Sanakello: 11 vaihetta (kuvilla) - Toteutusohjeet 2025

Sisällysluettelo:

Vaihe 1: Materiaalien ja laitteiden kerääminen
Vaihe 2: Yleiskatsaus
Vaihe 3: Sanakellon kasvot
Vaihe 6: Elektroniikka
Vaihe 7: Virtalähde
Vaihe 8: Yhdistä kaikki
Vaihe 9: Word -kellon takaosan luominen
Vaihe 10: Arduino Nano -ohjelmointi
Vaihe 11: Viimeistely

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-13 06:57

Muutama vuosi sitten aloin tehdä ensimmäistä Word -kelloa, joka on innoittamana saatavilla olevista mukavista Instructables -ohjelmista. Nyt kun tein kahdeksan Word -kelloa, joita yritän parantaa joka kerta, mielestäni on aika jakaa kokemukseni!

Kokemukseni etu on, että Word Clockin uusin versio on itse asiassa melko yksinkertainen: jos sinulla on kaikki komponentit, sinun pitäisi pystyä rakentamaan se yhdessä päivässä.

Ensinnäkin Word -kellon sisäpuoli

Nykyisessä versiossa käytetään RGB -led -nauhaa: tämä on led -nauha, jossa jokainen "lamppu" koostuu punaisesta, vihreästä ja sinisestä ledistä. Yhdistämällä kolme väriä voidaan luoda (lähes) jokainen väri. RGB -led -nauhaa ohjataan yhdellä tulolla (silti vähän taikuutta minulle). Joten yhdistämällä yksi johto voit ohjata kaikkia nauhan ledejä!

Jokaisen kirjaimen takana Word -kellossa (katso myöhemmin tämä vaihe) piilottaa yksi RGB -led -nauhan led. Joten kun yksi led syttyy, sen pitäisi syttyä yksi kirjain. Tämän saavuttamiseksi leikkasin laserleikkurilla puulevyn ristikon. Muissa Instructables -ohjelmissa tämä ruudukko tehtiin käyttämällä vaahtoliuskoja, jotka on koottu ruudukkoon. Kokeilin myös tätä, mutta tämä ei toiminut minulle. Kuitenkin ensimmäisessä versiossa tein ristikon ohuista puukaistaleista, jotka liimasin yhteen. Tämä toimii täydellisesti, mutta sen rakentaminen vie paljon aikaa!

Sanakellon aivot ovat Arduino Nano. Tämä pieni tietokone pystyy ohjaamaan RGB -led -nauhaa. Internetistä löytyy äärettömän paljon ohjelmia, joiden kanssa sekaantua, varsin hauskaa!

Välttääkseni paljon juottamista (mikä vie aikaa ja on melkoinen käsityö), käytän Arduino Nanon liitäntäadapteria. Kaikki terminaalisovitin tekee mahdolliseksi yhdistää johdot Arduinoon ruuveilla.

Tietenkin minkä tahansa kellon tarkoitus on sen lisäksi, että se on kaunis, näyttää aikaa. Sanakellossani reaaliaikainen kellomoduuli (RTC) seuraa aikaa. Tämän moduulin idea on, että kun olet asettanut oikean ajan, se tikittää (kunnes akku on tyhjä). Työskentelen DS3231 RTC: n kanssa, joka on melko halpa ja paljon tukea on saatavana Internetistä.

Nyt Word -kellon sisäpuoli on selvä, siirrymme ulos

Kokemuksesta tiedän, että on tärkeää aloittaa projektisi kätevästä tukikohdasta. Siksi rakennan lähes kaikki Word -kelloni IKEA: n RIBBA -kehyksen avulla. Tämän etuna on, että aloitat kehyksellä, jonka kaikki kulmat ovat kauniisti 90 astetta ja ulkopinta on saumaton. Tietysti voit rakentaa oman kehyksesi, jos haluat, mutta pysyisin RIBBA -kehyksessä.

Sanakellon etupuolen määräävät kirjaimet, joiden kautta valo osoittaa ajan. Löysin kaksi tapaa luoda tämä kasvot:

Tulostus läpinäkyvälle kalvolle. Voit tulostaa foliolle kirjainten negatiivin. Musta muste ohjaa valoa. Tämän vaihtoehdon haittana on, että musteen tulee olla riittävän tiheää ollakseen läpinäkymätöntä. Mahdollinen ratkaisu on tulostaa kasvot kahdesti ja pinota ne päällekkäin.
Laserleikkauspaperi. Jos pystyt käyttämään laserleikkuria, vaihtoehto on leikata kirjaimet paperista. Jos paperi on tarpeeksi paksu, valo ei lähde. Sinun tulisi kuitenkin käyttää `` stencil '' -kirjasinta. Tällaisilla kirjasimilla ei ole läheisiä piirejä. Esimerkiksi "o" ei ole vain reikä paperissa, vaan itse asiassa "o".

Mitä Word Clock tekee?

Sanakellon pitäisi tietysti kertoa aika. Sitä paitsi, koska käytämme RGB -led -nauhaa, voit valaista minkä tahansa kirjaimen (lähes) haluamallasi värillä! Voit asettaa yksittäisten RGB -ledien värin ohjelmoimalla Arduino Nanon. Jos haluat muuttaa ledien värejä reaaliajassa, voit lisätä painikkeen, joka tekee tämän puolestasi. Koska haluan kuitenkin pitää sen yksinkertaisena toistaiseksi, tämä ei sisälly tähän ohjeeseen.

Äskettäin kehitin Word -kellon, joka käyttää värejä ja aikaa Bluetoothin avulla. Jos löydän aikaa, lähetän päivityksen tästä!

Vaihe 1: Materiaalien ja laitteiden kerääminen

Tarvittavat materiaalit:

- RGB-led-nauha, 5 volttia, 60 lediä metriä kohti, yksilöllisesti osoitettavissa. Tarvitset noin 3 metriä led -nauhaa. Esimerkiksi tämä toimii: RGB -led -nauha. "IP" tarkoittaa vedenkestävyyttä. Koska mikään käyttämistämme komponenteista ei ole vedenkestävä, ip30 -versio on hyvä. Hinta: 4 euroa per metri, joten 12 euroa.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Huomaa, että se on kätevä vain Arduinolle, jonka nastat on jo juotettu Arduinolle. Hinta: 3 euroa.

- Liitinsovitin Arduino Nanolle. Pääteadapterin käyttö säästää paljon aikaa! Ne ovat melko halpoja: Pääteadapteri Hinta: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Voit käyttää toista RTC: tä, mutta tämä osoittautui toimivan täydellisesti! Hinta: 1 euro.

- RIBBA-kehys: RIBBA-kehys (23x23cm), musta tai valkoinen. Hinta: 6 euroa.

- Kasvoille tarvitset joko:

Läpinäkyvä kalvo, joka sopii tulostamiseen (kysy paikalliselta kirjastoltasi!)
Pahvi, joka soveltuu laserleikkaukseen (kysy laserleikkuriltasi!)

Hinta: 5 euroa.

- Hyppyjohdot osien liittämiseksi. En todellakaan tiedä, kuinka monta tarvitsemme, mutta ne ovat halpoja ja laajalti saatavilla: Jumper -johdot. On kätevää käyttää uros-uros-, uros-naaras- ja naaras-naarasjohtoja, mutta uros-urosjohdot tekevät myös (hieman ylimääräistä juotosta). Hinta: 3 euroa.

- Virtalähde. RGB -LED -nauha käyttää 5V. On tärkeää, että tätä jännitettä ei ylitetä, koska RGB -LED -nauhat vaurioituvat helposti. Jokainen ledi käyttää 20-60 mA. Koska käytämme 169 lediä, ledien virransyöttöön tarvittava ampeerimäärä on melko suuri. Siksi suosittelen käyttämään vähintään 2000 mA: n virtalähdettä, kuten seuraavat: Virtalähde Hinta: 5 euroa.

- Yksi 400-500 ohmin vastus. Hinta: vähäinen.

- Yksi 1000 uF: n kondensaattori. Hinta: vähäinen.

- Yksi prototyyppikortti, kuten nämä: Protoboard. Hinta: 1 euro.

- Pala puuta (lauta) kellon takaosan muodostamiseksi. Hinta: 2 euroa.

- Noin 3x2 cm: n puinen nauha Word -kellon takaosan kiinnittämiseksi runkoon. Hinta: 1 euro.

- Kaksi langanmutteria (yhdistämiseen 5 johtoon), saatavana paikallisesta DIY -kaupasta. Hinta: 2 euroa.

Hinta yhteensä: noin 40 euroa.

Tarvittavat laitteet:

- Lyijykynä- Juotosasema- Kuorintatyökalu- Ruuvimeisselit- Sakset- Kaksipuolinen teippi (osien kiinnittämiseen)- Saha (Word-kellon takaosan levyn sahaaminen)- Kangaspala (estää naarmut RIBBA: ssa) runko työskennellessään)

Vaihe 2: Yleiskatsaus

Nyt meillä on kaikki materiaalit, on mukava saada yleiskatsaus Word Clockin yleisestä ajatuksesta.

Sanakellon etupinta koostuu kirjaimista (joko painettu läpinäkyvälle kalvolle tai leikattu pahvista). Jokaisen kirjaimen takana on yksi RGB -led -nauhan led. Koska RIBBA -kehyksen koko on 23 x 23 cm ja käytämme RGB -led -nauhaa, joka koostuu 60 ledistä metrillä (eli 100 cm/60 lediä = 1,67 cm lediä kohden), voimme sovittaa 23 cm/1,67 = 13,8 lediä yhteen riviin. Koska 0,8 lediä voi olla hieman hankalaa, pidämme kiinni 13 ledistä per rivi. Koska RIBBA-kehys on neliö, rakennamme (myöhemmin) 13 x 13 ledin "led-matriisin".

Yksinkertaisesti sanottuna, Word Clock koostuu pienestä kellosta (RTC DS3231), joka asetettu, tikittää jatkuvasti. Tämä pieni kello välittää ajan pienelle tietokoneelle (Arduino Nano). Pieni tietokone tietää, mitkä ledit syttyvät tietyn ajan. Joten pieni tietokone lähettää signaalin datakaapelin kautta RGB -led -nauhalle ja kytkee ledit päälle.

Tämä kuulostaa melko yksinkertaiselta, eikö ?!:)

Vaihe 3: Sanakellon kasvot

Käytämme 13 lediä yhdessä rivissä ja 13 riviä, mikä muodostaa 13x13 led -matriisin.

RGB -led -nauhan leikkaaminen

Leikkaa 13 nauhaa RGB -led -nauhasta, joiden pituus on 13 lediä. Sinun on leikattava RGB -led -nauha kolmen kuparisen soikean keskeltä.

13 RGB -led -nauhan kokoaminen

Kiinnitämme 13 led -nauhaa RIBBA -kehykseen sisältyvään puulevyyn. Levylle on liimattu koukku, joka voidaan helposti irrottaa ruuvimeisselillä. Käyttämällä (edellisen vaiheen) ruudukkoa voit helposti merkitä kunkin ledin sijainnin taululle. Useimmissa RGB -LED -nauhoissa on tahmea selkä, joten voit helposti kiinnittää ne taululle. On tärkeää huomata RGB -LED -nauhan suunta. RGB -led -nauhan nuolet osoittavat virran kulkusuunnan. Koska haluamme yhdistää 13 RGB -LED -nauhaa, meidän on luotava jatkuva polku virran virtaamiseksi. Äskettäin IKEA leikkasi levyn yhden kulman, jotta levy on helpompi saada pois kehyksestä. Tällä leikatulla kulmalla on kätevää saada johdot levyn toiselta puolelta toiselle. Toisin sanoen varmista, että ensimmäinen led sijaitsee leikatussa kulmassa.

13 RGB -led -nauhan juottaminen

Nyt 13 RGB -LED -nauhaa on kiinni levyllä, voimme yhdistää ne juotosraudalla. Annostele ensin hieman juotetta kuparin soikeiden molemmille puolille. Toiseksi leikkaa hyppyjohtimien nauhat toisesta päästä. Jälleen annostele hieman juotetta langan kuorittuun päähän. Nyt johtimen irrotettu pää koskettaa kuparin soikeaa ja käytä juoterautaa ja sulata juote ja liitä ne. Liitä yhden RGB -LED -nauhan GND seuraavan RGB -LED -nauhan GND: hen. Tee sama 5V- ja datajohdoille.

LED -matriisin viimeistely

Juotos hyppyjohdin jokaiseen RGB -led -matriisin ensimmäisen ledin kolmeen kupariovaaliin. Kuten sanottu, ensimmäinen led on kätevä sijoittaa levyn leikattuun kulmaan, jotta saat kolme johtoa helposti levyn toiselle puolelle.

Vaihe 6: Elektroniikka

Nyt olemme saaneet led -matriisin valmiiksi, voimme aloittaa komponenttien yhdistämisen.

Kiinnitämme komponentit (Arduino Nano terminaalisovittimeen, RTC DS3231, langan mutterit) sen levyn takaosaan, johon teimme led -matriisin. Voit kiinnittää komponentit kaksipuolisella teipillä.

RGB -led -nauha

Aseta ensin Arduino Nano terminaalisovittimeen. Liitinsovitin on kätevää sijoittaa levyn keskelle, koska liitäntäadapteriin on liitettävä melko vähän johtoja. Liitä RGB -led -nauhan datajohto (keskijohto) yhteen Arduino Nanon digitaaliporteista (yleensä käytän porttia D6). Voit suojata RGB-LED-nauhaa jännitepiikeiltä asettamalla 400-500 ohmin vastuksen datakaapelin ja Arduinon väliin.

RTC DS3231

Toiseksi, kiinnitä RTC DS3231 jonnekin levylle. Tämä moduuli tarvitsee neljä liitäntää: yksi maadoitus, yksi 5 V, yksi SCL ja yksi SDA. Emme käytä SQW- ja 32K -porttia. Voit liittää naarasjohdon RTC DS3231 -liittimen nastoihin. Liitä SCL Arduino Nanon viidenteen analogiseen porttiin (A5) ja SDA Arduino Nanon neljänteen analogiseen porttiin (A4).

Vaihe 7: Virtalähde

Mitä virtalähdettä käyttää?

Jännite Voit käyttää Arduino Nano -laitetta useilla jännitteillä. Vin-portti kestää 7-12 V, 5 V-portti 5 V (mikä yllätys) ja voit käyttää Arduino Nano -laitetta USB-minikaapelilla. RGB -led -nauha on kuitenkin vaativampi vaatimuksissaan. Useimmat valmistajat määräävät 5 V +/- 5% tulon RGB-led-nauhoihinsa (katso lisätietoja Neopixels-virran kytkemisestä). Siksi käytämme 5V virtalähdettä.

Nykyinen yksi RGB -led sisältää itse asiassa kolme erillistä lediä (punainen, vihreä ja sininen), jotka yhdessä muodostavat halutun värin. Yksi kolmesta ledistä käyttää noin 20 mA. Joten RGB -ledi, joka lähettää valkoisen värin laittamalla punaisen, vihreän ja sinisen ledin samanaikaisesti, käyttää 3*20mA = 60mA. Jos sytytät kaikki 169 RGB -lediä kerralla valkoisena, tarvitset 169*60mA = 10140mA = 10A*. Yleisimmät virtalähteet ovat noin 2000 mA. Toisin sanoen kaikkien RGB -ledien sytyttäminen kerralla valkoisella värillä ei ole kovin kirkas idea **.

Suosittelen käyttämään 5V, 2000mA virtalähdettä, koska ne ovat yleisiä ja melko halpoja.

* Huomaa, että suuret virrat (yli 5 mA) ovat vaarallisia! Ole siis varovainen, kun käytät Word Clockia!

** On olemassa joitakin temppuja kaikkien RGB -merkkivalojen sytyttämiseen kerralla, kuten virtalähteen kytkeminen RGB -LED -nauhan molempiin päihin tai RGB -ledien käyttö pienemmällä kirkkaudella.

Virtalähteen kytkeminen

Liitämme virtalähteen komponentteihin. Yhdistämme 1000 uF: n kondensaattorin virtalähteen positiivisen ja negatiivisen johdon päälle. Voit suojata yhteyden protoboardilla (katso kuva). Koska meillä on melko paljon virtaa tarvitsevia komponentteja, liitämme molemmat 5 V: n virtalähteen kaksi johtoa yhteen johtomutteriin: me kutsumme niitä positiiviseksi johtomutteriksi (joka on kytketty virtalähteen positiiviseen johtoon) ja negatiiviseksi johtomutteri (joka on kytketty virtalähteen negatiiviseen johtoon). Kytke nyt RGB -LED -nauhan ja RTC DS3231: n 5 V: n johdot positiiviseen johtomutteriin. Kytke samalla tavalla RGB -LED -nauhan ja RTC DS3231: n maadoitusjohtimet (GND) negatiiviseen johdinmutteriin. Käytämme Arduino Nano -laitteeseen virtaa sen 5 V -portin ja yhden sen maaportin kautta. Liitä tätä varten Arduinon 5V -portti positiiviseen johtomutteriin ja yksi GND -portti negatiiviseen langanmutteriin.

Virtalähteen varmistaminen

Jotta vältät kaiken kauniisti langallisen elektroniikan repeytymisen, on suositeltavaa kiinnittää virtalähteen johto RIBBA -kehyksen sisäpuolelle. Voit tehdä tämän yksinkertaisesti tekemällä solmun virtajohtoon ennen kuin se poistuu Word -kellon takaosan läpi. Tyylikkäämpi tapa on kuitenkin kiinnittää johto puristamalla se RIBBA -kehyksen sisäpuolelle. Voit tehdä tämän helposti pienellä puukappaleella ja ruuvaamalla sen RIBBA -kehyksen sisäpuolelle kahdella ruuvilla. Kiinnitä virtalähteen johto puukappaleen ja RIBBA -kehyksen väliin. Word Clockin uusimmassa versiossa käytin pientä saranaa (noin 3 cm) virtajohdon kiinnittämiseen. Tämän etuna on, että sinun ei tarvitse leikata pientä puukappaletta.

Vaihe 8: Yhdistä kaikki

Nyt tulostimme tai leikkasimme Word -kellon etupuolen, viimeistimme led -matriisin ja liitämme elektroniset komponentit. On aika laittaa kaikki Word -kellon kerrokset yhteen.

Aseta Word -kellon etuosa RIBBA -kehykseen.
Aseta (puoliksi) läpinäkymätön paperi (tavallinen painopaperi tai jäljityspaperi), jotta valo jakautuu kauniisti kirjeeseen.
Aseta ruudukko RIBBA -kehykseen.
Levy, jonka toisella puolella on led -matriisi ja toisella puolella elektroniset komponentit, voidaan laittaa varovasti RIBBA -runkoon.

Vaihe 9: Word -kellon takaosan luominen

Kellon takaosa voidaan yksinkertaisesti valmistaa puulevystä. Mukavin tapa tehdä tämä on sahata palan koko, joka on samankokoinen (noin 22,5 x 22,5 cm) kuin RIBBA -kehyksen mukana toimitettu levy. Poraa kaksi reikää Word -kellon takaosaan: yksi sen kiinnittämiseksi seinään (jos haluat) ja toinen virtajohdon poistamiseksi Word -kellosta.

Sahaa kaksi kappaletta, joiden pituus on noin 20 cm. Näillä kahdella liuskalla on kaksi toimintoa:

Pidä puulevyä toisella puolella RGB -led -nauhalla ja toisella puolella elektronisia komponentteja paikallaan
Pinnan luominen, jolle Word Clockin takaosa voidaan ruuvata paikalleen.

Kierrä nämä nauhat nyt RIBBA -kehyksen sisäpintaa vasten ja varmista, että painat niitä tiukasti sähkökomponentteja pitävää levyä vasten. Seuraavaksi voit laittaa juuri sahatun puulevyn puuliuskojen päälle ja kiinnittää sen ruuveilla.

Jos haluat laittaa Word -kellon seinälle, varmista, että Word -kellon takaosa on kiinnitetty tukevasti.

Vaihe 10: Arduino Nano -ohjelmointi

Jos olet uusi Arduinon ohjelmoinnissa, suosittelen ensin tekemään muutamia opetusohjelmia (kuten Blink), jotka ovat erittäin informatiivisia (ja hauskoja!).

Koska olen vain konetekniikan opiskelija, ohjelmointi ei ole suosikkini projektissa. Onneksi veljeni on tietojenkäsittelytieteen maisteri, joten Arduinon ohjelmointi oli hänelle kakku. Joten kaikki opinnot ohjelmoinnista ovat hänelle (kiitos Laurens)!

Perusajatuksena on, että ilmoitat, mitkä ledit ovat osa mitä sanaa. Huomaa, että ensimmäinen led on merkitty led-numeroksi 0. Joten meillä on 0-168 lediä. Seuraavaksi kerrot Arduinolle, mitkä sanat on sytytettävä tiettynä aikana. Asetat kellonajan RTC DS3231 -laitteelle, jotta Arduino tietää nykyisen ajan.

RGB-LED-nauhan ledien värit määritetään punaisen, vihreän ja sinisen arvon ollessa 0-255. Joten punaista lediä merkitään (punainen, vihreä, sininen) = (255, 0, 0) ja violettia johtaa (reg, vihreä, sininen) = (255, 0, 255). Käyttämättömän ledin väri (punainen, vihreä, sininen) = (0, 0, 0).

Voit ryhmitellä sanat niiden tarkoituksen mukaan: