Rellotge infinit controlat per telèfon intel·ligent: 5 passos (amb imatges)

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

He vist molts projectes d’Infinity Mirrors i Infinity Clocks a Instructables, així que vaig decidir fer-ne el meu. Pot ser que no sigui molt diferent dels altres … però ho vaig fer jo mateix, així és!

Per si encara no ho sabeu:

Què és un rellotge infinit?

Un rellotge infinit utilitza múltiples reflexos entre un mirall i un mirall semireflexiu per donar la il·lusió d’una gran profunditat, mentre que només té un centímetre de profunditat.

El temps està indicat per LEDs que reflecteixen moltes vegades entre aquestes interfícies i donen aquesta impressió de profunditat.

Múltiples reflexions donen la sensació de profunditat

Els LED són adreçables i multicolors, de manera que és fàcil utilitzar-los per fer animacions lleugeres.

Volia fer-lo interactiu i canviant, de manera que vaig afegir un control de Smartphone mitjançant comunicació Bluetooth. Hi ha una comunicació real de dues maneres entre el rellotge i el telèfon intel·ligent. L'usuari pot utilitzar la HMI (Human Machine Interface) per canviar els diversos paràmetres, com ara animacions, colors. Però també pot enviar ordres directes, per exemple, per canviar l'hora, i el rellotge respon per dir que l'ordre és acceptada o no.

La HMI es va fer mitjançant una aplicació Android programable, així que només vaig haver de dissenyar-la i codificar la comunicació per la banda Arduino.

Comencem ara …

Pas 1: què necessiteu?

Per construir aquest rellotge infinit, això és el que necessiteu (els preus són orientatius):

• Un Arduino nano (2 USD)
• Una tira LED dirigible, com ara leds WS2812, 60 leds per metre (6 USD)
• Un mòdul bluetooth, com ara l'HC-05 (3 USD)
• Una taula de treball (1,5 USD)
• Un subministrament de 5V, capaç de lliurar 4A o més
• Uns quants cables elèctrics
• Un telèfon intel·ligent amb Android i l’aplicació Bluetooth Electronics, de KeuwlSoft
• Algunes peces de tauler de fibra de densitat mitjana (MDF, una de 3 mm de gruix i una de 10 mm de gruix)
• Una placa de plexiglàs o perspex transparent (al voltant de 15 a 20 USD)
• Pel·lícules adhesives de mirall i un mirall semireflectant (de 4 a 15 USD)
• Connectors, resistències i una capacitat de 1000µF
• Alguna cinta adhesiva i cinta adhesiva.

Diagrama de principi de la geometria del rellotge

La placa de plexi ha de tenir de 2 a 3 mm de gruix, de manera que es mantingui fermament al seu lloc quan s’utilitzi.

El diagrama anterior explica la geometria del rellotge. La tira LED es col·loca entre els dos miralls. Per descomptat, necessiteu 60 d'aquests leds a la tira. Podeu trobar tires de led en línia amb 60 leds per metre, de manera que una d’aquestes és bona. Llavors, el perímetre del cercle led és d’1 m, el seu diàmetre és de 100 / PI = 31,8 cm (aprox. 12,53 polzades).

Prepareu els components

Talleu un cercle d’aquest diàmetre al tauler MDF de 3 mm. Per fer-ho, vaig anar al fablab local i vaig demanar que utilitzés el tallador làser. Fins i tot ho poden fer per vosaltres, si ho demaneu amablement i acompanyeu el tauler: només triguen uns segons. Mentre esteu allà, talleu el mateix disc a la placa de plexiglàs.

Des de la placa MDF, ara teniu un disc i la placa amb el forat circular. Conserveu-los tots dos per més endavant.

Per mantenir els LEDs al seu lloc, talleu també en el MDF d’1cm de gruix un cilindre prim del mateix diàmetre. El gruix no és important sempre que no sigui massa fràgil. La tira LED es col·locarà dins d’aquest cilindre, per la qual cosa és important que el perímetre interior sigui el mateix que la longitud de la tira. Massa llarg o massa curt, i alguns leds poden estar espaiats de manera irregular, així que sigueu molt precisos aquí.

Tallar una placa tan gruixuda pot trigar una mica més que tallar-la. Pregunteu al propietari del fablab si el tallador làser és prou potent per reduir aquest gruix. Per a mi, el làser havia de passar més de deu vegades per aquesta part, en comparació amb només dos per a l’altra placa.

Tu pots també…

Aquí també és possible utilitzar taules de plexiglàs transparent o de colors en lloc de MDF. El plexiglàs existeix en diversos colors, des del negre al groc fins al verd i el morat, així que no dubteu a provar-los.

El fablab sap tallar-los i tallar el plexiglàs és molt "net" en comparació amb la fusta que pot "cremar-se" (vull dir canviar de color a causa de l'energia del làser) al recorregut del làser. També hi ha plexiglàs mirall que us pot estalviar de comprar la pel·lícula mirall. Recordeu que, mentre el talleu, envieu el làser a la part posterior del mirall …

A continuació es mostren els fitxers de geometria per al tall amb làser.

Pas 2: munteu el rellotge

Per fer el rellotge, només cal muntar les peces, segons l’esquema.

Prepareu el cas

En primer lloc, enganxeu la pel·lícula mirall al disc MDF. Serà la part inferior del rellotge.

En segon lloc, enganxeu la pel·lícula semitransparent al disc de plexiglàs. Això forma el vidre frontal del rellotge. Aquest disc s’inserirà a la placa de MDF, al forat del cercle: enganxeu-lo amb cola de fusta si cal o utilitzeu goma de silicona.

Finalment, prepareu els LED. Els LED WS2812 utilitzen 3 coixinets de connexió: alimentació de tensió, terra i comandament. Si ja hi ha 3 cables elèctrics connectats, utilitzeu-los. En cas contrari, soldeu 3 cables a les pastilles de connexió. Recordeu que els LED són dispositius polaritzats: això significa que el corrent flueix en una sola direcció. Aquesta direcció s’indica a la franja amb una fletxa. A continuació, heu de soldar els cables al final de la tira d’on provenen les fletxes (no l’extrem cap a on apunten les fletxes).

Poseu els LED a l'interior del cilindre gruixut de MDF i munteu les 3 parts, amb cola i / o cinta adhesiva.

A continuació, la part electrònica

Col·loqueu l'Arduino a la taula de treball i creeu el circuit tal com es mostra a dalt. Assegureu-vos que tots els terrenys (GND) estan connectats (GND des d’Arduino, mòdul HC-05, tira LED i subministrament).

• Els pins RX i TX del mòdul Bluetooth HC-05 estan connectats als pins D3 i D2 de l’Arduino
• La línia de dades de la tira LED està connectada al pin D12; podeu inserir una resistència de 300 Ohms pel mig si en teniu.

Si voleu canviar els pins, canvieu les seves definicions al codi en conseqüència (línies 7 i 13 del fitxer ino).

Tingueu en compte que el mòdul HC-05 requereix un divisor de tensió per al seu pin RX, com es mostra a continuació. Per tant, necessiteu una resistència de 1000 ohms i una de 2000 ohms.

El subministrament s’utilitza tant per a Arduino com per a la tira LED. Connecteu primer el condensador 1000µF en un terminal de cargol (dòmino). Podeu utilitzar un connector ràpid si en teniu. Consulteu aquí per obtenir més detalls.

Aquest condensador també es pot polaritzar: assegureu-vos que les potes + i - estan connectades al + i - del subministrament. Com es pot veure a la imatge del condensador, la cama - està etiquetada amb un gran signe menys.

A continuació, des del connector, connecteu els cables elèctrics per connectar la tira LED i la placa Arduino. Com s'ha dit anteriorment, tots els GND haurien d'estar connectats entre ells. A partir del potencial positiu del subministrament, connecteu el cable de 5V de la tira i dibuixeu un cable al pin de 5V de l’Arduino: deixeu-lo desconnectat de moment, el connectareu al final.

Comproveu-ho tot … dues vegades

Comproveu totes les connexions dues vegades … Utilitzeu un multímetre si en teniu un per comprovar la continuïtat elèctrica.

Si tot és correcte, el rellotge està a punt. No el subministreu per ara.

Pas 3: pengeu el codi

Programem

Per carregar el codi a l'Arduino nano, utilitzeu l'IDE Arduino. Introduïu tots els fitxers a una carpeta anomenada "Horloge_LED3_nano_BTOK" a la vostra carpeta Arduino. Obriu l'IDE, seleccioneu els paràmetres adequats (tipus de placa, port COM, etc.) i feu clic al botó de càrrega.

Al vostre telèfon intel·ligent Android, instal·leu l’aplicació Bluetooth Electronics, la podreu trobar fàcilment a Google Play. Baixeu el fitxer "BluetoothElectronicsCode.txt" d'aquest manual i canvieu l'extensió a zip: obtindreu un arxiu zip amb el codi de la interfície del telèfon intel·ligent per executar-lo amb Bluetooth Electronics.

Quan estigueu a punt, endolleu el subministrament. Els LED s’encenen, el mòdul HC-05 també s’encén per cercar la connexió. Inicieu l'aplicació Android i seguiu les instruccions per emparellar el mòdul Bluetooth amb el vostre telèfon intel·ligent. Quan estigueu llest, inicieu la HMI: ja podeu jugar.

Tingues en compte que…

El primer LED de la tira s’ha de col·locar a la part superior del rellotge. Si no hi vau col·locar-lo, podeu canviar el valor del paràmetre de desplaçament al codi (línia 65 del fitxer ino). S’encarrega d’això.

Quan es va enganxar la tira LED a l'interior del cilindre superficial, hi havia dues opcions: la tira gira en sentit horari o antihorari. Si ho heu fet de manera equivocada, les agulles del rellotge giraran en la direcció equivocada. No et preocupis. Simplement canvieu el valor de la variable booleana sens_horaire a true (línia 77 del fitxer ino)

Pas 4: gaudiu

Un darrer paràmetre …

Ara, fixeu l’hora. Això es pot fer mitjançant ordres simples que escriviu a la petita consola de la part inferior esquerra de la HMI.

• Hxx: defineix les hores a xx (per exemple: H4)
• Myy: defineix els minuts (ex: M15)
• Szz: defineix els segons (ex: S30)

Les ordres es poden encadenar inserint una estrella entre elles, per exemple: H4 * M15 * S35

Si definiu hores i / o minuts, es restabliran els segons a zero.

A continuació, veureu que l’hora es rastreja amb un LED VERMELL i els minuts amb un LED VERD:

Són les 9:52:00!

El color dels segons es pot canviar mitjançant el control lliscant de la HMI

Quan moveu el control lliscant, el petit cercle de la part dreta mostra el color actual. Quan el control lliscant s’atura, envia el color al rellotge i el LED dels segons canvia en conseqüència.

Els lliscadors ANIMATION i PALETTE es poden utilitzar per seleccionar i personalitzar les animacions de llum del rellotge. Proveu-los i mireu el vídeo per veure'n alguns exemples. Quan canvieu alguns paràmetres a l’HMI, la petita consola mostra la resposta de l’Arduino.

Animacions …

• 0: només mostra l'hora, podeu canviar el color dels segons amb el control lliscant.
• 1: un fons de colors (es pot canviar el color) d'amplitud variable.
• 2: Arc de Sant Martí giratori
• 3: una banda de colors (que es pot canviar) que fa un gir per segon.
• 4: una franja de colors que rebota a la segona mà.
• 5: un fons de colors (podeu canviar la paleta) d’amplitud aleatòria.
• 6: només es mostra el temps, l’agulla dels segons canvia la seva amplitud lluminosa.
• 7: Rotació de banderes (canvieu la paleta per canviar la bandera entre 4 possibles)

La bandera francesa: són les 7:11:51

Recentment s'ha afegit una altra animació que canvia cada 15 segons per a una animació escollida a l'atzar.

El botó MINUTES activa i apaga els LED blancs cada 5 minuts del rellotge.

Són les 7:11:25

Tingueu en compte que el vídeo i les fotos s'han fet amb un telèfon intel·ligent i, per tant, són de mala qualitat. Els colors són molt més brillants i més precisos al rellotge que el que semblen al vídeo …

Què més?

Espero que us agradi fer aquest rellotge infinit. Queda molt per fer: podeu pintar la placa frontal de MDF per fer-la més agradable, afegir una altra tira de leds a la part exterior del cilindre per tenir una mica de llum animada a la paret, etc.

Pas 5: nova versió per mantenir el temps precís

El rellotge del nano Arduino tendeix a la deriva en el temps, ja que no té un rellotge precís. He fet una altra versió amb un rellotge en temps real (RTC) per mantenir una hora exacta.

Existeixen RTC en diversos models; recomano utilitzar un mòdul DS3231, que és molt precís (en comparació amb DS1307). Aquesta nova versió del programa utilitza la biblioteca MD-DS3231, disponible aquí. Simplement creeu una nova carpeta anomenada Horloge_LED3_nano_BT_RTC a la vostra carpeta Arduino i descarregueu tots els fitxers.

Connecteu el DS3231 com a dispositiu I2C, és a dir, SDA a A4 i SCL (o SCK) a A5

En primer lloc, heu d’establir l’hora del RTC. Vegeu, per exemple, aquest Instructables o aquest tutorial.

Pengeu el fitxer Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino al vostre Arduino nano i executeu-lo. El temps s’actualitza cada 30 minuts, de manera que el rellotge es manté precís tot el temps.

Per descomptat, heu de tenir la bateria al mòdul RTC, ja que manté viu el RTC encara que no sigui subministrat per l’Arduino i pugui mantenir l’hora exacta.