Älypuhelimen ohjaama ääretön kello: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Olen nähnyt monia Infinity Mirrors- ja Infinity Clocks -projekteja Instructablesissa, joten päätin tehdä omani. Se ei ehkä ole kovin erilainen kuin muut … mutta tein sen itse, niin se on!

Jos et vielä tiedä:

Mikä on ääretön kello?

Ääretön kello käyttää useita heijastuksia peilin ja puoliksi heijastavan peilin välillä antaakseen illuusion suuresta syvyydestä, kun se on vain yhden senttimetrin syvä!

Aika osoitetaan LED -valoilla, jotka heijastavat monta kertaa näiden rajapintojen välillä ja antavat tämän vaikutelman syvyydestä.

Useat heijastukset antavat vaikutelman syvyydestä

LEDit ovat osoitettavissa ja monivärisiä, joten niiden avulla on helppo tehdä kevyitä animaatioita.

Halusin tehdä siitä interaktiivisen ja muuttuvan, joten lisäsin älypuhelimen ohjaimen Bluetooth -viestinnän avulla. Kellon ja älypuhelimen välillä on todellinen kaksi tapaa kommunikoida. Käyttäjä voi HMI: n (Human Machine Interface) avulla muuttaa erilaisia parametreja, kuten animaatioita, värejä. Mutta hän voi myös lähettää suoria komentoja esimerkiksi muuttaa aikaa, ja kello vastaa sanoen, että komento hyväksytään vai ei.

Käyttöliittymä tehtiin ohjelmoitavalla Android -sovelluksella, joten minun piti vain suunnitella se ja koodata viestintä Arduinon puolella.

Aloitetaan nyt…

Vaihe 1: Mitä tarvitset?

Tämän äärettömyyskellon rakentamiseksi tarvitset seuraavaa (hinnat ovat suuntaa antavia):

• Arduino nano (2 USD)
• Osoitettava led -nauha, kuten WS2812 -ledit, 60 lediä metriä kohti (6 USD)
• Bluetooth-moduuli, kuten HC-05 (3 USD)
• Leipälauta (1,5 USD)
• 5 V: n syöttö, joka pystyy toimittamaan 4A tai enemmän
• Muutama sähköjohto
• Älypuhelin, jossa on Android, ja Bluetooth Electronics -sovellus KeuwlSoftilta
• Jotkut paksuudet keskitiheää kuitulevyä (MDF, yksi 3 mm paksu ja yksi 10 mm paksu)
• Läpinäkyvä pleksilasi tai perspex -levy (noin 15-20 USD)
• Peili ja osittain heijastava peililiima (4-15 USD)
• Liittimet, vastukset ja yksi 1000µF: n kapasitanssi
• Vähän liimaa ja teippiä.

Kellon geometrian periaatekaavio

Plexi -levyn tulee olla 2-3 mm paksu, jotta se pysyy tukevasti paikallaan käytön aikana.

Yllä oleva kaavio selittää kellon geometrian. LED -nauha on sijoitettu kahden peilin väliin. Tietenkin tarvitset 60 näistä ledeistä nauhalla. Löydät online -led -nauhat, joissa on 60 lediä metriä kohti, joten yksi niistä on hyvä. Tällöin led -ympyrän kehä on 1 m, sen halkaisija on 100/PI = 31,8 cm (noin 12,53 tuumaa).

Valmistele komponentit

Leikkaa tämän halkaisijan ympyrä 3 mm: n MDF -levyyn. Tätä varten menin paikalliseen fablabiin ja pyysin käyttämään laserleikkuria. He voivat jopa tehdä sen puolestasi, jos pyydät ystävällisesti ja tulet laudan mukana: se kestää vain muutaman sekunnin. Kun olet siellä, leikkaa sama levy pleksilasilevyyn.

MDF -levystä sinulla on nyt levy ja levy, jossa on pyöreä reikä. Säilytä molemmat myöhempää käyttöä varten.

Jotta LEDit pysyisivät paikallaan, leikkaa myös 1 cm paksuun MDF -levyyn ohut, saman halkaisijan omaava sylinteri. Paksuus ei ole tärkeä, kunhan se ei ole liian hauras. LED -nauha sijoitetaan tämän sylinterin sisään, joten on tärkeää, että sisäkehä on sama kuin nauhan pituus. Liian pitkä tai liian lyhyt, ja jotkut ledit voivat sijaita epäsäännöllisesti, joten ole erittäin tarkka tässä.

Tällaisen paksun levyn leikkaaminen voi kestää hieman kauemmin kuin ohuen. Kysy fablabin omistajalta, onko heidän laserleikkurinsa riittävän tehokas leikkaamaan paksuutta. Minulle laserin oli läpäistävä yli kymmenen kertaa kyseinen osa, kun taas toisella levyllä oli vain kaksi.

Voit myös…

Täällä on myös mahdollista käyttää läpinäkyvää tai värillistä pleksilasia MDF -levyn sijasta. Plexiglasia on useita värejä, mustasta keltaiseen vihreään ja violettiin, joten älä epäröi kokeilla niitä.

Fablab osaa leikata ne, ja pleksilasin leikkaaminen on erittäin "puhdasta" verrattuna puuhun, joka voi "palaa" (tarkoitan värin muuttumista laserenergian vuoksi) laserradalla. Peilipleksilasi on myös olemassa, mikä voi säästää sinua ostamasta peilikalvoa. Muista vain, kun leikkaat sitä, lähettää laser peilin takapuolelle …

Alla on laserleikkauksen geometriatiedostot.

Vaihe 2: Kokoa kello

Kellon valmistamiseksi sinun on vain koottava osat kaavion mukaisesti.

Valmistele kotelo

Liimaa ensin peilikalvo MDF -levyyn. Se tulee kellon alareunaan.

Toiseksi, kiinnitä puoliksi läpinäkyvä kalvo pleksilasilevyyn. Tämä muodostaa kellon etulasin. Tämä levy asetetaan MDF -levyyn, ympyräreikään: liimaa se tarvittaessa puuliimalla tai käytä silikonikumia.

Valmistele lopuksi LEDit. WS2812 LED -valot käyttävät 3 liitintä: jännitelähde, maadoitus ja komento. Jos jo on kytketty 3 sähköjohtoa, käytä niitä. Muussa tapauksessa juota 3 johtoa liitoskappaleisiin. Muista, että LEDit ovat polarisoituja laitteita: tämä tarkoittaa, että virta kulkee vain yhteen suuntaan. Tämä suunta on merkitty liuskalla nuolella. Sitten sinun on juotettava johdot nauhan loppuun, josta nuolet tulevat (ei siihen päähän, johon nuolet osoittavat).

Kiinnitä LEDit paksun MDF -sylinterin sisään ja koota kolme osaa liimalla ja / tai teipillä.

Sitten elektroninen osa

Laita Arduino leipälautaan ja luo piiri yllä esitetyllä tavalla. Varmista, että kaikki maadoitukset (GND) on kytketty (GND Arduinosta, HC-05-moduuli, LED-nauha ja virtalähde).

• HC-05 Bluetooth-moduulin RX- ja TX-nastat on kytketty Arduinon nastoihin D3 ja D2
• LED -nauhan datalinja on kytketty nastaan D12, voit lisätä 300 ohmin vastuksen väliin, jos sinulla on sellainen.

Jos haluat muuttaa nastoja, muuta niiden määritelmiä koodissa vastaavasti (inotiedoston rivit 7 ja 13).

Huomaa, että HC-05-moduuli vaatii jännitteenjakajan RX-nastalleen, kuten alla on esitetty. Joten tarvitset yhden 1000 ohmin ja yhden 2000 ohmin vastuksen.

Syöttöä käytetään sekä Arduinolle että LED -nauhalle. Liitä ensin 1000µF kondensaattori ruuviliittimeen (domino). Voit käyttää pikaliitintä, jos sinulla on sellainen. Katso tästä lisätietoja.

Tämä kondensaattori voi myös olla polarisoitunut: varmista, että + ja - jalat on kytketty virransyötön + ja - - liittimiin. Kuten kondensaattorin kuvasta näkyy, jalka on merkitty suurella miinusmerkillä.

Liitä sitten liittimestä sähköjohdot LED -nauhan ja Arduino -kortin liittämiseksi. Kuten edellä mainittiin, kaikki GND -laitteet on yhdistettävä toisiinsa. Liitä virran positiivisesta potentiaalista nauhan 5V -johto ja vedä johto Arduinon 5V -nastaan: jätä se kytkemättä toistaiseksi, kytket sen lopussa.

Tarkista kaikki… kahdesti

Tarkista kaikki liitännät kahdesti… Tarkista yleinen yleismittari, jos sinulla on sellainen.

Jos kaikki on oikein, kellosi on melkein valmis. Älä toimita sitä toistaiseksi.

Vaihe 3: Lataa koodi

Ohjelmoidaan

Lataa koodi Arduino nanoon käyttämällä Arduino IDE: tä. Laita kaikki tiedostot kansioon nimeltä "Horloge_LED3_nano_BTOK" Arduino -kansioon. Avaa IDE, valitse oikeat parametrit (levyn tyyppi, COM -portti jne.) Ja napsauta latauspainiketta.

Asenna Android -älypuhelimeesi Bluetooth Electronics -sovellus, joka löytyy helposti Google Playsta. Lataa tiedosto "BluetoothElectronicsCode.txt" tästä Instructable -ohjelmasta ja muuta laajennus zip -muotoon: saat zip -arkiston, jossa on älypuhelimen käyttöliittymän koodi, joka toimii Bluetooth Electronicsin kanssa.

Kun olet valmis, kytke virtajohto. LEDit syttyvät, myös HC-05-moduuli vilkkuu etsimään yhteyttä. Käynnistä Android -sovellus ja liitä Bluetooth -moduuli älypuhelimeen ohjeiden mukaisesti. Kun olet valmis, käynnistä käyttöliittymä: olet valmis pelaamaan!

Ota huomioon, että…

Liuskan ensimmäinen LED tulee asettaa kellon päälle. Jos et asettanut sitä sinne, voit muuttaa offset -parametrin arvoa koodissa (ino -tiedoston rivi 65). Se huolehtii siitä.

Kun liimasit LED-nauhan matalaan sylinteriin, oli kaksi vaihtoehtoa: joko nauha kääntyy myötäpäivään tai vastapäivään. Jos teit sen väärin, kellon kädet kääntyvät väärään suuntaan! Ei huolia. Muuta vain boolen muuttujan sens_horaire arvoksi true (ino -tiedoston rivi 77)

Vaihe 4: Nauti

Viimeinen asetus…

Aseta nyt aika. Tämä voidaan tehdä käyttämällä yksinkertaisia komentoja, jotka kirjoitat pieneen konsoliin käyttöliittymän vasemmassa alakulmassa.

• Hxx: aseta tunnit xx (esim: H4)
• Myy: aseta minuutit (esim. M15)
• Szz: aseta sekunnit (esim: S30)

Komennot voidaan ketjuttaa lisäämällä niiden väliin tähti, esimerkiksi: H4*M15*S35

Tuntien ja / tai minuuttien asettaminen nollaa sekunnit nollaan.

Näet sitten, että tunteja seuraa PUNAINEN LED, minuutteja VIHREÄ LED:

Kello on 9.52!

Sekuntien väriä voidaan muuttaa käyttöliittymän liukusäätimellä

Kun siirrät liukusäädintä, oikealla puolella oleva pieni ympyrä näyttää nykyisen värin. Kun liukusäädin pysähtyy, se lähettää värin kellolle ja sekuntien LED -valo muuttuu vastaavasti.

ANIMATION- ja PALETTE -liukusäätimillä voidaan valita ja muokata kellon vaaleita animaatioita. Testaa niitä ja katso esimerkkejä videosta. Kun muutat joitain käyttöliittymän asetuksia, pieni konsoli näyttää Arduinon vastauksen.

Animaatiot…

• 0: Näyttää vain ajan, voit muuttaa sekuntien väriä liukusäätimellä.
• 1: Värillinen tausta (voit muuttaa väriä) vaihtelevalla amplitudilla.
• 2: Pyörivä sateenkaari
• 3: Värillinen nauha (voidaan vaihtaa), joka tekee yhden kierroksen sekunnissa.
• 4: Värillinen raita, joka pomppii pois toisesta kädestä.
• 5: Värillinen tausta (voit muuttaa palettia) satunnaisella amplitudilla.
• 6: Näyttää vain ajan, sekuntiosoitin muuttaa valon amplitudia.
• 7: Pyörivät liput (vaihda paletti vaihtaaksesi lippua neljän mahdollisen joukosta)

Ranskan lippu - kello on 7:11:51

Toinen animaatio lisättiin äskettäin, joka vaihtuu satunnaisesti valitun animaation 15 sekunnin välein.

MINUTES -painike sytyttää ja sammuttaa valkoiset LED -valot kellon 5 minuutin välein.

Kello on 7:11:25

Huomaa, että video ja valokuvat on tehty älypuhelimella ja ovat siksi huonolaatuisia. Värit ovat paljon kirkkaampia ja tarkempia kellossa kuin miltä ne näyttävät videolla…

Mitä muuta?

Toivottavasti pidät tästä ääretön kellosta. Tehtävää on vielä paljon: voit maalata MDF -etulevyn tehdäksesi siitä mukavamman, lisätä toisen led -nauhan sylinterin ulkopuolelle, jotta seinällä on myös animoitua valoa jne.

Vaihe 5: Uusi versio pitää tarkan ajan

Arduinon nanon kellolla on taipumus ajautua ajassa, koska sillä ei ole tarkkaa kelloa. Tein toisen version käyttämällä reaaliaikaista kelloa (RTC) pitämään tarkka aika.

RTC on olemassa eri malleissa, suosittelen käyttämään DS3231 -moduulia, joka on erittäin tarkka (verrattuna DS1307: een). Ohjelman uusi versio käyttää MD-DS3231-kirjastoa, joka on saatavana täältä. Luo vain uusi kansio nimeltä Horloge_LED3_nano_BT_RTC Arduino -kansioon ja lataa kaikki tiedostot.

Liitä DS3231 I2C -laitteeksi, eli SDA A4: ksi ja SCL (tai SCK) A5: ksi

Ensinnäkin sinun on asetettava RTC -aika. Katso esimerkiksi tämä Instructables tai tämä opetusohjelma.

Lataa Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino -tiedosto Arduino nano -laitteeseesi ja suorita se. Aika päivitetään 30 minuutin välein, joten kello pysyy tarkana koko ajan.

Tietenkin sinulla on oltava akku RTC -moduulissa, koska se pitää RTC: n hengissä, vaikka Arduino ei toimita sitä, ja se voi pitää tarkan ajan.