Orçamento Arduino RGB Word Clock !: 7 etapas (com imagens)

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

Olá a todos, aqui está meu guia sobre como fazer seu próprio word clock simples e barato!

Ferramentas de que você precisará para este projeto

1. Ferro de solda e solda
2. Fios (idealmente pelo menos 3 cores diferentes)
3. Impressora 3D (ou acesso a uma, você também pode enviar os arquivos.stl para uma gráfica se não tiver sua própria impressora)
4. Ferramentas básicas (chaves de fenda, cortador de fio, arquivo, ect …)

Todas as peças de que você precisa para solicitar são abordadas na seção BOM deste guia!

Espero que gostem, agora vamos começar!

Etapa 1: Proposta de Projeto

Há muito tempo eu queria fazer um wordclock de mesa RBG nos moldes do projeto Adafruit aqui LINK

As principais coisas que me impediram foram o custo das peças e a necessidade de peças cortadas a laser!

Portanto, o objetivo deste projeto era fazer uma versão simples e barata usando um orçamento RBG Matrix e um Arduino Nano, em seguida, imprimir em 3D um gabinete personalizado, evitando a necessidade de peças cortadas a laser.

Etapa 2: BOM - Eletrônica e Mecânica

A lista de materiais (BOM) para este projeto deve chegar a £ 13,21 para 1 wordclocks completos.

O custo total do pedido (incluindo postagem para o Reino Unido) deve chegar a £ 51,34, presumindo-se que você precise comprar todas as peças, incluindo carretéis completos de PLA de 1 kg para o gabinete.

(Custo do pedido - Custo BOM)

1. £ 6,42 - £ 6,42- Matriz 8x8 WS2812B -
2. £ 1,83 - £ 1,83- Arduino Nano V3 -
3. £ 1,75 - £ 1,75- Módulo RTC DS1307 -
4. £ 1,25 - £ 0,13 - Power Micro USB -
5. £ 4,31 - £ 1,44 - Protoboard -
6. £ 1,05 - £ 0,11 - Parafuso M3 35mm x20 -
7. £ 4,13 - £ 0,82 - Pés de borracha de 4 mm x4 -
8. £ 12,99 - £ 1,20 - BQ 1,75 mm PLA - Preto de carvão -
9. £ 19,99 - £ 0,28 - AMZ3D 1,75 mm PLA - Natural -

Os cálculos PLA podem ser mostrados acima na tabela PLA Calc. Presumi que o volume de PLA é cerca de 800 cm ^ 3 / kg, o que significa que um carretel de 1 kg deve ter aproximadamente 330 metros de plástico. Em seguida, usei a quantidade prevista de PLA necessária para imprimir cada peça para calcular o custo.

Etapa 3: peças impressas em 3D

Os modelos de impressão 3D podem ser encontrados no Thingiverse aqui -

As instruções de impressão podem ser encontradas na página Thingiverse com link acima

Eu projetei este modelo no Fusion 360 usando o design de gabinete Adafruit Laser Cut como modelo (Link).

Eu mantive as letras do painel frontal da mesma forma que usaremos o mesmo código que o projeto Adafruit usa.

A caixa dobrou o relógio em 10 ° para dar a ele um melhor ângulo de visão. O layout das letras deve ser um pouco maior do que a versão Adafruit, já que a matriz LED RGB 8x8 que escolhi usar é de aproximadamente 64 mm x 64 mm em vez dos 60 mm x 60 mm do Adafruit NeoMatrix.

O gabinete tem 6 peças,

1. Painel frontal - tem as letras posicionadas na frente da matriz de LED.
2. Painel intermediário (em ângulo) - Mantém a matriz no lugar e também conecta os painéis frontal e traseiro. Esta seção está a 10 °.
3. Painel traseiro (em ângulo) - Este painel hospeda o adaptador de energia e se conecta ao painel do meio.
4. Trava do adaptador de alimentação - Esta é uma pequena parte que mantém o adaptador no lugar.
5. Grade divisora - usada para ajudar a isolar a luz de cada LED, reduzindo o vazamento de luz para as letras adjacentes.
6. Difusor de LED - Esta é uma parte PLA transparente que ajuda a mesclar a luz dos leds RGB, isso também ajuda na inteligibilidade das letras (note que você precisará imprimir 64 desta parte, um para cada LED da matriz).

Todo o gabinete é montado em conjunto usando os parafusos M3 35 mm e M3 15 mm.

Etapa 4: Código

Obtendo o IDE do Arduino

Para este projeto, você precisará primeiro do IDE Arduino, que pode ser baixado aqui - Link

Obtendo a Base de Código

Este projeto o código foi colocado pela Adafruit e pode ser encontrado no GIT Hub aqui - Link

Para quem nunca usou o GIT Hub antes, é muito simples! Para fazer o download do código e colocá-lo no IDE do Arduino, siga estas etapas.

1. Clique no link para o repositório GIT
2. Clique no botão 'Clonar ou baixar' (verde) e selecione Baixar ZIP
3. Extraia o ZIP baixado em algum lugar
4. Abra o IDE do Arduino
5. No IDE do Arduino, vá para Arquivo Abrir
6. Em seguida, navegue até WordClock_NeoMatrix8x8.ino encontrado na pasta descompactada (Exemplo de diretório - C: / Users / xxxxxx / WordClock-NeoMatrix8x8-master / WordClock-NeoMatrix8x8-master / WordClock_NeoMatrix8x8.ino)

Agora você abriu o código!

Fazendo a modificação no código

Em seguida, precisamos fazer uma modificação muito pequena no código Adafruit fornecido, pois estamos usando um microcontrolador diferente do projeto original.

No WordClock_NeoMatrix8x8.ino, queremos modificar alguns dos // pinos de definição, Precisamos alterar RTCGND para A4 e RTCPWR para A5. Isso informa ao código onde as conexões SDA e SCL estão no Arduino Nano.

Também precisaremos alterar o NEOPIN para D3 para que ele saiba onde o 8x8 RBG Matrix Din está conectado.

Se não tiver certeza de que fez isso corretamente, você pode baixar o WordClock_NeoMatrix8x8.ino modificado em anexo e substituir o que está em seu diretório.

Obtendo a biblioteca necessária

Finalmente, antes de programar, você precisará baixar todas as bibliotecas necessárias, Adafruit incluiu links para todos eles nos comentários do

Ou você pode clicar aqui,

1. RTClib
2. DST_RTC
3. Adafruit_GFX
4. Adafruit_NeoPixel
5. Adafruit_NeoMatrix

Para quem não instalou a biblioteca do IDE do Arduino antes de seguir estas etapas,

1. Todos os links acima são para repositórios GIT Hub, você precisará clicar no botão 'Clonar ou baixar'
2. Selecione o download do ZIP
3. Agora abra o IDE do Arduino
4. Clique na guia 'Sketch' no menu superior
5. Passe o mouse sobre Incluir Biblioteca e selecione 'Add. ZIP Library…'
6. Navegue até o local para o qual você fez o download da biblioteca. ZIP e selecione-o
7. Agora que a biblioteca foi instalada, você precisará repetir essas etapas para cada uma das 5 bibliotecas vinculadas acima.

Programando o Arduino Nano

Agora o ambiente IDE está pronto e é hora de você programar o Arduino Nano!

Certifique-se de que o IDE Arduino foi configurado para compilar para a placa Arduino Nano, para verificar isso,

1. Clique na guia 'Ferramentas'
2. Passe o mouse sobre a opção 'Placas:' e selecione "Arduino Nano"
3. Conecte o Arduino Nano em seu PC e selecione a porta COM correta

Uma vez cumpridos os passos anteriores, pode carregar no botão upload para programar o Arduno Nano!

Etapa 5: Eletrônica

Agora que você tem um Arduino Nano programado, é hora de configurar a eletrônica!

Antes de conectar tudo, desconecte o Arduino Nano do conector USB.

A eletrônica do projeto é extremamente simples, por isso é muito fácil de montar, mesmo para iniciantes, Conexões

1. TP4056 - Solde o fio vermelho para conectar + próximo ao conector micro USB (mostrado acima), isto é 5V (verifique com um multímetro se não tiver certeza). Em seguida, conecte o fio preto ao conector - (novamente mostrado acima).
2. 8x8 RGB Matrix - Conecte Din ao Arduino Nano Pin D3, então Vcc a 5V e GND ao GND.
3. DS1307 - Conecte o SDA ao Arduino Nano Pin A4 (esta é a conexão SDA do Nano), então conecte o SCL ao Arduino Nano Pin A5 (Esta é a conexão SCL do Nano, veja o pino Nano acima). Então Vcc para 5V e GND para GND.
4. Arduino Nano - Tudo o que resta é alimentar o Arduino Nano, para fazer isso conecte 5V ao Vin e GND ao GND próximo ao pino Vin.

Uma vez que todos os itens acima tenham sido seguidos, o circuito estará completo! e é hora de programá-lo para verificar se está tudo funcionando!

Antes de soldar todas as conexões acima, é provavelmente uma boa ideia verificar se tudo está funcionando usando uma placa de ensaio e alguns conectores. Mostrei algumas fotos da minha verificação eletrônica acima!

A hora do relógio não está correta?

Se o wordclock não estiver exibindo a hora correta, tente reprogramar o Arduino Nano enquanto estiver conectado ao módulo RTC. Se ainda assim não funcionar, remova a bateria celular do módulo RTC e, em seguida, adicione-a de volta, após fazer esta tentativa de reprogramar o Arduino novamente.

Etapa 6: Montagem

Agora que você tem as peças 3D, Code & Electronics prontos, é hora de montar o wordclock.

1. Coloque o plano frontal padrão em uma mesa e insira os 64 difusores de LED.
2. Certifique-se de que todos os difusores foram inseridos na horizontal.
3. Coloque a grade divisória no conjunto frontal padrão.
4. Prepare os componentes eletrônicos discutidos na etapa anterior.
5. Coloque o plano inclinado para trás na mesa
6. Insira o Módulo do carregador USB no slot na parte traseira inclinada
7. Certifique-se de que a porta USB esteja alinhada através do corte traseiro na parte traseira inclinada
8. Coloque Angled Mid sobre os eletrônicos e alinhe com Angled Back, em seguida, insira os eletrônicos
9. Coloque a matriz de LED sobre os componentes eletrônicos, o painel deve se alinhar nas ranhuras Angulares Mids.
10. Coloque o conjunto em ângulo na frente padrão e insira os parafusos M3 de 35 mm
11. Aperte os parafusos e coloque os 4 pés de borracha na base
12. Parabéns, você finalizou a montagem, hora de ligar veja a hora!

Etapa 7: Lições Aprendidas e Conclusão

No geral, estou feliz com o resultado deste projeto, mas é claro que há algumas coisas que poderiam ter sido feitas para melhorá-lo.

Problema 1

Os módulos RTC DS1307 são bastante frustrantes para configurar e ficam notavelmente fora de sincronia rapidamente, o que significa que você precisa reprogramar o dispositivo para sincronizá-lo novamente.

Edição 2

CAD, eu provavelmente projetaria o gabinete de forma um pouco diferente para melhorar o processo de montagem e realmente teria um lugar para montar o Arduino.

Edição 3

Por que não ter Wi-Fi? Essa seria uma ótima solução para a Edição 1!

Quando comecei este projeto, não tinha experiência com o ESP8266 / ESP32, mas se eu fosse começar este projeto novamente ou fazer um Rev2, consideraria fortemente a adaptação do código para usar Wifi para obter a hora atual em vez do DS1307.

Isso também pode permitir muitos outros recursos, como ajustar a cor da tela com base na previsão do tempo ou coisas interessantes como esta.

Obrigado a todos por chegarem ao final do meu guia, se você tiver alguma dúvida, fique à vontade para comentar ou enviar uma mensagem direta!