Relógio fotocrômico e que brilha no escuro: 12 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este relógio usa um display customizado de 4 dígitos e 7 segmentos feito de LEDs UV. Na frente do visor é colocada uma tela que consiste em material fosforescente ("que brilha no escuro") ou fotocrômico. Um botão de pressão na parte superior ilumina o visor UV, que então ilumina a tela por alguns segundos para que comece a brilhar ou mude de cor, que então desvanece lentamente.

Este projeto foi inspirado no incrível relógio de trama Glow-In-The-Dark de Tucker Shannon. Quando reconstruí seu projeto, dei uma reviravolta, substituindo a tela que brilha no escuro por outra impressa em 3D de filamento fotocrômico que muda de cor quando exposta à luz ultravioleta. Nesse ínterim, vi que outras pessoas tiveram a mesma ideia (veja, por exemplo, aqui). Embora o mecanismo mecânico de plotagem do relógio seja certamente incrível, ele tem a desvantagem de os números saírem um pouco tortos, então eu estava pensando em outra maneira de fazer os números parecerem mais claros. No início, tentei substituir a luz de fundo de um display LCD por LEDs UV e, em seguida, coloquei uma tela fotocrômica / que brilha no escuro no topo. No entanto, descobriu-se que a intensidade transmitida pelo LCD era muito baixa. Depois disso, decidi construir um display de 7 segmentos de 4 dígitos usando LEDs UV para iluminar a tela, o que deu resultados muito melhores.

Suprimentos

Materiais

• Módulo DS3231 RTC (ebay.de)
• Arduino Nano (ebay.de)
• Filamento de mudança de cor UV (amazon.de)
• Adesivo que brilha no escuro de 96x39x1 mm (ebay.de)
• Folha de plástico transparente de 96x39x1 mm (amazon.de)
• MT3608 DC DC módulo step up (ebay.de)
• 30 pcs LED UV 5 mm (ebay.de)
• Visor TM1637 de 4 dígitos e 7 segmentos (ebay.de)
• Botão de pressão momentâneo 12x12 mm (ebay.de)

Ferramentas

• impressora 3d
• pistola de cola quente
• ferro de solda
• multímetro

Etapa 1: Impressão 3D

Os seguintes arquivos stl devem ser impressos em 3D. As partes da caixa foram impressas em PLA preto, enquanto para o arquivo 4digits.stl usei PLA branco. A tela foi impressa a partir de filamento de mudança de cor UV violeta. O gabarito de solda pode ser impresso a partir de qualquer material.

Etapa 2: dessoldar a tela de 7 segmentos

Eu só precisava da mochila I2C do display de 7 segmentos de 4 dígitos, então o primeiro passo foi dessoldar o display do módulo.

Etapa 3: Prepare o protótipo PCB

Em seguida, cortei um pedaço de um protótipo de PCB para os LEDs UV e marquei os locais onde queria colocar os LEDs de acordo com o gabarito de solda. Na parte inferior, mais tarde, anexei cabeçotes de pinos machos para conexão com a mochila I2C.

Etapa 4: LEDs de solda e cabeçotes de pino

Em seguida, soldei todos os LEDs UV ao protótipo de PCB e também conectei os conectores de pino macho. Usei o gabarito de solda para o alinhamento dos LEDs UV.

Etapa 5: LEDs de fiação

Em seguida, os LEDs foram conectados de acordo com o esquema em anexo que copia o layout do display de 4 dígitos que foi dessoldado da mochila I2C. Para as conexões dos segmentos individuais de um único dígito utilizei fio de cobre prateado enquanto as demais conexões foram feitas com fio isolado. A coisa toda parece bastante confusa no final.

Etapa 6: Anexe a mochila I2C

Em seguida, anexei o protótipo de PCB à mochila I2C. Embora eu tenha soldado as duas partes diretamente juntas, teria sido mais sensato usar cabeçotes fêmeas na mochila para que ambas as partes pudessem ser conectadas e desconectadas.

Para teste, conectei-me a um arduino nano e carreguei o exemplo TM167test da biblioteca TM1637.

Etapa 7: Concluindo a exibição de 4 dígitos

Em seguida, a parte 4digits.stl impressa em 3D é anexada na parte superior dos LEDs. Para difundir a luz dos LEDs enchi os segmentos com cola quente e selei com fita Kapton até a cola endurecer. Isso me deixou com um bom display personalizado de 4 dígitos e 7 segmentos.

Etapa 8: tela que brilha no escuro

No início tentei imprimir também em 3D essa tela do filamento Glow-in-the-Dark. No entanto, descobriu-se que ele difunde muito a luz, então os números parecem meio desbotados. Portanto, decidi usar um adesivo que foi preso a uma tela de plástico transparente. A maioria dos plásticos ainda é transparente o suficiente para a luz de ~ 400 nm dos LEDs.

Etapa 9: montar componentes na caixa

Finalmente, os componentes podem ser montados na caixa impressa em 3D usando novamente muita cola quente.

Antes de usar o módulo DS3231, é aconselhável desabilitar o circuito de recarga da bateria. Só depois de ter construído vários relógios com este módulo me deparei com um tópico explicando que o VCC está conectado à bateria de célula tipo moeda. Isso significa que quando você alimenta o módulo via VCC, a tensão é constantemente aplicada à bateria. Como o módulo vem com baterias CR2032 não recarregáveis, isso não é uma boa ideia. Você pode facilmente desabilitar o circuito de recarga dessoldando o diodo ou o resistor marcado na imagem anexa.

Etapa 10: conectar os módulos

Em seguida, os componentes foram conectados usando cabos Dupont de acordo com o esquema em anexo. O módulo step up foi usado para aumentar a tensão de alimentação da mochila I2C para 7 V, já que eu queria tornar os LEDs UV o mais brilhantes possível. A tensão aplicada aos LEDs é VCC-2 V, ou seja, 5 V, embora seja mais alta do que a tensão direta recomendada dos LEDs (3 V), eles devem ser capazes de lidar com isso, uma vez que não ficarão acesos constantemente.

Etapa 11: Carregar o código

Em primeiro lugar, defino a hora atual no módulo RTC. Para isso, acabei de fazer o upload do exemplo SetTime da biblioteca DS1307RTC. Posteriormente, o código anexado para o relógio pode ser carregado. Ao pressionar o botão, o display acenderá por 5 segundos e mostrará a hora atual.

Etapa 12: Relógio finalizado

Aqui estão mais algumas fotos do relógio acabado. Durante o dia, a tela fotocrômica pode ser usada, enquanto durante a noite pode ser trocada pela tela Glow-in-the-Dark.

No geral, estou muito feliz com o resultado, embora os números em ambas as telas ainda possam ser mais brilhantes. Outra possibilidade que posso tentar é misturar pó que brilha no escuro com epóxi e, em seguida, usá-lo para preencher os segmentos da tela em vez de cola quente. Também seria bom usar um PCB profissional com LEDs SMD em vez dos LEDs de 5 mm.