5 £* Pizza Box RGB hodiny: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento projekt sa začal, keď som mal šťastie, že som v stánku na trhu našiel niekoľko roliek pásky WS2811 RGB LED za 1 libru/rolku. Dohoda bola príliš dobrá na to, aby som ju premeškala, a tak som musel nájsť dôvod, prečo využiť svojich novo získaných 25 metrov v zásade pásky NeoPixel. V tomto projekte som použil asi 3 metre.

Inšpirácia prišla v dvoch formách od dvoch veľmi rešpektovaných mien v komunite tvorcov - ani jeden z nich v tom čase nestaval hodiny. Mechanika krabice bola silne inšpirovaná videom od Fran Blanche o vytvorení obrovského 7 segmentového displeja a myšlienkou použitia NeoPixels na zmenu farby každého segmentu pochádza z projektu Unexpected Maker a jeho projektu Neo7Segment Display (YouTube & Tindie). Mali by ste sa pozrieť na oboch - sú úžasné.

Tento návod je podrobným sprievodcom k vytvoreniu funkčného displeja a umiestneniu základných hodín na neho. Na konci je krok s názvom „Prispôsobte si ho“s radami a tipmi, kam ďalej. Ak ho urobíte, pošlite obrázok do komentárov - rád by som videl, ako si ho ľudia prispôsobujú.

Krok 1: Zoznam dielov

Cena 5 libier v názve je skutočne to, čo ma tento projekt stál. Či sa dá replikovať za túto cenu, bude závisieť od prevládajúcich cien v čase nákupu požadovaných dielov. Dostal som výhodnú ponuku s LED pásmi a cením si, že nie každý bude mať také šťastie. Do projektu som nezahrnul náklady na pizzu, pretože škatule boli použité až po zjedení:-)

Použil som nasledujúce zakúpené diely (kde sú odkazy v tejto sekcii označené * sú to odkazy na pobočky - to znamená, že za každý nákup zarobím niekoľko pencí, ale neplatíte nič viac). Tu uvedené ceny sú platné v deň písania tejto správy:

• Wemos D1 Mini (https://s.click.aliexpress.com/e/eMzZNz3 *) [2,10 GBP]
• Wemos D1 Mini Prototype Sheild (https://s.click.aliexpress.com/e/cL0f39Su *) [1,90 GBP/5] - Použil som to, aby som mohol v budúcnosti obnoviť ESP pre ďalší projekt, môžete spájkovať priamo ak chcete, na Wemos D1 mini
• 3 m 12V pásky WS2811 LED (https://s.click.aliexpress.com/e/EubEE27 *) [1,55 GBP/m v tomto zozname, zaplatil som 1 GBP za 5 mil., Takže ma to stálo 60 p]
• Menič zníženia napätia DC-DC (https://s.click.aliexpress.com/e/iuRRRzJ *) [31p]
• Napájací konektor (https://s.click.aliexpress.com/e/fUJyNVF *) [58 p]
• Button (https://s.click.aliexpress.com/e/by8JYjri *) [1,85 GBP/10]

*Celkové náklady na tento projekt pre mňa = 4,15 GBP (8,20 GBP za ceny v odkazoch vyššie)

Tiež som použil nasledujúce materiály, ktoré som mal okolo domu:

• 4 veľké kartónové škatule od mrazenej pizze
• Obojstranné lepidlo v rôznych šírkach
• Kovová páska (postačí však gafferová páska alebo akákoľvek páska, ktorá prestane prechádzať svetlom)
• Alobal
• Pripojovací drôt
• Útržok proto-dosky
• Napájanie 12V, zachránené zo starej tlačiarne

Použil som tieto nástroje:

• Oceľové pravítko
• Skalpel alebo ostrý nôž
• Nastaviteľná rezačka otvorov na papier a karty
• 10 mm vŕtačka
• Spájkovačka a spájkovačka

Veľmi som použil to, čo som mal po ruke, môžu existovať rôzne alebo lepšie spôsoby, ako dosiahnuť rovnaké výsledky. Ak sa rozhodnete zmeniť jednu časť (napríklad LED pásik), budete musieť zmeniť aj ďalšie (napríklad napájací zdroj).

Krok 2: Vytvorte škatuľu

Horná časť škatule je vyrobená z jednej škatule na pizzu a spodná z druhej. Rozmery, ktoré som použil, boli nehodou veľkosti škatúľ na pizzu, ktoré som mal, ale fungovali celkom dobre. Rozmery hornej a spodnej časti po orezaní boli 632 mm x 297 mm. Konečné hodiny sú hlboké 562 mm x 227 mm x 40 mm (vrátane tlačidla).

Otvorte prvú škatuľu naplocho tak, že prstom opatrne prepracujete všetky zlepené okraje, potom orežte boky po celom obvode, aby ste pomocou úzkeho pruhu prichytili dva veľké štvorcové kusy. Opakujte to s druhým políčkom a uistite sa, že sú obe rovnako veľké. V strede každého poľa by mali byť iba bodové značky.

Pomocou skórovacieho nástroja (ak ho máte) alebo tupého noža alebo biro zabodujte po všetkých stranách každého poľa. Deliace ryhy by mali byť 37 mm od všetkých okrajov na jednom (toto bude spodok) a 35 mm od všetkých okrajov na druhom (hornom). Rozdiel tu zaisťuje, že tieto dva kusy budú po dokončení projektu sedieť jeden nad druhým.

Deliaca ryha tvorí v každom rohu štvorec. Odrežte pozdĺž boku štvorca na dlhom okraji, aby kratšie okraje zostali so záložkami na každom konci, potom odrežte malý trojuholník zo štvorca vedľa čiary rezu tak, aby sa záložka zmestila do polovice dokončenej škatule. Na sivú stranu týchto záložiek naneste obojstranné lepidlo. Vykonajte to pre hornú aj dolnú časť. Na kartách, ktoré znázorňujú šablónu pripevnenú k hornej časti, môžete vidieť detail záložiek a miesto, kde je potrebné ich vystrihnúť.

Ďalej budeme pracovať na dne. Na druhom obrázku (ospravedlňujeme sa za problém s zaostrovaním - nevšimol som si, kým nebolo neskoro) môžete vidieť, kam by mala alikvóta ísť - všetko, čo je označené 'X', je miesto, kde nechcete fóliu celú odpočinok by mal byť zakrytý. Ponechajte podklad na mieste, kde je X, umiestnite fóliu a opatrne orežte tieto oblasti. Dávajte pozor, aby ste do dvoch stredných sekcií, kam pôjde elektronika, neumiestnili fóliu. V zásade musíte nechať priestory pre elektroniku (pozri obrázky v záverečnej časti) a každé z miest, kde budú prilepené záložky, aby sa krabica vyplnila a aby sa zmestili rozdeľovače.

Spodný box je potom možné zložiť sklopením okrajov nahor a prilepením 4 malých úchytiek. Potom môžu byť pridané 4 oddeľovače, jeden na každú stranu malého stredového úseku a jeden v strede každého výsledného štvorca. Môžu byť vyrobené z tretieho boxu na pizzu a mali by mať rovnakú šírku ako horná a dolná časť a mali na oboch koncoch ryhu 37 mm. Dva, ktoré sa hodia do stredu, je potrebné pokryť fóliou po celej strane, ktorá smeruje preč od strednej časti, a iba pre stred 120 mm na strane, ktorá smeruje do stredu. Ďalšie dve môžu byť úplne zakryté.

Na vrch vytlačte priložený SVG (upravte ho tak, aby sa zmestil do škatule, ak má inú veľkosť) a potom vystrihnite biele časti do vnútra každej čiernej čiary. Túto šablónu naneste na vrch a nakreslite ju tak, aby tvorila 4 číslice, 2 na každú stranu od stredu. Najľahšie môžete začať dvoma strednými číslicami, každou na jednej strane stredovej časti a potom dvoma vonkajšími číslicami lemujúcimi okraj šablóny ryhami. Opatrne ich prerežte skalpelom alebo ostrým nožom. Pomocou sady na vyrezávanie otvorov na zníženie šírky rezov odstránených zo šablóny vyrežte v strednej časti dva otvory pre hrubé črevo. Mali by byť od seba približne rovnako vzdialené ako dva protiľahlé segmenty na tej istej číslici. Nakoniec prevráťte vrchnú časť, zdvihnite všetky štyri okraje na deliacich ryhách a prilepením úchytiek vyplňte políčko. Vrch je teraz hotový a môže byť odložený až do posledného kroku.

Nakoniec urobte dva malé kusy v tvare U a jeden kus mostíka, ako je to znázornené na obrázkoch. Prvé dva majú posilniť oblasti, kde bude umiestnená elektronika, a ten druhý drží diódy LED pre hrubé črevo v strede hodín.

Krok 3: Vytvorte číslice

Táto sekcia je oveľa jednoduchšia, ako sa zdá!

Jednoducho vystrihnite 32 tvarov uvedených na prvom obrázku (pomocou rozmerov na druhom obrázku) a spojte ich podľa tretieho obrázku. Ak ste použili box inej veľkosti, budete musieť použiť iné merania. V zásade sa riadia čiernymi čiarami na šablóne pre vrch, ale siahajú smerom von k rohom a okrajom každej zo štvorciferných sekcií.

Potlačenú stranu karty som pokryl bielym lepivým zadným papierom, aby bola väčšia pravdepodobnosť, že budú odrážať svetlo a skryť obrázky pizze pred pohľadom.

Krok 4: Pripojte diódy LED

Celý tento proces je dosť chaotický a je múdre ho brať pomaly a trpezlivo. Pás je dosť pružný, ale môže sa poškodiť, ak ho ohýbate príliš drsne alebo príliš často. Obrázky ukazujú, na čo sa zameriavate (prvý má prvý segment vľavo a druhý ho má hore).

LED pásik, ktorý som použil, je vyrobený tak, že 1 pixel pozostáva z 3 LED diód. Použil som teda 3 LED diódy pre každý segment každej číslice. Rovnako ľahko by ste však mohli použiť 1 LED na segment, ak by ste používali jednotlivé LED diódy NeoPixel.

Ak ste si kúpili LED pás, na ktorom je samolepiaca páska - dobre urobené, ušetrili ste si hodinu bolesti. Ak, ako ja, vaša páska nemá lepivú podložku - vezmite si obojstrannú lepiacu pásku a prilepte ju k zadnej časti pásu. Našiel som najľahší spôsob, ako zarovnať jeden okraj nahor a potom ostrý nôž rozrezať previs z opačnej strany.

Aby sa maximalizoval pozorovací uhol displeja, musí byť pásik LED namontovaný čo najbližšie k vrcholom segmentových boxov, čím vyššie je tento prvok namontovaný, tým menšia je pravdepodobnosť, že pri pohľade na displej uvidíte samotné diódy LED.. Ak používate jednotlivé NeoPixely, mali by byť z rovnakého dôvodu namontované tak ďaleko do „stredových rohov“každého segmentu.

LED diódy musia mať jeden „pixel“na sekciu. Na každej číslici začínajú v hornom segmente a prechádzajú okolo okrajových segmentov v smere hodinových ručičiek. Šípky na páse musia vždy smerovať aj týmto smerom. Posledný pixel ide do stredného segmentu. Skúsil som niekoľko spôsobov, ako to urobiť, a obrázky ukazujú najľahší spôsob. Môžete prísť na to (ako som to urobil na začiatku), že nemôžete dosiahnuť, aby sa časti pásky zarovnávali so segmentmi číslice - nebojte sa, odstrihnite pásku v mieste odstrihu a začnite novú sekciu v nasledujúcom segmente okolo.

Akonáhle sú LED diódy umiestnené do jedného segmentu, vyrežte v rozdeľovači segmentov štrbinu, aby bolo možné pásku prechádzať bez prepúšťania svetla, a potom pásku jemne zložte, aby sa prilepila do ďalšieho segmentu podľa obrázku.

Rozhodol som sa pripevniť diódy LED k rozdeľovačom segmentov, ale bolo by rovnako možné ich pripojiť k rozdeľovačom škatúľ a číslic (aj keď to máte v úmysle, nezakrývajte tieto kusy pri výrobe krabice fóliou, segmentové oddeľovače.

Akonáhle budete mať všetku svoju LED pásku prilepenú v každom segmente, budete musieť spojiť všetky sekcie, ktoré ste prerezali (prinajmenšom strednú). Dátový riadok musí byť jedna súvislá cesta okolo každej číslice začínajúca zhora, postupujúca v smere hodinových ručičiek okolo okraja a potom cez stred. O to sa obvykle postará pásik tým, že ste ho orezali, jednoducho pripojte „Dout“na konci jednej sekcie k „Din“na začiatku ďalšej.

Teraz máte dátovú linku, pripojte napájanie. Jedinou požiadavkou je, aby jedno pripojenie „12 V“v každej sekcii a jedno pripojenie „GND“v každej sekcii bolo potrebné pripojiť buď k inej sekcii, alebo k napájaniu. Nemusí to byť na konci alebo dokonca na rovnakom mieste. Vyžaduje sa iba to, aby boli všetky časti pásky v číslici navzájom nejakým spôsobom spojené. V nasledujúcom kroku prepojíme číslice s elektrickými vedeniami a navzájom.

Krok 5: Spojte to všetko dohromady

Nikdy by ste tomu neverili, vzhľadom na veľkosť, ale toto je najviditeľnejšia časť celého projektu. Cieľ je veľmi jednoduchý, spojiť všetky diely dohromady a zlepiť ich páskou, aby ste zaistili, že zo svetelného boxu jedného segmentu do druhého prejde čo najmenej svetla.

Najprv prilepte malé rozperné diely v hornej a dolnej časti malých stredových častí - konce s výrezmi pre drôty by mali smerovať do stredu. Vyvŕtajte každý 10 mm otvor do zadnej časti škatule (ten v hornej časti pre tlačidlo a v spodnej časti pre napájací konektor).

Naľavo od väčšej číslice spojte dva dlhé napájacie chvosty (asi 40 cm dlhé) s prípojkami v pravom dolnom rohu. Do ďalšej číslice urobte to isté s kratšími chvostmi (asi 20 cm). Opakujte s číslicami 3 a 4 a pridajte chvosty do ľavých dolných rohov s krátkymi chvostmi na číslici 3 a dlhými na číslici 4.

Prvú číslicu umiestnite do prvého priestoru a v spodnej časti podložte rozdeľovače, kým nevystúpia v strednej časti. Pripojte drôt k prvému `Din 'a rovnakým spôsobom ho zapojte do hornej strednej časti (zelená na obrázkoch). Opakujte s ďalšou sekciou v a potom pripojte poslednú „dout“(stredný segment) prvej číslice k prvej „din“(horný segment druhej číslice).

Opakujte s pravou číslicou, aby ste zaistili, že „dout“jednej číslice bude vždy spojený s „Din“nasledujúceho, v skutočnosti bude v skutočnosti existovať jedna súvislá dĺžka LED pásika

Akonáhle sú všetky 4 pripevnené, naneste pásku na 4 vnútorné okraje stredného kosoštvorca každej číslice a zadnú stranu škatule, zopakujte to pre spodný a horný trojuholník a tiež pozdĺž ľavej strany každého zo zvislých oddeľovačov (urobil som toto v dvoch častiach, aby priestor pre drôt, ktorý spája segmenty, prešiel stredom. Je ťažké presne popísať, kam ide páska, ale na obrázku by to malo byť celkom zrejmé.

Akonáhle sú všetky štyri číslice na mieste, pripojte napájacie a uzemňovacie vodiče k malej centrálnej časti diód LED v dolnom konci a dátový vodič k „Din“v hornej časti. Veďte ich cez príslušné medzery a umiestnite rozperu do stredu stredovej časti.

Krok 6: Pripojte ho

Začnite spájkovaním chvostov k sieťovej zásuvke a tlačidlu a pridaním trochy pásky alebo tepelného zmršťovania, aby sa zabránilo skratovaniu kontaktov. Vložte ich do ich otvorov a zaskrutkujte.

Ak používate prototypový štít, pridajte k štítu a Wemosu vhodné záhlavia (tieto sú obvykle dodávané s Wemosom a so štítmi, ktoré som kúpil, bola dodaná aj ďalšia sada).

Vezmite malý kúsok zošrotovaného proto-boardu a do jeho stredu pripájajte prevodník DC-DC (ako na obrázku).

Začneme najskôr pracovať v spodnej časti strednej časti. Vezmite všetky kladné spojenia (celkom by malo byť 6 vodičov - jeden z každej číslice, jeden z dvojbodky v strede a jeden z napájacieho konektora). Všetky tieto spájkujte na proto-dosku v otvoroch susediacich s „+in“prevodníka DC-DC. Potom každý ohnite a spájkujte k ďalšiemu, aby boli všetky a „+in“prevodníka prepojené.

Teraz vezmite všetky pripojenia GND a zopakujte vyššie uvedené kroky a spojte ich všetky s protokolom a s „-in“prevodníka DC-DC. Model konvertora, ktorý mám, spája zem so zemou na doske plošných spojov, ak to váš nie je, urobte to tiež.

Prvá fotografia ukazuje proto-dosku so všetkými koncovkami z LED diód a napájaním spojeným s prevodníkom DC-DC a jedným z drôtov na napájanie Wemosu.

Pripojte dva dlhé vodiče z výstupu prevodníka DC-DC (opäť ich spájkujte do susedných otvorov na proto-doske a ohnite ich tak, aby sa dotýkali kolíkov prevodníka) a pripojte ich k multimetrovej súprave na `Vdc`, na napájací konektor naneste 12VDC a zmerajte napätie na výstupe z meniča. Nastavte prevodník tak, aby ukazoval 3,3 V. Odpojte chvosty od mutimetra a vyveďte ich do hornej časti stredovej časti.

Pripojte tieto koncovky k prototypovému štítu (alebo priamo k ESP, ak štít nepoužívate) v polohách označených „3v3“a „GND“. Pripojte tiež jednu stranu tlačidla k `GND`. Na obrázku vidíte malý prepínač na proto-doske, ktorý mal umožniť testovanie vypnutia napájania z prevodníka DC-DC, keď som mal ESP pripojené k USB. Na bežný beh to nie je potrebné.

Nakoniec dve sady NeoPixelov (dlhý pruh pre číslice a dvojbodka v strede) a druhú stranu tlačidla je potrebné prepojiť nasledovne:

• Pruh číslic - D2
• Colon Strip - D3
• Tlačidlo - D7

Jednoducho pripájajte tri vodiče k štítu (alebo ESP) a všetko je spojené. Protoboard na svojom mieste pripevnite pomocou penovej lepiacej podložky alebo podobného materiálu a štít alebo ESP tiež.

Krok 7: Pridajte kód

Po prvé, ak ste ESP8266 nikdy predtým nepoužívali, pozrite sa na toto video od Briana Lougha, kde nájdete podrobnosti o jeho nastavení.

Najväčším problémom pri stavbe hodín je vytvorenie používateľského rozhrania na ich nastavenie. Aby som to obišiel, použil som ESP8266 a hodiny sa samy nastavujú pomocou NTP. Takto by mal byť čas vždy správny.

Nebudem prechádzať náčrtok po riadku, aby som vysvetlil, ako to funguje, pretože toto nie je návod na kódovanie Arduino/ESP a je už dostatočne dlhý. Existuje niekoľko komentárov pre tých, ktorých zaujíma, ako to funguje.

Priložený náčrt je veľmi jednoduchý na zobrazenie základných vlastností hodín. Fungovanie skice závisí od viacerých knižníc (niektoré sú predvolene nainštalované, niektoré sú k dispozícii v správcovi knižníc, niektoré iba na GitHub):

• Drôt
• ESP8266 Wi -Fi
• Adafruit_NeoPixel [https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel]
• TimeLib [https://github.com/PaulStoffregen/Time]
• NtpClientLib [https://github.com/gmag11/NtpClient]
• RGBDigit* [https://github.com/ralphcrutzen/RGBDigit]
• Ticker
• OneButton [https://github.com/mathertel/OneButton]

*Ďakujem Ralphovi Crützenovi za zlúčenie potrebných zmien do jeho knižnice RGBDigit, aby som mohol ponúknuť tento projekt bez zachovania jeho druhej verzie.

V súčasnosti sú implementované nasledujúce funkcie:

• Zobrazuje čas vo farbe nastavenej v kóde
• Dvojbodka v strede bliká zelene na mieste, kde je internetové pripojenie, a červene, ak nie je.
• Pri každom stlačení tlačidla sa prepína medzi zobrazením času (HH: MM) a dátumu (DD: MM).

Nakoniec je možné oveľa viac vecí, pokiaľ ide o manipuláciu s farbami pomocou knižnice RGBDigit, ako aj o načítanie informácií na zobrazenie z internetu (na to všetko sa používa ESP8266).

Mám v úmysle pokračovať v zlepšovaní kódu a budúce verzie budú k dispozícii na stránke GitHub. Ak to vytvoríte a do kódu pridáte funkcie sami, neváhajte odoslať žiadosť o stiahnutie.

Krok 8: Prispôsobte si ho…

Teraz máte plne funkčné hodiny na pizzu. Otázkou teraz je, čo s tým urobíte!

Momentálne sú moje hodiny stále v „brutalistickej“sivej farbe tabule. Nakoniec sa však zmení na niečo oveľa jemnejšie pre oko. Mám niekoľko nápadov, ako by som to mohol v konečnom dôsledku zlepšiť, a nájdete ich v nasledujúcom zozname:

• Uvažoval som o tom, že by som prednú stranu prekryl vinylom s efektom dreva a potom ho jednoducho nakrájal ostrým nožom tam, kde sú svetlé medzery. Vyzeralo by to oveľa výraznejšie, ako si myslím.
• Tiež som zvážil dodržanie tohto sprievodcu (platený za - nie pridružený) a ozdobenie prednej strany v štýle steampunk/dieselpunk.

Naozaj by som chcel vidieť, čo robia ostatní s ich hodinami.

To isté platí pre kód. Displej bol koncipovaný ako hodiny, ale existuje tisíc a jeden spôsob, ako pridať ďalšie funkcie. Zoznam úloh, ktoré mám urobiť, aby som tento projekt posunul na ďalšiu úroveň, je uvedený nižšie. Čo by ste pridali?

• Pridajte teplotu, vlhkosť, počet peľov z predpovede počasia v cykle alebo stlačením tlačidla.
• Zmeňte jas podľa dennej doby (v noci je tmavá alebo vypnutá).
• Zmeňte farbu zobrazenia času na základe udalostí v mojom kalendári Google.

Nedal som sem všetky tieto veci, pretože to bolo dostatočne dlhé na to, aby sa dalo popísať, ako vytvoriť displej. Možno v budúcnosti napíšem pokračovanie s ďalším kódom.

Ak ste sa dočítali až sem, ďakujem! Užite si hodiny, ak si ich vyrobíte.