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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58
Há alguns anos comecei a fazer meu primeiro Word Clock, inspirado nos simpáticos Instructables disponíveis. Agora que fiz oito Word Clocks, que tento melhorar a cada vez, acho que é hora de compartilhar minha experiência!
Uma vantagem da minha experiência é que a última versão do meu Word Clock é bastante simples: se você tiver todos os componentes, deverá ser capaz de compilá-lo em um dia.
Primeiro, o interior do Word Clock
Minha versão atual usa uma faixa de led RGB: esta é uma faixa de led em que cada 'lâmpada' consiste em um led vermelho, verde e azul. Ao combinar as três cores, (quase) todas as cores podem ser criadas. A faixa de led RGB é controlada por uma entrada (ainda um pouco mágico para mim). Assim, ao conectar um fio, você pode controlar todos os leds na faixa!
Atrás de cada letra na face do Word Clock (por favor, veja mais adiante esta etapa), esconde-se um led da faixa de led RGB. Portanto, quando um led acende, deve acender uma letra. Para fazer isso, usei um cortador a laser para cortar uma grade de tábua de madeira. Em outros Instructables, esta grade foi feita usando tiras de espuma que são colocadas juntas em uma grade. Eu também tentei isso, mas não funcionou para mim. No entanto, na minha primeira versão, fiz a grade com finas tiras de madeira que colei. Isso funciona perfeitamente bem, mas leva muito tempo para construir!
O cérebro do Word Clock é o Arduino Nano. Este minúsculo computador é capaz de controlar a faixa de led RGB. Você pode encontrar uma infinidade de programas na internet para mexer, muito divertido!
Para evitar muita solda (o que leva tempo e é bastante trabalhoso), uso um adaptador de terminal para o Arduino Nano. Tudo o que um adaptador de terminal faz é nos permitir conectar nossos fios ao Arduino usando parafusos.
Claro, o propósito de qualquer relógio, além de ser bonito, é mostrar a hora. No meu Word Clock, um módulo Real Time Clock (RTC) mantém o controle do tempo. A ideia deste módulo é que, depois de definir a hora correta, ele continua funcionando (até que a bateria acabe). Trabalho com o DS3231 RTC, que é bem barato e tem muito suporte disponível na internet.
Agora que o interior do Word Clock está claro, passamos para o exterior
Por experiência própria, sei que é importante começar seu projeto de uma base conveniente. É por isso que construo quase todos os meus Word Clocks usando o quadro RIBBA da IKEA. A vantagem disso é que você começa com uma moldura em que todos os ângulos têm 90 graus e o acabamento externo é perfeito. Claro, você pode construir sua própria moldura, se quiser, mas eu ficaria com a moldura RIBBA.
A face do Word Clock é determinada pelas letras através das quais a luz indica a hora. Encontrei duas maneiras de criar esse rosto:
- Impressão em folha transparente. Você pode imprimir o negativo das letras na folha. A tinta preta direciona a luz. Uma desvantagem dessa opção é que a tinta deve ser densa o suficiente para não ser transparente. Uma possível solução é imprimir o rosto duas vezes e empilhá-los um sobre o outro.
- Papel para corte a laser. Se você puder usar um cortador a laser, uma opção é cortar as letras do papel. Se o papel for espesso o suficiente, nenhuma luz passará. No entanto, você deve usar uma fonte 'stencil'. Esses tipos de fontes não têm círculos próximos. Assim, por exemplo, o 'o' não será apenas um buraco no papel, mas na verdade um 'o'.
O que o Word Clock faz?
Obviamente, o Word Clock deve indicar a hora. Além disso, uma vez que estamos usando uma faixa de led RGB, você pode acender qualquer letra em (quase) qualquer cor que você quiser! Você pode definir a cor dos leds RGB individuais programando o Arduino Nano. Se você deseja alterar as cores dos leds em tempo real, pode adicionar um botão que faz isso por você. No entanto, como quero mantê-lo simples por enquanto, isso não está incluído neste Instructable.
Recentemente, desenvolvi um Word Clock que usa Bluetooth para definir as cores e a hora. Se eu encontrar tempo, postarei uma atualização sobre isso!
Etapa 1: coleta de materiais e equipamentos
Os materiais necessários:
- Faixa de led RGB, 5 volts, 60 leds por metro, endereçável individualmente. Você precisa de cerca de 3 metros de faixa de led. Por exemplo, isso vai fazer: Faixa de led RGB. O 'ip' representa o grau de resistência à água. Como nenhum dos componentes que usamos é resistente à água, a versão ip30 é adequada. Preço: 4 euros por metro, ou seja, 12 euros.
- Arduino Nano: Arduino Nano. Observe que é conveniente para um Arduino cujos pinos já estão soldados ao Arduino. Preço: 3 euros.
- Adaptador de terminal para Arduino Nano. Usar um adaptador de terminal economizará muito tempo! Eles são muito baratos: Adaptador de terminal Preço: 1 euro.
- RTC DS3231: RTC DS3231. Você pode usar outro RTC, mas este provou funcionar perfeitamente! Preço: 1 euro.
- Moldura RIBBA: moldura RIBBA (23x23cm), preto ou branco. Preço: 6 euros.
- Para o rosto, você precisa de:
- Folha transparente adequada para impressão (pergunte na gráfica local!)
- Papelão adequado para corte a laser (pergunte ao seu cortador a laser!)
Preço: 5 euros.
- Jumper de fios para conectar os componentes. Eu realmente não sei quantos nós precisamos, mas eles são baratos e amplamente disponíveis: fios de jumper. É conveniente ter fios macho-macho, macho-fêmea e fêmea-fêmea; no entanto, os fios macho-macho também servem (com um pouco de solda extra). Preço: 3 euros.
- Fonte de energia. A tira de led RGB usa 5V. É importante não ultrapassar esta tensão, pois as faixas de led RGB são facilmente danificadas. Cada led usa 20-60mA. Como usamos 169 leds, a amperagem necessária para alimentar os leds é bastante grande. Portanto, eu recomendo usar pelo menos uma fonte de alimentação de 2000mA, como estas: Fonte de alimentação. Preço: 5 euros.
- Um resistor de 400-500 ohm. Preço: insignificante.
- Um capacitor de 1000 uF. Preço: insignificante.
- Uma placa protótipo, como estas: Protoboard. Preço: 1 euro.
- Um pedaço de madeira (tábua) para formar a parte de trás do Relógio. Preço: 2 euros.
- Uma tira de madeira com cerca de 3x2cm para fixar a parte de trás do Word Clock à moldura. Preço: 1 euro.
- Duas porcas de fio (para ligar a vezes 5 fios), disponíveis na sua loja de bricolagem. Preço: 2 euros.
Preço total: cerca de 40 euros.
O equipamento necessário:
- Lápis - Estação de solda - Ferramenta de decapagem - Chaves de fenda - Tesoura - Fita dupla-face (para fixar os componentes) - Serra (serrar a placa para a parte de trás do Word Clock) - Um pedaço de pano (para evitar arranhões no RIBBA quadro enquanto trabalhava nele)
Etapa 2: Visão geral
Agora que temos todo o material, é bom ter uma visão geral da ideia geral do Word Clock.
A face do Word Clock consiste nas letras (impressas em papel transparente ou recortadas a laser em papelão). Atrás de cada letra, esconde-se um led da faixa de led RGB. Uma vez que a moldura RIBBA mede 23x23cm e usamos uma faixa de led RGB consistindo de 60 leds por metro (então 100cm / 60leds = 1,67cm por led), podemos encaixar 23cm / 1,67 = 13,8 leds em uma fileira. Visto que 0,8 led pode ser um pouco inconveniente, optamos por 13 leds por linha. Como o quadro RIBBA é quadrado, iremos (mais tarde) construir uma 'matriz led' de 13x13 leds.
Simplificando, o Word Clock consiste em um pequeno relógio (o RTC DS3231) que, uma vez configurado, continua funcionando. Este pequeno relógio comunica a hora ao minúsculo computador (o Arduino Nano). O minúsculo computador sabe quais leds devem ficar ligados em um determinado momento. Então, o minúsculo computador envia um sinal através do fio de dados para a faixa de led RGB e liga os leds.
Isso parece muito simples, não é ?!:)
Etapa 3: The Face of the Word Clock
Usaremos 13 leds em uma linha e 13 linhas, o que soma uma matriz de led 13x13.
Cortando a tira de led RGB
Corte 13 tiras da tira de led RGB com um comprimento de 13 leds. Você tem que cortar a tira de led RGB no meio das três formas ovais de cobre.
Montagem das 13 tiras de led RGB
Colamos as 13 faixas de led na placa de madeira incluída na moldura do RIBBA. Há um gancho colado na placa, que pode ser facilmente removido com uma chave de fenda. Usando a grade (da etapa anterior), você pode marcar facilmente a posição de cada led no tabuleiro. A maioria das tiras de led RGB tem uma parte traseira adesiva, de modo que você pode facilmente colá-las na placa. É importante observar a direção da faixa de led RGB. As setas na faixa de led RGB indicam a direção em que a corrente flui. Como queremos conectar as 13 faixas de led RGB, temos que criar um caminho contínuo para que a corrente flua. Recentemente, a IKEA cortou um canto da placa, para que seja mais fácil tirar a placa do quadro. É conveniente usar este canto cortado para levar os fios de um lado para o outro da placa. Em outras palavras, certifique-se de que o primeiro led está localizado no canto recortado.
Soldando as 13 tiras de led RGB
Agora as 13 faixas de led RGB estão presas na placa, podemos conectá-las usando o ferro de solda. Primeiro, dispense um pouco de solda em cada metade dos ovais de cobre. Em segundo lugar, corte a tira de fios do jumper em uma extremidade. Novamente, dispense um pouco de solda na extremidade desencapada do fio. Agora, conduza a ponta descascada do fio tocando o oval de cobre e use o ferro de solda derreta a solda e conecte-os. Conecte o GND de uma faixa de led RGB ao GND da próxima faixa de led RGB. Faça o mesmo para os fios de 5 V e de dados.
Concluindo a matriz de led
Solde um fio de ligação em cada uma das três formas ovais de cobre do primeiro led da matriz de led RGB. Como dito, é conveniente localizar o primeiro led no canto cortado da placa para que você possa facilmente levar os três fios para o outro lado da placa.
Etapa 6: Eletrônica
Agora que terminamos nossa matriz de led, podemos começar a conectar os componentes.
Vamos colar os componentes (Arduino Nano no adaptador de terminal, RTC DS3231, porcas de fio) na parte traseira da placa na qual fizemos nossa matriz de led. Você pode usar a fita dupla-face para fixar os componentes.
Tira led RGB
Primeiro, coloque o Arduino Nano no adaptador de terminal. É conveniente colocar o adaptador de terminal no meio da placa, uma vez que alguns fios precisam ser conectados ao adaptador de terminal. Conecte o fio de dados da tira de led RGB (o fio do meio) a uma das portas digitais do Arduino Nano (geralmente eu uso a porta D6). Para proteger a faixa de led RGB de picos de tensão, você pode colocar um resistor de 400-500 ohm entre o fio de dados e o Arduino.
RTC DS3231
Em segundo lugar, cole o RTC DS3231 em algum lugar da placa. Este módulo precisa de quatro conexões: um aterramento, um 5V, um SCL e um SDA. Não usamos a porta SQW e 32K. Você pode usar um fio fêmea para conectar aos pinos do RTC DS3231. Conecte o SCL à quinta porta análoga (A5) do Arduino Nano. Conecte o SDA à quarta porta análoga (A4) do Arduino Nano.
Etapa 7: a fonte de alimentação
Qual fonte de alimentação usar?
Tensão Você pode alimentar o Arduino Nano usando uma ampla gama de tensões. A porta 'Vin' suporta 7-12V, a porta 5V suporta 5V (que surpresa) e você pode alimentar o Arduino Nano usando o mini cabo USB. No entanto, a faixa de led RGB é mais exigente em suas demandas. A maioria dos fabricantes prescreve uma entrada de 5V +/- 5% para suas faixas de led RGB (para obter mais informações, consulte como ligar os Neopixels). Portanto, usaremos uma fonte de alimentação de 5V.
O led RGB atual contém, na verdade, três leds separados (um vermelho, um verde e um azul) que, juntos, formam a cor desejada. Um dos três leds usa cerca de 20mA. Portanto, um led RGB que emite a cor branca ao colocar os led vermelho, verde e azul simultaneamente usa 3 * 20mA = 60mA. Se você acender todos os 169 leds RGB de uma vez na cor branca, precisará de 169 * 60mA = 10140mA = 10A *. As fontes de alimentação mais comuns têm cerca de 2.000 mA. Em outras palavras, acender todos os leds RGB de uma vez na cor branca não é uma ideia muito brilhante **.
Recomendo usar uma fonte de alimentação de 5V, 2000mA, pois são comuns e bastante baratas.
* Por favor, preste atenção que altas correntes (acima de 5mA) são perigosas! Portanto, tenha muito cuidado ao ligar o Word Clock!
** Existem alguns truques para iluminar todos os leds RGB de uma vez, como conectar a fonte de alimentação às duas extremidades da faixa de led RGB ou usar os leds RGB com um brilho menor.
Conectando a fonte de alimentação
Vamos conectar a fonte de alimentação aos componentes. Vamos conectar um capacitor de 1000 uF nos fios positivo e negativo da fonte de alimentação. Você pode usar um protoboard para proteger a conexão (veja a imagem). Como temos alguns componentes que precisam de energia, conectamos cada um dos dois fios da fonte de alimentação de 5V a uma porca de fio: vamos chamá-los de porca de fio positiva (que é conectada ao fio positivo da fonte de alimentação) e negativa porca de fio (que é conectada ao fio negativo da fonte de alimentação). Agora, conecte os fios de 5 V da tira de led RGB e do RTC DS3231 à porca do fio positivo. Da mesma forma, conecte os fios terra (GND) da faixa de led RGB e o RTC DS3231 à porca do fio negativo. Vamos alimentar o Arduino Nano por meio de sua porta de 5 V e uma de suas portas de aterramento. Para fazer isso, conecte a porta 5 V do Arduino à porca do fio positivo e uma das portas GND à porca do fio negativo.
Protegendo a fonte de alimentação
Para evitar rasgar todos os seus componentes eletrônicos bem conectados, é recomendável fixar o cabo da fonte de alimentação no interior da estrutura do RIBBA. Você pode fazer isso simplesmente dando um nó no cabo de alimentação antes que ele saia pela parte de trás do Word Clock. No entanto, uma maneira mais elegante é prender o cabo prendendo-o na parte interna da estrutura do RIBBA. Você pode fazer isso facilmente usando um pequeno pedaço de madeira e aparafusando-o no interior da estrutura do RIBBA com dois parafusos. Prenda o cabo da fonte de alimentação entre o pedaço de madeira e a estrutura do RIBBA. Na minha última versão do Word Clock, usei uma pequena dobradiça (cerca de 3 cm) para prender o cabo de alimentação. Uma vantagem disso é que você não precisa cortar um pedacinho de madeira.
Etapa 8: juntando tudo
Agora que imprimimos ou cortamos a face do Word Clock, finalizamos a matriz de led e conectamos os componentes eletrônicos, é hora de colocar todas as camadas do Word Clock juntas.
- Coloque a face do Word Clock no quadro RIBBA.
- Coloque um papel (semi) opaco (papel de impressão comum ou papel vegetal) para distribuir bem a luz ao longo da carta.
- Coloque a grade no quadro RIBBA.
- A placa com de um lado a matriz de leds e do outro os componentes eletrônicos podem ser cuidadosamente colocados na moldura do RIBBA.
Etapa 9: Criando o verso do Word Clock
A parte de trás do relógio pode ser simplesmente feita de tábua de madeira. A maneira mais agradável de fazer isso é serrando um pedaço de tábua nas mesmas dimensões (cerca de 22,5 x 22,5 cm) que a tábua fornecida na moldura do RIBBA. Faça dois furos na parte de trás do Word Clock: um para fixá-lo na parede (se quiser) e outro para o cabo de alimentação sair do Word Clock.
Serrou duas peças com cerca de 20cm de comprimento da tira de madeira. Essas duas tiras têm duas funções:
- Segurando a placa de madeira com de um lado a tira de led RGB e do outro lado os componentes eletrônicos no lugar
- Criar uma superfície na qual a parte de trás do Word Clock possa ser aparafusada.
Agora, aparafuse essas tiras contra o interior da estrutura RIBBA certifique-se de pressioná-las firmemente contra a placa que segura os componentes elétricos. Em seguida, você pode colocar a placa de madeira que acabou de serrar em cima das tiras de madeira e fixá-la com parafusos.
Se você quiser colocar o Word Clock na parede, certifique-se de que a parte de trás do Word Clock esteja bem fixada.
Etapa 10: Programação do Arduino Nano
Se você é novo na programação do Arduino, eu recomendo primeiro fazer alguns tutoriais (como o Blink), que são muito informativos (e divertidos!).
Como sou apenas um estudante de Engenharia Mecânica, programar não é minha parte favorita do projeto. Felizmente, meu cunhado é mestre em ciência da computação, então programar o Arduino foi moleza para ele. Então, todos os créditos pela programação são dele (obrigado Laurens)!
A ideia básica é que você indique quais leds fazem parte de qual palavra. Observe que o primeiro led é indicado como led número 0. Portanto, temos 0-168 leds. Em seguida, você informa ao Arduino quais palavras precisam ser iluminadas em um momento específico. Você define a hora no RTC DS3231, para que o Arduino saiba qual é a hora atual.
As cores dos leds da faixa de led RGB são determinadas por um valor de 0-255 para vermelho, verde e azul. Assim, um led vermelho é denotado por (vermelho, verde, azul) = (255, 0, 0) e um led roxo por (reg, verde, azul) = (255, 0, 255). Um led não utilizado tem a cor (vermelho, verde, azul) = (0, 0, 0).
Você pode agrupar as palavras de acordo com sua finalidade:
- Um grupo que sempre acende ('É', 'é', seu nome, etc.)
- Um grupo de palavras que indicam os minutos
- Um grupo de palavras de acoplamento ('passado', 'para', 'metade', 'quarto', etc.)
- Um grupo de palavras que indicam as horas
- Um grupo que cobre todas as letras que você não usa no momento
Para cada grupo de palavras, você pode definir uma cor (isso é mais fácil do que definir uma cor para cada palavra ou mesmo letra separadamente).
Você pode carregar seu programa conectando o Arduino Nano ao seu computador usando um mini cabo USB.
ATUALIZAÇÃO (janeiro de 2019):
Eu adicionei o arquivo Arduino ao Instructable. O arquivo foi escrito por meu cunhado, então todo o crédito vai para ele! O arquivo é baseado em um Word Clock usando botões para alternar entre certos modos de cores e um modo digital. Claro, você pode programar os botões da maneira que quiser
Etapa 11: Concluindo
Se tudo correr conforme o planejado, você acaba de criar seu próprio Word Clock!
Por favor, se você tem alguma recomendação, não duvide em comentar! Tentarei respondê-la, mas como meu tempo é limitado, pode demorar um pouco.