Ordklocka: 11 steg (med bilder)

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-13 06:58

För några år sedan började jag göra min första Word Clock, inspirerad av de fina Instructables som finns. Nu när jag gjorde åtta Word Clocks, som jag försöker förbättra varje gång, tycker jag att det är dags att dela med mig av mina erfarenheter!

En fördel med min erfarenhet är att den senaste versionen av min Word Clock faktiskt är ganska enkel: om du har alla komponenter bör du kunna bygga den på en dag.

Först insidan av Word Clock

Min nuvarande version använder en RGB -ledremsa: detta är en ledremsa där varje "glödlampa" består av en röd, grön och blå lysdiod. Genom att kombinera de tre färgerna kan (nästan) varje färg skapas. RGB -ledremsan styrs av en ingång (fortfarande lite magi för mig). Så genom att ansluta en ledning kan du styra alla lysdioder i remsan!

Bakom varje bokstav på ordklockans framsida (se senare detta steg) döljer en ledning av RGB -ledremsan. Så när en lysdiod tänds bör den lysa upp en bokstav. För att uppnå detta använde jag en laserskärare för att skära ut ett rutnät av träskiva. I andra instruktioner gjordes detta rutnät med hjälp av skumremsor som sätts ihop i ett rutnät. Jag försökte också detta, men det gick inte för mig. Men i min första version gjorde jag gallret av tunna trälister som jag limmade ihop. Detta fungerar perfekt, men tar mycket tid att bygga!

Hjärnan i Word Clock är Arduino Nano. Denna lilla dator kan styra RGB -ledremsan. Du kan hitta oändligt många program på internet att bråka med, ganska kul!

För att undvika mycket lödning (vilket tar tid och är ganska hantverk) använder jag en terminaladapter för Arduino Nano. Allt en terminaladapter gör är att göra det möjligt för oss att ansluta våra ledningar till Arduino med hjälp av skruvar.

Naturligtvis är syftet med vilken klocka som helst, förutom att den är vacker, att visa tiden. I min Word Clock håller en Real Time Clock -modul (RTC) reda på tiden. Tanken med den här modulen är att när du ställer in rätt tid fortsätter den att ticka (tills dess batteriet är slut). Jag arbetar med DS3231 RTC, vilket är ganska billigt och mycket stöd finns på internet.

Nu är insidan av ordklockan klar, vi går vidare till utsidan

Av erfarenhet vet jag att det är viktigt att starta ditt projekt från en bekväm bas. Det är därför jag bygger nästan alla mina Word -klockor med RIBBA -ramen på IKEA. Fördelen med detta är att du börjar med en ram där alla vinklar är snyggt 90 grader och yttersidan är sömlös. Naturligtvis kan du bygga din egen ram om du vill, men jag skulle hålla mig till RIBBA -ramen.

Ordklockans ansikte bestäms av bokstäverna genom vilka ljuset indikerar tiden. Jag hittade två sätt att skapa detta ansikte:

1. Utskrift på transparent folie. Du kan skriva ut det negativa med bokstäverna på folien. Det svarta bläcket stammar ljuset. En nackdel med detta alternativ är att bläcket ska vara tillräckligt tätt för att vara otransparent. En möjlig lösning är att skriva ut ansiktet två gånger och stapla dem ovanpå varandra.
2. Laserskärande papper. Om du kan använda en laserskärare är ett alternativ att klippa ut bokstäverna från papper. Om papperet är tillräckligt tjockt kommer inget ljus att passera. Du bör dock använda en "stencil" typsnitt. Den här typen av teckensnitt har inga nära cirklar. Så, till exempel, kommer 'o' inte bara att vara ett hål i papperet, utan faktiskt ett 'o'.

Vad gör Word Clock?

Självklart borde Word Clock berätta tiden. Dessutom, eftersom vi använder en RGB -ledremsa, kan du tända vilken bokstav som helst (i nästan) vilken färg du vill! Du kan ställa in färgen på de enskilda RGB -lysdioderna genom att programmera Arduino Nano. Om du vill kunna ändra färgerna på lysdioderna i realtid kan du lägga till en knapp som gör detta åt dig. Men eftersom jag vill hålla det enkelt för tillfället ingår detta inte i denna instruerbara.

Nyligen utvecklade jag en Word Clock som använder Bluetooth för att ställa in färger och tid. Om jag hittar tid kommer jag att lägga ut en uppdatering om detta!

Steg 1: Samla material och utrustning

Material som behövs:

- RGB-ledad remsa, 5 volt, 60 lysdioder per meter, individuellt adresserbar. Du behöver cirka 3 meter ledremsa. Till exempel kommer detta att göra: RGB LED -remsa. 'Ip' står för graden av motståndskraft mot vatten. Eftersom ingen av komponenterna vi använder är vattentålig är ip30 -versionen bra. Pris: 4 euro per meter, alltså 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Observera att det är bekvämt att bara en Arduino som stiften redan är lödda till Arduino. Pris: 3 euro.

- Terminaladapter för Arduino Nano. Att använda en terminaladapter sparar mycket tid! De är ganska billiga: Terminaladapter Pris: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Du kan använda en annan RTC, men den här visade sig fungera perfekt! Pris: 1 euro.

- RIBBA-ram: RIBBA-ram (23x23cm), svart eller vit. Pris: 6 euro.

- För ansiktet behöver du antingen:

1. Genomskinlig folie som är lämplig att skriva ut på (fråga din lokala tryckeri!)
2. Kartong som är lämplig för laserskärning (fråga din laserskärare!)

Pris: 5 euro.

- Bygeltrådar för att ansluta komponenterna. Jag vet inte riktigt hur många vi behöver, men de är billiga och allmänt tillgängliga: Bygeltrådar. Det är bekvämt att ha man-han-, han-hon- och hon-hontråd, men han-han-trådar gör det också (med lite extra lödning). Pris: 3 euro.

- Strömförsörjning. RGB -ledremsan använder 5V. Det är viktigt att inte överskrida denna spänning, eftersom RGB -ledremsorna lätt skadas. Varje lysdiod använder 20-60mA. Eftersom vi använder 169 lysdioder är strömstyrkan som behövs för att driva lysdioderna ganska stor. Därför rekommenderar jag att du använder minst en 2000mA strömförsörjning, till exempel dessa: Strömförsörjning. Pris: 5 euro.

- Ett 400-500 ohm motstånd. Pris: försumbar.

- En kondensator på 1000 uF. Pris: försumbar.

- Ett prototypkort, till exempel dessa: Protoboard. Pris: 1 euro.

- En bit trä (bräda) för att bilda klockans baksida. Pris: 2 euro.

- En trälist på ca 3x2cm för att fästa baksidan av Word Clock på ramen. Pris: 1 euro.

- Två trådmuttrar (för anslutning till tider 5 ledningar), tillgängliga i din lokala byggbutik. Pris: 2 euro.

Totalpris: cirka 40 euro.

Utrustningen som behövs:

- Penna- Lödningsstation- Avstrykningsverktyg- Skruvmejslar- Saxar- Dubbelsidig tejp (för att fixera komponenterna)- Såg (för att såga tavlan på baksidan av Word Clock)- Ett tygstycke (för att förhindra repor på RIBBA ram medan du arbetar med det)

Steg 2: Översikten

Nu har vi alla material, det är trevligt att ha en överblick över den allmänna idén med Word Clock.

Ordklockans framsida består av bokstäverna (antingen tryckta på transparent folie eller laserskurna ur kartong). Bakom varje bokstav döljer sig en ledning av RGB -ledremsan. Eftersom RIBBA -ramen mäter 23x23cm och vi använder en RGB -ledremsa bestående av 60 lysdioder per meter (alltså 100cm/60leds = 1,67cm per led), kan vi passa 23cm/1,67 = 13,8 lysdioder i en rad. Eftersom 0,8 led kan vara lite obekvämt håller vi oss till 13 lysdioder per rad. Eftersom RIBBA-ramen är fyrkantig kommer vi (senare) att konstruera en 'led-matris' på 13x13 lysdioder.

Enkelt sagt består Word Clock av en liten klocka (RTC DS3231) som en gång ställts in och fortsätter att ticka. Denna lilla klocka kommunicerar tiden till den lilla datorn (Arduino Nano). Den lilla datorn vet vilka lysdioder som ska sättas på under en viss tid. Så den lilla datorn skickar en signal om datakabeln till RGB -ledremsan och slår på lysdioderna.

Det här låter ganska enkelt, eller hur ?!:)

Steg 3: Ordklockans ansikte

Vi kommer att använda 13 lysdioder i en rad och 13 rader, vilket ger en 13x13 led matris.

Skär RGB -ledremsan

Klipp 13 remsor av RGB -ledremsan med en längd av 13 lysdioder. Du måste skära RGB -ledremsan i mitten av de tre kopparovalerna.

Montering av de 13 RGB -ledremsorna

Vi fäster de 13 ledremsorna på träskivan som ingår i RIBBA -ramen. Det finns en krok limmad på brädet, som enkelt kan tas bort med en skruvmejsel. Med hjälp av rutnätet (i föregående steg) kan du enkelt markera positionen för varje led på tavlan. De flesta RGB -ledremsor har en klibbig rygg så att du enkelt kan fästa dem på brädet. Det är viktigt att notera riktningen för RGB -ledremsan. Pilarna på RGB -ledremsan indikerar i vilken riktning strömmen strömmar. Eftersom vi vill ansluta de 13 RGB -ledremsorna måste vi skapa en kontinuerlig väg för strömmen att flyta. Nyligen klippte IKEA ett hörn av brädet, så att det är lättare att få ut kortet ur ramen. Det är bekvämt att använda detta snitthörna för att få trådarna från ena sidan av brädet till den andra. Med andra ord, se till att den första lysdioden finns i det avskurna hörnet.

Lödning av de 13 RGB -ledremsorna

Nu sitter de 13 RGB -ledremsorna fast på brädet, vi kan ansluta dem med lödkolven. Fördela först lite lödmedel på varje halva kopparovalerna. För det andra, klipp av bygelstrådarna i ena änden. Återigen, dispensera lite löd på den avskalade änden av tråden. Nu, ledde den avskalade änden av tråden vidrör kopparoval och använd lödjärnet smälta lodet och anslut dem. Anslut GND för en RGB LED -remsa till GND för nästa RGB LED -strip. Gör samma sak för 5V och datakablar.

Avslutar ledmatrisen

Löd en bygeltråd till var och en av de tre kopparovalerna i den första ledningen i RGB -ledmatrisen. Som sagt är det bekvämt att lokalisera den första lysdioden vid det avskurna hörnet av brädet så att du enkelt kan få de tre ledningarna till andra sidan av brädet.

Steg 6: Elektronik

Nu har vi avslutat vår ledmatris, vi kan börja ansluta komponenterna.

Vi kommer att fästa komponenterna (Arduino Nano i terminaladaptern, RTC DS3231, trådmuttrar) på baksidan av kortet som vi gjorde vår ledmatris på. Du kan använda den dubbelsidiga tejpen för att fixa komponenterna.

RGB LED -remsa

Lägg först Arduino Nano i terminaladaptern. Det är bekvämt att placera terminaladaptern i mitten av kortet, eftersom en hel del ledningar måste anslutas till terminaladaptern. Anslut datakabeln till RGB -ledremsan (mittkabeln) till en av de digitala portarna på Arduino Nano (vanligtvis använder jag port D6). För att skydda RGB-ledremsan från spänningspikar kan du sätta ett 400-500 ohm motstånd mellan datakabeln och Arduino.

RTC DS3231

För det andra, sätt fast RTC DS3231 någonstans på kortet. Denna modul behöver fyra anslutningar: en jord, en 5V, en SCL och en SDA. Vi använder inte SQW- och 32K -porten. Du kan använda en honkabel för att ansluta till stiften på RTC DS3231. Anslut SCL till den femte analoga porten (A5) på Arduino Nano. Anslut SDA till den fjärde analoga porten (A4) på Arduino Nano.

Steg 7: Strömförsörjningen

Vilken strömförsörjning ska man använda?

Spänning Du kan driva Arduino Nano med ett brett raseri av spänningar. Vin-porten klarar 7-12V, 5V-porten klarar 5V (vilken överraskning) och du kan driva Arduino Nano med hjälp av usb-minikabeln. RGB -ledremsan är dock mer kräsen i sina krav. De flesta tillverkare föreskriver en 5V +/- 5% ingång till sina RGB-ledremsor (för mer information, se Neopixels strömförsörjning). Därför kommer vi att använda en 5V strömförsörjning.

Nuvarande One RGB -LED innehåller faktiskt tre separata lysdioder (en röd, grön och blå) som tillsammans bildar önskad färg. En av de tre lysdioderna använder cirka 20mA. Så en RGB -lysdiod som avger färgen vit genom att sätta på den röda, gröna och blå lysdioden samtidigt använder 3*20mA = 60mA. Om du tänder alla 169 RGB -lysdioder samtidigt i färgen vit behöver du 169*60mA = 10140mA = 10A*. De vanligaste nätaggregaten är cirka 2000mA. Så med andra ord, att lysa upp alla RGB -lysdioder på en gång i den vita färgen är inte en mycket ljus idé **.

Jag rekommenderar att du använder en 5V, 2000mA strömförsörjning, eftersom de är vanliga och ganska billiga.

* Var uppmärksam på att höga strömmar (över 5mA) är farliga! Så var mycket försiktig när du aktiverar Word Clock!

** Det finns några knep för att tända alla RGB -lysdioder samtidigt, till exempel att ansluta strömförsörjningen till båda ändarna av RGB -ledremsan eller använda RGB -lysdioderna vid lägre ljusstyrka.

Anslutning av strömförsörjning

Vi ansluter strömförsörjningen till komponenterna. Vi kommer att ansluta en 1000 uF kondensator över strömförsörjningens positiva och negativa kabel. Du kan använda ett protoboard för att säkra anslutningen (se bild). Eftersom vi har ganska många komponenter som behöver ström, ansluter vi var och en av de två ledningarna i 5V -strömförsörjningen till en trådmutter: vi kallar dem den positiva trådmuttern (som är ansluten till strömkabelns positiva ledning) och negativ kabelmutter (som är ansluten till strömförsörjningens negativa kabel). Anslut nu 5V -ledningarna på RGB -ledremsan och RTC DS3231 till den positiva trådmuttern. Anslut på samma sätt jordledningarna (GND) på RGB -ledremsan och RTC DS3231 till den negativa trådmuttern. Vi kommer att driva Arduino Nano genom dess 5V -port och en av dess markportar. För att göra detta, anslut 5V -porten på Arduino till den positiva trådmuttern och en av GND -portarna till den negativa trådmuttern.

Säkra strömförsörjningen

För att undvika att riva sönder all din snyggt kopplade elektronik, rekommenderas att du fäster nätsladden på insidan av RIBBA -ramen. Du kan göra detta genom att helt enkelt göra en knut i nätsladden innan den går genom baksidan av Word Clock. Ett mer elegant sätt är dock att fästa sladden genom att klämma fast den på insidan av RIBBA -ramen. Du kan enkelt göra detta genom att använda en liten bit trä och skruva fast den på insidan av RIBBA -ramen med två skruvar. Kläm fast nätsladden mellan träbiten och RIBBA -ramen. I min senaste version av Word Clock använde jag ett litet gångjärn (cirka 3 cm) för att säkra nätsladden. En fördel med detta är att du inte behöver hugga en liten bit trä.

Steg 8: Sätta ihop allt

Nu har vi skrivit ut eller klippt ansiktet på Word Clock, gjort klart matrisen och anslutit de elektroniska komponenterna, det är dags att sätta ihop alla lager i Word Clock.

1. Sätt Word Clock -ytan i RIBBA -ramen.
2. Lägg ett (halv) ogenomskinligt papper (vanligt tryckpapper eller spårpapper) för att fördela ljuset på ett fint sätt.
3. Lägg rutnätet i RIBBA -ramen.
4. Brädan med på ena sidan ledmatrisen och på den andra sidan kan de elektroniska komponenterna försiktigt sättas in i RIBBA -ramen.

Steg 9: Skapa baksidan av ordklockan

Klockans baksida kan helt enkelt göras av träskiva. Det trevligaste sättet att göra detta är att såga en bräda med samma mått (ca 22,5x22,5 cm) som brädan som levererades i RIBBA -ramen. Borra två hål på baksidan av Word Clock: ett för att fästa det på väggen (om du vill) och ett för att dra strömkabeln för att lämna Word Clock.

Såg två bitar med en längd på cirka 20 cm av trälisten. Dessa två remsor har två funktioner:

1. Håller träskivan med på ena sidan RGB -ledremsan och på andra sidan de elektroniska komponenterna på plats
2. Skapa en yta på vilken baksidan av Word Clock kan skruvas på plats.

Skruva nu fast dessa remsor mot insidan av RIBBA -ramen och se till att du trycker dem tätt mot brädet som håller de elektriska komponenterna. Därefter kan du lägga träskiva som du just sågat ovanpå trälistarna och fixa det med skruvar.

Om du vill sätta Word Clock på väggen, se till att baksidan av Word Clock sitter ordentligt.

Steg 10: Programmering av Arduino Nano

Om du är ny på att programmera Arduino, skulle jag rekommendera att först göra några självstudier (som Blink), som är mycket informativa (och roliga!).

Eftersom jag bara är en maskiningenjörstudent är programmering inte min favoritdel i projektet. Lyckligtvis är min svåger en master i datavetenskap, så att programmera Arduino var en bit av kakan för honom. Så, alla poäng för programmering är till honom (tack Laurens)!

Grundtanken är att du anger vilka lysdioder som ingår i vilket ord. Observera att den första lysdioden indikeras som lednummer 0. Så vi har 0-168 lysdioder. Därefter berättar du för Arduino vilka ord som måste lysa upp vid en viss tidpunkt. Du ställer in tiden på RTC DS3231, så att Arduino vet vad den aktuella tiden är.

Färgerna på lysdioderna på RGB-ledremsan bestäms av ett värde på 0-255 för rött, grönt och blått. Så, en röd lysdiod betecknas med (röd, grön, blå) = (255, 0, 0) och en lila ledd av (reg, grön, blå) = (255, 0, 255). En LED som inte används har färgen (röd, grön, blå) = (0, 0, 0).

Du kan gruppera orden efter deras syfte:

• En grupp som alltid lyser upp ("Det", "är", ditt namn, etc.)
• En grupp för ord som anger minuter
• En grupp kopplingsord ("förflutna", "till", "halv", "kvartal", etc.)
• En grupp ord som anger timmarna
• En grupp som täcker alla bokstäver som du inte använder för närvarande

För varje ordgrupp kan du ställa in en färg (det är lättare än att definiera en färg för varje ord eller till och med bokstav separat).

Du kan ladda upp ditt program genom att ansluta Arduino Nano till din dator med en USB -minikabel.

UPPDATERING (januari 2019):

Jag lade till Arduino-filen i Instructable. Filen är skriven av min svåger, så all kredit går till honom! Filen är baserad på en Word Clock med knapparna för att växla mellan vissa färglägen och ett digitalt läge. Naturligtvis kan du programmera knapparna som du vill

Steg 11: Slutför

Om allt gick enligt planen har du precis gjort din egen Word Clock!

Snälla, om du har några rekommendationer, tveka inte att kommentera! Jag ska försöka svara på dem, men eftersom min tid är begränsad kan det ta ett tag.