Word Clock: 11 krokov (s obrázkami) - Ako implementovať 2025

Obsah:

Krok 1: Zhromažďovanie materiálov a vybavenia
Krok 2: Prehľad
Krok 3: Tvár hodín Word
Krok 6: Elektronika
Krok 7: Napájací zdroj
Krok 8: Dajte to všetko dohromady
Krok 9: Vytvorenie zadnej časti hodín programu Word
Krok 10: Programovanie Arduino Nano
Krok 11: Dokončenie

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58

Pred niekoľkými rokmi som začal vyrábať svoje prvé hodiny Word, inšpirované peknými dostupnými pokynmi. Teraz, keď som vyrobil osem hodín Word, ktoré sa snažím zakaždým vylepšovať, myslím, že je čas podeliť sa o svoje skúsenosti!

Výhodou mojej skúsenosti je, že najnovšia verzia aplikácie Word Clock je v skutočnosti celkom jednoduchá: ak máte všetky komponenty, mali by ste byť schopní ju vytvoriť za jeden deň.

Najprv vnútro hodiniek Word

Moja aktuálna verzia používa RGB LED pásik: jedná sa o LED pásik, v ktorom každá „žiarovka“pozostáva z červenej, zelenej a modrej LED diódy. Kombináciou týchto troch farieb je možné vytvoriť (takmer) každú farbu. RGB LED pás je ovládaný jedným vstupom (pre mňa stále trochu kúzlom). Pripojením jedného drôtu teda môžete ovládať všetky LED diódy v páse!

Za každým písmenom na tvári hodín Word (pozrite sa na tento krok neskôr) sa skrýva jedna dióda LED diódy. Keď sa teda rozsvieti jedna dióda, malo by sa rozsvietiť jedno písmeno. Aby som to dosiahol, pomocou laserovej rezačky som vyrezal mriežku z drevenej dosky. V iných pokynoch bola táto mriežka vyrobená z penových pásikov, ktoré sú spojené do mriežky. Skúšal som aj toto, ale toto mi nevyšlo. V mojej prvej verzii som však mriežku vyrobil z tenkých drevených pásikov, ktoré som zlepil. Funguje to úplne dobre, ale jeho výstavba vyžaduje veľa času!

Mozog Slovných hodín je Arduino Nano. Tento malý počítač je schopný ovládať LED pásik RGB. Na internete nájdete nekonečne veľa programov, s ktorými si môžete pohrávať, celkom zábava!

Aby sa zabránilo veľkému spájkovaniu (ktoré vyžaduje čas a je to celkom remeslo), používam pre Arduino Nano koncový adaptér. Všetko, čo terminálový adaptér robí, je, že nám umožní pripojiť naše vodiče k Arduinu pomocou skrutiek.

Účelom akýchkoľvek hodín, okrem toho, že sú pekné, je samozrejme zobrazenie času. V mojich hodinách Word modul hodín v reálnom čase (RTC) sleduje čas. Myšlienka tohto modulu je, že akonáhle nastavíte správny čas, pokračuje v tikaní (kým nie je vybitá batéria). Pracujem s DS3231 RTC, ktoré je dosť lacné a na internete je k dispozícii veľa podpory.

Teraz je vnútro hodiniek Word jasné, prejdeme von

Zo skúsenosti viem, že je dôležité začať svoj projekt z vhodnej základne. Preto staviam takmer všetky svoje hodiny Word pomocou rámu RIBBA IKEA. Výhodou je, že začnete s rámom, ktorého všetky uhly sú pekne 90 stupňov a povrchová úprava zvonku je bezproblémová. Samozrejme, môžete si postaviť svoj vlastný rám, ak chcete, ale ja by som sa držal rámu RIBBA.

Tvár hodín Word je určená písmenami, ktorými svetlo indikuje čas. Našiel som dva spôsoby vytvorenia tejto tváre:

Tlač na priehľadnú fóliu. Negatívy písmen môžete vytlačiť na fóliu. Čierny atrament predstavuje svetlo. Nevýhodou tejto možnosti je, že atrament by mal byť dostatočne hustý, aby nebol priehľadný. Možným riešením je dvakrát vytlačiť tvár a poukladať ju na seba.
Papier na rezanie laserom. Ak môžete používať laserovú rezačku, možnosťou je vystrihnúť písmená z papiera. Ak je papier dostatočne hrubý, neprejde žiadne svetlo. Mali by ste však použiť písmo „šablóny“. Tieto druhy písma nemajú úzke kruhy. Napríklad „o“nebude len diera v papieri, ale vlastne „o“.

Čo robia hodiny v programe Word?

Čas v hodinách by vám mal, samozrejme, povedať. Okrem toho, pretože používame pásik s LED diódami RGB, môžete rozsvietiť akékoľvek písmeno (takmer) akoukoľvek požadovanou farbou! Farbu jednotlivých LED diód RGB môžete nastaviť naprogramovaním Arduino Nano. Ak chcete mať možnosť meniť farby diód v reálnom čase, môžete pridať tlačidlo, ktoré to urobí za vás. Keďže to však zatiaľ chcem mať jednoduché, nie je to zahrnuté v tomto návode.

Nedávno som vyvinul Word Clock, ktorý pomocou Bluetooth nastavuje farby a čas. Ak si nájdem čas, uverejním o tom aktualizáciu!

Krok 1: Zhromažďovanie materiálov a vybavenia

Potrebné materiály:

- RGB-LED pásik, 5 voltov, 60 LED na meter, jednotlivo adresovateľný. Potrebujete asi 3 metre LED pásu. Napríklad to bude fungovať: RGB LED pás. „IP“znamená stupeň odolnosti voči vode. Pretože žiadny z použitých komponentov nie je odolný voči vode, verzia ip30 je v poriadku. Cena: 4 eurá za meter, teda 12 eur.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Upozorňujeme, že je vhodné použiť Arduino, ktorého kolíky sú už k Arduinu spájkované. Cena: 3 eurá.

- Koncový adaptér pre Arduino Nano. Použitie koncového adaptéra ušetrí veľa času! Sú dosť lacné: koncový adaptérCena: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Môžete použiť iný RTC, ale tento sa osvedčil ako perfektný! Cena: 1 euro.

- Rám RIBBA: Rám RIBBA (23 x 23 cm), čierny alebo biely. Cena: 6 EUR.

- Na tvár buď potrebujete:

Priehľadná fólia, na ktorú je možné tlačiť (opýtajte sa v miestnom tlačiarni!)
Kartón vhodný na rezanie laserom (opýtajte sa svojho laserového rezača!)

Cena: 5 eur.

- Prepojovacie vodiče na pripojenie komponentov. Naozaj neviem, koľko ich potrebujeme, ale sú lacné a široko dostupné: prepojovacie vodiče. Je vhodné mať vodiče samec-samec, samec-samica a samica-samica, ale postačia aj drôty samec-samec (s trochou dodatočného spájkovania). Cena: 3 eurá

- Zdroj. RGB LED pás používa 5V. Je dôležité neprekročiť toto napätie, pretože pásy RGB LED sa dajú ľahko poškodiť. Každá LED dióda používa 20-60mA. Pretože používame 169 LED diód, prúd, ktorý je potrebný na napájanie LED, je pomerne veľký. Preto odporúčam použiť aspoň 2000mA zdroj, ako napríklad tieto: Napájanie. Cena: 5 euro.

- Jeden odpor 400- 500 ohmov. Cena: zanedbateľná.

- Jeden kondenzátor 1 000 uF. Cena: zanedbateľná.

- Jedna prototypová doska, ako sú tieto: Protoboard. Cena: 1 euro.

- Kus dreva (doska), ktorý tvorí zadnú časť hodín. Cena: 2 eurá.

- Drevený pásik asi 3x2 cm na pripevnenie zadnej časti hodiniek Word k rámu. Cena: 1 euro.

- Dve drôtené matice (na pripojenie 5 -krát vodičov), dostupné vo vašom miestnom obchode pre domácich majstrov. Cena: 2 eurá.

Celková cena: asi 40 eur.

Potrebné vybavenie:

- Ceruzka- Spájkovacia stanica- Nástroj na odizolovanie- Skrutkovače- Nožnice- Obojstranná páska (na upevnenie komponentov)- Píla (na rezanie dosky na zadnej strane hodín Word)- Kúsok látky (aby sa nepoškriabal RIBBA) rám pri práci)

Krok 2: Prehľad

Teraz, keď máme všetky materiály, je pekné mať prehľad o všeobecnej myšlienke slovných hodín.

Tvár hodiniek Word pozostáva z písmen (buď vytlačených na priehľadnej fólii alebo laserom vyrezaných z lepenky). Za každým písmenom sa skrýva jedna LED dióda RGB. Pretože rám RIBBA meria 23 x 23 cm a používame RGB LED pás pozostávajúci zo 60 LED na meter (teda 100 cm/60 LED = 1,67 cm na LED), zmestíme 23 cm/1,67 = 13,8 LED do jedného radu. Pretože 0,8 LED môže byť trochu nepohodlné, držíme sa 13 LED v jednom rade. Pretože rám RIBBA je štvorcový, (neskôr) zostrojíme „LED maticu“s 13 diódami LED.

Jednoducho povedané, hodiny vo formáte Word sa skladajú z malých hodín (RTC DS3231), ktoré po nastavení stále tikajú. Tieto malé hodiny komunikujú čas malému počítaču (Arduino Nano). Malý počítač vie, ktoré diódy by sa mali zapnúť na konkrétny čas. Malý počítač teda vyšle signál cez dátový vodič na pásik s LED diódami RGB a zapne LED diódy.

To znie celkom jednoducho, však ?!:)

Krok 3: Tvár hodín Word

Použijeme 13 LED diód v jednom rade a 13 radov, čo dáva dohromady maticu LED 13x13.

Orezanie RGB LED pásu

Odrežte 13 pásikov LED pásika s dĺžkou 13 LED. V strede troch medených oválov musíte odrezať pásik s LED diódou RGB.

Zostavenie 13 RGB LED pásikov

13 LED pásikov prilepíme na drevenú dosku, ktorá je súčasťou rámu RIBBA. Na doske je nalepený háčik, ktorý je možné ľahko odstrániť pomocou skrutkovača. Pomocou mriežky (predchádzajúceho kroku) môžete na tabuli jednoducho označiť polohu každej diódy. Väčšina pásikov s led diódami RGB má lepivú zadnú stranu, takže ich môžete ľahko prilepiť k doske. Je dôležité si všimnúť smer RGB LED pásu. Šípky na pásiku LED RGB označujú smer, ktorým prúdi prúd. Pretože chceme pripojiť 13 RGB LED pásikov, musíme vytvoriť súvislú cestu, ktorou prúdi prúd. IKEA nedávno prerezala jeden roh dosky, aby bolo jednoduchšie dostať dosku z rámu. Tento odrezaný roh je vhodné použiť na prenos drôtov z jednej strany dosky na druhú. Inými slovami, uistite sa, že prvá LED je umiestnená v orezanom rohu.

Spájkovanie 13 RGB LED pásikov

Teraz je 13 RGB LED pásikov prilepených na doske, môžeme ich spojiť pomocou spájkovačky. Najprv naneste trochu spájky na každú polovicu medených oválov. Za druhé, odstrihnite prepojovací vodič z jedného konca. Na odizolovaný koniec drôtu opäť naneste trochu spájky. Teraz, vedený odizolovaný koniec drôtu dotknite medeného oválu a pomocou spájkovačky roztavte spájku a spojte ich. Pripojte GND jedného RGB LED pásu k GND ďalšieho RGB LED pásu. To isté urobte s 5V a dátovými vodičmi.

Dokončenie led matice

Na každý z troch medených oválov prvej diódy LED diódy RGB spájkujte prepojovací kábel. Ako už bolo povedané, je vhodné umiestniť prvú diódu do rezaného rohu dosky, aby ste tri drôty ľahko dostali na druhú stranu dosky.

Krok 6: Elektronika

Teraz sme dokončili našu LED maticu, môžeme začať spájať komponenty.

Komponenty (Arduino Nano v terminálovom adaptéri, RTC DS3231, drôtené matice) prilepíme na zadnú stranu dosky, na ktorej sme vyrobili našu LED maticu. Na upevnenie komponentov môžete použiť obojstrannú pásku.

RGB LED pásik

Najprv vložte Arduino Nano do koncového adaptéra. Koncový adaptér je vhodné umiestniť do stredu dosky, pretože k nemu je potrebné pripojiť niekoľko káblov. Pripojte dátový vodič RGB led pásika (stredný vodič) k jednému z digitálnych portov Arduino Nano (zvyčajne používam port D6). Na ochranu pásika RGB pred prepätím môžete medzi dátový vodič a Arduino vložiť odpor 400-500 ohmov.

RTC DS3231

Za druhé, prilepte RTC DS3231 niekde na dosku. Tento modul potrebuje štyri pripojenia: jedno uzemnenie, jedno 5 V, jedno SCL a jedno SDA. Nepoužívame port SQW a 32K. Na pripojenie kolíkov RTC DS3231 môžete použiť zásuvkový vodič. Pripojte SCL k piatemu analogickému portu (A5) Arduino Nano. Pripojte SDA k štvrtému analogickému portu (A4) Arduino Nano.

Krok 7: Napájací zdroj

Aký napájací zdroj použiť?

Napätie Arduino Nano môžete napájať veľkým napätím. Port „Vin“zvládne napätie 7-12 V, port 5 V zvládne 5 V (aké prekvapenie) a Arduino Nano môžete napájať pomocou USB mini kábla. RGB LED pásik je však vo svojich požiadavkách vyberavejší. Väčšina výrobcov predpisuje na svoje RGB LED pásy vstup 5V +/- 5% (ďalšie informácie nájdete v téme napájanie neopixelov). Preto použijeme napájanie 5V.

Aktuálna jedna RGB LED v skutočnosti obsahuje tri samostatné LED (červenú, zelenú a modrú), ktoré spolu tvoria požadovanú farbu. Jedna z troch LED diód spotrebuje asi 20 mA. LED dióda RGB, ktorá vyžaruje bielu farbu súčasným nasadením červenej, zelenej a modrej diódy, súčasne používa 3*20mA = 60mA. Ak rozsvietite všetkých 169 RGB LED diód naraz na bielu farbu, potrebujete 169*60mA = 10140mA = 10A*. Väčšina bežných zdrojov napájania je asi 2 000 mA. Inými slovami, rozsvietiť všetky LED diódy RGB v bielej farbe nie je práve najrozumnejší nápad **.

Odporúčam použiť zdroj 5 V, 2 000 mA, pretože sú bežné a dosť lacné.

* Upozorňujeme, že vysoké prúdy (nad 5 mA) sú nebezpečné! Buďte preto veľmi opatrní pri napájaní hodín Word!

** Existuje niekoľko trikov, ako rozsvietiť všetky LED diódy RGB naraz, ako napríklad pripojenie napájacieho zdroja na oba konce pásika LED diódy RGB alebo použitie RGB diód s nižším jasom.

Pripojenie napájacieho zdroja

K komponentom pripojíme napájanie. Na kladný a záporný vodič napájacieho zdroja pripojíme kondenzátor 1 000 uF. Na zaistenie spojenia môžete použiť protoboard (pozri obrázok). Pretože máme pomerne veľa komponentov, ktoré potrebujú napájanie, pripojíme každý z dvoch vodičov 5V napájacieho zdroja k jednej drôtovej matici: nazveme ich kladná matica (ktorá je spojená s kladným vodičom zdroja) a záporná matica drôtu (ktorá je pripojená k zápornému vodiču napájacieho zdroja). Teraz pripojte 5V vodiče pásika s LED diódami RGB a RTC DS3231 k pozitívnej matici vodiča. Podobne pripojte uzemňovacie vodiče (GND) pásika LED s diódami RGB a RTC DS3231 k matici záporného vodiča. Napájame Arduino Nano cez jeho 5V port a jeden z jeho pozemných portov. Za týmto účelom pripojte 5V port Arduina k pozitívnej matici vodiča a jeden z portov GND k matici záporného vodiča.

Zabezpečenie napájania

Aby ste predišli roztrhnutiu všetkej pekne zapojenej elektroniky, odporúča sa pripevniť kábel napájacieho zdroja k vnútornej strane rámu RIBBA. Môžete to urobiť jednoduchým uzlom v napájacom kábli predtým, ako prejde zadnou stranou hodinového programu Word. Elegantnejším spôsobom je však zaistenie šnúry upnutím na vnútornú stranu rámu RIBBA. Môžete to ľahko urobiť tak, že použijete malý kúsok dreva a priskrutkujete ho na vnútornú stranu rámu RIBBA pomocou dvoch skrutiek. Pripojte napájací kábel medzi kus dreva a rám RIBBA. V mojej najnovšej verzii aplikácie Word Clock som na zaistenie napájacieho kábla použil malý záves (asi 3 cm). Výhodou je, že nemusíte rezať malý kúsok dreva.

Krok 8: Dajte to všetko dohromady

Teraz sme vytlačili alebo vystrihli tvár Word Clock, dokončili maticu LED a spojili elektronické súčiastky, je čas dať dohromady všetky vrstvy Word Clock.

Vložte tvár hodín Word do rámu RIBBA.
Vložte (polo) nepriehľadný papier (bežný tlačový papier alebo pauzovací papier), aby svetlo dobre rozvádzalo pozdĺž písmena.
Vložte mriežku do rámu RIBBA.
Dosku s maticou LED na jednej strane a na druhej strane s elektronickými komponentmi je možné opatrne vložiť do rámu RIBBA.

Krok 9: Vytvorenie zadnej časti hodín programu Word

Zadná strana hodín môže byť jednoducho vyrobená z drevenej dosky. Najkrajší spôsob, ako to urobiť, je odpíliť kus dosky v rovnakých rozmeroch (asi 22,5 x 22,5 cm) ako doska, ktorá bola dodaná v ráme RIBBA. Vyvŕtajte dva otvory v zadnej časti hodín Word: jeden na pripevnenie na stenu (ak chcete) a jeden na napájací kábel na opustenie programu Word Clock.

Odrežte dva kusy dreveného pásu s dĺžkou asi 20 cm. Tieto dva pásy majú dve funkcie:

Držte drevenú dosku s LED pásom RGB na jednej strane a na druhej strane s elektronickými komponentmi na mieste
Vytvorenie povrchu, na ktorý sa dá naskrutkovať zadná časť hodiniek Word.

Teraz tieto pásy priskrutkujte na vnútornú stranu rámu RIBBA a uistite sa, že ich pevne pritlačíte na dosku, ktorá drží elektrické súčiastky. Ďalej môžete na drevené pásy položiť drevenú dosku, ktorú ste práve napílili, a pripevniť ju pomocou skrutiek..

Ak chcete hodiny Word umiestniť na stenu, uistite sa, že zadná strana hodín Word je pevne pripevnená.

Krok 10: Programovanie Arduino Nano

Ak ste nováčikom v programovaní Arduina, odporučil by som najskôr urobiť niekoľko návodov (napríklad Blink), ktoré sú veľmi poučné (a zábavné!).

Keďže som len študent strojného inžinierstva, programovanie nie je mojou obľúbenou súčasťou projektu. Našťastie môj švagor je majster v informatike, takže programovanie Arduina bolo pre neho hračkou. Takže všetky kredity za programovanie sú pre neho (vďaka Laurens)!

Základná myšlienka je, že naznačíte, ktoré diódy LED sú súčasťou daného slova. Všimnite si toho, že prvá LED je označená ako LED číslo 0. Máme teda 0-168 LED. Ďalej Arduinu poviete, ktoré slová sa musia v konkrétny čas rozsvietiť. Na RTC DS3231 nastavíte čas, aby Arduino vedel, aký je aktuálny čas.

Farby LED diód RGB sú určené hodnotou 0-255 pre červenú, zelenú a modrú. Červená dióda je teda označená (červená, zelená, modrá) = (255, 0, 0) a fialová LED dióda (reg, zelená, modrá) = (255, 0, 255). LED, ktorá sa nepoužíva, má farbu (červená, zelená, modrá) = (0, 0, 0).

Slová môžete zoskupiť podľa ich účelu: