Rellotge RGB RGB de 5 lliures *: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest projecte va començar quan vaig tenir la sort de trobar alguns rotlles de cinta LED WS2811 RGB per 1 GBP / rotlle en una parada del mercat. La ganga era massa bona per perdre-la i, per tant, vaig haver de trobar un motiu per utilitzar els 25 milions que vaig adquirir recentment del que bàsicament és la cinta NeoPixel. He utilitzat uns 3 milions en aquest projecte.

La inspiració va sorgir de dues formes a partir de dos noms molt respectats de la comunitat de fabricants; cap dels dos, en aquell moment, construïa rellotges. La mecànica de la caixa es va inspirar en gran mesura en un vídeo de Fran Blanche sobre la realització d’una pantalla gegant de 7 segments i la idea d’utilitzar els NeoPixels per fer que cada segment canviés de color va sorgir del fabricant inesperat i del seu projecte Neo7Segment Display (YouTube & Tindie). Hauríeu de consultar-los tots dos: són increïbles.

Aquesta instrucció és una guia pas a pas per crear una pantalla de treball i posar-hi un rellotge bàsic. Al final hi ha un pas titulat "Fes-ho teu" amb alguns consells i consells sobre on seguir. Si en feu una, envieu una foto als comentaris; m'agradaria veure com la gent la fa seva.

Pas 1: llista de peces

L’etiqueta de preu de 5 lliures al títol és realment el que em va costar fer aquest projecte. Que es pugui replicar a aquest preu dependrà dels preus vigents en el moment de comprar les peces necessàries. Tinc una ganga amb les tires LED i agraeixo que no tothom tingui tanta sort. No he inclòs el cost de la pizza al projecte, ja que les caixes només es van utilitzar després de menjar-la:-)

He utilitzat les següents peces comprades (on els enllaços d’aquesta secció estan marcats amb un * són enllaços d’afiliació; això significa que guanyo uns pocs diners per cada compra, però no pagueu res més). Els preus que es mostren aquí són correctes el dia de la redacció:

• Wemos D1 Mini (https://s.click.aliexpress.com/e/eMzZNz3 *) [2,10 GBP]
• Wemos D1 Mini Prototype Sheild (https://s.click.aliexpress.com/e/cL0f39Su *) [1,90 GBP / 5]: l'he utilitzat per poder recuperar l'ESP d'un altre projecte en el futur, es pot soldar directament al Wemos D1 mini si ho preferiu
• 3 m de cinta LED 12V WS2811 (https://s.click.aliexpress.com/e/EubEE27 *) [1,55 £ / m en aquest anunci, he pagat 1 £ per 5 milions, de manera que em va costar 60p]
• Convertidor de tensió CC-CC (https://s.click.aliexpress.com/e/iuRRRzJ *) [31p]
• Presa d’alimentació (https://s.click.aliexpress.com/e/fUJyNVF *) [58p]
• Botó (https://s.click.aliexpress.com/e/by8JYjri *) [1,85 GBP / 10]

* Cost total per a mi per a aquest projecte = 4,15 GBP (8,20 GBP als preus dels enllaços anteriors)

També he utilitzat els següents materials que tenia a casa:

• 4 caixes de cartró grans de pizzes congelades
• Adhesiu de doble cara en diverses amplades
• Cinta metàl·lica (tot i que la cinta adhesiva o qualsevol cinta que deixi de passar la llum ho farà)
• Paper d'alumini
• Cable de connexió
• Tros de proto-tauler
• Font d'alimentació de 12V, recuperada d'una antiga impressora

Les eines que vaig utilitzar van ser:

• Regle d’acer
• Bisturí o ganivet esmolat
• Tallador de forats ajustable per a paper i targeta
• Trepant de 10 mm
• Soldador i soldador

Vaig utilitzar molt el que havia de lliurar, pot ser que hi hagi maneres diferents o millors d’aconseguir els mateixos resultats. Si decidiu canviar una part (com la tira LED per exemple), és possible que també hàgiu de canviar-ne d'altres (com ara la font d'alimentació).

Pas 2: feu la caixa

La part superior de la caixa està feta d’una caixa de pizza i la part inferior d’una altra. Les dimensions que vaig fer servir eren un accident de la mida de les caixes de pizza que tenia, però funcionaven força bé. Les dimensions de la part superior i inferior després de retallar eren de 632 mm x 297 mm. I el rellotge final fa 562 mm x 227 mm x 40 mm de profunditat (incloent-hi el botó).

Obriu la primera caixa plana treballant el dit amb cura per totes les vores enganxades i, a continuació, retalleu-ne els costats de manera que tingueu dues grans peces quadrades unides per una tira estreta. Repetiu-ho amb el segon quadre assegurant-se que tenen la mateixa mida. Només hi hauria d’haver marques de puntuació a la meitat de cada quadre.

Amb una eina de puntuació (si en teniu) o un ganivet contundent o un punter biro per tots els costats de cada caixa. Les línies de puntuació haurien de fer 37 mm de totes les vores d’una (esdevindrà la part inferior) i 35 mm de totes les vores de l’altra (la part superior). La diferència aquí garanteix que les dues peces s’assentin una sobre l’altra quan s’acabi el projecte.

Les línies de puntuació formen un quadrat a cada cantonada. Talleu al costat del quadrat a la vora llarga per deixar les vores més curtes amb pestanyes a cada extrem i, a continuació, talleu un petit triangle del quadrat al costat de la línia de tall perquè la pestanya s'adapti a la meitat de la caixa completa. Apliqueu adhesiu de doble cara al costat gris d’aquestes pestanyes. Feu això tant per la part superior com per la inferior. Podeu veure el detall de les pestanyes i on cal retallar la imatge que mostra la plantilla adjunta a la part superior.

A continuació treballarem la part inferior. A la segona imatge (disculpes per la qüestió d’enfocament - no m’he adonat fins que no era massa tard) podeu veure cap a on ha d’anar la làmina de llauna. Tot el que està marcat amb una "X" és on no voleu la resta s’hauria de cobrir. Deixeu el respatller on hi hagi una X, col·loqueu el paper d'alumini i retalleu-lo amb cura per aquestes zones. Aneu amb compte per evitar col·locar paper d'alumini a les dues seccions centrals per on anirà l'electrònica. Essencialment, heu de deixar les zones per a l'electrònica (vegeu les imatges de la secció final) i cadascun dels llocs on s'enganxaran les pestanyes per completar la caixa i ajustar els separadors.

A continuació, es pot formar la caixa inferior doblegant les vores cap amunt i enganxant les 4 pestanyes petites. A continuació, es poden afegir 4 divisors un a cada costat de la secció central petita i un al mig de cada quadrat resultant. Es poden fer a partir de la tercera caixa de pizza i han de tenir la mateixa amplada que la part superior i inferior i han marcat 37 mm per cada extrem. Els dos que encaixin al mig han d’estar coberts amb paper d’alumini per tot el costat que apunti de la secció central i només per al centre de 120 mm pel costat que apunta cap al centre. Els altres dos es poden cobrir completament.

Per a la part superior, imprimiu el fitxer SVG adjunt (reduïu-lo a la mida de la vostra caixa si té una mida diferent) i, a continuació, retalleu les parts blanques a l'interior de cada línia negra. Apliqueu aquesta plantilla a la part superior i dibuixeu per formar 4 dígits, 2 a cada costat del centre. Pot ser que sigui més fàcil començar amb els dos dígits centrals un a cada costat de la secció central i després els dos dígits exteriors que voregen la vora de la plantilla amb les línies de puntuació. Talleu-los amb cura amb un bisturí o un ganivet afilat. Amb un tallador de forats per tallar l’amplada de les seccions eliminades de la plantilla, talleu dos forats a la secció central del còlon. Aquests haurien d’estar tan separats com dos segments oposats en el mateix dígit. Finalment, gireu la part superior, poseu les quatre vores a les línies de puntuació i enganxeu les pestanyes per completar el quadre. La part superior ja està feta i es pot deixar de banda fins a l’últim pas.

Finalment, feu dues petites peces en forma d’U i una de pont com es mostra a les imatges. Els dos primers són enfortir les zones on s’allotjarà l’electrònica i aquest darrer manté els LED del còlon al centre del rellotge.

Pas 3: creeu els dígits

Aquesta secció és molt més fàcil del que sembla.

Simplement talla 32 de les formes que es mostren a la primera imatge (utilitzant les dimensions de la segona) i inseriu-les com es mostra a la tercera imatge. Si heu utilitzat un quadre de mida diferent, haureu d’utilitzar mesures diferents. Bàsicament, segueixen les línies negres de la plantilla de la part superior, però s’estenen cap a les cantonades i vores de cadascuna de les seccions de quatre dígits.

Vaig cobrir la cara impresa de la targeta amb paper posterior enganxós blanc perquè fos més probable que reflectissin la llum i que amaguessin les imatges de la pizza.

Pas 4: connecteu els LED

Tot aquest procés és força complicat i és convenient prendre-ho lentament i amb paciència. La tira és bastant resistent, però es pot danyar si la doblegueu massa durament o massa vegades. Les imatges mostren el que voleu (el primer té el primer segment a l'esquerra i el segon el té a la part superior).

La tira de LED que he fet està feta de manera que 1 píxel estigui format per 3 LED. Per tant, he utilitzat 3 LED per a cada segment de cada dígit. Tanmateix, podríeu utilitzar igualment fàcilment 1 LED per segment si utilitzeu LED NeoPixel individuals.

Si heu comprat una tira LED amb cinta adhesiva, ben fet, us heu estalviat una hora de dolor. Si, com jo, la cinta no té un suport adhesiu: agafeu una cinta adhesiva de doble cara i enganxeu-la a la part posterior de la tira. Vaig trobar que la manera més senzilla era alinear una vora cap amunt i després tallar la volada del costat oposat amb un ganivet afilat.

Per tal de maximitzar l’angle de visió de la pantalla, la tira LED s’ha de muntar el més a prop possible de la part superior de les caixes de segments, com més alta es munti, menys possibilitats hi ha de veure els mateixos LED mentre mireu la pantalla.. Si utilitzeu NeoPixels individuals, s'han de muntar fins a les "cantonades centrals" de cada segment per la mateixa raó.

Els LED han de tenir un "píxel" per secció. A cada dígit comencen al segment superior i recorren els segments de vora en sentit horari. Les fletxes de la franja sempre han d’apuntar en aquesta direcció. L'últim píxel va al segment mitjà. He provat algunes maneres de fer-ho i les imatges mostren la forma més senzilla. És possible que trobeu (com he fet al principi) que no podeu aconseguir que les seccions de la cinta s’alineïn amb els segments del dígit; no us preocupeu, talleu la cinta en un punt de tall i comenceu una nova secció al següent segment.

Una vegada que els LED es col·loquen en un segment, talla una escletxa al divisor de segments perquè es pugui passar la cinta sense deixar passar la llum i, a continuació, doblega la cinta de manera que quedi adherida al següent segment segons la imatge.

Vaig optar per connectar els LED als separadors de segments, però seria el més possible connectar-los a la caixa i als separadors de dígits (tot i que si teniu intenció de fer això, no cobreu aquestes peces en paper d'alumini quan feu la caixa, tapeu el divisors de segments.

Un cop tingueu tota la cinta LED enganxada a cada segment, haureu de connectar totes les seccions que talleu (com a mínim la del mig). La línia de dades ha de ser un recorregut continu al voltant de cada dígit que comença a la part superior, procedint en sentit horari al voltant de la vora i, a continuació, pel centre. Normalment, la tira se'n farà càrrec on l'heu tallat, simplement uniu `Dout` al final d'una secció a` Din` al principi de la següent.

Ara teniu la línia de dades, connecteu l’alimentació. L'únic requisit aquí és que una connexió "12v" a cada secció i una connexió "GND" a cada secció s'hagi de connectar a una altra secció o a l'alimentació. No ha de ser al final ni tan sols al mateix lloc. Tot el que cal és que totes les seccions de cinta d'un dígit estiguin connectades d'alguna manera. Al següent pas, connectarem els dígits a les línies elèctriques i entre si.

Pas 5: uniu-ho tot

Mai us ho creuríeu donada la mida, però aquesta és la part més complicada de tot el projecte. L’objectiu és molt senzill, col·locar totes les parts juntes i cintes adhesives cap avall per assegurar que el mínim de llum possible pugui passar de la caixa de llum d’un segment al següent.

Primer enganxeu els petits espaiadors a la part superior i inferior de les petites seccions centrals; els extrems amb els retalls per a cables haurien de ser cap al centre. Practicar un forat de 10 mm a través de cadascun per la part posterior de la caixa (el que hi ha a la part superior del botó i a la part inferior del connector d’alimentació).

A la part més esquerra de la xifra anterior, connecteu dues cues de potència llargues (uns 40 cm de llarg) a les connexions de la part inferior dreta. Feu el mateix amb el dígit següent amb les cues més curtes (uns 20 cm). Repetiu amb els dígits 3 i 4 afegint les cues a les cantonades inferiors esquerres amb les cues curtes al dígit 3 i les llargues al dígit 4.

Col·loqueu el primer dels dígits al primer espai, introduïu les cues de potència sota els separadors de la part inferior fins que surtin a la secció central. Connecteu un cable al primer "Din" i introduïu-lo de la mateixa manera a la secció central superior (la verda de les imatges). Repetiu amb la secció següent i connecteu l'últim `Dout` (segment central) del primer dígit al primer` Din` (segment superior del segon dígit.

Repetiu amb els dígits de la dreta assegurant-vos que el "Dout" d'un dígit sempre està connectat al "Din" del següent, en efecte, hi ha una longitud contínua de la tira LED

Un cop instal·lats els 4, apliqueu cinta adhesiva a les 4 vores interiors del diamant central de cada dígit i a la part posterior de la caixa, repetiu això per als triangles inferior i superior i també al costat esquerre de cadascun dels separadors verticals (ho vaig fer això en dues seccions per permetre que el cable que connecta els segments passi pel centre. És difícil descriure exactament cap a on va la cinta, però a la imatge hauria de ser bastant evident.

Quan els quatre dígits estiguin al seu lloc, connecteu els cables d'alimentació i de connexió a la petita secció central de LEDs a l'extrem inferior i un cable de dades al "Din" a la part superior. Alimenteu-los pels espais adequats i col·loqueu l’espaiador al centre de la secció central.

Pas 6: connecteu-lo

Comenceu soldant les cues a la presa d’alimentació i al botó i afegint una mica de cinta adhesiva o termoretracció per evitar que els contactes s’escurcin. Col·loqueu-los als forats i cargoleu-los.

Si utilitzeu l’escut de prototipatge, afegiu capçaleres adequades a l’escut i als Wemos (normalment se subministren amb els Wemos i també s’inclouen un conjunt més amb els escuts que he comprat).

Agafeu un petit tros de proto-placa i soldeu el convertidor CC-CC al centre (tal com es mostra a la imatge).

Deixem treballar primer a la part inferior de la secció central. Preneu totes les connexions positives (hi hauria d’haver 6 cables en total: un per cada dígit, un per dos punts al mig i un per la presa de corrent). Soldeu-ho tot a la placa proto en forats adjacents al "+ in" del convertidor DC-DC. A continuació, doblegueu-los i soldeu-los al següent de manera que tots ells i el "+ in" del convertidor estiguin connectats.

Ara agafeu totes les connexions GND i repetiu l'anterior connectant-les totes a la placa proto i al `-in 'del convertidor DC-DC. El model de convertidor que tinc connecta la terra amb la sortida de terra del PCB, si no ho feu també ho feu.

La primera foto mostra el proto-tauler amb totes les cues dels LED i la potència connectada juntament amb el convertidor CC-CC i un dels cables per alimentar els Wemos.

Connecteu dos cables llargs de la sortida del convertidor DC-DC (torneu-los a soldar als forats adjacents de la placa proto i doblegueu-los per tocar els pins del convertidor) i connecteu-los a un multímetre configurat a `Vdc`, apliqueu 12VDC a la presa de corrent i mesureu la tensió a la sortida del convertidor. Ajusteu el convertidor fins que es mostri 3.3v. Desconnecteu les cues del multímetre i alimenteu-les fins a la part superior de la secció central.

Connecteu aquestes cues a l'escut de prototipatge (o directament a l'ESP si no utilitzeu l'escut) a les posicions marcades com "3v3" i "GND". Connecteu també un costat del botó a "GND". A la imatge veureu un petit interruptor a la placa proto, que permetia provar la possibilitat de desactivar l'alimentació del convertidor DC-DC quan tenia l'ESP connectat a l'USB. No és necessari per córrer amb normalitat.

Per últim, cal connectar els dos conjunts de NeoPixels (la tira llarga dels dígits i els dos punts al mig) i l’altre costat del botó:

• Franja de dígits: D2
• Cinta de còlon - D3
• Botó - D7

Simplement soldeu els tres cables a l’escut (o ESP) i això està tot connectat. Utilitzeu un coixinet adhesiu d’escuma o similar per assegurar la protoborda al seu lloc i també l’escut o l’ESP.

Pas 7: afegiu el codi

En primer lloc, si mai no heu utilitzat l’ESP8266, mireu aquest vídeo de Brian Lough per obtenir detalls sobre com configurar-lo.

El problema més important a l’hora de construir un rellotge és crear la interfície d’usuari per configurar-lo. Per evitar-ho, he utilitzat un ESP8266 i el rellotge es configura amb NTP. D’aquesta manera l’hora sempre ha de ser correcta.

No vaig a passar per l'esbós línia per línia explicant com funciona, ja que no és un tutorial de codificació Arduino / ESP i ja és prou llarg. Hi ha alguns comentaris per a aquells interessats en el seu funcionament.

L’esbós adjunt és molt senzill per mostrar les característiques bàsiques del rellotge. L’esbós depèn de diverses biblioteques perquè funcioni (algunes s’instal·len per defecte, algunes estan disponibles al gestor de biblioteques, algunes només a GitHub):

• Filferro
• ESP8266WiFi
• Adafruit_NeoPixel [https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel]
• TimeLib [https://github.com/PaulStoffregen/Time]
• NtpClientLib [https://github.com/gmag11/NtpClient]
• RGBDigit * [https://github.com/ralphcrutzen/RGBDigit]
• Ticker
• OneButton [https://github.com/mathertel/OneButton]

* El meu agraïment a Ralph Crützen per fusionar els canvis necessaris a la seva biblioteca RGBDigit perquè pugui oferir aquest projecte sense mantenir-ne una segona versió.

Actualment s’implementen les funcions següents:

• Mostra l'hora en el conjunt de colors del codi
• Parpelleja els dos punts al mig en verd, on hi ha una connexió a Internet i en vermell si no n'hi ha.
• Es commuta entre mostrar l'hora (HH: MM) i la data (DD: MM) cada vegada que es prem el botó.

En última instància, hi ha moltes més coses possibles tant en termes de manipulació del color mitjançant la biblioteca RGBDigit com en termes d’obtenció d’informació per mostrar des d’Internet (al cap i a la fi s’utilitza un ESP8266).

Tinc la intenció de continuar millorant el codi i les futures versions estaran disponibles a la pàgina de GitHub. Si ho construïu i afegiu funcions al codi vosaltres mateixos, no dubteu a enviar una sol·licitud d'extracció.

Pas 8: fes-ho teu …

Ara teniu un rellotge Pizza Box que funciona completament. La pregunta ara és què en feu?

De moment, el meu rellotge encara és de color tauler gris "brutalista". Tanmateix, finalment es transformarà en quelcom més suau a la vista. Tinc un parell d’idees sobre com puc fer-ho millor en última instància, que es mostren a la llista següent:

• He pensat a cobrir la part frontal amb vinil d’efecte fusta i després simplement tallar-la amb un ganivet afilat on hi hagi els buits de llum. Sembla molt més distingit que crec.
• També he considerat seguir aquesta guia (de pagament, no afiliada) i decorar el frontal amb un estil steampunk / dieselpunk.

M’agradaria molt veure què fan les altres persones amb els seus rellotges.

El mateix s'aplica amb el codi. La pantalla es va concebre com un rellotge, però hi ha mil i una maneres d’afegir funcions addicionals. A continuació es mostra la llista de tasques per portar aquest projecte al següent nivell, què afegiríeu?

• Afegiu la temperatura, la humitat i el recompte de pol·len a partir de la predicció del temps en un patró de ciclisme o amb només prémer un botó.
• Canvieu la brillantor en funció de l'hora del dia (atenuada o apagada a la nit).
• Canvieu el color de la visualització horària en funció dels esdeveniments del meu calendari de Google.

No he posat totes aquestes coses aquí, ja que ha estat suficient per detallar com crear la pantalla. Potser escriuré un seguiment amb algun codi més en el futur.

Si llegiu fins aquí, gràcies! Gaudeix del rellotge si en fas un.