Budget Arduino RGB Word Clock! - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Hallo allemaal, hier is mijn gids over hoe u uw eigen eenvoudige en goedkope woordklok kunt maken!

Tools die je nodig hebt voor dit project

1. Soldeerbout en soldeer
2. Draden (Idealiter minimaal 3 verschillende kleuren)
3. 3D-printer (of toegang tot een, u kunt de.stl-bestanden ook naar een drukkerij sturen als u geen eigen printer heeft)
4. Basisgereedschappen (schroevendraaiers, draadknipper, vijl, ect…)

Alle onderdelen die u moet bestellen, worden behandeld in het stuklijstgedeelte van deze handleiding!

Ik hoop dat je geniet, laten we nu beginnen!

Stap 1: Projectvoorstel

Al heel lang wilde ik een RBG desk word clock maken in de trant van het Adafruit project hier LINK

De belangrijkste dingen die me tegenhielden waren de kosten van de onderdelen en de noodzaak van lasergesneden onderdelen!

Het doel van dit project was dus om een goedkope en eenvoudige versie te maken met behulp van een goedkope RBG Matrix en een Arduino Nano, en vervolgens om een aangepaste behuizing in 3D te printen zonder de noodzaak voor lasergesneden onderdelen.

Stap 2: BOM - Elektronica en mechanisch

De Bill of Materials (BOM) voor dit project zou £ 13,21 moeten bedragen voor 1 complete wordclocks.

De totale bestelkosten (inclusief verzendkosten voor het VK) zouden £ 51,34 moeten bedragen, ervan uitgaande dat u elk onderdeel moet kopen, inclusief volledige spoelen van 1 kg PLA voor de behuizing.

(Orderkosten - Stuklijstkosten)

1. £ 6,42 - £ 6,42 - 8x8 WS2812B Matrix -
2. £ 1,83 - £ 1,83- Arduino Nano V3 -
3. £ 1,75 - £ 1,75 - RTC-module DS1307 -
4. £ 1,25 - £ 0,13 - Power Micro USB -
5. £ 4,31 - £ 1,44 - Protoboard -
6. £ 1,05 - £ 0,11 - M3 35 mm schroef x20 -
7. £ 4,13 - £ 0,82 - 4 mm rubberen voetjes x4 -
8. £ 12,99 - £ 1,20 - BQ 1,75 mm PLA - Steenkoolzwart -
9. £ 19,99 - £ 0,28 - AMZ3D 1,75 mm PLA - Natuurlijk -

De PLA-berekeningen kunnen hierboven worden weergegeven in de PLA Calc-tabel. Ik ben ervan uitgegaan dat het volume van PLA ongeveer 800 cm ^ 3 / kg is, wat betekent dat een spoel van 1 kg ongeveer 330 meter plastic zou moeten hebben. Vervolgens gebruikte ik de voorspelde hoeveelheid PLA die nodig was om elk onderdeel af te drukken om de kosten te berekenen.

Stap 3: 3D-geprinte onderdelen

De 3D-printmodellen zijn hier allemaal te vinden op Thingiverse -

Afdrukinstructies zijn te vinden op de Thingiverse-pagina waarnaar hierboven is gelinkt

Ik heb dit model in Fusion 360 ontworpen met behulp van het Adafruit Laser Cut-behuizingsontwerp als sjabloon (link).

Ik heb de letters op het frontpaneel hetzelfde gehouden, omdat we dezelfde code zullen gebruiken die het Adafruit-project gebruikt.

De behuizing heeft de klok 10° gekanteld om hem een betere kijkhoek te geven. De letterlay-out moet iets groter zijn dan de Adafruit-versie, aangezien de 8x8 RGB LED-matrix die ik heb gekozen ongeveer 64 mm x 64 mm is in plaats van de 60 mm x 60 mm van de Adafruit NeoMatrix.

De behuizing bestaat uit 6 delen,

1. Voorpaneel - Dit heeft de letters voor de LED-matrix geplaatst.
2. Middenpaneel (hoek) - Dit houdt de matrix op zijn plaats en maakt verbinding met het voorpaneel en het achterpaneel. Dit gedeelte ligt op 10°.
3. Achterpaneel (hoek) - Dit paneel bevat de voedingsadapter en wordt aangesloten op het middelste paneel.
4. Stroomadaptervergrendeling - Dit is een klein onderdeel dat de adapter op zijn plaats houdt.
5. Divider Grid - Dit wordt gebruikt om het licht van elke LED te isoleren, waardoor het licht naar aangrenzende letters wordt verminderd.
6. LED-diffusor - Dit is een duidelijk PLA-onderdeel dat helpt het RGB-leds-licht te mengen, dit helpt ook de verstaanbaarheid van de letters (merk op dat u 64 van dit onderdeel moet afdrukken, één voor elke LED van de matrix).

De hele behuizing wordt aan elkaar gemonteerd met behulp van de M3 35 mm en M3 15 mm schroeven.

Stap 4: Coderen

Arduino IDE verkrijgen

Voor dit project heb je eerst de Arduino IDE nodig die je hier kunt downloaden - Link

De codebasis verkrijgen

Dit projecteert dat de code is gemaakt door Adafruit en is hier te vinden op GIT Hub - Link

Voor iedereen die GIT Hub nog niet eerder heeft gebruikt, het is heel eenvoudig! Volg deze stappen om de code te downloaden en in de Arduino IDE te krijgen.

1. Klik op de link naar de GIT-repo
2. Klik op de knop 'Klonen of downloaden' (Groen) en selecteer vervolgens ZIP downloaden
3. Pak de gedownloade ZIP ergens uit
4. Open de Arduino IDE
5. Ga in de Arduino IDE naar Bestand openen
6. Navigeer vervolgens naar de WordClock_NeoMatrix8x8.ino in de uitgepakte map (Voorbeeldmap - C:\Users\xxxxxx\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock_NeoMatrix8x8.ino)

Nu heb je de code geopend!

De wijziging van de code aanbrengen

We moeten dan een zeer kleine wijziging aanbrengen in de code die Adafruit heeft geleverd, omdat we een andere microcontroller gebruiken dan het oorspronkelijke project.

In de WordClock_NeoMatrix8x8.ino willen we enkele van de //define pinnen wijzigen, We moeten RTCGND wijzigen in A4 en RTCPWR in A5. Dit vertelt de code waar de SDA- en SCL-verbindingen zich op de Arduino Nano bevinden.

We zullen ook NEOPIN in D3 moeten veranderen, zodat het weet waar de 8x8 RBG Matrix Din is aangesloten.

Als u niet zeker weet of u dit correct hebt gedaan, kunt u de bijgevoegde Modified WordClock_NeoMatrix8x8.ino downloaden en die in uw directory vervangen.

De vereiste bibliotheek verkrijgen

Ten slotte moet u vóór het programmeren alle vereiste bibliotheekbestanden downloaden, Adafruit heeft links naar al deze opgenomen in de opmerkingen van de

Of je kunt ze hier aanklikken,

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

Voor iedereen die nog niet eerder Arduino IDE Library's heeft geïnstalleerd, volgt u deze stappen:

1. Alle bovenstaande links zijn naar GIT Hub-repositories, u moet op de knop 'Klonen of downloaden' klikken
2. Selecteer download ZIP
3. Open nu de Arduino IDE
4. Klik op het tabblad 'Schets' in het bovenste menu
5. Plaats de muisaanwijzer op Bibliotheek opnemen en selecteer vervolgens 'ZIP-bibliotheek toevoegen…'
6. Navigeer naar de locatie waarnaar u de. ZIP-bibliotheek downloadt en selecteer deze
7. Nu de bibliotheek is geïnstalleerd, moet u deze stappen herhalen voor elk van de 5 hierboven gelinkte bibliotheken.

Programmeren van de Arduino Nano

Nu is de IDE-omgeving klaar en is het tijd voor jou om de Arduino Nano te programmeren!

Zorg ervoor dat de Arduino IDE is ingesteld om te compileren voor het Arduino Nano-bord, om dit te verifiëren,

1. Klik op het tabblad 'Extra'
2. Beweeg over de optie 'Boards:' en selecteer de "Arduino Nano"
3. Sluit de Arduino Nano aan op uw pc en selecteer de juiste COM-poort

Nadat de bovenstaande stappen zijn gevolgd, kunt u op de uploadknop drukken om de Arduno Nano te programmeren!

Stap 5: Elektronica

Nu je een geprogrammeerde Arduino Nano hebt, is het tijd om de elektronica in te stellen!

Voordat u alles aansluit, koppelt u de Arduino Nano los van de USB-connector.

De elektronica in het project is uiterst eenvoudig, dus het is heel eenvoudig te monteren, zelfs voor beginners, Verbindingen

1. TP4056 - Soldeer de rode draad aan de +-aansluiting naast de micro-USB-connector (hierboven weergegeven) dit is 5V (controleer met een multimeter indien niet zeker). Sluit vervolgens de zwarte draad aan op de - connector (hierboven weergegeven).
2. 8x8 RGB-matrix - Sluit Din aan op de Arduino Nano Pin D3, vervolgens Vcc op 5V en GND op GND.
3. DS1307 - Sluit SDA aan op de Arduino Nano Pin A4 (dit is de SDA-verbinding van de Nano) en sluit vervolgens SCL aan op de Arduino Nano Pin A5 (dit is de SCL-verbinding van de Nano, zie de Nano-pin hierboven). Dan Vcc naar 5V & GND naar GND.
4. Arduino Nano - Het enige dat overblijft is het voeden van de Arduino Nano, sluit hiervoor 5V aan op Vin & GND aan op de GND naast de Vin-pin.

Zodra al het bovenstaande is gevolgd, is het circuit voltooid! en het is tijd om het te programmeren om te controleren of het allemaal werkt!

Voordat u alle bovenstaande verbindingen gaat solderen, is het waarschijnlijk een goed idee om te controleren of alles werkt door een breadboard en enkele connectoren te gebruiken. Ik heb hierboven enkele foto's van mijn elektronicaverificatie getoond!

Klokken tijd niet correct?

Als je wordclock niet de juiste tijd weergeeft, probeer dan de Arduino Nano te herprogrammeren terwijl deze is aangesloten op de RTC-module. Als dit nog steeds niet werkt, verwijdert u de celbatterij uit de RTC-module en voegt u deze weer toe, nadat u dit hebt gedaan, probeert u de Arduino opnieuw te programmeren.

Stap 6: Montage

Nu je de 3D-onderdelen hebt, is Code & Electronics klaar om de wordclock in elkaar te zetten.

1. Plaats de Standard Front plat op een bureau en plaats de 64 LED Diffusers.
2. Zorg ervoor dat alle roosters vlak zijn geplaatst.
3. Plaats het scheidingsrooster in de standaard voorconstructie.
4. Bereid de elektronica voor die in de vorige stap is besproken.
5. Plaats de Angled Back Flat op het bureau
6. Plaats de USB-oplaadmodule in de sleuf in het hoekige deel aan de achterkant
7. Zorg ervoor dat de USB-poort is uitgelijnd door de uitsparing aan de achterkant op Angled Back
8. Plaats Angled Mid over de elektronica en lijn uit met Angled Back en plaats vervolgens de elektronica
9. Plaats de LED-matrix over de elektronica, het paneel moet uitgelijnd zijn op de Angled Mids-slots.
10. Plaats de schuine montage op de standaard voorkant en plaats de M3 35 mm schroeven
11. Draai de schroeven vast en plaats de 4 rubberen voetjes op de basis
12. Gefeliciteerd, je hebt de montage voltooid, tijd om hem op te starten, zie de tijd!

Stap 7: Geleerde lessen en conclusie

Over het algemeen ben ik blij met het resultaat van dit project, maar er zijn natuurlijk een paar dingen die gedaan hadden kunnen worden om het te verbeteren.

Zaak 1

De RTC DS1307-modules zijn behoorlijk frustrerend om in te stellen en snel merkbaar niet synchroon te lopen, wat betekent dat je het apparaat opnieuw moet programmeren om het opnieuw te synchroniseren.

Nummer 2

CAD, ik zou de behuizing waarschijnlijk een beetje anders ontwerpen om het assemblageproces te verbeteren en eigenlijk een plek hebben om de Arduino te monteren.

Nummer 3

Waarom geen wifi? Dit zou een geweldige oplossing zijn voor probleem 1!

Toen ik aan dit project begon, had ik geen ervaring met de ESP8266 / ESP32, maar als ik dit project opnieuw zou starten of een Rev2 zou doen, zou ik sterk overwegen om de code aan te passen om Wifi te gebruiken om de huidige tijd te krijgen in plaats van de DS1307.

Dit kan ook tal van andere functies mogelijk maken, zoals het aanpassen van de schermkleur op basis van de weersvoorspelling of coole dingen zoals deze.

Bedankt iedereen om aan het einde van mijn gids te komen, als je vragen hebt, aarzel dan niet om commentaar te geven of me een direct bericht te sturen!