Com construir un rellotge gegant de prestatge ocult: 27 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Teníem un gran espai en una part de la paret de la nostra sala d’estar per al qual mai no podríem trobar el “correcte” per penjar-hi. Després de provar-ho durant diversos anys, vam decidir fer alguna cosa nostra. Això va sortir força bé (al nostre parer), així que el vaig convertir en un projecte al meu canal de Youtube i en un instructable escrit que esteu llegint ara mateix.

Es tracta d’un gegant rellotge digital LED discretament amagat a les vores d’un sistema de prestatgeries geomètriques. També incloïa downlight LED integrats per mostrar els vostres articles preferits a les prestatgeries.

Com que la il·luminació és LED (mitjançant WS2821B 'Neopixels') podeu triar els vostres propis colors, tant per a la cara del rellotge com per als downlighters. A la cantonada superior dreta s’amaga un discret fotoreistor que atenuarà els LED quan disminueixen els nivells de llum ambiental, ideal per a un ambient nocturn a qualsevol habitació.

Subministraments

Necessitareu alguns subministraments per construir-ne un. A continuació hi ha enllaços on podeu trobar les parts a Amazon.

■ Un Arduino Nano (x1):

■ Un rotlle de 5 m de LEDs WS2812B que té 60 LED’s per mesurador:

■ Un mòdul de resistència fotosensible:

■ Un DS3231:

■ Alguns cables de connexió: idealment són tres colors diferents:

■ Un parell de resistències de 470 Ohm:

■ Un parell de tires de borns elèctrics: cadascun de 5 blocs de llargada:

■ No hi ha 8 cargols de fusta:

■ Una font d'alimentació de 5v amb terminals de cargol:

■ Alguns cables de doble nucli més gruixuts

■ Alguns filaments per a les parts impreses en 3D:

■ Filament PLA amb fusta:

■ Tauler de fusta de 112 x 39 cm com a mínim, el que vaig fer servir era de 138 x 60 cm (això donarà al projecte acabat una vora de 10 cm al voltant de l'exterior).

Pas 1: Guia de vídeo

He creat un vídeo que detalla la construcció d’aquest projecte. Al principi del vídeo es mostra el rellotge ocult en acció si voleu que funcioni. Si preferiu instruccions escrites desglossades en passos, esteu al lloc correcte. Seguiu llegint i us explicaré com construir-ne un.

Pas 2: imprimiu els suports bàsics

Els suports bàsics proporcionen l'estructura de les prestatgeries, gestionen l'encaminament dels cables i actuen com a punt de partida dels LED.

N’haureu d’imprimir en 3D 31. El fitxer s’adjunta perquè el pugueu utilitzar al programa de talles.

Vaig imprimir la meva amb una alçada de capa de 0,2 mm en una barreja d'ABS i PLA. Com que no es veurà al projecte final, és una gran oportunitat per fer servir els colors que calgui utilitzar. Em quedaven diversos rotllos de filament amb només una petita quantitat, de manera que els vaig fer servir abans d’acabar la majoria amb els tons verds i grocs brillants que es mostren a les imatges anteriors.

Pas 3: muntatge dels suports bàsics

Hi ha dues maneres diferents d’espaciar correctament els suports bàsics a través del tauler

Explicaré primer com fer-ho amb una plantilla imprimible en 3D i, després, la segona opció és utilitzar una màquina CNC si teniu accés a una (o algú que ho pugui fer).

Si feu servir la plantilla imprimible en 3D, seguiu llegint. Si utilitzeu una màquina CNC per establir els forats, salteu el següent pas …

Pas 4: muntar els suports bàsics: opció 1: utilitzar la plantilla

Imprimiu en 3D el fitxer de plantilla adjunt a aquest pas.

A continuació, podeu cargolar el primer suport del nucli al tauler mitjançant uns cargols de fusta M8 (o similars). Assegureu-vos que estigui pla i paral·lel a la vora del tauler. Un cop assegurat el primer suport, podeu baixar la plantilla impresa en 3D. A continuació, us mostrarà on perforar els forats pilot dels tres següents suports.

Després de foradar els forats pilot, traieu la plantilla i col·loqueu-hi alguns suports més. Assegureu-vos que la osca dels suports horitzontals estigui orientada cap a la part inferior del rellotge quan els cargoleu al seu lloc. Aquí és on anirem enganxant els nostres LED downlighting més endavant en el projecte.

Mantingueu els suports adequats fins que tinguin sis de llarg i dos d’alçada; el de dalt a la dreta quedarà fora de moment.

Si heu utilitzat la plantilla 3D tal com s’esmenta en aquest pas i no utilitzeu cap màquina CNC, podeu ometre el següent pas.

Pas 5: muntatge dels suports bàsics: opció 2: utilitzar la màquina CNC

Si teniu accés a una màquina CNC, podeu fer forats de pilotatge per tal que pugueu col·locar i ajustar els suports impresos en 3D de forma ràpida i senzilla. Aquesta és la ruta que vaig seguir mentre treballava per a un fabricant de mobles local.

Aquí podeu trobar un dibuix tècnic que mostra el posicionament dels forats disponibles per descarregar:

diy-machines.selz.com/item/5e6408ec701f5d0…

Un cop perforats els forats pilot, podeu procedir a la instal·lació dels suports del nucli.

Assegureu-vos que la osca dels suports horitzontals estigui orientada cap a la part inferior del rellotge quan els cargoleu al seu lloc. Aquí és on anirem enganxant els nostres LED downlighting més endavant en el projecte.

Mantingueu els suports adequats fins que tinguin sis llargs i dos d’alt; el de dalt a la dreta quedarà fora de moment.

Pas 6: Instal·lació del suport bàsic del "centre electrònic"

L'últim suport bàsic que cal anar a l'extrem superior dret és una versió modificada de la resta. Ha estat dissenyat per adaptar-se a l'electrònica (principalment Arduino Nano, Rellotge en temps real - DS3231 i fotoresistència).

Es tracta d’impressions en 3D que fan servir la mateixa configuració que els altres suports bàsics.

Col·loqueu-lo temporalment amb els forats del pilot i utilitzeu un llapis o un llapis per marcar el forat rectangular de la base. A continuació, podeu utilitzar un trepant per crear un forat prou gran com per passar el cable d'alimentació. L’utilitzarem per encendre el rellotge un cop l’haguem acabat de construir.

Un cop fet, podeu instal·lar el suport mitjançant cargols de fusta.

Pas 7: Impressió i instal·lació de suports LED

Utilitzem petites pestanyes impreses en 3D per connectar els LED a l’estructura de suport. Els he imprès en blanc i us suggereixo que feu el mateix per evitar que es mostri un model de color a través de les vores anteriors de les prestatgeries i per augmentar-ne la reflectivitat.

Vaig imprimir la meva en PLA a una alçada de capa de 0,3 mm.

N’heu d’imprimir 23. (Vaig imprimir les meves tres a la vegada).

Un cop imprès, utilitzeu un adhesiu per fixar-los a la part superior dels suports, tal com es mostra al diagrama adjunt.

Pas 8: prepareu els LED de la cara del rellotge

Hem de preparar 23 longituds de 9 LED del nostre rotlle de LED.

Per fer-ho, utilitzeu unes tisores per tallar el centre del primer joc de coixinets de coure, traient així el tap. Repetiu-ho de nou després de 9 LED per donar-nos la nostra primera tira. Aleshores haureu de repetir-ho 22 vegades més.

Un cop fet això, podem "estanyar" els coixinets dels LED. Tot i que això és opcional, fa que sigui molt més fàcil connectar els cables més endavant. Estanyar els coixinets significa utilitzar un soldador per afegir i deixar una petita quantitat de soldadura a cada coixinet.

Pas 9: prepareu els cables de la cara del rellotge

Prepareu algunes longituds de filferro en grups de tres. Un per a les connexions d’alimentació, dades i terra de les nostres tires LED.

Necessitarà:

• 20 conjunts de 22 cm de llarg
• 2 jocs de 37cm de llarg
• 1 joc que fa 50cm de llarg

Com abans, estanyar els dos extrems de cada cable facilitarà la connexió amb els LED.

Pas 10: Instal·lació de la primera tira LED

Ara que els LED i els seus cables estan preparats, podem començar a muntar-los a la part frontal de la cara del rellotge. L’ordre en què es connecten les tires i la seva orientació és molt important. Hi ha petites fletxes que recorren la longitud de les tires de LED que representen la direcció del flux de dades. Poseu-hi molta atenció en muntar el rellotge.

La nostra primera tira LED es situarà al suport LED blanc sobre el suport únic que vam imprimir per allotjar l’electrònica a l’extrem superior dret. Connecteu dos conjunts separats de cables de 23 cm de llarg als dos extrems d'una de les 9 tires LED llargues de l'anterior.

Traieu el suport autoadhesiu de la part posterior dels LED i també apliqueu una mica de cola a la part superior del suport del LED (per obtenir una adherència addicional, ja que he trobat que alguna vegada el meu es desencallaria sense la cola addicional), podeu col·locar la tira al seu lloc que les fletxes direccionals de dades apunten cap a la part superior del rellotge.

Ara enruteu els cables a la cantonada del rellotge cap avall a través de la guia de cables del suport on es troben, a través i cap al suport adjacent i cap amunt. Sempre que encarregueu cables al llarg del perímetre exterior del rellotge, assegureu-vos que utilitzeu els forats interiors de les guies de cables. Això significarà que els cables quedaran completament amagats quan acabem el rellotge afegint les fulles impreses en 3D a les prestatgeries (que encara no hem imprès, així que no us espanteu!).

Pas 11: Instal·lació de les tires LED restants

Per a la següent franja, agafeu un altre joc de cables de 23 cm de llarg i soldeu-los al costat de sortida (cap al final que apunten les fletxes de flux de dades) d’una tira nova de nou LED.

Soldeu el costat entrant de la tira LED als cables que acabeu d’encaminar a la cantonada des de la tira anterior. A continuació, es pot retirar el suport adhesiu d’aquesta tira, aplicar-hi una mica de cola al suport LED blanc i col·locar la tira a la part superior.

Els cables provinents d’aquest s’encaminen a través del suport i giren 90 graus a l’esquerra cap al següent suport.

Repetiu els mateixos passos quatre vegades més seguint el camí del rellotge, tal com es mostra al diagrama anterior. Quan arribeu a la setena tira LED, heu de connectar un joc de cables de 37 cm al seu costat de sortida en lloc dels cables habituals de 23 cm.

Ara que us he explicat i mostrat les primeres connexions, podeu seguir la resta mitjançant el diagrama que he afegit més amunt (el de fons fosc). Us mostra quines longituds de filferro heu d’utilitzar, la direcció de les tires de LED i com encaminar-ho tot. És molt més fàcil que seguiu això que no pas que expliqui totes les connexions amb paraules. (A més, tampoc no seria molt divertit llegir-lo).

Un cop hàgiu acabat d’instal·lar els LED de la cara del rellotge, hauria de semblar la imatge final.

Pas 12: Impressió de mànigues de prestatge

Fem una pausa de l'electrònica i tornem a la impressió 3D. Hi ha cinc estils diferents de mànigues de prestatgeria per imprimir en funció d’on vagin al rellotge.

Per a cada màniga, he imprès les primeres capes en blanc i després he canviat a un filament PLA infusionat de fusta per la resta de la impressió. Aquesta fina cara frontal blanca és la que permet que la llum difusa dels LED brilli.

Es van trigar unes set hores cadascuna en imprimir-se a una alçada de capa de 0,2 mm. Normalment s’imprimeix tres a la vegada durant la nit. També he afegit una vora per evitar que es desenganxessin del llit imprès. S’eliminen fàcilment un cop finalitzada la impressió.

Cal imprimir:

• 9x Sleeve1.stl: aquest només té retalls en un costat.
• 6x Sleeve2.stl: té retalls en un costat i un forat per al baixador LED.
• 10x Sleeve3.stl: té retalls als dos costats.
• 6x Sleeve4.st - Té retalls als dos costats i un forat per al baixador LED.
• 1x Sleeve5.stl: aquest està dissenyat específicament per allotjar l'electrònica i inclou forats d'aire per a la ventilació i un forat per al fotoresistor.

Pas 13: Col·locar les mànegues dels dotze

Les prestatgeries s’instal·len lliscant-les amb cura sobre els suports i els LED, tot assegurant-se que els cables passin pels retalls.

Els nou Sleeve1 que heu imprès llisquen sobre els suports de la part inferior i lateral del rellotge (excepte els suports electrònics especials que contenen suport), tal com es mostra a la foto anterior.

Els sis Sleeve2 van tots al llarg de la part superior del rellotge amb el forat LED orientat cap avall.

Els deu Sleeve3 van a la resta de posicions verticals.

Els sis Sleeve4 omplen els horitzontals que recorren el centre amb el forat del LED orientat cap avall de nou.

L'últim màniga 5 repassa el suport restant a la part superior dreta.

Pas 14: connectar DS3231 a Arduino

Haureu de preparar el següent per a aquest pas:

• Un parell de cables de 8cm
• Un parell de cables de 12 cm
• DS3231 - Rellotge en temps real (RTC)
• Arduino Nano

Comenceu soldant un cable de 8 cm a SCL i un altre cable a SDA al RTC. A continuació, soldeu un cable de 12 cm a VCC i un altre a GND (terra). A partir d’ara faré servir cables vermells per a les connexions positives / VCC i cables negres per a les connexions de terra / GND per facilitar la comprensió de quin cable s’hauria de connectar a què.

Agafant l'Arduino, soldeu el cable que ve de SCL a A5 a l'Arduino i, a continuació, connecteu el cable de SDA a A4. Connectarem els cables d’alimentació més endavant

Pas 15: Connexió del fotoresistor (sensor de llum) a Arduino

Necessiteu el següent per a aquest pas:

• Mòdul de fotoresistència
• Un sol fil de 10cm de longitud
• Un parell de cables de 14cm

Soldeu el cable de 10 cm a AO del mòdul i cadascun dels cables de 14 cm de llarg a GND i VCC.

El cable AO de 10 cm es connecta a A0 a la placa Arduino Nano. De nou, connectarem els cables d’alimentació més endavant.

Pas 16: prepareu el Nano per connectar-lo a l'alimentació

Per a aquest pas, prepareu:

Dos llargs de 12cm de filferro

Soldeu un dels cables a qualsevol de les connexions GND de l'Arduino i l'altre cable al pin de 5 V.

Pas 17: Connecteu els LED

Necessitarà:

Una resistència de 470 ohm

Escurceu lleugerament les potes de la resistència, ja que són molt més llargues del necessari. Soldeu un costat de la resistència al cable que ja està connectat a DIN al costat d’entrada de la primera tira LED que vam instal·lar. Aquest és el sobre el suport imprès en 3D dissenyat per allotjar tota l'electrònica.

L'altre extrem de la resistència es solda a D6 a l'Arduino.

Pas 18: advertència d'alimentació …

Un avís ràpid per compartir amb vosaltres. No connecteu la font d'alimentació de xarxa alhora que feu servir la connexió USB d'Arduinos. Es corre el risc de danyar qualsevol dispositiu connectat al vostre Arduino. És per això que encara no hem connectat la xarxa elèctrica i no ho farem fins que el projecte finalitzi i ja no ens calgui connectar-nos per USB.

Pas 19: Connexió dels cables d'alimentació

Per a aquest pas, voldreu:

• Les vostres dues tires de blocs de terminals
• 8 llargs curts de filferro (en vaig fer quatre de vermell i quatre de negre)

Utilitzeu cada longitud curta de filferro al llarg d’un costat del bloc de terminals per fer-los cables de pont per connectar-los tots junts. Un cop els heu cargolat als blocs de terminals, estireu-los per assegurar-vos que queden ben subjectats pel cargol. Repetiu això per a les dues tires terminals.

Ara podem agafar tots els cables VCC / 5V que van als nostres components i connectar-los a la mateixa tira de borns. A continuació, feu el mateix per a tots els cables GND / Ground amb l’altra banda de borns.

Hauríeu de trobar-los provinents de cadascun dels components següents:

• Arduino
• Primera tira LED
• DS3231
• Fotoresistor

Pas 20: càrrega del codi

Connecteu el vostre Arduino al vostre PC mitjançant la seva connexió USB i obriu el codi d’aquest projecte a l’IDE Arduino. Podeu descarregar el codi de Github: https://github.com/DIY-Machines/DigitalClockSmart …

Necessiteu tenir dues biblioteques diferents instal·lades al vostre IDE Arduino per a aquest projecte; 'Adafruit Neopixel' i 'DS3231 Simple'.

Si encara no els teniu, els haureu d’instal·lar.

Per instal·lar la biblioteca d'Adafruit:

A l’IDE Arduino, aneu a Sketch> Inclou biblioteca> Gestiona biblioteques. A continuació, al Gestor de biblioteques cerqueu la tira Neopixel mitjançant la barra de cerca. Premeu Instal·la.

Per a la biblioteca DS3231, aneu a https://github.com/sleemanj/DS3231_Simple i seguiu les senzilles instruccions de la pàgina.

Primer podem configurar l’hora del rellotge executant un petit script proporcionat per l’autor de la biblioteca. Només l’hem d’executar una vegada. Per fer-ho, aneu a "Fitxer" >> "Exemples" >> "DS3231_Simple" >> "Z1_TimeAndDate" >> "SetDateTime" definiu la data i l'hora que vulgueu i, a continuació, pengeu-la al vostre Arduino. Això establirà l’hora correcta al vostre RTC, que persistirà quan l’Arduino perdi energia mentre duri la bateria del botó. Aquesta finestra ja es pot tancar i es pot carregar el guió principal del projecte al seu lloc.

Si tot ha anat com hauria de ser fins ara, la vostra cara del rellotge hauria de cobrir vida i il·luminar l’hora actual.

Pas 21: Afegir els encenedors LED

Per als downlighters LED, haureu de preparar el següent:

• 11 jocs de cables de 29cm de llarg
• Un conjunt de 48 cm de llarg
• 12 LED individuals tallats del rotlle que estàvem utilitzant anteriorment
• Una resistència de 470 Ohms

No oblideu que estanyar els coixinets dels LED i els extrems dels cables facilitarà la soldadura junts més endavant.

Les mànigues impreses en 3D de la meitat superior i la fila central del rellotge hauran de ser eliminades per poder instal·lar el cablejat dels downlighters. Per eliminar-los, estireu-los amb cura cap amunt.

El primer encenedor LED s’adaptarà al suport horitzontal situat a la part superior dreta de la cara del rellotge. Soldeu un conjunt de cables de 29 cm de llarg a ambdós costats d’un dels LED individuals i, a continuació, enganxeu-lo al lloc a la osca de la columna de suport central. Encara heu de prestar atenció a la direcció del flux de dades i, per a la fila superior de downlighters LED, hauria d’estar orientada cap a fora de l’Arduino tal com es ressalta a la imatge.

A continuació, podeu passar els cables a través de les guies de cables als dos extrems del suport. Soldeu una resistència de 470 Ohms al cable DIN que es troba al costat Arduino del LED. L'altre extrem de la resistència es connecta a D5 a l'Arduino.

Les connexions VCC i GND que van al LED es poden afegir a les tires de bloc de terminals adequades.

Continueu afegint els downlighters LED al llarg de la fila superior utilitzant els jocs de cables de 29 cm entre cadascun. Al final de la fila (6è LED), fixeu el conjunt de cables de 48 cm perquè arribem a la següent fila i continuem afegint LEDs amb cables de 29 cm de llargada entre ells.

Vaig crear un diagrama que s’adjunta a sobre que deixa clar quins cables s’han d’utilitzar entre els LEDs, de quina manera ha d’estar la fletxa de dades i com encaminar els cables a través de les guies de cables a la base dels suports de nucli impresos en 3D.

Pas 22: proveu els Downlighters

Ara podeu substituir totes les fundes dels prestatges, a excepció de la que cobrirà l’electrònica.

Connecteu el port USB de l'Arduino a una font d'alimentació USB i hauríeu de trobar que teniu un projecte completament funcionant.

Pas 23: Connecteu la font d'alimentació de xarxa

Desconnecteu el cable USB de l'Arduino.

Introduïu el cable principal d’alimentació a través del forat del tauler que hem fet anteriorment sota el suport imprès en 3D. A continuació, podeu connectar el cable positiu a la tira de bloc de potència positiva i el terra a la banda de terra.

Comproveu que tots els cables es mantenen fermament tirant-los suaument.

Pas 24: col·loqueu el fotoresistor

Apliqueu una mica de cola a la part posterior del fotoresistor. A continuació, es col·loca de manera que el sensor circular que sobresurt d'ell quedi encastat en el retall en forma d'U ja realitzat al suport imprès en 3D. La part frontal del sensor hauria d’estar al mateix nivell que la frontal perquè no obstruïsca la funda quan es baixa sobre aquest suport.

Pas 25: Ordeneu l'electrònica

Arribats a aquest punt, podem mirar d’arreglar l’electrònica perquè encaixi perfectament dins d’aquest prestatge.

Vaig utilitzar cola per mantenir premudes les diverses parts de l'interior de la prestatgeria mitjançant el gran escut de la peça impresa en 3D per fixar-les. Podeu adaptar-los a qualsevol disposició que us convingui, però tingueu cura de no pressionar massa els cables.

Les fotos anteriors es mostren abans i després d’haver organitzat les meves. Un cop fet, podeu lliscar la màniga sobre el suport.

Pas 26: completar la font d'alimentació i el muntatge

L'altre extrem del cable d'alimentació es pot instal·lar als terminals de cargol. Presteu atenció a quin és el costat positiu i negatiu dels terminals de cargol, ja que pot diferir-se del meu.

Per muntar el rellotge de la vora de la prestatgeria a la paret, he utilitzat uns suports de paret de cuina. Una meitat s’adapta al tauler del rellotge i l’altra meitat a la paret. Els dos només llisquen junts.

També vaig utilitzar una mica de cola forta per ajudar a mantenir el cable d'alimentació que sortia de la part posterior de la placa i evitar que el seu propi pes estrenés els cables on estan connectats a les tires de blocs de terminals.

L'últim que vaig afegir abans de col·locar les prestatgeries a la paret van ser dues petites piles de peces de goma que havia enganxat. Funciona com un petit amortidor que ajuda a evitar que la part inferior de la prestatgeria marqui la paret, mantenint-la igualment "separada" de la paret.

Es va utilitzar una petita longitud de plàstic endreçat per cable per ajudar a amagar el cable d'alimentació negre. Després es pot pintar perquè coincideixi amb el color de la paret.

Pas 27: projecte completat

Bonic, és hora de preparar una tassa de te i admirar el vostre treball pràctic.:)

Espero que us hagi agradat fer el vostre. No oblideu fer una ullada a alguns dels meus altres projectes.

Subscriviu-vos aquí a Instructables i a YouTube per conèixer quin és el meu proper projecte. Si us plau, no dubteu a compartir aquest projecte amb tothom que conegueu i que pugui construir un propi i, si en feu un, m’agradaria veure-ne una foto.

En cas contrari, fins ara la propera vegada.

Subscriu-te al meu canal de Youtube:

Ajudeu-me a Patreon:

Facebook:

Lewis

Gran premi del concurs de rellotges