Word Clock: 21 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Een andere kijk op de populaire woordklok. Aangedreven door een Arduino-kloon en WS2812B-LED's, werd het ontwerp eerst geïnspireerd door dit voorbeeld, daarna herschreef ik de firmware met enkele ideeën uit deze instructable met behulp van de fastled-bibliotheek.

Mijn doelen voor dit ontwerp waren om te hebben:

• Grootst/dichtst mogelijke letters zonder lichte afloop ertussen
• Controle over afzonderlijke letters in plaats van één woord tegelijk
• Geschikt om aan de muur te hangen of op een tafel te zitten
• Gebruiksvriendelijke bediening
• Indruk van kwaliteit
• Lasersnijbaar

Ik heb geprobeerd om veelvoorkomende doe-het-zelf-verklikkers zoals de oppervlakteafwerking van een 3D-geprint object of de brandplekken/vingerverbindingen/levende scharnieren van een lasergesneden project te minimaliseren. Ik waardeer het als iemand me vraagt waar ik iets heb gekocht dat ik zelf heb ontworpen en gebouwd.

Ik kan de lasergesneden onderdelen van tijd tot tijd hier op Etsy beschikbaar stellen.

Stap 1: Gereedschap, materialen en benodigdheden

De belangrijkste vereiste voor dit ontwerp is toegang tot een lasersnijder met een snijgebied van 9 "x 9" of groter. Ik gebruik de alomtegenwoordige "K40" Chinese 40w CO2-laser die overal op eBay en andere overzeese sites beschikbaar is. De mijne is aangepast zodat hij een groter gebied kan snijden (naast andere verbeteringen), anders zou hij niet direct geschikt zijn voor dit project. Als je de K40 gebruikt, raad ik je ten zeerste aan om de K40-fluisteraar te gebruiken in plaats van welke software dan ook; mijn SVG-bestanden zijn met dat in gedachten getekend.

Gereedschap:

• Lasersnijder (9 "x 9" gebied of groter, moet hout zagen)
• Computer met Arduino IDE
• Klemmen
• Generieke elektronica (draadknippers, strippers, enz.)
• Soldeerbout
• Heet lijmpistool
• Zaag

Benodigdheden:

• Houtlijm
• Spuit (voor het aanbrengen van houtlijm, zoek naar de gebogen plastic punt van een tandheelkundige/irrigatiespuit)
• Hete lijm
• Afplakband
• Verf (wijzerplaat)
• Beits of verf (lijst)
• Wegwerpbekers en roerstaafje (voor epoxy gezicht)
• Schuurpapier
• Draad (ik gebruikte 22 gauge massieve kern)

Materialen:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (ebay-kloon) tot $ 22+ (officieel)
• 1x DS3231 RTC-module - $ 1 (ebay)
• 1x 10k-weerstand - $ 1 voor 50 (ebay)
• 3x tactiele schakelaars 10 mm - $ 1 voor 20 (ebay)

• 1x WS2812B LED Strip 60 LED/meter - $15 tot $23 (ebay)

  • Moet 60 LED's per meter zijn om de juiste afstand te hebben, meestal verkocht als 300 LED-rollen van 5 m.
  • Zoek naar de niet-waterdichte versie
• 1x Micro USB breakout board (optioneel) - $ 1,25 voor 5 (ebay)
• 1x fotoweerstand 10-20k ohm bereik - $1 voor 20 (ebay)
• 1x CR2032-batterij - $ 2 voor 10 (ebay)
• Duidelijke epoxy - $ 20 voor een kwart gallon (Home Depot)
• Er zijn maar een paar ons nodig

• 1x 3 mm multiplex - $ 12 voor een vel van 4 'x 8' (Home Depot)

  Dit wordt meestal underlayment of Luaun. genoemd

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48" eiken bord $ 5 (Home Depot)

  Zoek de meest rechtse en mooiste

• Papier (printerpapier of iets doorschijnends)

Dat is in totaal ongeveer $ 70 dollar, maar je zult genoeg LED's hebben voor twee klokken, dus het kan de moeite waard zijn om nog een Arduino en een stuk eikenhout te pakken en er tegelijkertijd twee te maken. Waarom niet?

Stap 2: Snij multiplex onderdelen

Dit zou redelijk eenvoudig moeten zijn. Knip elk van de SVG-bestanden die beginnen met "3 mm multiplex" uit het bijgevoegde zipbestand. Gebruik eerst een zaag om het 4x8-blad te veranderen in iets dat in uw lasersnijder past (als dat niet duidelijk was)

Het is je misschien opgevallen dat de wijzerplaat gespiegeld is - ik ontdekte dat ik met mijn laser een scherpere rand aan de onderkant van het bord krijg, dus ik legde het mooiste gezicht van het hout neer. Als dat niet het geval voor u is, spiegelt u het bestand gewoon en knipt u het met de goede kant naar boven. De kleine zwevende delen van de letters zijn kwetsbaar, dus probeer ze niet uit te ponsen. Ik raad aan om je snij-instellingen zo aan te passen dat de letters er vanzelf uitvallen - het is heel gemakkelijk om het midden van een O te breken als je vastzittende delen uit het vel steekt.

Als je een stuk van een brief breekt, is niet alles verloren. Houd de kleine stukjes vast en kijk vooruit naar de stap waar we het gezicht voorbereiden en je zult zien dat we ze zonder al te veel moeite kunnen plaatsen waar ze horen.

Vergeet niet de blauwe laag te graveren voordat je de rode gaat snijden.

Stap 3: Snijd eiken delen

Ik doe dit meestal voordat ik begin of nadat ik klaar ben met het snijden van de multiplexstukken, omdat het verschillende snij-instellingen en een kleine instelling op de laser vereist. We hebben hier elk een van de stukken nodig met de bestanden met de naam "Oak Frame". U zult zien dat er een blauwe rechthoek in het bestand is met de rode snijlijnen. Het idee hier is om een afvalbord als mal/fixture in de laser te gebruiken, zodat we de vingerverbindingen op een consistente manier in de uiteinden van de planken kunnen snijden.

1. Snijd met een zaag het eikenhouten bord in lengtes van 9 inch
2. Bevestig een scrapboard op het laserbed zodat het niet gemakkelijk kan bewegen.
3. Knip de blauwe rechthoek uit. Start de laser hierna niet opnieuw of herplaats hem, het nieuwe gat in het scrapboard is nu ons referentiepunt voor de rest van de sneden.
4. Plaats het stuk eikenhout in de uitsparing en duw het omhoog in de linkerbovenhoek (ervan uitgaande dat uw oorsprong de linkerbovenhoek is). wees OK, waar je afkomst ook is). Doe je best om het scrapboard hierbij niet te verplaatsen.
5. Snee!

Ik vond de K40 redelijk goed in eiken snijden, maar je zult je instellingen moeten aanpassen totdat je een goed resultaat krijgt.

Stap 4: Monteer het frame

Geef de eiken delen een snelle schuurbeurt om het oppervlak te verbeteren, leg ze vervolgens neer en breng wat lijm aan op de vingerverbindingen. Het is belangrijk dat het frame vierkant eindigt (of overeenkomt met de vorm van het gezicht als de laser een trapezium of parallellogram snijdt). Een goede manier om ervoor te zorgen dat je het goed doet, is door het gezicht als richtlijn te gebruiken voordat de lijm droog is.

Controleer nogmaals de plaatsing van de functies, vanaf de achterkant (met de afbeelding naar beneden):

• De drie gaten voor de knoppen moeten zich aan de linkerkant en naar de achterkant van de klok bevinden
• Het enkele gat voor de fotoresistor moet aan de bovenkant en aan de achterkant van de klok zitten
• De inkeping voor de stroomkabel moet zich aan de onderkant en naar de achterkant van de klok bevinden

Als je een verkeerde uitlijning hebt met de boven- of onderkant van het frame, is dat OK, zolang ze niet gigantisch zijn. Het voorbeeld dat ik op de foto heb is geen probleem, snel schuren zorgt ervoor dat het vlak wordt voordat het wordt gekleurd.

Je kunt klemmen gebruiken als je die hebt, of plakband werkt ook best goed.

Stap 5: Verf en bereid het gezicht voor

Ten eerste: verf.

Ik gebruik bij voorkeur spuitverf op het gezicht met een vrij neutrale kleur. Tot nu toe heb ik verschillende grijstinten, zilver en goud voor het gezicht gebruikt met goede resultaten. Donkere kleuren geven een beter contrast met de letters wanneer ze verlicht zijn. Vermijd schuren van het gezicht vanwege de fragiele aard van de letters. Als je gebroken letterbits had, schilder die dan tegelijkertijd.

Ten tweede: breng plakband aan

Met de maskeertape kunnen we het gezicht vullen met epoxy zonder dat het allemaal door de gaten ontsnapt. Breng een laag aan op de achterkant van het gezicht en druk het over het hele oppervlak aan om ervoor te zorgen dat het goed hecht.

Ten derde: knip afplakband 1/4 van de rand terug. We moeten dit duidelijk houden zodat we het gezicht in het frame kunnen lijmen zonder dat het afplakband een permanent kenmerk wordt.

Ten vierde: Optioneel - als je gebroken letterbits hebt, draai je het gezicht om en plak je ze op de juiste plek op het plakband.

Stap 6: Installeer de LED's

Neem eerst uw LED-strip en knip deze bij de aangegeven markeringen in 11 stukken van elk 11 LED's. Er moet een lijn zijn die aangeeft waar u precies in het midden van de blootgestelde koperen pads moet snijden. Scharen of draadknippers zijn prima.

Verwijder vervolgens de achterkant en plak elke strip op de "raster" achterplaat. Als je eerder de richtlijnen op dit deel hebt gegraveerd, kun je ze als referentie gebruiken om de zaken recht te houden. De afstand is hier niet superkritisch, je zult waarschijnlijk merken dat het verschuift als je een strip krijgt waar al een soldeerverbinding in zit, ik denk dat je een joint ooit meter of zo krijgt als je de 5m-rol koopt.

Belangrijk: let op de kleine pijl en Din/Dout. We willen dat de pijl op de bovenste rij van links naar rechts gaat en vervolgens achteruit op de volgende rij. Het moet vanaf linksboven zigzaggen en rechtsonder eindigen.

Stap 7: Soldeer de LED's

Dit is waarschijnlijk de meest vervelende stap. Ik gebruik kale 22 gauge draad om de moeite te besparen om beide uiteinden van deze korte draden te strippen.

Knip 10 van elk van deze drie lengtes:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Elke draad moet worden gebogen zodat deze de verbinding kan maken van het einde van de ene strip naar het begin van de volgende. Ik pak meestal een paar voorwerpen waar ik de draad omheen kan buigen - een pen werkt goed voor de kortste, het handvat van een schroevendraaier voor de middelgrote en een kleine stalen liniaal voor de langste. Je kunt je bochten controleren door ze op het bord te plaatsen en te kijken of ze de pads bereiken en binnen de richtlijnen blijven.

Soldeer deze draden tussen de uiteinden van de strips om één doorlopend pad te vormen van linksboven naar rechtsonder - dit zou op de foto's vrij duidelijk moeten zijn.

Het vasthouden van deze draden is lastig en je moet zeker je vingers niet gebruiken omdat ze extreem snel heet worden. Ik heb succes gehad met een krokodillenklem, en ook met de gadget die je op de foto zult zien. Het is misschien makkelijker om eerst de pad te vertinnen en dan de draad ook met een pincet vast te houden.

Nadat je de draden hebt gesoldeerd, kun je de speling ertussen aanpassen door ze te buigen met een schroevendraaier of iets dergelijks - ze mogen elkaar natuurlijk niet raken.

Ik test de LED's voordat ik verder ga, maar deze stap is optioneel.

Stap 8: Bevestig ingangsdraden

Vervolgens koppelen we stroom, aarde en gegevens aan het begin van onze LED-strip en alleen stroom en aarde aan het uiteinde. De draden voor de invoerzijde moeten ongeveer 13 inch lang zijn - ik koos rood voor 5v, geel voor gegevens en de blote draad voor aarde.

Verwijder nu een deel van de isolatie in de bovenkant / het midden van de 5v-draad (zie foto); we zullen dit later gebruiken voor de fotoresistor.

Gebruik aan het uiteinde van de strip (linksonder) vanaf de achterkant twee draden voor 5v en aarde, deze kunnen ongeveer 5 inch lang zijn.

Ik raad aan om de draden vast te zetten zoals afgebeeld met hete lijm om beweging te voorkomen. De soldeerverbindingen met de LED-strips zijn bijzonder kwetsbaar.

Stap 9: Monteer het raster

Er zijn vier verschillende soorten rasterstukken, ze zijn gelabeld als je ze eerder hebt gegraveerd:

• 2x horizontaal uiteinde
• 2x verticaal uiteinde
• 10x Verticaal
• 10x Horizontaal

Lijm is optioneel, maar aanbevolen. Ik gebruik graag lijm omdat we een gewicht op de hele assemblage kunnen toepassen terwijl het droogt en corrigeren voor niet-vlakheid, wat het in het algemeen gemakkelijker maakt.

Monteer eerst de verticale delen. De "Einde" stukken gaan aan de rechter- en linkerkant, vul dan het midden in met de rest.

Monteer vervolgens de horizontale delen. De "Einde" stukken gaan aan de boven- en onderkant, je zult merken dat deze niet de extra kleine uitsparing hebben. De rest van de horizontale delen hebben deze extra inkeping zodat ze de verbindingsdraden die we eerder hebben gesoldeerd, vrijmaken. Lijn de inkeping uit met de draden en wissel van kant terwijl u bezig bent.

Als laatste, als je lijm hebt gebruikt, draai je het geheel met de voorkant naar beneden op een plat oppervlak en leg je er iets zwaars op terwijl het droogt.

Stap 10: Beits het frame en installeer het gezicht

Dit is een goed moment om het eiken frame te beitsen, afhankelijk van de gewenste afwerking. We moeten het gezicht op zijn plaats lijmen, en in dit voorbeeld ben ik van plan een olieafwerking op het hout te gebruiken - dat zal de houtlijm verstoren, dus ik ga het later aanbrengen. U kunt ook een ander type lijm gebruiken dat niet wordt aangetast.

Vervolgens moeten we het gezicht in het frame plaatsen. Het belangrijkste hier is om de diepte zo in te stellen dat de achterkant van de klok gelijk of onder het achteroppervlak van het frame terechtkomt en niet uitsteekt. Er zijn veel manieren om dit te doen:

De kleine rechthoekige afstandhouders zijn precies goed om de afstand van de voorkant van het frame tot de voorkant in te stellen.

Een andere manier om dit te bereiken, is door het frame met de voorkant naar boven op een plat oppervlak te plaatsen, vervolgens alle interne onderdelen op elkaar te stapelen (ga verder om te zien hoe ze gaan) en druk tenslotte de voorkant naar beneden. Zorg er echter voor dat de draden niet tussen de lagen komen.

Je kunt de onderdelen ook op elkaar stapelen en remklauwen gebruiken, wat je maar wilt!

Stap 11: Giet epoxy

Ondersteun de rug over het hele oppervlak zodat de maskeertape goed blijft zitten. Zet het op een vlakke ondergrond.

Meng ongeveer 5 ons volgens de instructies die bij uw epoxy worden geleverd. Over het algemeen zullen ze zeggen om 6-10 minuten in één container te mengen en ervoor te zorgen dat de zijkanten worden afgeschraapt, dan over te brengen naar een schone container en nog een paar minuten te mengen of totdat het een bepaalde temperatuur heeft bereikt.

Giet de epoxy over het gezicht. Ik probeer eerst de letters te vullen om luchtbellen te minimaliseren en vervolgens de rest te bedekken. Probeer het te beschermen tegen stof en gebruik regelmatig een heteluchtpistool of zaklamp om luchtbellen te verwijderen.

Stap 12: LED-raster en diffusor installeren

Verwijder de plakband van de achterkant van het gezicht nadat de epoxy is uitgehard.

Iets om het licht te verspreiden wordt aanbevolen tussen de LED's en de achterkant van het gezicht:

• Geen diffuser geeft de indruk van individuele lichten achter de letter
• Een vel printerpapier geeft een zeer uniform licht, maar er is een compromis van verminderde totale helderheid
• Een of twee vellen wit vloeipapier is een goed compromis
• Zwart vloeipapier vermindert de helderheid, maar zorgt er ook voor dat de niet-verlichte letters minder opvallen

Snijd het papier zodat het in het frame past en klem het tussen het LED-raster en het gezicht. Zorg ervoor dat de hoek van het LED-raster met de datadraad is uitgelijnd met de letter "I" in de linkerbovenhoek.

Terwijl je toch bezig bent, plaats je de achterplaat in het frame en trek je het uitgesneden gedeelte op de achterkant van het raster met een potlood, dit zal helpen om de kleinere delen later correct uitgelijnd te krijgen.

Bevestig het LED-raster op zijn plaats met hete lijm.

Stap 13: Voeg het lef toe

Lijm de segmenten die rond het midden gaan, zoals weergegeven, en gebruik vervolgens de lijnen die u op de achterkant van het LED-raster hebt getraceerd, en lijm ze vast. Gebruik het arduino- en micro-USB-breakout-bord als afstandhouders om ervoor te zorgen dat ze passen.

Lijm de kleine rechthoekige afstandhouders rond de omtrek en zorg ervoor dat u de gaten voor de schakelaars aan de linkerkant en de fotoresistor aan de bovenkant niet afdekt.

Gebruik hete lijm om de Arduino- en micro-USB-breakoutboards vast te zetten.

Verwijder indien van toepassing de schuine koppennen van uw RTC-module. Desolder of knip ze er gewoon af - we zullen deze niet gebruiken.

Gebruik ten slotte hete lijm om de RTC-module linksonder vast te zetten. Ik raad aan om de achterplaat als richtlijn te gebruiken om hem op de perfecte plek te krijgen. Plak de module op het bord, doe er wat lijm op, plaats het op zijn plaats en duw de module vlak tegen het bord eronder.

Stap 14: Knoppen en fotoresistor

Zet de schakelaars linksonder vast met hete lijm, let op de oriëntatie. De vier pinnen op de schakelaars zijn paarsgewijs verbonden, ik raad aan ze zo te draaien dat het ene paar zich onderaan en het andere bovenaan bevindt - dit zal het solderen later gemakkelijker maken.

Lijm de fotoresistor bovenaan - centreer hem gewoon op het gat in de bovenkant

Stap 15: Soldeer 5v/VCC-verbindingen

Deze moeten allemaal worden aangesloten op de VCC-pin op het Micro USB-breakoutboard.

1. LED-strip van rechtsboven
2. LED-strip van linksonder
3. 5V op arduino
4. VCC op de RTC-module (derde pin van boven)
5. Fotoweerstand

Stap 16: Soldeer aardverbindingen

Deze moeten uiteindelijk allemaal worden aangesloten op de VCC-pin op het micro-USB-breakoutboard.

1. LED-strip van rechtsboven
2. LED-strip van linksonder
3. Arduino GND
4. RTC-module GND (onderste pin)

5. Schakelaars

   Zie de detailfoto. Tactiele schakelaars hebben vier pinnen, maar slechts één contact, ze zijn intern in paren verbonden. Als je aan beide pinnen voor de aardingsdraad soldeert, controleer dan met een ohm-meter of beide pinnen zich aan dezelfde kant van de schakelaar bevinden, anders maak je kortsluiting

Stap 17: Soldeer de resterende verbindingen

1. 10k weerstand. Arduino pin A0 naar aarde
2. Fotoweerstand. Arduino-pin A0
3. RTC. Tweede aan de bovenkant op de module naar arduino pin A4
4. RTC. Bovenste pin op de module naar arduino-pin A5
5. Schakelaar 1 (Modus/Set). Arduino D2
6. Schakelaar 2 (omhoog). Arduino D3
7. Schakelaar 3 (Omlaag/Annuleren). Arduino D4
8. LED-gegevens. Arduino D6

Breng een ruime hoeveelheid hete lijm aan om de draden vast te zetten, met name om de draden die van de fotoresistor komen te isoleren en om de schakelaars te laten stollen.

Steek ten slotte een CR2032-batterij in de RTC-module.

Stap 18: Firmware uploaden

Je hebt een pc met de Arduino IDE nodig om de firmware naar de Arduino te uploaden. Dit zijn de instellingen die ik heb gebruikt:

• Bord: "Arduino Nano"

• Processor: ATmega328P (oude bootloader)

  In eerdere IDE-versies hoefde ik de oude bootloader-optie niet te kiezen, maar ik geloof dat er een verandering was om een update van de officiële hardware weer te geven die niet aanwezig is in de kloonborden die voorhanden zijn

• Poort: je moet uitzoeken welke na het aansluiten van het bord

Er zijn zes bibliotheken vereist, ze zijn allemaal te vinden via het menu Extra -> Bibliotheken beheren in de IDE:

• Draad (standaard meegeleverd geloof ik)
• EEPROM (ook standaard meegeleverd)
• RTClib (Adafruit-versie 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versie 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versie 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia versie 3.1.6)

Na het instellen van de opties en het installeren van de bibliotheken moet het een kwestie zijn van compileren en uploaden naar het apparaat met de "upload"-knop. Om te controleren of het apparaat werkt, kunt u de seriële monitor openen, waar een kort bericht moet verschijnen bij het opstarten.

Stap 19: Stel de tijd in

U merkt misschien dat de klok in eerste instantie niets weergeeft - dit wordt verwacht. Bij het opstarten zoekt hij naar een opgeslagen kleur en animatie in de EEPROM, maar omdat er niets in het geheugen staat weet hij niet wat hij moet doen. Druk op knop 2 of 3 (omhoog/omlaag) om een kleur te selecteren en het scherm wordt bijgewerkt.

Om de klok in te stellen:

1. Houd "Mode/Set" ingedrukt om naar de klokinstellingsmodus te gaan. Het uur moet worden weergegeven.
2. Gebruik "Omhoog" en "Omlaag/Annuleren" om het uur te selecteren (0-23)
3. Druk op "Mode/Set" om over te schakelen van uren naar minuten
4. Gebruik "Omhoog" en "Omlaag/Annuleren" om de minuten te selecteren (0-59)
5. Houd "Mode/Set" ingedrukt om de tijd op te slaan en terug te keren naar de klokweergave

Houd in de modus "Instellen" "Omlaag/Annuleren" ingedrukt om terug te keren naar de klokmodus zonder een nieuwe tijd op te slaan.

Ook in de modus "Instellen" schakelt "Modus/Instellen" tussen uren en minuten voor het geval u terug moet gaan zonder te annuleren.

Stap 20: voeg de achteromslag toe

Voeg wat lijm toe aan de bovenrand van de afstandhouders die we eerder hebben geïnstalleerd en dat is het einde van de build. Ik raad aan om dit tot het einde te laten, zodat je de kans hebt om eventuele bedradingsproblemen op te lossen voordat alles is verzegeld.

Stap 21: Klaar

De micro-USB-connector is er voor het gemak - in mijn ervaring is het veel gemakkelijker om een mooi uitziende gevlochten microkabel te vinden dan de mini-USB die op de Arduino past.

De bediening is eenvoudig:

• Mode/Set selecteert een animatie voor tijdsverandering
• Omhoog door de kleuren
• Omlaag doorloopt de kleuren in de andere richting

De helderheid moet zich automatisch aanpassen aan het licht in de kamer en dimmen als het donker wordt.