Word Clock: 11 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Преди няколко години започнах да правя първия си часовник с думи, вдъхновен от хубавите налични инструктори. Сега, когато направих осем часовника с думи, които се опитвам да подобрявам всеки път, мисля, че е време да споделя моя опит!

Предимство на моя опит е, че последната версия на моя Word Clock всъщност е доста проста: ако имате всички компоненти, трябва да можете да го изградите за един ден.

Първо, вътрешността на Word Clock

Настоящата ми версия използва RGB LED лента: това е LED лента, в която всяка „крушка“се състои от червен, зелен и син светодиод. Чрез комбиниране на трите цвята може да се създаде (почти) всеки цвят. RGB LED лентата се управлява от един вход (все още малко магия за мен). Така че, като свържете един проводник, можете да контролирате всички светодиоди в лентата!

Зад всяка буква на лицевата страна на часовника за думи (моля, вижте по -късно тази стъпка) се крие един светодиод на RGB светодиодната лента. Така че, когато един светодиод се включи, той трябва да светне една буква. За да постигна това, използвах лазерен нож за изрязване на решетка от дървена дъска. В други инструктажи тази решетка е направена с помощта на ленти от пяна, които са събрани в мрежа. Аз също опитах това, но това не ми се получи. В първата си версия обаче направих решетката от тънки дървени ленти, които залепих. Това работи перфектно, но отнема много време за изграждане!

Мозъкът на Word Clock е Arduino Nano. Този малък компютър може да контролира RGB LED лентата. В интернет можете да намерите безкрайно много програми, с които да се забърквате, доста забавно!

За да избегна много запояване (което отнема време и е доста занаят), използвам терминален адаптер за Arduino Nano. Всичко, което терминалният адаптер прави, е да ни позволи да свържем нашите проводници към Arduino с помощта на винтове.

Разбира се, целта на всеки часовник, освен красив, е да показва часа. В моя Word Clock модул за часовник в реално време (RTC) следи времето. Идеята на този модул е, че след като зададете правилното време, той продължава да тиктака (докато батерията му се изтощи). Работя с DS3231 RTC, който е доста евтин и има много поддръжка в интернет.

Сега вътрешността на Word Clock е ясна, преминаваме към външната страна

От опит знам, че е важно да започнете проекта си от удобна база. Ето защо изграждам почти всичките си часовници Word, използвайки рамката RIBBA на IKEA. Предимството на това е, че започвате с рамка, в която всички ъгли са добре 90 градуса, а завършването на външната страна е безпроблемно. Разбира се, можете да изградите своя собствена рамка, ако желаете, но аз бих се придържал към рамката RIBBA.

Лицето на Word Clock се определя от буквите, чрез които светлината показва часа. Открих два начина за създаване на това лице:

1. Печат върху прозрачно фолио. Можете да отпечатате негатива на буквите върху фолиото. Черното мастило излъчва светлината. Недостатък на тази опция е, че мастилото трябва да е достатъчно плътно, за да бъде непрозрачно. Възможно решение е да отпечатате лицето два пъти и да ги подреждате един върху друг.
2. Хартия за лазерно рязане. Ако можете да използвате лазерен нож, вариант е да изрежете буквите от хартия. Ако хартията е достатъчно дебела, няма да премине светлина. Трябва обаче да използвате шрифт „шаблон“. Този вид шрифтове нямат близки кръгове. Така например „o“няма да бъде просто дупка в хартията, а всъщност „o“.

Какво прави Word Clock?

Разбира се, часовникът на думите трябва да ви каже часа. Освен това, тъй като използваме RGB LED лента, можете да осветявате всяка буква в (почти) всеки цвят, който искате! Можете да зададете цвета на отделните RGB светодиоди, като програмирате Arduino Nano. Ако искате да можете да променяте цветовете на светодиодите в реално време, можете да добавите бутон, който прави това вместо вас. Въпреки това, тъй като искам да го поддържам просто засега, това не е включено в тази инструкция.

Наскоро разработих Word Clock, който използва Bluetooth за задаване на цветовете и часа. Ако намеря време, ще публикувам актуализация за това!

Стъпка 1: Събиране на материали и оборудване

Необходимите материали:

- RGB светодиодна лента, 5 волта, 60 светодиода на метър, индивидуално адресируема. Имате нужда от около 3 метра LED лента. Например, това ще направи: RGB LED лента. "Ip" означава степента на устойчивост на вода. Тъй като нито един от компонентите, които използваме, не е устойчив на вода, версията ip30 е наред. Цена: 4 евро на метър, така че 12 евро.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Моля, обърнете внимание, че това е удобно за Arduino, чиито щифтове вече са запоени към Arduino. Цена: 3 евро.

- Терминален адаптер за Arduino Nano. Използването на терминален адаптер ще спести много време! Те са доста евтини: Терминален адаптерЦена: 1 евро.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Можете да използвате друг RTC, но този се оказа перфектно работещ! Цена: 1 евро.

- рамка RIBBA: рамка RIBBA (23x23 см), черна или бяла. Цена: 6 евро.

- За лицето имате нужда или от:

1. Прозрачно фолио, което е подходящо за печат (попитайте вашия местен печатница!)
2. Картон, подходящ за лазерно рязане (попитайте вашия лазерен нож!)

Цена: 5 евро.

- Джъмперни проводници за свързване на компонентите. Наистина не знам колко са ни необходими, но те са евтини и широко достъпни: джъмперни проводници. Удобно е да има мъжки-мъжки, мъжки-женски и женско-женски проводници, но и мъже-мъжки проводници също ще го направят (с малко допълнително запояване). Цена: 3 евро.

- Захранване. RGB LED лентата използва 5V. Важно е да не надвишавате това напрежение, тъй като RGB светодиодните ленти лесно се повреждат. Всеки светодиод използва 20-60mA. Тъй като използваме 169 светодиода, амперажът, необходим за захранването на светодиодите, е доста голям. Затова препоръчвам да използвате поне 2000mA захранване, като например: Захранване. Цена: 5 евро.

- Един резистор 400-500 ома. Цена: незначително.

- Един кондензатор 1000 uF. Цена: незначително.

- Една прототипна дъска, като тези: Protoboard. Цена: 1 евро.

- Парче дърво (дъска) за оформяне на гърба на Часовника. Цена: 2 евро.

- Дървена лента с размери около 3x2 см за закрепване на задната част на часовника Word към рамката. Цена: 1 евро.

- Две проводни гайки (за свързване към 5 пъти проводници), налични в местния магазин за домашни любимци. Цена: 2 евро.

Обща цена: около 40 евро.

Необходимото оборудване:

- Молив- Станция за запояване- Инструмент за отстраняване- Отвертки- Ножици- Двустранна лента (за фиксиране на компонентите)- Трион (за рязане на дъската за задната част на часовника Word)- Парче плат (за предотвратяване на драскотини по RIBBA рамка, докато работите върху нея)

Стъпка 2: Обзор

Сега имаме всички материали, хубаво е да имаме преглед на общата представа за часовника Word.

Лицето на Word Clock се състои от буквите (отпечатани върху прозрачно фолио или лазерно изрязано от картон). Зад всяка буква се крие един проводник на RGB светодиодната лента. Тъй като рамката на RIBBA е с размери 23x23cm и използваме RGB LED лента, състояща се от 60 светодиода на метър (така че 100cm/60leds = 1.67cm на LED), можем да поставим 23cm/1.67 = 13.8 светодиоди в един ред. Тъй като 0,8 LED може да е малко неудобно, ние се придържаме към 13 светодиода на ред. Тъй като рамката на RIBBA е квадратна, ние (по-късно) ще конструираме „LED-матрица“от 13x13 светодиода.

Просто казано, Word Clock се състои от малък часовник (RTC DS3231), който след като е настроен, продължава да тиктака. Този малък часовник съобщава времето на малкия компютър (Arduino Nano). Малкият компютър знае кои светодиоди трябва да се включат за определено време. И така, малкият компютър изпраща сигнал през проводника за данни към RGB светодиодната лента и включва светодиодите.

Това звучи съвсем просто, нали ?!:)

Стъпка 3: Лицето на часовника Word

Ще използваме 13 светодиода в един ред и 13 реда, което добавя към 13x13 светодиодна матрица.

Изрязване на RGB LED лента

Изрежете 13 ленти от RGB LED лента с дължина 13 светодиода. Трябва да изрежете RGB светодиодната лента в средата на трите медни овала.

Сглобяване на 13 RGB светодиодни ленти

Залепваме 13 -те светодиодни ленти към дървената дъска, която е включена в рамката на RIBBA. Към дъската има залепена кука, която лесно може да бъде свалена с помощта на отвертка. Използвайки решетката (от предишната стъпка), можете лесно да маркирате позицията на всеки светодиод на дъската. Повечето от RGB светодиодните ленти имат лепкав гръб, така че можете лесно да ги залепите към дъската. Важно е да се отбележи посоката на RGB LED лентата. Стрелките на RGB светодиодната лента показват посоката, в която тече токът. Тъй като искаме да свържем 13 RGB светодиодни ленти, трябва да създадем непрекъснат път за протичане на тока. Наскоро IKEA изряза единия ъгъл на дъската, така че да е по -лесно да извадите платката от рамката. Удобно е да използвате този изрязан ъгъл, за да прекарате проводниците от едната страна на дъската до другата. С други думи, уверете се, че първият светодиод се намира в изрязания ъгъл.

Запояване на 13 RGB светодиодни ленти

Сега 13 -те RGB светодиодни ленти са залепени на дъската, можем да ги свържем с помощта на поялника. Първо, разпределете малко спойка върху всяка половина от медни овали. Второ, отрежете лентите на джъмпера от единия край. Отново разпределете малко спойка върху оголения край на жицата. Сега, оголеният край на проводника докоснете медния овал и използвайте поялника, разтопете спойката и ги свържете. Свържете GND на една RGB LED лента към GND на следващата RGB LED лента. Направете същото за 5V и кабели за данни.

Завършване на светодиодната матрица

Запояйте джъмперна жица към всеки от трите медни овала на първия проводник на RGB светодиодната матрица. Както беше казано, удобно е да разположите първия проводник в изрязания ъгъл на дъската, така че лесно да можете да пренесете трите проводника от другата страна на дъската.

Стъпка 6: Електроника

След като завършихме нашата LED матрица, можем да започнем да свързваме компонентите.

Ще залепим компонентите (Arduino Nano в терминалния адаптер, RTC DS3231, кабелни гайки) към гърба на платката, на която сме направили нашата LED матрица. Можете да използвате двустранната лента, за да фиксирате компонентите.

RGB LED лента

Първо поставете Arduino Nano в терминалния адаптер. Удобно е да поставите терминалния адаптер в средата на платката, тъй като към терминалния адаптер е необходимо да се свържат доста проводници. Свържете кабела за данни на RGB LED лентата (средния проводник) към един от цифровите портове на Arduino Nano (обикновено използвам порт D6). За да защитите RGB светодиодната лента от скокове на напрежението, можете да поставите резистор 400-500 ома между проводника за данни и Arduino.

RTC DS3231

Второ, залепете RTC DS3231 някъде към платката. Този модул се нуждае от четири връзки: една земя, една 5V, една SCL и една SDA. Ние не използваме SQW и 32K порт. Можете да използвате женски проводник за свързване към щифтовете на RTC DS3231. Свържете SCL към петия аналогов порт (A5) на Arduino Nano, Свържете SDA към четвъртия аналогов порт (A4) на Arduino Nano.

Стъпка 7: Захранването

Какво захранване да използвам?

Напрежение Можете да захранвате Arduino Nano, използвайки широк диапазон от напрежения. Портът „Vin“може да се справи със 7-12V, 5V портът може да се справи с 5V (каква изненада) и можете да захранвате Arduino Nano с помощта на usb мини кабел. RGB светодиодната лента обаче е по -придирчива в своите изисквания. Повечето производители предписват 5V +/- 5% вход за своите RGB LED ленти (за повече информация вижте захранване на Neopixels). Затова ще използваме 5V захранване.

Настоящият RGB светодиод всъщност съдържа три отделни светодиода (червен, зелен и син), които заедно образуват желания цвят. Един от трите светодиода използва около 20mA. И така, RGB светодиод, който излъчва бял цвят, като поставя едновременно червен, зелен и син светодиод, използва 3*20mA = 60mA. Ако светнете всичките 169 RGB светодиода наведнъж в бял цвят, имате нужда от 169*60mA = 10140mA = 10A*. Най -често срещаните захранвания са около 2000mA. С други думи, осветяването на всички RGB светодиоди наведнъж в бял цвят не е много ярка идея **.

Препоръчвам да използвате 5V, 2000mA захранване, тъй като те са често срещани и доста евтини.

* Моля, обърнете внимание, че високите токове (над 5mA) са опасни! Така че, моля, бъдете много внимателни, когато захранвате Word Clock!

** Има някои трикове за осветяване на всички RGB светодиоди наведнъж, като например свързване на захранването към двата края на RGB LED лентата или използване на RGB светодиоди при по -ниска яркост.

Свързване на захранването

Ще свържем захранването към компонентите. Ще свържем 1000 uF кондензатор върху положителния и отрицателния проводник на захранването. Можете да използвате протоборд, за да защитите връзката (вижте снимката). Тъй като имаме доста компоненти, които се нуждаят от захранване, ние свързваме всеки от двата проводника на 5V захранването към една жица: ние ще ги наречем положителната гайка (която е свързана към положителния проводник на захранването) и отрицателната телена гайка (която е свързана към отрицателния проводник на захранването). Сега свържете 5V проводниците на RGB светодиодната лента и RTC DS3231 към положителната гайка на проводника. По същия начин свържете заземяващите проводници (GND) на RGB светодиодната лента и RTC DS3231 към отрицателната гайка на проводника. Ще захранваме Arduino Nano чрез неговия 5V порт и един от наземните му портове. За да направите това, свържете 5V порта на Arduino към положителната проводникова гайка и един от GND портовете към отрицателната гайка.

Осигуряване на захранването

За да избегнете разкъсването на цялата си добре свързана електроника, се препоръчва да фиксирате кабела на захранването към вътрешността на рамката RIBBA. Можете да направите това, като просто направите възел в захранващия кабел, преди да излезе през задната част на Word Clock. По -елегантният начин обаче е да закрепите кабела, като го затегнете във вътрешността на рамката RIBBA. Можете лесно да направите това, като използвате малко парче дърво и го завиете към вътрешната страна на рамката RIBBA с помощта на два винта. Затегнете кабела на захранването между парчето дърво и рамката RIBBA. В последната си версия на Word Clock използвах малка панта (около 3 см), за да закрепя захранващия кабел. Предимство на това е, че не е нужно да режете малко парче дърво.

Стъпка 8: Съберете всичко заедно

Сега отпечатахме или изрязахме лицето на Word Clock, завършихме LED матрицата и свързахме електронните компоненти, време е да съберем всички слоеве на Word Clock.

1. Поставете лицето на часовника Word в рамката на RIBBA.
2. Поставете (полу) непрозрачна хартия (обикновена хартия за печат или проследяваща хартия), за да разпределите добре светлината по буквата.
3. Поставете решетката в рамката на RIBBA.
4. Платката с от едната страна светодиодната матрица, а от другата страна електронните компоненти могат внимателно да се поставят в рамката на RIBBA.

Стъпка 9: Създаване на задната част на Word Clock

Задната част на часовника може просто да бъде направена от дървена дъска. Най -добрият начин да направите това е да изрежете парче дъска със същите размери (около 22,5x22,5 cm) като дъската, която е доставена в рамката на RIBBA. Пробийте два отвора в задната част на Word Clock: един за закрепване към стената (ако искате) и един за захранващ кабел, за да напуснете Word Clock.

Видя две парчета с дължина около 20 см от дървената лента. Тези две ленти имат две функции:

1. Като държите дървената дъска с едната страна на RGB светодиодната лента, а от другата страна с електронните компоненти на място
2. Създаване на повърхност, върху която може да се завинтва задната част на часовника Word.

Сега завийте тези ленти към вътрешността на рамката на RIBBA, като се уверите, че ги притискате плътно към дъската, която държи електрическите компоненти. След това можете да поставите дървена дъска, която току -що нарязахте върху върха на дървените ленти и да я фиксирате с помощта на винтове.

Ако искате да поставите Word Clock на стената, уверете се, че задната част на Word Clock е здраво прикрепена.

Стъпка 10: Програмиране на Arduino Nano

Ако сте нов в програмирането на Arduino, бих препоръчал първо да направите няколко урока (като Blink), които са много информативни (и забавни!).

Тъй като съм само студент по машинно инженерство, програмирането не е любимата ми част от проекта. За щастие, моят зет е магистър по компютърни науки, така че програмирането на Arduino беше късмет за него. Така че, всички кредити за програмиране са за него (благодаря Лорънс)!

Основната идея е да посочите кои светодиоди са част от коя дума. Обърнете внимание, че първият светодиод е означен като номер 0. Така че имаме 0-168 светодиода. След това кажете на Arduino кои думи трябва да светнат в определен час. Задавате часа на RTC DS3231, така че Arduino да знае какво е текущото време.

Цветовете на светодиодите на RGB LED лентата се определят от стойност 0-255 за червено, зелено и синьо. Така че червеният светодиод се обозначава с (червено, зелено, синьо) = (255, 0, 0) и лилаво, водено от (reg, зелено, синьо) = (255, 0, 255). Светодиод, който не се използва, има цвят (червен, зелен, син) = (0, 0, 0).

Можете да групирате думите според тяхното предназначение:

• Група, която винаги свети („It“, „is“, вашето име и т.н.)
• Група за думи, които показват минутите
• Група свързващи думи („минало“, „до“, „половина“, „четвърт“и т.н.)
• Група думи, които обозначават часовете
• Група, която обхваща всички букви, които не използвате в момента

За всяка група думи можете да зададете цвят (това е по -лесно от определянето на цвят за всяка дума или дори буква поотделно).

Можете да качите вашата програма, като свържете Arduino Nano към компютъра си с помощта на USB мини кабел.

АКТУАЛИЗИРАНЕ (януари 2019 г.):

Добавих Arduino файла към Instructable. Файлът е написан от моя зет, така че всички заслуги са за него! Файлът се основава на часовник на Word, използващ бутони за превключване между определени цветови режими и цифров режим. Разбира се, можете да програмирате бутоните така, както ви харесва

Стъпка 11: Завършване

Ако всичко вървеше по план, току -що сте направили свой собствен часовник за думи!

Моля, ако имате някакви препоръки, не се колебайте да коментирате! Ще се опитам да отговоря на тях, но тъй като времето ми е ограничено, може да отнеме известно време.