Word Clock: 21 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Outra versão do popular word clock. Alimentado por um clone Arduino e LEDs WS2812B, o design foi inspirado primeiro neste exemplo, então reescrevi o firmware incorporando algumas idéias deste instrutível usando a biblioteca fastled.

Meus objetivos para este design eram:

• Letras maiores / mais próximas possíveis sem sangramento de luz entre elas
• Controle sobre letras individuais em vez de uma palavra de cada vez
• Adequado para pendurar na parede ou sentar em uma mesa
• Controles fáceis de usar
• Impressão de qualidade
• Cortável a laser

Tentei minimizar indicadores DIY comuns, como o acabamento da superfície de um objeto impresso em 3D ou as marcas de queimadura / juntas dos dedos / dobradiças vivas de um projeto de corte a laser. Agradeço quando alguém me pergunta onde comprei algo que projetei e construí sozinho.

Posso disponibilizar as peças cortadas a laser de vez em quando aqui no Etsy.

Etapa 1: ferramentas, materiais e suprimentos

O principal requisito para este projeto é o acesso a um cortador a laser que tenha uma área de corte de 9 "x 9" ou maior. Estou usando o onipresente laser de CO2 chinês "K40" de 40w que está disponível em todo o ebay e em outros sites no exterior. O meu foi modificado para permitir o corte de uma área maior (entre outras melhorias), caso contrário, não seria adequado para este projeto logo que sai da caixa. Se você usa o K40, eu recomendo fortemente o uso do K40 whisperer em vez de qualquer software que veio com ele; meus arquivos SVG são desenhados com isso em mente.

Ferramentas:

• Cortador a laser (área de 9 "x 9" ou maior, deve cortar madeira)
• Computador com IDE Arduino
• Grampos
• Material eletrônico genérico (cortadores de fio, decapantes, etc)
• Ferro de solda
• Pistola de cola quente
• Serra

Suprimentos:

• Cola de madeira
• Seringa (para aplicar cola de madeira, procure a ponta curva de plástico de uma seringa odontológica / de irrigação)
• Cola quente
• Fita adesiva
• Pintura (mostrador do relógio)
• Mancha ou pintura (moldura)
• Copos descartáveis e agitador (para rosto epóxi)
• Lixa
• Fio (usei núcleo sólido de calibre 22)

Materiais:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (clone do ebay) a $ 22 + (oficial)
• 1x Módulo RTC DS3231 - $ 1 (ebay)
• 1 resistor de 10k - $ 1 por 50 (ebay)
• 3x interruptores táteis de 10 mm - $ 1 por 20 (ebay)

• 1x WS2812B LED Strip 60 LED / medidor - $ 15 a $ 23 (ebay)

  • Deve haver 60 LEDs por metro para ter o espaçamento correto, normalmente vendidos como rolos de 300 LEDs de 5m.
  • Procure a versão não impermeável
• 1 placa de breakout Micro USB (opcional) - $ 1,25 para 5 (ebay)
• 1x fotorresistor faixa de 10-20k ohm - US $ 1 por 20 (ebay)
• 1 bateria CR2032 - $ 2 por 10 (ebay)
• Epóxi transparente - US $ 20 o litro (Home Depot)
• Apenas algumas onças são necessárias

• 1x compensado de 3 mm - US $ 12 por uma folha de 4 'x 8' (Home Depot)

  Isso geralmente é chamado de underlayment ou Luaun

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48 "Oak Board $ 5 (Home Depot)

  Procure o mais simples e legal

• Papel (papel para impressora ou qualquer coisa translúcida)

Isso é cerca de $ 70 dólares no total, mas você vai acabar com LEDs suficientes para dois relógios, então pode valer a pena pegar outro Arduino e um pedaço de carvalho e fazer dois ao mesmo tempo. Por que não?

Etapa 2: corte de peças de madeira compensada

Isso deve ser bastante simples. Corte um de cada um dos arquivos SVG que começam com "Compensado de 3 mm" do arquivo zip anexado. Primeiro, use uma serra para transformar a folha 4x8 em algo que caiba em seu cortador a laser (se isso não for óbvio)

Você pode notar que a face do relógio está espelhada - descobri que com meu laser eu obtenho uma borda mais nítida na parte inferior do quadro, então coloquei a face mais bonita da madeira para baixo. Se esse não for o seu caso, simplesmente espelhe o arquivo e corte-o com o lado correto para cima. As pequenas partes flutuantes das letras serão frágeis, portanto, evite perfurá-las. Recomendo ajustar as configurações de corte para que as letras caiam sozinhas - é muito fácil estourar no meio de um O se você estiver destacando qualquer parte presa da folha.

Se você quebrar um pedaço de uma carta - nem tudo está perdido. Agarre-se aos pedacinhos e olhe para a frente, para o degrau onde preparamos o rosto, e verá que podemos colocá-los no seu devido lugar sem muitos problemas.

Não se esqueça de gravar a camada azul antes de cortar o vermelho.

Etapa 3: corte as peças de carvalho

Normalmente faço isso antes de começar ou depois de terminar de cortar as peças de madeira compensada, pois requer diferentes configurações de corte e um pouco de configuração no laser. Precisamos de uma de cada uma das peças com os arquivos chamados "Oak Frame" aqui. Você notará que há um retângulo azul no arquivo com as linhas de corte vermelhas. A ideia aqui é usar uma placa residual como um gabarito / fixação no laser para que possamos cortar as juntas dos dedos nas extremidades das placas de forma consistente.

1. Usando uma serra, corte a placa Oak em comprimentos de 9"
2. Prenda uma placa de sucata na cama do laser para que ela não se mova facilmente.
3. Recorte o retângulo azul. Não reinicie ou realoque o laser depois disso, o novo orifício na placa de sucata agora é nosso ponto de referência para o resto dos cortes.
4. Coloque o pedaço de carvalho no recorte e empurre-o para o canto superior esquerdo (supondo que sua origem seja o canto superior esquerdo. Se não … a chave é obter os cortes finais no carvalho e ter a borda superior consistentemente reta, para que possa esteja OK, seja qual for a sua origem). Faça o seu melhor para não mover o tabuleiro de sucata ao fazer isso.
5. Cortar!

Achei o K40 corta carvalho muito bem, mas você terá que ajustar suas configurações até obter um bom resultado.

Etapa 4: monte a estrutura

Dê às peças de carvalho um lixamento rápido para melhorar a superfície, depois coloque-as e aplique um pouco de cola nas juntas dos dedos. É importante que a moldura fique quadrada (ou corresponda ao formato do rosto se o laser cortar um trapézio ou paralelogramo), uma boa maneira de ter certeza de que acertou é usar o rosto como guia antes que a cola seque.

Verifique o posicionamento dos recursos, de trás (face para baixo):

• Os três orifícios para os botões devem estar no lado esquerdo e na parte de trás do relógio
• O único orifício para o fotorresistor deve estar na parte superior e na parte de trás do relógio
• O entalhe para o cabo de alimentação deve estar na parte inferior e na parte de trás do relógio

Se houver qualquer desalinhamento com as bordas superior ou inferior do quadro, tudo bem, desde que não sejam enormes. O exemplo que tenho na foto não é problema, uma lixagem rápida fará com que fique bem antes de tingir.

Você pode usar grampos, se os tiver, ou fita adesiva também funciona muito bem.

Etapa 5: pinte e prepare o rosto

Primeiro: Pinte.

Eu prefiro usar tinta spray no rosto com uma cor bastante neutra. Até agora, usei diferentes tons de cinza, prata e ouro para o rosto com bons resultados. Cores mais escuras proporcionam melhor contraste com as letras quando estão iluminadas. Evite lixar o rosto devido à fragilidade das letras. Se você tinha pedaços de letras quebrados, pinte-os ao mesmo tempo.

Segundo: Aplicar fita adesiva

A fita adesiva vai permitir encher o rosto de epóxi sem que tudo saia pelos orifícios. Aplique uma camada na parte de trás do rosto e pressione sobre toda a superfície para garantir uma boa aderência.

Terceiro: corte a fita adesiva 1/4 da borda. Precisamos manter isso claro para que possamos colar o rosto na moldura sem tornar a fita adesiva um recurso permanente.

Quarto: Opcional - se você tiver pedaços de letras quebradas, vire o rosto e cole-os na fita adesiva no local adequado.

Etapa 6: Instale os LEDs

Primeiro pegue sua faixa de LED e corte-a nas marcas indicadas em 11 peças que são 11 LEDs cada. Deve haver uma linha que mostra onde cortar bem no meio das almofadas de cobre expostas. Tesouras ou alicates são bons.

Em seguida, remova o suporte e cole cada tira na placa traseira da "grade". Se você gravou as diretrizes nesta parte anteriormente, poderá usá-las como referência para manter as coisas em ordem. O espaçamento aqui não é supercrítico, você provavelmente perceberá que ele muda se acabar com uma tira que já tem uma junta de solda, acho que você vai conseguir uma junta a cada metro ou mais quando comprar o rolo de 5m.

Importante: observe a pequena seta e Din / Dout. Queremos que a seta na linha superior vá da esquerda para a direita e depois inverta na próxima linha. Deve zig-zag do canto superior esquerdo e terminar no canto inferior direito.

Etapa 7: Solde os LEDs

Esta é provavelmente a etapa mais tediosa. Eu uso fio nu de calibre 22 para economizar o esforço de descascar ambas as extremidades desses fios curtos.

Corte 10 de cada um destes três comprimentos:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Cada fio precisa ser dobrado para fazer a conexão do final de uma faixa ao início da seguinte. Normalmente pego alguns objetos em que posso dobrar o fio - uma caneta funciona bem para o mais curto, o cabo de uma chave de fenda para o médio e uma pequena régua de aço para o mais longo. Você pode verificar suas curvas ajustando-as na placa e vendo se elas alcançam as almofadas e se mantêm dentro das diretrizes.

Solde esses fios entre as pontas das tiras para formar um caminho contínuo do canto superior esquerdo ao canto inferior direito - isso deve ser bastante autoexplicativo nas fotos.

Segurar esses fios é complicado e você definitivamente não deve usar os dedos porque eles esquentam extremamente rápido. Tive sucesso com uma pinça de crocodilo e também com o aparelho que você verá na foto. Pode ser mais fácil estanhar a almofada primeiro e depois segurar o fio também com uma pinça.

Depois de soldar os fios, você pode ajustar a folga entre eles dobrando-os com uma chave de fenda ou similar - eles não devem tocar, é claro.

Eu testo os LEDs antes de prosseguir, mas esta etapa é opcional.

Etapa 8: conecte os fios de entrada

Em seguida, conectaremos alimentação, aterramento e dados ao início de nossa faixa de LED e apenas alimentação e aterramento até a extremidade. Os fios do lado de entrada devem ser cortados com cerca de 13 polegadas de comprimento - escolhi vermelho para 5v, amarelo para dados e o fio desencapado para aterramento.

Remova uma seção do isolamento na parte superior / central do fio de 5v agora (veja a foto); vamos usar isso para o fotorresistor mais tarde.

Na extremidade da faixa (canto inferior esquerdo), use apenas dois fios para 5v e aterramento, eles podem ter cerca de 5 polegadas de comprimento.

Eu recomendo prender os fios conforme mostrado com cola quente para evitar movimento. As juntas de solda com as tiras de LED são particularmente frágeis.

Etapa 9: montar a grade

Existem quatro tipos diferentes de peças de grade, eles são rotulados se você os gravou anteriormente:

• 2x Extremidade Horizontal
• 2x Extremidade Vertical
• 10x vertical
• 10x horizontal

A cola é opcional, mas recomendada. Gosto de usar cola porque podemos aplicar um peso em toda a montagem à medida que seca e corrigir qualquer não nivelamento, o que facilita as coisas em geral.

Primeiro instale as peças verticais. As peças "finais" vão para os lados direito e esquerdo e, em seguida, preenchem o meio com o resto.

Em seguida, instale as peças horizontais. As peças "Finais" vão na parte superior e inferior, você notará que elas não têm o pequeno recorte extra. O resto das partes horizontais tem esse entalhe extra para que possam passar pelos fios de conexão que soldamos anteriormente. Alinhe o entalhe com os fios e alterne os lados conforme avança.

Por último, se você usou cola, vire a montagem com a face para baixo em uma superfície plana e coloque algo pesado sobre ela enquanto seca.

Etapa 10: manchar a estrutura e instalar o rosto

Esta é uma boa hora para pintar a moldura de carvalho, dependendo do acabamento que você deseja. Precisamos colar o rosto no lugar e, neste exemplo, pretendo usar um acabamento a óleo na madeira - isso vai interferir com a cola de madeira, então vou aplicá-lo mais tarde. Como alternativa, use um tipo diferente de cola que não será afetado.

Em seguida, precisamos colocar o rosto na moldura. O ponto crítico aqui é definir a profundidade de forma que o verso do relógio fique nivelado ou abaixo da superfície posterior do quadro e não fique saliente. Existem muitas maneiras de fazer isso:

Os pequenos espaçadores retangulares são adequados para definir a distância da face frontal do quadro à face.

Outra maneira de fazer isso é colocar a moldura voltada para cima em uma superfície plana, empilhar todas as peças internas (pule para ver como ficam) e, finalmente, pressione a face para baixo contra elas. Certifique-se de que os fios não fiquem entre as camadas.

Você também pode empilhar as peças e usar calibres, o que quiser!

Etapa 11: despeje epóxi

Apoie as costas em toda a superfície para ajudar a manter a fita adesiva no lugar. Coloque-o em uma superfície nivelada.

Misture cerca de 5 onças de acordo com as instruções que acompanham o seu epóxi. Geralmente, eles dizem para misturar em um recipiente por 6-10 minutos, certificando-se de raspar as laterais, depois transferir para um recipiente limpo e misturar por mais alguns minutos ou até atingir uma determinada temperatura.

Despeje o epóxi no rosto. Tento preencher as letras primeiro para minimizar as bolhas de ar e depois cobrir o resto. Tente protegê-lo da poeira e, periodicamente, use uma pistola de ar quente ou tocha para remover as bolhas.

Etapa 12: Instale a grade e o difusor de LED

Remova a fita adesiva da parte de trás do rosto após o término da cura do epóxi.

Algo para difundir a luz é recomendado entre os LEDs e a parte de trás do rosto:

• Nenhum difusor dá a impressão de luzes individuais por trás da letra
• Uma folha de papel de impressora fornece uma luz muito uniforme, mas há uma desvantagem de brilho total reduzido
• Uma ou duas folhas de papel de seda branco é um bom compromisso
• O lenço de papel preto reduz o brilho, mas também faz com que as letras não iluminadas não se destaquem tanto

Corte o papel para que se encaixe na moldura e prenda-o entre a grade de LED e a face. Certifique-se de que o canto da grade de LED com o fio de dados esteja alinhado com a letra "I" no canto superior esquerdo.

Enquanto você está nisso, coloque a placa traseira no quadro e trace a seção do recorte na parte de trás da grade com um lápis, isso ajudará a alinhar as partes menores corretamente mais tarde.

Fixe a grade de LED no lugar com cola quente.

Etapa 13: adicione a coragem

Cole os segmentos que circundam o centro como mostrado e, em seguida, usando as linhas que você traçou na parte de trás da grade de LED, cole-os. Use o arduino e a placa de breakout micro USB como espaçadores para garantir que eles se encaixem.

Cole os pequenos espaçadores retangulares ao redor do perímetro, tomando cuidado para não cobrir os orifícios dos interruptores à esquerda e do fotorresistor na parte superior.

Use cola quente para proteger o Arduino e as placas de breakout micro USB.

Remova os pinos do cabeçalho em ângulo de seu módulo RTC, se aplicável. Desolder ou apenas cortá-los - não vamos usar isso.

Finalmente, use cola quente para prender o módulo RTC no canto inferior esquerdo. Eu recomendo usar a placa traseira como um guia para colocá-lo no local perfeito. Prenda o módulo na placa, coloque um pouco de cola, coloque-o no lugar e empurre o módulo para baixo e nivelado com a placa abaixo.

Etapa 14: botões e fotorresistor

Prenda os interruptores na parte inferior esquerda com cola quente, prestando atenção à orientação. Os quatro pinos nas chaves são unidos em pares, eu recomendo girá-los de forma que um par fique perto da parte inferior e o outro no topo - isso tornará a soldagem mais fácil depois.

Cole o fotorresistor na parte superior - apenas centralize-o no orifício na parte superior

Etapa 15: Conexões de solda 5v / VCC

Tudo isso deve acabar conectado ao pino VCC na placa de breakout Micro USB.

1. Faixa de LED do canto superior direito
2. Tira LED do canto inferior esquerdo
3. 5V no arduino
4. VCC no módulo RTC (terceiro pino da parte superior)
5. Fotorresistor

Etapa 16: Conexões de aterramento de solda

Em última análise, todos eles devem se conectar ao pino VCC na placa de breakout micro USB.

1. Faixa de LED do canto superior direito
2. Tira LED do canto inferior esquerdo
3. Arduino GND
4. Módulo RTC GND (pino inferior)
5. Comuta

   Veja o detalhe da foto. Os interruptores táteis têm quatro pinos, mas apenas um contato, eles são conectados internamente aos pares. Se você soldar os dois pinos para o fio terra, verifique com um ohmímetro para confirmar se os dois pinos estão no mesmo lado da chave, caso contrário, você causará um curto-circuito

Etapa 17: Solde as conexões restantes

1. Resistor de 10k. Arduino pino A0 para aterrar
2. Fotorresistor. Arduino pino A0
3. RTC. Em segundo lugar no módulo para o pino Arduino A4
4. RTC. Pino superior no módulo para o pino A5 do Arduino
5. Chave 1 (Modo / Conjunto). Arduino D2
6. Chave 2 (para cima). Arduino D3
7. Chave 3 (para baixo / cancelar). Arduino D4
8. Dados do LED. Arduino D6

Aplique uma quantidade generosa de cola quente para prender os fios, principalmente para isolar os fios que saem do fotorresistor e para solidificar os interruptores.

Finalmente, coloque uma bateria CR2032 no módulo RTC.

Etapa 18: Carregar Firmware

Você precisará de um PC com o IDE do Arduino para fazer o upload do firmware para o Arduino. Aqui estão as configurações que usei:

• Placa: "Arduino Nano"

• Processador: ATmega328P (Old Bootloader)

  Em versões anteriores do IDE, eu não precisava escolher a opção do gerenciador de inicialização antigo, mas acredito que houve uma mudança para refletir uma atualização do hardware oficial que não está presente nas placas clone que têm em mãos

• Porta: você terá que descobrir qual depois de conectar a placa

Seis bibliotecas são necessárias, todas podem ser encontradas no menu Ferramentas -> Gerenciar bibliotecas no IDE:

• Wire (incluído por padrão, eu acredito)
• EEPROM (também incluído por padrão)
• RTClib (Adafruit versão 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versão 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versão 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia versão 3.1.6)

Depois de definir as opções e instalar as bibliotecas, deve ser uma questão de compilar e enviar para o dispositivo com o botão "upload". Para verificar se o dispositivo está funcionando, você pode abrir o monitor serial onde deve haver uma breve mensagem na inicialização.

Etapa 19: definir a hora

Você pode notar que o relógio não mostra nada a princípio - isso é esperado. No boot ele procura uma cor e animação salvas na EEPROM, mas como não há nada na memória ele não sabe o que fazer. Pressione o botão 2 ou 3 (para cima / para baixo) para selecionar uma cor e ele atualizará a tela.

Para acertar o relógio:

1. Segure "Mode / Set" para entrar no modo de configuração do relógio. A hora deve ser exibida.
2. Use "Up" e "Down / Cancel" para selecionar a hora (0-23)
3. Pressione "Mode / Set" para mudar de horas para minutos
4. Use "Para cima" e "Para baixo / Cancelar" para selecionar o minuto (0-59)
5. Segure "Mode / Set" para economizar o tempo e retornar à exibição do relógio

No modo "Definir", segure "Para baixo / Cancelar" para retornar ao modo de relógio sem salvar um novo horário.

Também no modo "Set", "Mode / Set" alternará entre horas e minutos no caso de você precisar voltar sem cancelar.

Etapa 20: adicione a capa traseira

Adicione um pouco de cola na borda superior dos espaçadores que instalamos anteriormente e isso é o fim da construção. Eu recomendo deixar isso para o final para que você tenha a chance de consertar quaisquer problemas de fiação antes que esteja tudo lacrado.

Etapa 21: Pronto

O conector micro USB está lá por conveniência - na minha experiência, é muito mais fácil encontrar um micro cabo trançado bonito do que o mini USB que se encaixa no Arduino.

A operação é simples:

• Modo / Definir seleciona uma animação de mudança de horário
• Para cima circula pelas cores
• Para baixo percorre as cores na outra direção

O brilho deve se ajustar automaticamente com a luz da sala, diminuindo à medida que escurece.