Word Clock: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Fa uns anys vaig començar a fer el meu primer Word Clock, inspirat en els bons Instructables disponibles. Ara que vaig crear vuit Word Clock, que intento millorar cada vegada, crec que és el moment de compartir la meva experiència.

Un avantatge de la meva experiència és que l’última versió del meu Word Clock és realment bastant senzilla: si teniu tots els components, hauríeu de ser capaç de construir-la en un dia.

En primer lloc, l’interior del Word Clock

La meva versió actual utilitza una tira de leds RGB: és una tira de leds en què cada "bombeta" consisteix en un led vermell, verd i blau. Combinant els tres colors, es poden crear (gairebé) tots els colors. La tira de led RGB està controlada per una entrada (encara una mica de màgia per a mi). Així, connectant un cable, podeu controlar tots els leds de la tira.

Darrere de cada lletra a la cara del Word Clock (vegeu més endavant aquest pas) s’amaga un led de la tira de leds RGB. Per tant, quan s’encén un led, hauria d’encendre una lletra. Per aconseguir-ho, he utilitzat un tallador làser per retallar una quadrícula de taulers de fusta. En altres instruccions, aquesta graella es va fer utilitzant tires d'escuma que s'uneixen en una quadrícula. També ho vaig provar, però això no em va sortir bé. No obstant això, a la meva primera versió, vaig fer la reixeta amb tires fines de fusta que vaig enganxar. Funciona perfectament, però es necessita molt de temps per construir-lo.

El cervell del Word Clock és l’Arduino Nano. Aquest petit ordinador és capaç de controlar la tira de leds RGB. Podeu trobar infinits programes a Internet amb els quals divertir-vos, molt divertits!

Per evitar molta soldadura (que requereix temps i és bastant artesanal), faig servir un adaptador de terminal per a l’Arduino Nano. Tot el que fa un adaptador de terminal és permetre’ns connectar els cables a l’Arduino mitjançant cargols.

Per descomptat, el propòsit de qualsevol rellotge, a més de ser bonic, és mostrar l’hora. Al meu Word Clock, un mòdul de temps real (RTC) fa un seguiment del temps. La idea d’aquest mòdul és que, un cop establerta l’hora correcta, continuï marcant (fins que s’esgoti la bateria). Treballo amb el DS3231 RTC, que és bastant barat i hi ha molta assistència disponible a Internet.

Ara l'interior del Word Clock és clar, passem a l'exterior

Per experiència sé que és important començar el vostre projecte des d’una base convenient. És per això que construeix gairebé tots els meus Word Clock mitjançant el marc RIBBA d’IKEA. L’avantatge d’això és que comenceu per un marc amb tots els angles de 90 graus i que l’acabat de l’exterior és perfecte. Per descomptat, podeu construir el vostre propi marc si ho desitgeu, però jo m’adhereixo al marc RIBBA.

La cara del rellotge de paraules està determinada per les lletres a través de les quals la llum indica l’hora. He trobat dues maneres de crear aquesta cara:

1. Impressió sobre paper transparent. Podeu imprimir el negatiu de les lletres a la làmina. La tinta negra provoca la llum. L’inconvenient d’aquesta opció és que la tinta ha de ser prou densa per no ser transparent. Una possible solució és imprimir la cara dues vegades i apilar-les una sobre l’altra.
2. Paper de tall per làser. Si podeu utilitzar un tallador làser, una opció és retallar les lletres del paper. Si el paper és prou gruixut, no passarà cap llum. Tot i això, heu d’utilitzar un tipus de lletra ‘stencil’. Aquest tipus de tipus de lletra no tenen cercles propers. Així, per exemple, la "o" no serà només un forat al paper, sinó que en realitat serà una "o".

Què fa el Word Clock?

Per descomptat, el rellotge de paraules us hauria d’indicar l’hora. A més, com que fem servir una tira LED RGB, podeu il·luminar qualsevol lletra de (gairebé) qualsevol color que vulgueu. Podeu configurar el color dels leds RGB individuals programant l'Arduino Nano. Si voleu poder canviar els colors dels leds en temps real, podeu afegir un botó que ho faci per vosaltres. Tanmateix, com que ara per ara és senzill, això no s’inclou en aquest manual instructiu.

Recentment, he desenvolupat un Word Clock que utilitza Bluetooth per configurar els colors i l’hora. Si trobo l'hora, publicaré una actualització sobre això.

Pas 1: reunir materials i equips

Els materials necessaris:

Banda LED de 5 volts, 60 leds per metre, dirigible individualment. Necessiteu uns 3 metres de tira led. Per exemple, això farà: tira de led RGB. El 'ip' representa el grau de resistència a l'aigua. Com que cap dels components que fem servir és resistent a l’aigua, la versió ip30 està bé. Preu: 4 euros per metre, de manera que 12 euros.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Tingueu en compte que no és convenient que un Arduino del qual els pins ja estiguin soldats a l’Arduino. Preu: 3 euros.

- Adaptador de terminal per Arduino Nano. L’ús d’un adaptador de terminal estalviarà molt de temps. Són bastant econòmics: adaptador de terminal Preu: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Podeu utilitzar un altre RTC, però aquest va funcionar perfectament. Preu: 1 euro.

- Marc RIBBA: marc RIBBA (23x23cm), negre o blanc. Preu: 6 euros.

- Per a la cara o bé necessiteu:

1. Làmina transparent adequada per imprimir (pregunteu a la vostra impremta local).
2. Cartró adequat per tallar amb làser (pregunteu al vostre tallador làser!)

Preu: 5 euros.

- cables de pont per connectar els components. Realment no sé quants en necessitem, però són barats i estan àmpliament disponibles: cables de pont. És convenient tenir cables masculí-masculí, masculí-femení i femení-femení, però també ho faran els cables masculí-masculí (amb una mica de soldadura addicional). Preu: 3 euros.

- Font d'alimentació. La tira LED RGB utilitza 5V. És important no superar aquest voltatge, ja que les tires de led RGB es poden danyar fàcilment. Cada led utilitza 20-60mA. Com que fem servir 169 leds, l’amperatge necessari per alimentar els leds és bastant gran. Per tant, recomano utilitzar com a mínim una font d'alimentació de 2000 mA, com ara: Font d'alimentació. Preu: 5 euros.

- Una resistència de 400-500 ohms. Preu: insignificant.

- Un condensador de 1000 uF. Preu: insignificant.

- Un tauler prototip, com ara: Protoboard. Preu: 1 euro.

- Un tros de fusta (tauler) per formar la part posterior del rellotge. Preu: 2 euros.

- Una tira de fusta d’uns 3x2cm per fixar la part posterior del rellotge Word al marc. Preu: 1 euro.

- Dues femelles de filferro (per connectar a 5 fils), disponibles a la vostra botiga de bricolatge local. Preu: 2 euros.

Preu total: uns 40 euros.

L'equip necessari:

- Llapis - Estació de soldadura - Eina de despullat - Tornavisos - Tisores - Cinta de doble cara (per fixar els components) - Serra (per veure la placa de la part posterior del Word Clock) - Un tros de tela (per evitar rascades a la RIBBA) emmarcar mentre s’hi treballa)

Pas 2: Visió general

Ara tenim tots els materials, és bo tenir una visió general de la idea general del Word Clock.

La cara del Word Clock consisteix en les lletres (impreses en paper d’alumini transparent o retallades amb làser de cartró). Darrere de cada lletra s’amaga un led de la tira de led RGB. Com que el marc RIBBA mesura 23x23cm i fem servir una tira de led RGB que consta de 60 leds per metre (per tant, 100cm / 60leds = 1,67cm per led), podem encabir 23cm / 1,67 = 13,8 leds en una fila. Com que 0,8 led pot ser una mica incòmode, ens quedem amb 13 leds per fila. Com que el marc RIBBA és quadrat, (més endavant) construirem una "matriu de leds" de 13x13 leds.

Dit simplement, el rellotge de paraula consisteix en un petit rellotge (el RTC DS3231) que, un cop configurat, continua marcant. Aquest petit rellotge comunica l’hora al petit ordinador (l’Arduino Nano). El petit ordinador sap quins leds s’han d’encendre durant un temps concret. Per tant, el petit ordinador envia un senyal a través del cable de dades a la tira de leds RGB i encén els leds.

Sembla bastant senzill, oi ?!:)

Pas 3: la cara del rellotge de paraules

Utilitzarem 13 leds en una fila i 13 files, que sumen una matriu de leds de 13x13.

Tall de la tira de led RGB

Tallar 13 tires de la tira de led RGB d'una longitud de 13 leds. Heu de tallar la tira de led RGB al centre dels tres ovals de coure.

Muntatge de les 13 tires de led RGB

Enganxem les 13 tires de leds al tauler de fusta que s’inclou al marc RIBBA. Hi ha un ganxo enganxat al tauler, que es pot treure fàcilment amb un tornavís. Mitjançant la quadrícula (del pas anterior), podeu marcar fàcilment la posició de cada led al tauler. La majoria de les tires de led RGB tenen una part posterior enganxosa, de manera que podeu enganxar-les fàcilment al tauler. És important tenir en compte la direcció de la tira de leds RGB. Les fletxes de la tira de led RGB indiquen la direcció en què flueix el corrent. Com que volem connectar les 13 tires de led RGB, hem de crear un camí continu perquè flueixi el corrent. Recentment, IKEA va tallar una cantonada del tauler, de manera que sigui més fàcil treure el tauler del marc. És convenient utilitzar aquesta cantonada tallada per fer passar els cables d’un costat a l’altre del tauler. En altres paraules, assegureu-vos que el primer led estigui situat a la cantonada tallada.

Soldant les 13 tires de led RGB

Ara les 13 tires de led RGB estan enganxades al tauler, les podem connectar mitjançant el soldador. En primer lloc, dispenseu una mica de soldadura a cada meitat dels ovals de coure. En segon lloc, talleu la tira de cables del pont per un extrem. De nou, distribuïu una mica de soldadura a l'extrem pelat del cable. Ara, porteu l'extrem pelat del filferro a tocar l'oval de coure i utilitzeu la soldadura per fondre la soldadura i connecteu-les. Connecteu el GND d’una tira de leds RGB al GND de la següent tira de leds RGB. Feu el mateix amb els cables de 5V i de dades.

Acabant la matriu de leds

Soldeu un cable de pont a cadascun dels tres ovals de coure del primer led de la matriu de leds RGB. Com s'ha dit, és convenient localitzar el primer led a l'extrem tallat del tauler per poder fer arribar fàcilment els tres cables a l'altre costat del tauler.

Pas 6: electrònica

Ara hem acabat la nostra matriu de leds, ja podem començar a connectar els components.

Enganxarem els components (Arduino Nano a l’adaptador de terminal, RTC DS3231, femelles de filferro) a la part posterior de la placa on vam fabricar la nostra matriu de leds. Podeu utilitzar la cinta de doble cara per fixar els components.

Tira led de RGB

Primer, poseu l’Arduino Nano a l’adaptador de terminal. És convenient col·locar l'adaptador de terminal al centre de la placa, ja que cal connectar bastants cables a l'adaptador de terminal. Connecteu el cable de dades de la tira de leds RGB (el cable central) a un dels ports digitals de l’Arduino Nano (normalment faig servir el port D6). Per protegir la tira de led RGB dels pics de tensió, podeu posar una resistència de 400-500 ohm entre el cable de dades i l'Arduino.

RTC DS3231

En segon lloc, enganxeu el RTC DS3231 en algun lloc al tauler. Aquest mòdul necessita quatre connexions: una de terra, una de 5 V, una SCL i una SDA. No fem servir els ports SQW i 32K. Podeu utilitzar un cable femella per connectar-vos als pins del RTC DS3231. Connecteu el SCL al cinquè port anàleg (A5) de l’Arduino Nano. Connecteu l’SDA al quart port anàleg (A4) de l’Arduino Nano.

Pas 7: la font d'alimentació

Quina font d'alimentació utilitzar?

Voltatge Podeu alimentar l'Arduino Nano utilitzant una àmplia ràbia de tensions. El port "Vin" pot suportar 7-12V, el port de 5V pot gestionar 5V (quina sorpresa) i podeu alimentar l'Arduino Nano mitjançant el mini cable USB. No obstant això, la tira LED RGB és més exigent en les seves demandes. La majoria dels fabricants prescriuen una entrada de 5V +/- 5% a les seves tires de led RGB (per obtenir més informació, consulteu l'alimentació de Neopixels). Per tant, utilitzarem una font d’alimentació de 5V.

Actualment, un LED RGB conté tres leds separats (un vermell, verd i blau) que formen el color desitjat. Un dels tres leds utilitza uns 20 mA. Per tant, un led RGB que emet el color blanc posant el led vermell, verd i blau simultàniament utilitza 3 * 20mA = 60mA. Si il·lumineu tots els 169 LED RGB alhora al color blanc, necessiteu 169 * 60mA = 10140mA = 10A *. Les fonts d’alimentació més habituals són d’uns 2000 mA. En altres paraules, il·luminar tots els leds RGB alhora amb el color blanc no és una idea molt brillant **.

Recomano utilitzar una font d'alimentació de 5 V, 2000 mA, ja que són habituals i bastant barats.

* Tingueu en compte que els corrents elevats (superiors a 5 mA) són perillosos. Per tant, tingueu molta precaució a l’hora d’engegar el Word Clock.

** Hi ha alguns trucs per il·luminar tots els leds RGB alhora, com connectar la font d'alimentació als dos extrems de la tira de leds RGB o utilitzar els leds RGB a una brillantor inferior.

Connexió de la font d'alimentació

Connectarem la font d'alimentació als components. Connectarem un condensador de 1000 uF sobre el cable positiu i negatiu de la font d'alimentació. Podeu utilitzar una protoborda per assegurar la connexió (vegeu la imatge). Com que tenim força components que necessiten alimentació, connectem cadascun dels dos cables de la font d’alimentació de 5V a una femella de fil: els anomenarem femella de fil positiva (que està connectada al fil positiu de la font d’alimentació) i negativa femella de fil (que està connectada al fil negatiu de la font d'alimentació). Ara, connecteu els cables de 5 V de la tira de led RGB i el RTC DS3231 a la femella positiva. De la mateixa manera, connecteu els cables de terra (GND) de la tira LED RGB i el RTC DS3231 a la femella negativa. Alimentarem l’Arduino Nano a través del seu port de 5V i un dels seus ports de terra. Per fer-ho, connecteu el port de 5V de l’Arduino a la femella positiva i un dels ports GND a la femella negativa.

Assegurament de la font d'alimentació

Per evitar esquinçar tots els vostres components electrònics amb bon cable, es recomana fixar el cable de la font d'alimentació a l'interior del quadre RIBBA. Podeu fer-ho simplement fent un nus al cable d’alimentació abans que surti de la part posterior del Word Clock. No obstant això, una manera més elegant és assegurar el cable subjectant-lo a l'interior del marc RIBBA. Podeu fer-ho fàcilment utilitzant un tros de fusta i cargolant-lo a l'interior del marc RIBBA mitjançant dos cargols. Fixeu el cable de la font d'alimentació entre la peça de fusta i el marc RIBBA. A la meva última versió del Word Clock, he utilitzat una petita frontissa (aproximadament 3 cm) per assegurar el cable d'alimentació. Un avantatge d'això és que no cal tallar un tros de fusta.

Pas 8: ajuntar-ho tot

Ara vam imprimir o tallar la cara del rellotge de Word, vam acabar la matriu de leds i vam connectar els components electrònics, és hora de reunir totes les capes del Word Clock.

1. Col·loqueu la cara del rellotge de paraules al marc RIBBA.
2. Poseu un paper (semi) opac (paper d'impressió normal o paper de calc) per distribuir bé la llum al llarg de la carta.
3. Col·loqueu la quadrícula al marc RIBBA.
4. El tauler amb un costat la matriu de led i a l’altre costat els components electrònics es poden col·locar acuradament al marc RIBBA.

Pas 9: creació de la part posterior del rellotge de paraules

La part posterior del rellotge es pot fer simplement amb tauler de fusta. La manera més agradable de fer-ho és veure un tros de tauler de les mateixes dimensions (aproximadament 22,5x22,5 cm) que el tauler subministrat al marc RIBBA. Practicar dos forats a la part posterior del Word Clock: un per fixar-lo a la paret (si voleu) i un per al cable d'alimentació per deixar el Word Clock.

Va veure dues peces amb una longitud d’uns 20cm de la tira de fusta. Aquestes dues tires tenen dues funcions:

1. Sostenint el tauler de fusta amb per un costat la tira de led RGB i per l’altre costat els components electrònics al seu lloc
2. Creació d’una superfície sobre la qual es pot cargolar la part posterior del Word Clock.

Ara, cargoleu aquestes tires contra l’interior del marc RIBBA i assegureu-vos de prémer-les fermament contra el tauler que subjecta els components elèctrics. A continuació, podeu posar una taula de fusta que acabeu de serrar a sobre de les tires de fusta i fixar-la amb cargols..

Si voleu col·locar el Word Clock a la paret, assegureu-vos que la part posterior del Word Clock estigui ben fixada.

Pas 10: Programació de l'Arduino Nano

Si no coneixeu la programació d'Arduino, us recomanaria fer alguns tutorials (com ara Blink), que són molt informatius (i divertits!).

Com que només sóc estudiant d’Enginyeria Mecànica, la programació no és la meva part preferida del projecte. Per sort, el meu cunyat és màster en Informàtica, de manera que programar l’Arduino va ser un pastís per a ell. Per tant, tots els crèdits per a la programació són per a ell (gràcies Laurens)!

La idea bàsica és que indiqueu quins leds formen part de quina paraula. Tingueu en compte que el primer led s’indica com a led número 0. Per tant, tenim 0-168 leds. A continuació, expliqueu a l’Arduino quines paraules s’han d’encendre en un moment concret. Configureu l'hora a l'RTC DS3231, de manera que l'Arduino sàpiga quin és l'hora actual.

Els colors dels leds de la tira de leds RGB estan determinats per un valor de 0-255 per al vermell, el verd i el blau. Per tant, un led vermell es denota per (vermell, verd, blau) = (255, 0, 0) i un morat led per (reg, verd, blau) = (255, 0, 255). Un led que no s’utilitza té el color (vermell, verd, blau) = (0, 0, 0).

Podeu agrupar les paraules segons el seu propòsit:

• Un grup que sempre s'encén ("It", "is", el vostre nom, etc.)
• Un grup de paraules que indiquen els minuts
• Un grup de paraules d'acoblament ("passat", "a", "meitat", "quart", etc.)
• Un grup de paraules que indiquen les hores
• Un grup que cobreix totes les lletres que no feu servir en el moment actual

Podeu establir un color per a cada grup de paraules (això és més fàcil que definir un color per a cada paraula o fins i tot una lletra per separat).

Podeu penjar el programa connectant l’Arduino Nano a l’ordinador mitjançant un mini cable USB.

ACTUALITZACIÓ (gener de 2019):

He afegit el fitxer Arduino a l’Instruible. El fitxer el va escriure el meu cunyat, de manera que tot el mèrit li correspon. El fitxer es basa en un rellotge de paraules que utilitza botons per canviar entre determinats modes de color i un mode digital. Per descomptat, podeu programar els botons com vulgueu

Pas 11: Acabeu

Si tot anava d’acord amb el planejat, acabeu de crear el vostre Word Clock.

Si us plau, si teniu recomanacions, no dubteu a fer cap comentari. Intentaré respondre-les, però com que el meu temps és limitat, pot trigar una estona.