Ordklocka: 21 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Ännu ett tag på det populära ordet klocka. Drivs av en arduino -klon och WS2812B -lysdioder, designen inspirerades först av det här exemplet, sedan skrev jag om firmware med några idéer från denna instruerbara med hjälp av det snabba biblioteket.

Mina mål för denna design var att ha:

• Största/närmaste möjliga bokstäver utan ljus blöder mellan dem
• Kontroll över enskilda bokstäver snarare än ett ord i taget
• Lämplig för att hänga på en vägg eller sitta på ett bord
• Användarvänliga kontroller
• Intryck av kvalitet
• Laserskärbar

Jag försökte minimera vanliga DIY -berättelser som ytfinishen på ett 3D -tryckt objekt eller brännmärken/fingerfogar/levande gångjärn i ett laserskuret projekt. Jag uppskattar när någon frågar mig var jag köpte något som jag designat och byggt själv.

Jag kan göra laserskurna delar tillgängliga då och då här på Etsy.

Steg 1: Verktyg, material och tillbehör

Huvudkravet för denna design är tillgång till en laserskärare som har ett skärområde på 9 "x 9" eller mer. Jag använder den allestädes närvarande "K40" kinesiska 40w CO2 -lasern som finns överallt på ebay och andra utomlands webbplatser. Min har modifierats så att den kan klippa ett större område (bland andra förbättringar), annars skulle den inte vara lämplig för det här projektet direkt ur lådan. Om du använder K40 rekommenderar jag starkt att du använder K40 -viskare istället för vilken programvara som helst. mina SVG -filer är ritade med det i åtanke.

Verktyg:

• Laserskärare (9 "x 9" område eller större, måste skära trä)
• Dator med Arduino IDE
• Klämmor
• Generiska elektronikgrejer (trådskärare, strippare, etc)
• Lödkolv
• Lim pistol
• Fick syn på

Tillbehör:

• Trälim
• Spruta (för att applicera trälim, leta efter den böjda plastspetsen på en tand-/bevattningsspruta)
• Varmt lim
• Maskeringstejp
• Måla (urtavla)
• Fläck eller färg (ram)
• Engångskoppar och rörpinne (för epoxy ansikte)
• Sandpapper
• Wire (jag använde 22 gauge solid core)

Material:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (ebay -klon) till $ 22+ (officiellt)
• 1x DS3231 RTC -modul - $ 1 (ebay)
• 1x 10k motstånd - $ 1 för 50 (ebay)
• 3x taktila omkopplare 10mm - $ 1 för 20 (ebay)

• 1x WS2812B LED Strip 60 LED/meter - $ 15 till $ 23 (ebay)

  • Måste vara 60 lysdioder per meter för att ha rätt avstånd, vanligtvis säljs som 300 LED 5m rullar.
  • Leta efter den icke-vattentäta versionen
• 1x Micro USB breakout board (tillval) - $ 1,25 för 5 (ebay)
• 1x fotoresistor 10-20k ohm intervall - $ 1 för 20 (ebay)
• 1x CR2032 batteri - $ 2 för 10 (ebay)
• Rensa epoxi - $ 20 för en liter (Home Depot)
• Endast några få gram krävs

• 1x 3 mm plywood - $ 12 för ett 4 'x 8' ark (Home Depot)

  Detta brukar kallas underlag eller Luaun

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48 "Oak Board $ 5 (Home Depot)

  Leta efter den rakaste och finaste

• Papper (skrivarpapper eller något genomskinligt)

Det är ungefär $ 70 dollar totalt, men du kommer att få tillräckligt med lysdioder för två klockor, så det kan vara värt att ta en annan Arduino och en bit ek och göra två samtidigt. Varför inte?

Steg 2: Skär plywooddelar

Detta borde vara ganska enkelt. Klipp en av SVG -filerna som börjar med "3mm plywood" från den bifogade zip -filen. Använd först en såg för att göra 4x8 -arket till något som passar in i din laserskärare (om det inte var uppenbart)

Du kanske märker att urtavlan är spegelvänd - jag upptäckte att jag med min laser får en mer skarp kant på botten av brädet, så jag lägger ner träets finaste yta. Om det inte är fallet för dig, spegla bara filen och klipp den med höger sida uppåt. De små flytande delarna av bokstäverna blir ömtåliga, så försök att undvika att slå ut dem. Jag rekommenderar att du justerar dina snittinställningar så att bokstäverna faller ut på egen hand - det är väldigt lätt att krossa mitten av ett O om du sticker ut några fasta delar ur arket.

Om du bryter ut en bit av ett brev - är allt inte förlorat. Häng på de små bitarna och se framåt till steget där vi förbereder ansiktet så ser du att vi kan lägga dem där de hör hemma utan alltför stora besvär.

Glöm inte att gravera det blå lagret innan du skär det röda.

Steg 3: Skär ekdelar

Jag brukar göra detta innan jag börjar eller efter att jag har klippt plywoodbitarna eftersom det kräver olika skärinställningar och lite inställning på lasern. Vi behöver en var och en av bitarna med filerna som heter "Oak Frame" här. Du kommer att märka att det finns en blå rektangel i filen med de röda snittlinjerna. Tanken här är att använda en spillbräda som en jigg/fixtur i lasern så att vi kan skära fingerfogarna i brädans ändar på ett konsekvent sätt.

1. Skär ekbrädan med en såg i 9 "längder
2. Säkra en skrotbräda på lasersängen så att den inte lätt kan röra sig.
3. Klipp ut den blå rektangeln. Starta inte om eller återanvänd lasern efter det här, det nya hålet i skrotbrädan är nu vår referenspunkt för resten av nedskärningarna.
4. Lägg in ekbiten i urskärningen och skjut upp den i det övre vänstra hörnet (förutsatt att ditt ursprung är övre vänster. Om inte … är nyckeln att få ändskärningarna på eken och ha överkanten konsekvent rak, så det kan var OK var du än kommer från ditt ursprung). Gör ditt bästa för att inte flytta skrotbrädan medan du gör detta.
5. Skära!

Jag hittade K40 -snitten ek ganska bra, men du måste justera dina inställningar tills du får ett bra resultat.

Steg 4: Montera ramen

Ge ekdelarna en snabb slipning för att förbättra ytan, lägg sedan ut dem och applicera lite lim på fingerskarvarna. Det är viktigt att ramen hamnar fyrkantig (eller matchar ansiktsformen om lasern skär ett trapets eller parallellogram), ett bra sätt att se till att du får rätt är att använda ansiktet som en guide innan limmet är torrt.

Dubbelkolla placeringen av funktionerna, bakifrån (med framsidan nedåt):

• De tre hålen för knapparna ska vara på vänster sida och mot baksidan av klockan
• Det enda hålet för fotoresistorn ska vara på toppen och mot baksidan av klockan
• Skåran för strömkabeln ska vara på undersidan och mot baksidan av klockan

Om du har någon feljustering med ramens övre eller nedre kanter som är OK så länge de inte är humongous. Exemplet jag har på fotot är inga problem, en snabb slipning får det att spola innan det färgas.

Du kan använda klämmor om du har dem, eller också maskeringstejp fungerar ganska bra.

Steg 5: Måla och förbered ansiktet

Först: måla.

Jag föredrar att använda sprayfärg i ansiktet med en ganska neutral färg. Hittills har jag använt olika gråtoner, silver och guld för ansiktet med bra resultat. Mörkare färger ger bättre kontrast till bokstäverna när de belyses. Undvik att slipa ansiktet på grund av bokstävernas ömtåliga karaktär. Om du hade några trasiga bokstavsbitar, måla dem samtidigt.

För det andra: Applicera maskeringstejp

Maskeringstejpen kommer att tillåta oss att fylla ansiktet med epoxi utan att det hela slipper ut genom hålen. Applicera ett lager på baksidan av ansiktet och tryck ner över hela ytan för att säkerställa att det fäster väl.

Tredje: Klipp tillbaka maskeringstejpen 1/4 från kanten. Vi måste hålla detta klart så att vi kan limma ansiktet i ramen utan att göra maskeringstejpen till en permanent funktion.

Fjärde: Valfritt - om du hade några trasiga bokstavsbitar, vänd ansiktet och fäst dem på maskeringstejpen på rätt plats.

Steg 6: Installera lysdioderna

Ta först din LED -remsa och skär den vid de angivna märkena i 11 bitar som är 11 lysdioder vardera. Det ska finnas en linje som visar var du ska klippa mitt i de exponerade kopparkuddarna. Sax eller trådklippare är bra.

Ta sedan bort bakstycket och fäst varje remsa ner på "rutnätet" bakplattan. Om du graverade riktlinjerna för den här delen tidigare kan du använda dem som en referens för att hålla saker raka. Avståndet här är inte superkritiskt, du kommer förmodligen att märka att det skiftar om du slutar med en remsa som har en lödfog i den redan, jag tror att du kommer att få en fog någonsin eller så när du köper 5m rullen.

Viktigt: lägg märke till den lilla pilen och Din/Dout. Vi vill att pilen på den översta raden ska gå från vänster till höger och sedan bakåt på nästa rad. Det ska sicksacka uppifrån till vänster och sluta längst ner till höger.

Steg 7: Löd lysdioderna

Detta är förmodligen det tråkigaste steget. Jag använder bar 22 gauge tråd för att spara ansträngningen att ta bort båda ändarna av dessa korta ledningar.

Klipp 10 var och en av dessa tre längder:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Varje tråd måste böjas så att den kan göra anslutningen från slutet av en remsa till början av nästa. Jag brukar ta ett par föremål som jag kan böja tråden runt - en penna fungerar bra för den kortaste, handtaget på en skruvmejsel för det medelstora och en liten stållinjal för den längsta. Du kan kontrollera dina böjar genom att sätta dem på tavlan och se om de når kuddarna och hålla sig inom riktlinjerna.

Löd dessa trådar mellan remsornas ändar för att bilda en kontinuerlig väg från övre vänstra till nedre högra - detta borde vara ganska självförklarande på bilderna.

Det är svårt att hålla dessa trådar, och du bör definitivt inte använda dina fingrar eftersom de blir heta extremt snabbt. Jag har haft framgång med ett alligatorklipp, och även den gizmo du ser på bilden. Det kan vara lättare att tina kudden först och sedan hålla i tråden med en pincett.

När du har lödt trådarna kan du justera spelrummet mellan dem genom att böja dem med en skruvmejsel eller liknande - de ska naturligtvis inte vidröra.

Jag testar lysdioderna innan jag går vidare, men det här steget är valfritt.

Steg 8: Fäst ingångstrådar

Därefter kopplar vi ström, jord och data till början av vår LED -remsa och bara ström och jord till den bortre änden. Ledningarna för ingångssidan ska klippas av ungefär 13 tum långa - jag valde rött för 5v, gult för data och den nakna tråden för jord.

Ta bort en del av isoleringen i toppen/mitten av 5v -kabeln nu (se bild); Vi kommer att använda detta för fotoresistorn senare.

Längst bort på remsan (nedre vänster) från baksidan använder du bara två ledningar för 5v och jord, dessa kan vara cirka 5 tum långa.

Jag rekommenderar att fäst trådarna som visas med varmt lim för att förhindra rörelse. Lödfogarna med LED -remsorna är särskilt ömtåliga.

Steg 9: Montera gallret

Det finns fyra olika typer av rutnät, de är märkta om du graverade dem tidigare:

• 2x Horisontell ände
• 2x vertikal ände
• 10x vertikal
• 10x horisontellt

Lim är valfritt, men rekommenderas. Jag gillar att använda lim eftersom vi kan lägga en vikt på hela enheten när den torkar och korrigerar för eventuell icke-planhet som underlättar i allmänhet.

Installera först de vertikala delarna. "End" -bitarna går på höger och vänster sida och fyller sedan i mitten med resten.

Installera sedan de horisontella delarna. "End" -bitarna går på toppen och botten, du kommer att märka att dessa inte har den extra lilla utskärningen på dem. Resten av de horisontella delarna har detta extra hack så att de rensar anslutningstrådarna som vi lödde tidigare. Rikta in skåran med trådarna och alternativa sidor när du går.

Sist, om du använde lim, vänd aggregatet med framsidan nedåt på en plan yta och lägg något tungt på det medan det torkar.

Steg 10: Färgramen och installera ansiktet

Det här är en bra tid att fläcka ekramen, beroende på vilken finish du vill ha. Vi måste limma ansiktet på plats, och i det här exemplet planerar jag att använda en oljefinish på träet - som kommer att störa trälim så jag ska applicera det senare. Alternativt kan du använda en annan typ av lim som inte påverkas.

Därefter måste vi sätta ansiktet i ramen. Det kritiska här är att ställa in djupet så att baksidan av klockan hamnar jämnt eller under ramens baksida och inte sticker ut. Det finns många sätt att göra detta:

De små rektangulära distanserna är precis rätt för att ställa in avståndet från ramens framsida till ansiktet.

Ett annat sätt att åstadkomma detta är att ställa ramen med framsidan uppåt på en plan yta, sedan stapla upp alla de inre delarna (hoppa framåt för att se hur de går) och slutligen trycka ansiktet nedåt mot dem. Se till att trådarna inte kommer mellan lagren.

Du kan också stapla ihop delarna och använda bromsok, vad du än vill!

Steg 11: Häll epoxi

Stöd ryggen över hela ytan för att hjälpa maskeringstejpen att sitta kvar. Ställ den på en plan yta.

Blanda upp cirka 5 uns enligt instruktionerna som följer med din epoxi. I allmänhet kommer de att säga att blanda i en behållare i 6-10 minuter och se till att skrapa sidorna, sedan överföra till en ren behållare och blanda i ytterligare några minuter eller tills den når en viss temperatur.

Häll epoxi över ansiktet. Jag försöker fylla bokstäverna först för att minimera luftbubblor och täcker sedan resten. Försök att skydda den från damm och använd regelbundet en värmepistol eller fackla för att ta bort bubblor.

Steg 12: Installera LED -galler och diffusor

Ta bort maskeringstejpen från baksidan av ansiktet efter att epoxin härdat.

Något för att sprida ljuset rekommenderas mellan lysdioderna och baksidan av ansiktet:

• Ingen diffusor ger intryck av enskilda lampor bakom bokstaven
• Ett ark skrivarpapper ger ett mycket enhetligt ljus, men det finns en avvägning av minskad total ljusstyrka
• Ett eller två ark vitt silkespapper är en bra kompromiss
• Svart mjukpapper minskar ljusstyrkan men gör också att de obelysta bokstäverna inte sticker ut så mycket

Klipp pappret så att det passar in i ramen och smörj det mellan LED -rutnätet och ansiktet. Se till att hörnet på LED -rutnätet med datakabeln är uppradat med bokstaven "I" längst upp till vänster.

Medan du håller på, placera bakplattan i ramen och spåra utklippsdelen på baksidan av rutnätet med en penna, detta hjälper till att få de mindre delarna rätt inriktade senare.

Fixa LED -gallret på plats med varmt lim.

Steg 13: Lägg till tarmarna

Limma segmenten som går runt mitten tillsammans som visas och limma sedan med linjerna som du spårade på baksidan av LED -rutnätet. Använd arduino- och mikro -USB -brytkortet som distanser för att se till att de passar.

Limma de små rektangulära distanserna runt omkretsen, se till att inte täcka över hålen för brytarna till vänster och fotoresistorn på toppen.

Använd hett lim för att säkra Arduino- och mikro -USB -brytbrädorna.

Ta bort de vinklade huvudstiften från din RTC -modul om tillämpligt. Antingen avlödda eller bara klippa av dem - vi kommer inte att använda dessa.

Slutligen, använd varmt lim för att fästa RTC -modulen längst ned till vänster. Jag rekommenderar att du använder bakplattan som en guide för att få den på den perfekta platsen. Tejpa in modulen i brädet, klistra på lite lim, sätt sedan på plats och skjut modulen nedåt mot brädet nedan.

Steg 14: Knappar och fotoresistor

Fäst omkopplarna längst ned till vänster med varmt lim, var uppmärksam på orienteringen. De fyra stiften på omkopplarna är sammanfogade i par, jag rekommenderar att rotera dem så att ett par är nära botten och det andra upptill - detta kommer att göra lödningen lättare senare.

Lim fotoresistorn upptill - centrera den bara på hålet i toppen

Steg 15: Löd 5v/VCC -anslutningar

Allt detta bör hamna anslutet till VCC -stiftet på Micro USB -brytkortet.

1. LED -remsa uppe till höger
2. LED -remsa från nedre vänster
3. 5V på arduino
4. VCC på RTC -modulen (tredje stift uppifrån)
5. Fotoresistor

Steg 16: Lödjordanslutningar

Dessa bör slutligen alla anslutas till VCC -stiftet på mikro -USB -brytkortet.

1. LED -remsa uppe till höger
2. LED -remsa från nedre vänster
3. Arduino GND
4. RTC -modul GND (bottenstift)

5. Brytare

   Se detaljbilden. Taktila omkopplare har fyra stift men bara en kontakt, de är internt anslutna i par. Om du lödar till båda stiften för jordkabeln, kontrollera med en ohm -mätare för att bekräfta att båda stiften sitter på samma sida av strömbrytaren, annars kommer du att korta ut den

Steg 17: Löd de återstående anslutningarna

1. 10k motstånd. Arduino -stift A0 till marken
2. Fotoresistor. Arduino stift A0
3. RTC. Andra till toppen på modulen till arduino -stift A4
4. RTC. Övre stift på modulen till arduino -stift A5
5. Switch 1 (Mode/Set). Arduino D2
6. Brytare 2 (upp). Arduino D3
7. Brytare 3 (ned/avbryt). Arduino D4
8. LED -data. Arduino D6

Applicera en generös mängd varmt lim för att säkra trådarna, särskilt för att isolera ledningarna från fotoresistorn och för att stelna omkopplarna.

Slutligen, sätt in ett CR2032 -batteri i RTC -modulen.

Steg 18: Ladda upp firmware

Du behöver en dator med Arduino IDE för att ladda upp firmware till Arduino. Här är inställningarna som jag använde:

• Bräda: "Arduino Nano"

• Processor: ATmega328P (Old Bootloader)

  I tidigare IDE -versioner behövde jag inte välja det gamla bootloader -alternativet, men jag tror att det var en ändring för att återspegla en uppdatering av den officiella hårdvaran som inte finns i klonbrädorna som finns till hands

• Port: du måste ta reda på vilken efter att du har anslutit kortet

Sex bibliotek krävs, alla kan hittas via menyn Verktyg -> Hantera bibliotek i IDE:

• Tråd (ingår som standard tror jag)
• EEPROM (ingår också som standard)
• RTClib (Adafruit version 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel version 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko version 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia version 3.1.6)

När du har ställt in alternativen och installerat biblioteken bör det vara fråga om att kompilera och ladda upp till enheten med "ladda upp" -knappen. För att verifiera att enheten fungerar kan du öppna den seriella bildskärmen där det bör finnas ett kort meddelande vid start.

Steg 19: Ställ in tiden

Du kanske märker att klockan inte visar någonting först - detta förväntas. Vid start söker den efter en sparad färg och animering i EEPROM, men eftersom det inte finns något i minnet vet den inte vad han ska göra. Tryck på knapp 2 eller 3 (upp/ner) för att välja en färg så uppdateras displayen.

Så här ställer du in klockan:

1. Håll "Mode/Set" för att gå till klockinställningsläget. Timmen ska visas.
2. Använd "Upp" och "Ned/Avbryt" för att välja timme (0-23)
3. Tryck på "Mode/Set" för att växla från timmar till minuter
4. Använd "Upp" och "Ned/Avbryt" för att välja minut (0-59)
5. Håll "Mode/Set" för att spara tid och återgå till klockvisningen

I läget "Ställ in" håller du ned "Ned/Avbryt" för att återgå till klockläge utan att spara en ny tid.

Även i "Set" -läget växlar "Mode/Set" mellan timmar och minuter om du behöver gå tillbaka utan att avbryta.

Steg 20: Lägg till bakstycket

Lägg till lite lim på överkanten på distanserna vi installerade tidigare och det är slutet på bygget. Jag rekommenderar att du lämnar detta till slutet så att du har en chans att åtgärda eventuella kabelfrågor innan allt är förseglat.

Steg 21: Klar

Micro USB -kontakten finns för enkelhets skull - enligt min erfarenhet är det mycket lättare att hitta en snygg flätad mikrokabel än mini -USB som passar Arduino.

Användningen är enkel:

• Mode/Set väljer en tidsändringsanimation
• Upp cyklar genom färgerna
• Ned cyklar genom färgerna åt andra hållet

Ljusstyrkan ska justeras automatiskt med ljuset i rummet och dimmas när det blir mörkt.