Relógio infinito controlado por smartphone: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Já vi muitos projetos de Espelhos Infinitos e Relógios Infinitos em Instructables, então decidi fazer o meu. Pode não ser muito diferente dos outros … mas eu mesmo fiz, é mesmo!

Caso você ainda não saiba:

O que é um relógio infinito?

Um relógio infinito usa vários reflexos entre um espelho e um espelho semirreflexo para dar a ilusão de grande profundidade, embora tenha apenas um centímetro de profundidade!

O tempo é indicado por LEDs que refletem muitas vezes entre essas interfaces e dão essa impressão de profundidade.

Múltiplos reflexos dão a impressão de profundidade

Os LEDs são endereçáveis e multicoloridos, por isso é fácil usá-los para fazer animações leves.

Eu queria torná-lo interativo e mutável, então adicionei um controle de smartphone usando comunicação Bluetooth. Existe uma comunicação real de duas formas entre o relógio e o smartphone. O usuário pode usar a HMI (Human Machine Interface) para alterar os vários parâmetros, como animações, cores. Mas ela também pode enviar comandos diretos, por exemplo, para alterar a hora, e o relógio responde para dizer se o comando é aceito ou não.

O HMI foi feito usando um aplicativo Android programável, então eu só tive que projetá-lo e codificar a comunicação no lado do Arduino.

Vamos começar agora…

Etapa 1: O que você precisa?

Para construir este relógio infinito, aqui está o que você precisa (os preços são indicativos):

• Um Arduino nano (2 USD)
• Uma faixa de led endereçável, como WS2812 leds, 60 leds por metro (6 USD)
• Um módulo bluetooth, como o HC-05 (3 USD)
• Uma placa de ensaio (1,5 USD)
• Uma fonte de 5 V, capaz de fornecer 4 A ou mais
• Alguns fios elétricos
• Um smartphone com Android e o aplicativo Bluetooth Electronics da KeuwlSoft
• Algumas peças de painel de fibra de média densidade (MDF, uma de 3 mm de espessura e outra de 10 mm de espessura)
• Uma placa de acrílico transparente ou perspex (cerca de 15 a 20 USD)
• Películas adesivas de espelho e espelho semi-refletivo (de 4 a 15 USD)
• Conectores, resistores e uma capacitância de 1000 µF
• Um pouco de cola e fita adesiva.

Diagrama de princípio da geometria do relógio

A placa plexi deve ter 2 a 3 mm de espessura para que fique firmemente no lugar quando em uso.

O diagrama acima explica a geometria do relógio. A faixa de led é colocada entre os dois espelhos. Claro, você precisa de 60 desses leds na tira. Você pode encontrar fitas de led online com 60 leds por metro, então uma delas é boa. Então, o perímetro do círculo led é de 1 m, seu diâmetro é 100 / PI = 31,8 cm (aprox. 12,53 polegadas).

Prepare seus componentes

Corte um círculo com este diâmetro na placa de MDF de 3 mm. Para fazer isso, fui ao fablab local e pedi para usar o cortador a laser. Eles podem até fazer isso por você, se você pedir gentilmente e vier com a prancha: leva apenas alguns segundos. Enquanto você estiver lá, corte o mesmo disco em sua placa de acrílico.

Da placa de MDF, você agora tem um disco e a placa com o orifício circular. Guarde os dois para mais tarde.

Para manter os LEDs no lugar, corte também no MDF de 1cm de espessura um cilindro fino do mesmo diâmetro. A espessura não é importante, desde que não seja muito frágil. A faixa de LED será colocada dentro deste cilindro, por isso é importante que o perímetro interno seja igual ao comprimento da faixa. Muito longo ou muito curto, e alguns leds podem ter espaçamento irregular, então seja muito preciso aqui.

Cortar uma placa tão grossa pode demorar um pouco mais do que cortar a fina. Pergunte ao proprietário do fablab se o cortador a laser é potente o suficiente para cortar essa espessura. Para mim, o laser teve que passar mais de dez vezes para aquela parte, em comparação com apenas duas para a outra placa.

Você também pode…

Também é possível usar placas de acrílico transparentes ou coloridas aqui em vez de MDF. O plexiglass existe em várias cores, do preto ao amarelo, ao verde e ao roxo, por isso não hesite em experimentá-los.

O fablab sabe como cortá-los, e cortar plexiglass é muito "limpo" em comparação com a madeira que pode "queimar" (quero dizer, mudar de cor devido à energia do laser) no caminho do laser. O plexiglass para espelho também existe, o que pode evitar que você compre o filme para espelho. Lembre-se de, ao cortá-lo, enviar o laser para a parte traseira do espelho …

Abaixo estão os arquivos de geometria para o corte a laser.

Etapa 2: montar o relógio

Para fazer o relógio, basta montar as peças, conforme o esquema.

Prepare o caso

Primeiro, cole o filme de espelho no disco MDF. Será o fim do relógio.

Em segundo lugar, cole o filme semitransparente no disco de plexiglas. Isso forma o vidro frontal do relógio. Este disco será inserido na placa de MDF, no orifício do círculo: cole com cola de madeira se necessário, ou use borracha de silicone.

Por último, prepare os LEDs. Os LEDs WS2812 usam 3 almofadas de conexão: alimentação de tensão, aterramento e comando. Se já houver 3 fios elétricos conectados, basta usá-los. Caso contrário, solde 3 fios nas almofadas de conexão. Lembre-se de que os LEDs são dispositivos polarizados: isso significa que a corrente flui em apenas uma direção. Essa direção é indicada na faixa com uma seta. Em seguida, você deve soldar os fios no final da tira de onde vêm as setas (não a extremidade para a qual as setas apontam).

Cole os LEDs dentro do cilindro de MDF grosso e monte as 3 peças, com cola e / ou fita.

Depois a parte eletronica

Coloque o Arduino na placa de ensaio e crie o circuito conforme mostrado acima. Certifique-se de que todos os aterramentos (GND) estejam conectados (GND do Arduino, módulo HC-05, faixa de LED e alimentação).

• Os pinos RX e TX do módulo HC-05 Bluetooth são conectados aos pinos D3 e D2 do Arduino
• A linha de dados da faixa de LED é conectada ao pino D12, você pode inserir um resistor de 300 Ohms no meio, se tiver um.

Se você quiser alterar os pinos, altere suas definições no código de acordo (linhas 7 e 13 do arquivo ino).

Observe que o módulo HC-05 requer um divisor de tensão para seu pino RX, conforme mostrado abaixo. Portanto, você precisa de um resistor de 1000 Ohms e outro de 2000 Ohms.

A fonte é usada tanto para o Arduino quanto para a faixa de LED. Primeiro conecte o capacitor 1000µF em um terminal de parafuso (dominó). Você pode usar o conector rápido se tiver algum. Veja aqui para mais detalhes.

Este capacitor também pode ser polarizado: certifique-se de que as pernas + e - estejam conectadas aos + e - da fonte. Como pode ser visto na imagem do capacitor, a perna - está rotulada com um grande sinal de menos.

Em seguida, no conector, conecte os fios elétricos para conectar a faixa de LED e a placa Arduino. Como dito acima, todos os GND devem ser conectados juntos. Do potencial positivo da fonte, conecte o fio 5V da tira e passe um fio no pino 5V do Arduino: deixe-o desconectado por enquanto, você vai conectá-lo no final.

Verifique tudo … duas vezes

Verifique todas as conexões duas vezes … Use um multímetro, se tiver um, para verificar a continuidade elétrica.

Se tudo estiver correto, seu relógio está quase pronto. Não forneça por enquanto.

Etapa 3: faça upload do código

Vamos programar

Para fazer upload do código no Arduino nano, use o IDE do Arduino. Coloque todos os arquivos em uma pasta chamada "Horloge_LED3_nano_BTOK" em sua pasta Arduino. Abra o IDE, selecione os parâmetros adequados (tipo de placa, porta COM, etc) e clique no botão de upload.

Em seu smartphone Android, instale o aplicativo Bluetooth Electronics, você pode encontrá-lo facilmente no Google Play. Baixe o arquivo "BluetoothElectronicsCode.txt" deste Instructable e altere a extensão para zip: você obterá um arquivo zip com o código para a interface do smartphone para rodar com Bluetooth Electronics.

Quando estiver pronto, conecte o fornecimento. Os LEDs acenderão, o módulo HC-05 também apagará para procurar a conexão. Inicie o aplicativo Android e siga as instruções para emparelhar o módulo Bluetooth com seu smartphone. Quando estiver pronto, inicie o HMI: você está pronto para jogar!

Observe que…

O primeiro LED da faixa deve ser colocado na parte superior do relógio. Se você não o colocou lá, você pode alterar o valor do parâmetro de deslocamento no código (linha 65 do arquivo ino). Ele cuida disso.

Quando você colou a faixa de LED dentro do cilindro raso, havia 2 opções: ou a faixa girava no sentido horário ou anti-horário. Se você fez da maneira errada, os ponteiros do relógio vão virar na direção errada! Sem problemas. Basta alterar o valor da variável booleana sens_horaire para true (linha 77 do arquivo ino)

Etapa 4: Divirta-se

Uma última configuração …

Agora, acerte a hora. Isso pode ser feito usando comandos simples que você digita no pequeno console na parte inferior esquerda da HMI.

• Hxx: defina as horas para xx (ex: H4)
• Myy: defina os minutos (ex: M15)
• Szz: definir os segundos (ex: S30)

Os comandos podem ser encadeados inserindo uma estrela entre eles, por exemplo: H4 * M15 * S35

Definir horas e / ou minutos zera os segundos.

Você verá então que a hora é rastreada por um LED VERMELHO, os minutos por um LED VERDE:

São 9:52:00!

A cor dos segundos pode ser alterada usando o controle deslizante no HMI

Quando você move o controle deslizante, o pequeno círculo no lado direito mostra a cor atual. Quando o controle deslizante para, ele envia a cor para o relógio e o LED dos segundos muda de acordo.

Os controles deslizantes ANIMAÇÃO e PALETA podem ser usados para selecionar e personalizar as animações de luz no relógio. Teste-os e veja alguns exemplos no vídeo. Quando você altera algumas configurações na HMI, o pequeno console mostra a resposta do Arduino.

Animações …

• 0: Apenas exibe a hora, você pode alterar a cor dos segundos usando o controle deslizante.
• 1: Um fundo colorido (você pode mudar a cor) de amplitude variável.
• 2: Arco-íris giratório
• 3: Uma faixa colorida (que pode ser alterada) que dá uma volta por segundo.
• 4: uma faixa colorida que salta no ponteiro dos segundos.
• 5: Um fundo colorido (você pode mudar a paleta) de amplitude aleatória.
• 6: Apenas exibe a hora, o ponteiro dos segundos muda sua amplitude luminosa.
• 7: Bandeiras rotativas (mude a paleta para mudar a bandeira entre 4 possíveis)

A bandeira francesa - é 7:11:51

Outra animação foi adicionada recentemente, que muda a cada 15 segundos para uma animação escolhida aleatoriamente.

O botão MINUTES liga e desliga os LEDs brancos a cada 5 minutos do relógio.

São 7:11:25

Observe que o vídeo e as fotos foram feitos com um smartphone e, portanto, são de baixa qualidade. As cores são muito mais brilhantes e precisas no relógio do que no vídeo …

O que mais?

Espero que goste de fazer este relógio infinito. Ainda há muito a fazer: você pode pintar a placa frontal de MDF para torná-la mais agradável, adicionar outra faixa de led no lado externo do cilindro para ter um pouco de luz animada projetada na parede também, etc.

Etapa 5: nova versão para manter o tempo preciso

O relógio do Arduino nano tende a se atrasar, pois não tem um relógio preciso. Fiz outra versão usando um Real Time Clock (RTC) para manter um horário preciso.

RTC existem em vários modelos, eu recomendo usar um módulo DS3231, que é muito preciso (em comparação com DS1307). Esta nova versão do programa usa a biblioteca MD-DS3231, disponível aqui. Basta criar uma nova pasta chamada Horloge_LED3_nano_BT_RTC em sua pasta Arduino e baixar todos os arquivos.

Conecte o DS3231 como um dispositivo I2C, ou seja, SDA para A4 e SCL (ou SCK) para A5

Primeiro, você precisa definir a hora do RTC. Veja por exemplo este Instructables ou este tutorial.

Carregue o arquivo Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino em seu Arduino nano e execute-o. A hora é atualizada a cada 30 minutos, de forma que o relógio permanece acurado o tempo todo.

Claro, você precisa ter a bateria no módulo RTC, porque ela mantém o RTC ativo mesmo que não seja fornecido pelo Arduino, e pode manter a hora exata.