостаточно прочен, чтобы удерживать его на месте. Это может отлично сработать для вас, но я рекомендую использовать суперклей, чтобы удержать его. На всякий случай.

Обычная длина, которую вы можете купить, составляет 50 см и 1 м, в любом случае вам придется обрезать полосу по размеру. Отсчитайте 60 светодиодов и вырежьте по черной линии. Считайте ОЧЕНЬ внимательно, вам не нужно покупать больше светодиодов.

Обратите внимание на стрелки на полосе. Это направление, в котором будут поворачиваться «руки». Переверните кольцо так, чтобы пластина с пазами была обращена вниз. Совместите первый светодиод с верхней частью выемки для подвешивания и сильно надавите на него. Оберните светодиоды по часовой стрелке, заправляя провода через выемку. Светодиоды должны закручиваться полностью, заканчиваясь непосредственно перед первым светодиодом. Светодиод в положении «шесть часов» нуждается в доработке. Возьмите нож для рукоделия и очень осторожно сделайте надрез на полоске. Паз должен быть достаточно широким, чтобы в него поместился кабель питания (двухжильный провод), но не шире, чем пространство между двумя медными контактами. Я использую правило: постарайтесь вырезать стрелку из полосы. Также обязательно, чтобы вы не перерезали точки пайки светодиодов.

Проводка

Электропроводка для часов настолько проста, насколько это возможно. Используется три типа проводов: соединительный провод для самих часов, более толстый провод, который предварительно припаян к светодиодам, и двухжильный провод для подачи питания на часы.

Приведенная выше диаграмма может показаться немного подавляющей, но все, что вам нужно сделать, это соединить точки. Ниже представлена моя фотография процесса, чтобы вы могли понять, как это должно выглядеть. USB-соединение осуществляется через двухжильный провод, поэтому он выглядит максимально аккуратно.

Розетка

Из-за высокого энергопотребления системы мы должны ее где-то подключить. Надеюсь, я исправлю это позже, но пока нам нужно обойтись. Я выбрал USB-штекер, потому что это удобно, у каждого есть запасной блок питания, и нам не нужно разбирать какие-либо трансформаторы (читайте: я не хочу, чтобы кто-то причинил себе вред, делая это глупостью и облизывая конденсатор).

После некоторой охоты я нашел старый зарядный кабель от игрушечного вертолета. Наверняка у всех был один из тех вертолетов RC за 15 долларов, которые сломались через месяц?

Если вы этого не сделаете по какой-либо причине, вам придется купить штекерный разъем USB и кожух. Как бы то ни было, я снял корпус с зарядного устройства, и, о чудо, оно легко разобралось.

После распайки двух соединений заглушка сразу оторвалась. Все, что теперь нужно сделать, это припаять его к двухжильному проводу. Если вы держите USB так, чтобы контакты были направлены к вам, а выступы были обращены вниз, проводка выглядит следующим образом: питание, сигнал, сигнал, заземление. Поскольку мы не будем использовать два сигнальных разъема, мы подключаем провода только к двум внешним. Провод, который идет к GND на Arduino, идет к разъему заземления (справа), а провод VCC идет к Power (слева).

Эти два загнутых назад провода были просто там, потому что кабель, который я нашел, был четырехжильным, а не двухжильным, не обращайте на них внимания. Все, что осталось сделать, это снова надеть кожух на заглушку и накачать ее горячим клеем.

Подключите его, чтобы проверить. Проверьте, появляются ли минутная, часовая и секундная стрелки. Если так, то отлично.

Вперед! К следующему шагу!

Шаг 7: циферблат

А вот и действительно сложная задача: вырезать идеальный круг вручную. Что ж, идеальный вариант не обязателен, но мы оба знаем, что вы не сможете жить с собой, если сделаете шаткие часы. Циферблат представляет собой просто круг диаметром 162 мм (или примерно на 15 мм больше, чем кольцо с обеих сторон, если вы делаете часы побольше). Возьмите циркуль, отметьте его и приготовьтесь резать.

Если вы решили использовать не акрил, а какой-нибудь другой материал, желаю удачи. Могу сказать не понаслышке, 6-миллиметровый акрил - это круто. Узнав об этом, я повредил себе локоть. Примерно через двадцать минут твердой резки я наконец закончил с впечатляюще ровным (если я так говорю) диском из акрила. Два совета. Во-первых, не торопитесь. Не торопитесь, если вы облажаетесь, вам придется начинать все сначала. Во-вторых, наденьте маску. Вы режете соединение, которое, вероятно, не хотите попадать в легкие.

Сейчас самое время съесть плитку шоколада после долгой тяжелой работы. Ты заслуживаешь это. Воспользуйтесь возможностью, чтобы выпить еще немного. После резки все, что действительно нужно, это сборка. Но прежде чем продолжить, подпилите край диска, чтобы убедиться, что он правильно круглый.

Шаг 8: приклеивание (и многое другое)

Сейчас мы на финишной прямой, осталось еще несколько дел. Сначала возьмите диск, который вы вырезали на последнем шаге. Нарисуйте на нем круг, немного больше диаметра вашего кольца (или немного меньше внутреннего диаметра, если вы распечатали его на 3D-принтере).

(Да, я знаю, это красивая и умело проведенная линия)

Совместите с ним кольцо как можно лучше, часто бывает хорошей идеей, чтобы яркий свет сиял прямо над вашей работой, чтобы устранить любые тени, которые могут вас смутить. Убедившись, что он находится в нужном месте, просто приклейте его суперклейкой внутри (чтобы уменьшить вероятность запотевания светодиодов).

Последний шаг - приклеить компоненты, чтобы свести к минимуму вероятность поломки. Горячий клей здесь поможет.

Аааа, готово! осталось только протестировать! Следующий шаг охватывает это.

Шаг 9: Завершение

Последнее, что нужно сделать с этими часами, - это применить очень высокотехнологичное решение проблемы. Возможно, вы заметили, что у Arduino есть удивительно яркий красный индикатор питания, который просвечивает сквозь акрил (если у вас действительно есть акрил). Вы можете решить эту проблему невероятно простым способом: отрезав крошечный квадрат изоленты и наклеив его на него. светодиод. Blu-Tack тоже подойдет. Или раскрасить. Просто накройте свет. Чтобы установить часы, просто нажмите верхнюю кнопку, чтобы увеличить часы, и нижнюю кнопку, чтобы увеличить минуты.

Вы можете обнаружить, что часы отстают или теряют время, это связано с тем, что кристалл в Arduino надежен только около 90% времени. Обычно вы можете отрегулировать это, изменив «вторую» переменную в верхней части. У меня сработало 1013 миллисекунд, но, возможно, вы обнаружите, что это нужно доработать. После того, как вы измените его, загрузите его повторно и подождите день, чтобы убедиться, что он остается точным.

Вот и все от меня, теперь вы знаете, как сделать уникальные минималистичные часы, которые, откровенно говоря, выглядят действительно, очень хорошо. Фотографии не передают этого должного, это гораздо больше завораживает при личной встрече. Я определенно планирую вернуться к нему в будущем, с такими функциями, как специальный чип часов, затемнение в ночное время, режим охраны (когда он включается, только если кто-то рядом) и полный заряд батареи. Будьте на связи.