Fotochromatické a žiariace hodiny: 12 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Tieto hodiny používajú na mieru vyrobený 4-miestny 7-segmentový displej vyrobený z UV LED diód. Pred displej je umiestnená obrazovka, ktorá pozostáva buď z fosforeskujúceho („žiariaceho v tme“) alebo fotochromatického materiálu. Tlačidlo na vrchu rozsvieti UV displej, ktorý potom na niekoľko sekúnd rozsvieti obrazovku, aby začala žiariť alebo zmeniť farbu, ktorá potom pomaly mizne.

Tento projekt bol inšpirovaný úžasnými hodinami Glow-In-The-Dark Plot od Tuckera Shannona. Keď som prestaval jeho projekt, trocha som ho zmenil tým, že som žiarivú obrazovku nahradil jednou 3D vytlačenou z fotochromatického vlákna, ktorá pri vystavení ultrafialovému svetlu mení farbu. Medzitým som videl, že ostatní ľudia majú rovnaký nápad (pozri napr. Tu). Napriek tomu, že mechanický mechanizmus vykresľovania hodín je určite úžasný, má tú nevýhodu, že čísla sú trochu pokrivené, takže som premýšľal o inom spôsobe, ako by čísla vyzerali čistejšie. Najprv som sa pokúsil nahradiť podsvietenie LCD displeja UV LED diódami a potom som navrch umiestnil fotochromatickú/žiariacu obrazovku. Ukázalo sa však, že intenzita prenášaná cez LCD bola veľmi nízka. Potom som sa rozhodol postaviť 4-miestny 7-segmentový displej s použitím UV LED na osvetlenie obrazovky, ktorý poskytoval oveľa lepšie výsledky.

Zásoby

Materiály

• Modul RTC DS3231 (ebay.de)
• Arduino Nano (ebay.de)
• Vlákno meniace farbu UV (amazon.de)
• Nálepka so žiarou v tme 96x39x1 mm (ebay.de)
• Priehľadný plastový list 96 x 39 x 1 mm (amazon.de)
• Zosilňovací modul MT3608 DC DC (ebay.de)
• 30 ks 5 mm UV LED (ebay.de)
• TM1637 4-miestny 7-segmentový displej (ebay.de)
• Krátke tlačidlo 12 x 12 mm (ebay.de)

Nástroje

• 3D tlačiareň
• horúca lepiaca pištoľ
• spájkovačka
• multimeter

Krok 1: 3D tlač

Nasledujúce súbory stl je potrebné vytlačiť 3D. Časti krytu boli vytlačené z čiernej PLA, zatiaľ čo pre súbor 4digits.stl som použil biele PLA. Obrazovka bola vytlačená z fialového vlákna meniaceho farbu UV. Prípravok na spájkovanie je možné potlačiť z akéhokoľvek materiálu.

Krok 2: Odspájkovanie 7-segmentového displeja

Potreboval som iba batoh I2C 4-miestneho 7-segmentového displeja, takže prvým krokom bolo odpojenie displeja od modulu.

Krok 3: Pripravte protoype PCB

Ďalej som vystrihol kus z prototypu DPS pre UV LED diódy a podľa spájkovacieho prípravku som označil miesta, kde som chcel LED diódy umiestniť. Na spodnú časť som neskôr pripevnil kolíkové hlavičky pre pripojenie k batohu I2C.

Krok 4: Spájkovanie LED diód a kolíkových konektorov

Potom som spájkoval všetky UV LED diódy s prototypom DPS a tiež som pripevnil hlavičky kolíkov. Na vyrovnanie UV LED som použil spájkovací prípravok.

Krok 5: Zapojenie LED diód

Ďalej boli diódy LED zapojené podľa priloženej schémy, ktorá kopíruje rozloženie 4-miestneho displeja, ktorý bol odpojený zo zadného balenia I2C. Na spojenie jednotlivých segmentov jednej číslice som použil postriebrený medený drôt, zatiaľ čo ostatné spojenia boli vykonávané s izolovaným drôtom. Celé to nakoniec vyzerá dosť chaoticky.

Krok 6: Pripojte batoh I2C

Ďalej som pripevnil prototyp DPS k batohu I2C. Aj keď som spájkoval obidve časti priamo k sebe, bolo by múdrejšie použiť na batoh hlavičky, aby bolo možné obe časti zapojiť a odpojiť.

Na testovanie som sa pripojil späť k arduino nano a nahral som príklad TM167test z knižnice TM1637.

Krok 7: Dokončenie 4-miestneho displeja

Potom sa na vrch LED diód pripevní 3D vytlačená časť 4digits.stl. Aby som rozptýlil svetlo LED, naplnil som segmenty horúcim lepidlom a utesnil ich páskou Kapton, kým lepidlo nestvrdne. To mi zanechalo pekný vlastný 4-miestny 7-segmentový displej.

Krok 8: Obrazovka žiariaca v tme

Najprv som sa pokúsil túto 3D obrazovku vytlačiť aj z vlákna Glow-in-the-Dark. Ukázalo sa však, že príliš rozptyľuje svetlo, takže čísla pôsobia akosi vyblednuto. Preto som sa rozhodol použiť nálepku, ktorá bola pripevnená k priehľadnej plastovej obrazovke. Väčšina plastov je stále dostatočne priehľadná na svetlo ~ 400 nm LED diód.

Krok 9: Namontujte komponenty do puzdra

Nakoniec je možné komponenty znova namontovať do puzdra s 3D tlačou pomocou veľkého množstva horúceho lepidla.

Pred použitím modulu DS3231 je múdre vypnúť obvod nabíjania batérie. Až po vybudovaní niekoľkých hodín s týmto modulom som narazil na vlákno vysvetľujúce, že VCC je pripojený k gombíkovej batérii. To znamená, že keď napájate modul pomocou napätia VCC, je na batériu neustále privádzané. Pretože modul je dodávaný s nenabíjateľnými batériami CR2032, nie je to dobrý nápad. Dobíjací obvod môžete jednoducho deaktivovať odspájkovaním diódy alebo odporu vyznačeného na priloženom obrázku.

Krok 10: Pripojte moduly

Ďalej boli komponenty zapojené pomocou káblov Dupont podľa priloženej schémy. Zosilňovací modul bol použitý na zvýšenie napájacieho napätia pre batoh I2C na 7 V, pretože som chcel UV LED diódy čo najjasnejšie. Napätie privádzané na LED diódy je VCC-2 V, t. J. 5 V, pričom je vyššie ako odporúčané dopredné napätie LED (3 V), mali by to zvládnuť, pretože nebudú stále svietiť.

Krok 11: Nahrajte kód

Najprv som v module RTC nastavil aktuálny čas. Za týmto účelom som nahral príklad SetTime knižnice DS1307RTC. Potom je možné nahrať priložený kód k hodinám. Po stlačení tlačidla sa displej na 5 sekúnd rozsvieti a zobrazí aktuálny čas.

Krok 12: Hotové hodiny

Tu je niekoľko ďalších fotografií hotových hodín. Cez deň je možné používať fotochromatickú obrazovku, v noci ju možno vymeniť za obrazovku Glow-in-the-Dark.

Celkovo som s výsledkom celkom spokojný, aj keď čísla na oboch scénach môžu byť stále jasnejšie. Ďalšou možnosťou, ktorú by som mohol skúsiť, je zmiešať žiariaci prášok s epoxidom a potom ho použiť na vyplnenie segmentov displeja namiesto horúceho lepidla. Tiež by bolo pekné použiť profesionálnu DPS s LED diódami SMD namiesto 5 mm diód LED.