Word Clock: 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Lain mengambil jam kata populer. Didukung oleh klon arduino dan LED WS2812B, desainnya terinspirasi pertama kali oleh contoh ini, kemudian saya menulis ulang firmware yang menggabungkan beberapa ide dari instruksi ini menggunakan perpustakaan fastled.

Tujuan saya untuk desain ini adalah untuk memiliki:

• Huruf-huruf terbesar/terdekat mungkin tanpa sedikit bleed di antara mereka
• Kontrol atas huruf individu daripada satu kata pada satu waktu
• Cocok untuk digantung di dinding atau duduk di atas meja
• Kontrol yang mudah digunakan
• Kesan kualitas
• Dapat dipotong dengan laser

Saya mencoba meminimalkan tanda-tanda DIY yang umum seperti permukaan akhir objek cetak 3D atau bekas luka bakar/sendi jari/engsel hidup dari proyek pemotongan laser. Saya menghargai ketika seseorang bertanya kepada saya di mana saya membeli sesuatu yang saya rancang dan buat sendiri.

Saya dapat menyediakan bagian potongan laser dari waktu ke waktu di sini di Etsy.

Langkah 1: Alat, Bahan, dan Perlengkapan

Persyaratan utama untuk desain ini adalah akses ke pemotong laser yang memiliki area pemotongan 9" x 9" atau lebih besar. Saya menggunakan laser CO2 40w China "K40" yang ada di mana-mana yang tersedia di seluruh ebay dan situs luar negeri lainnya. Milik saya telah dimodifikasi untuk memungkinkannya memotong area yang lebih besar (di antara peningkatan lainnya), jika tidak, itu tidak akan cocok untuk proyek ini langsung dari kotak. Jika Anda menggunakan K40, saya sangat menyarankan untuk menggunakan pembisik K40 daripada perangkat lunak apa pun yang menyertainya; file SVG saya ditarik dengan pemikiran itu.

Peralatan:

• Pemotong laser (luas 9" x 9" atau lebih besar, harus memotong kayu)
• Komputer dengan Arduino IDE
• klem
• Barang elektronik generik (pemotong kawat, penari telanjang, dll)
• Besi solder
• Pistol lem panas
• Gergaji

Perlengkapan:

• Lem kayu
• Jarum suntik (untuk mengoleskan lem kayu, cari ujung plastik yang melengkung dari jarum suntik gigi/irigasi)
• Lem panas
• Selotip
• Cat (wajah jam)
• Noda atau cat (bingkai)
• Gelas sekali pakai dan tongkat pengaduk (untuk permukaan epoksi)
• Ampelas
• Kawat (saya menggunakan inti padat 22 gauge)

Bahan:

• 1x Arduino Nano - $5 (kloning ebay) hingga $22+ (resmi)
• 1x Modul RTC DS3231 - $1 (ebay)
• 1x 10k Resistor - $1 untuk 50 (ebay)
• 3x Saklar taktil 10mm - $1 untuk 20 (ebay)

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

  • Harus 60 LED per meter untuk memiliki jarak yang benar, biasanya dijual sebagai 300 gulungan LED 5m.
  • Cari versi non-tahan air
• 1x papan breakout Micro USB (opsional) - $1,25 untuk 5 (ebay)
• 1x Photoresistor Rentang 10-20k ohm - $1 untuk 20 (ebay)
• 1x baterai CR2032 - $2 untuk 10 (ebay)
• Bersihkan epoksi - $ 20 untuk satu liter (Home Depot)
• Hanya beberapa ons yang dibutuhkan

• Kayu lapis 1x 3mm - $12 untuk lembaran 4' x 8' (Home Depot)

  Ini biasanya disebut underlayment atau Luaun

• 1x 1/4" x 1.5" x 48" Oak Board $5 (Home Depot)

  Cari yang paling lurus dan paling baik

• Kertas (kertas printer, atau apa pun yang tembus cahaya)

Itu kira-kira total $70 dolar, namun Anda akan mendapatkan cukup LED untuk dua jam, jadi mungkin ada baiknya mengambil Arduino lain dan sepotong kayu ek dan membuat dua sekaligus. Mengapa tidak?

Langkah 2: Potong Bagian Kayu Lapis

Ini harus cukup mudah. Potong satu file SVG yang dimulai dengan "3mm Plywood" dari file zip terlampir. Pertama gunakan gergaji untuk mengubah lembaran 4x8 menjadi sesuatu yang sesuai dengan pemotong laser Anda (jika itu tidak jelas)

Anda mungkin melihat tampilan jam dicerminkan - saya menemukan bahwa dengan laser saya mendapatkan tepi yang lebih tajam di bagian bawah papan, jadi saya meletakkan wajah kayu yang paling bagus ke bawah. Jika bukan itu masalahnya, cukup cerminkan file dan potong dengan sisi kanan ke atas. Bagian huruf kecil yang mengambang akan rapuh, jadi cobalah untuk tidak meninjunya. Saya sarankan untuk menyesuaikan pengaturan potongan Anda sehingga huruf-hurufnya jatuh dengan sendirinya - sangat mudah untuk mematahkan bagian tengah O jika Anda menyodok bagian yang tersangkut dari lembaran.

Jika Anda memecahkan selembar surat - semuanya tidak hilang. Tunggu bagian-bagian kecil dan lihat ke depan ke langkah di mana kami mempersiapkan wajah dan Anda akan melihat bahwa kami dapat menempatkan mereka di tempatnya tanpa terlalu banyak kesulitan.

Jangan lupa untuk mengukir lapisan biru sebelum memotong merah.

Langkah 3: Potong Bagian Ek

Saya biasanya melakukan ini sebelum saya mulai atau setelah saya selesai memotong potongan kayu lapis karena memerlukan pengaturan pemotongan yang berbeda dan sedikit pengaturan pada laser. Kami membutuhkan satu masing-masing bagian dengan file bernama "Oak Frame" di sini. Anda akan melihat bahwa ada persegi panjang biru di file dengan garis potong merah. Idenya di sini adalah untuk menggunakan papan limbah sebagai jig/perlengkapan di laser sehingga kita dapat memotong sambungan jari ke ujung papan dengan cara yang konsisten.

1. Dengan menggunakan gergaji, potong papan Oak menjadi 9" panjangnya
2. Amankan papan bekas ke alas laser agar tidak mudah dipindahkan.
3. Potong persegi panjang biru. Jangan memulai ulang atau memasang kembali laser setelah ini, lubang baru di papan memo sekarang menjadi titik referensi kami untuk sisa pemotongan.
4. Masukkan potongan kayu ek ke dalam potongan dan dorong ke atas ke sudut kiri atas (dengan asumsi asal Anda adalah kiri atas. Jika tidak… kuncinya adalah mendapatkan potongan ujung pada pohon ek dan memiliki tepi atas yang lurus secara konsisten, jadi mungkin baik-baik saja di mana pun asal Anda). Lakukan yang terbaik untuk tidak memindahkan papan memo saat melakukan ini.
5. Memotong!

Saya menemukan potongan kayu ek K40 cukup baik, tetapi Anda harus menyesuaikan pengaturan Anda sampai Anda mendapatkan hasil yang baik.

Langkah 4: Pasang Bingkai

Berikan bagian kayu ek pengamplasan cepat untuk memperbaiki permukaan, lalu letakkan dan oleskan lem pada sambungan jari. Bingkai harus berbentuk persegi (atau cocok dengan bentuk wajah jika laser memotong trapesium atau jajaran genjang), cara yang baik untuk memastikan Anda melakukannya dengan benar adalah dengan menggunakan wajah sebagai panduan sebelum lem mengering.

Periksa kembali penempatan fitur, dari belakang (menghadap ke bawah):

• Tiga lubang untuk tombol harus di sisi kiri dan ke arah belakang jam
• Lubang tunggal untuk photoresistor harus di atas dan ke arah belakang jam
• Takik untuk kabel daya harus di bagian bawah dan ke arah belakang jam

Jika Anda memiliki ketidaksejajaran dengan tepi atas atau bawah bingkai, tidak apa-apa asalkan tidak terlalu besar. Contoh yang saya punya di foto tidak masalah, pengamplasan cepat akan membuatnya rata sebelum pewarnaan.

Anda dapat menggunakan klem jika Anda memilikinya, atau selotip juga berfungsi dengan baik.

Langkah 5: Cat dan Siapkan Wajah

Pertama: Cat.

Saya lebih suka menggunakan cat semprot pada wajah dengan warna yang cukup netral. Sejauh ini saya telah menggunakan abu-abu, perak, dan emas yang berbeda untuk wajah dengan hasil yang baik. Warna yang lebih gelap memberikan kontras yang lebih baik dengan huruf saat diterangi. Hindari pengamplasan wajah karena sifat huruf yang rapuh. Jika Anda memiliki potongan huruf yang patah, catlah pada saat yang bersamaan.

Kedua: Oleskan selotip

Selotip akan memungkinkan kita untuk mengisi wajah dengan epoksi tanpa semuanya keluar melalui lubang. Oleskan lapisan ke bagian belakang wajah dan tekan ke bawah di seluruh permukaan untuk memastikan itu melekat dengan baik.

Ketiga: Potong selotip ke belakang 1/4 dari tepi. Kita harus menjaga ini tetap jelas sehingga kita bisa merekatkan wajah ke dalam bingkai tanpa membuat selotip menjadi fitur permanen.

Keempat: Opsional - jika Anda memiliki potongan huruf yang patah, balikkan wajah dan tempelkan ke selotip di tempat yang tepat.

Langkah 6: Pasang LED

Pertama ambil strip LED Anda dan gunting pada tanda yang ditunjukkan menjadi 11 bagian yang masing-masing terdiri dari 11 LED. Harus ada garis yang menunjukkan di mana harus memotong tepat di tengah bantalan tembaga yang terbuka. Gunting atau pemotong kawat baik-baik saja.

Selanjutnya, lepaskan backing dan tempelkan setiap strip ke pelat belakang "grid". Jika Anda mengukir pedoman pada bagian ini sebelumnya, Anda dapat menggunakannya sebagai referensi untuk menjaga semuanya tetap lurus. Jarak di sini tidak terlalu kritis, Anda mungkin akan melihat bahwa itu bergeser jika Anda berakhir dengan strip yang sudah memiliki sambungan solder di dalamnya, saya pikir Anda akan mendapatkan meteran sambungan atau lebih ketika Anda membeli gulungan 5m.

Penting: perhatikan panah kecil dan Din/Dout. Kami ingin panah di baris atas bergerak dari kiri ke kanan, lalu mundur di baris berikutnya. Itu harus zig-zag dari kiri atas dan berakhir di kanan bawah.

Langkah 7: Solder LED

Ini mungkin langkah yang paling membosankan. Saya menggunakan kawat pengukur 22 telanjang untuk menghemat upaya pengupasan kedua ujung kabel pendek ini.

Potong 10 masing-masing dari tiga panjang ini:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Setiap kawat perlu ditekuk sehingga dapat membuat sambungan dari ujung satu strip ke awal strip berikutnya. Saya biasanya mengambil beberapa benda yang bisa saya tekuk kawat - pena bekerja dengan baik untuk yang terpendek, pegangan obeng untuk yang sedang, dan penggaris baja kecil untuk yang terpanjang. Anda dapat memeriksa tikungan Anda dengan meletakkannya di papan dan melihat apakah mereka mencapai bantalan dan tetap dalam pedoman.

Solder kabel-kabel ini di antara ujung-ujung strip untuk membentuk satu jalur kontinu dari kiri atas ke kanan bawah - ini seharusnya cukup jelas di foto.

Memegang kabel ini rumit, dan Anda pasti tidak boleh menggunakan jari Anda karena mereka menjadi sangat cepat panas. Saya telah sukses dengan klip buaya, dan juga alat yang akan Anda lihat di foto. Mungkin lebih mudah untuk menyematkan bantalan terlebih dahulu kemudian memegang kawat dengan pinset juga.

Setelah Anda menyolder kabel, Anda dapat menyesuaikan jarak di antara mereka dengan menekuknya dengan obeng atau sejenisnya - tentu saja mereka tidak boleh bersentuhan.

Saya menguji LED sebelum melanjutkan, tetapi langkah ini opsional.

Langkah 8: Pasang Kabel Input

Selanjutnya kita akan memasang daya, arde, dan data ke bagian awal strip LED dan hanya daya dan arde ke ujung yang jauh. Kabel untuk sisi input harus dipotong kira-kira sepanjang 13 inci - saya memilih merah untuk 5v, kuning untuk data, dan kabel telanjang untuk ground.

Lepaskan bagian insulasi di bagian atas/tengah kabel 5v sekarang (lihat foto); kita akan menggunakan ini untuk photoresistor nanti.

Di ujung strip (kiri bawah) dari belakang cukup gunakan dua kabel untuk 5v dan ground, panjangnya bisa sekitar 5 inci.

Saya sarankan mengamankan kabel seperti yang ditunjukkan dengan lem panas untuk mencegah gerakan. Sambungan solder dengan strip LED sangat rapuh.

Langkah 9: Merakit Grid

Ada empat jenis potongan kisi yang berbeda, mereka diberi label jika Anda mengukirnya sebelumnya:

• 2x Ujung Horisontal
• 2x Ujung Vertikal
• 10x Vertikal
• 10x Horisontal

Lem adalah opsional, tetapi disarankan. Saya suka menggunakan lem karena kami dapat menerapkan beban ke seluruh perakitan saat mengering dan mengoreksi ketidakrataan yang membuat segalanya lebih mudah secara umum.

Pertama pasang bagian vertikal. Potongan "End" diletakkan di sisi kanan dan kiri, lalu isi bagian tengah dengan sisanya.

Kemudian pasang bagian horizontal. Potongan "End" berada di bagian atas dan bawah, Anda akan melihat bahwa ini tidak memiliki potongan kecil tambahan. Bagian horizontal lainnya memiliki takik ekstra ini sehingga mereka menghapus kabel penghubung yang kami solder sebelumnya. Sejajarkan takik dengan kabel dan sisi bergantian saat Anda pergi.

Terakhir, jika Anda menggunakan lem, balikkan rakitan menghadap ke bawah pada permukaan yang rata dan letakkan sesuatu yang berat di atasnya saat mengering.

Langkah 10: Noda Bingkai dan Pasang Wajahnya

Ini adalah saat yang tepat untuk menodai bingkai kayu ek, tergantung pada hasil akhir yang Anda inginkan. Kita perlu merekatkan wajah pada tempatnya, dan dalam contoh ini saya berencana untuk menggunakan lapisan minyak pada kayu - yang akan mengganggu lem kayu jadi saya akan menerapkannya nanti. Atau gunakan jenis lem lain yang tidak akan terpengaruh.

Selanjutnya kita perlu menempatkan wajah ke dalam bingkai. Yang penting di sini adalah mengatur kedalaman sehingga bagian belakang jam berakhir rata atau di bawah permukaan belakang bingkai dan tidak menonjol. Ada banyak cara untuk melakukan ini:

Spacer persegi panjang kecil tepat untuk mengatur jarak dari muka depan bingkai ke muka.

Cara lain untuk mencapai ini adalah dengan mengatur bingkai menghadap ke atas pada permukaan yang rata, lalu susun semua bagian internal (lewati ke depan untuk melihat bagaimana mereka pergi), dan akhirnya tekan bagian depan ke bawah. Namun, pastikan kabel tidak berada di antara lapisan.

Anda juga dapat menumpuk bagian-bagiannya dan menggunakan kaliper, apa pun yang Anda inginkan!

Langkah 11: Tuang Epoxy

Dukung bagian belakang di seluruh permukaan untuk membantu selotip tetap terpasang. Letakkan di permukaan yang rata.

Campur sekitar 5 ons sesuai dengan instruksi yang disertakan dengan epoksi Anda. Umumnya mereka akan mengatakan untuk mencampur dalam satu wadah selama 6-10 menit pastikan untuk mengikis sisi, kemudian untuk mentransfer ke wadah yang bersih dan campuran selama beberapa menit atau sampai mencapai suhu tertentu.

Tuangkan epoksi ke wajah. Saya mencoba mengisi huruf-hurufnya terlebih dahulu untuk meminimalkan gelembung udara kemudian menutupi sisanya. Cobalah untuk melindunginya dari debu, dan secara berkala gunakan senapan panas atau obor untuk menghilangkan gelembung.

Langkah 12: Instal Grid dan Diffuser LED

Lepaskan selotip dari bagian belakang wajah setelah epoksi selesai mengering.

Sesuatu untuk menyebarkan cahaya direkomendasikan antara LED dan bagian belakang wajah:

• Tidak ada diffuser yang memberi kesan lampu individual di belakang huruf
• Selembar kertas printer memberikan cahaya yang sangat seragam, tetapi ada pertukaran kecerahan total yang berkurang
• Satu atau dua lembar kertas tisu putih adalah kompromi yang baik
• Kertas tisu hitam memang mengurangi kecerahan tetapi juga membuat huruf yang tidak diterangi tidak terlalu menonjol

Potong kertas agar pas dengan bingkai dan selipkan di antara kisi LED dan permukaannya. Pastikan sudut grid LED dengan kabel data sejajar dengan huruf "I" di kiri atas.

Saat Anda melakukannya, atur pelat belakang ke dalam bingkai dan lacak bagian potongan ke bagian belakang kisi dengan pensil, ini akan membantu membuat bagian yang lebih kecil disejajarkan dengan benar nanti.

Perbaiki kisi-kisi LED di tempatnya dengan lem panas.

Langkah 13: Tambahkan Nyali

Rekatkan segmen yang mengelilingi bagian tengah bersama-sama seperti yang ditunjukkan, lalu dengan menggunakan garis yang Anda lacak ke bagian belakang kisi LED, rekatkan ke bawah. Gunakan papan breakout arduino dan micro USB sebagai spacer untuk memastikannya pas.

Rekatkan spacer persegi panjang kecil di sekelilingnya, pastikan untuk tidak menutupi lubang untuk sakelar di sebelah kiri dan fotoresistor di atas.

Gunakan lem panas untuk mengamankan papan breakout Arduino dan micro USB.

Lepaskan pin header bersudut dari modul RTC Anda jika ada. Desolder atau potong saja - kami tidak akan menggunakan ini.

Terakhir, gunakan lem panas untuk mengencangkan modul RTC di kiri bawah. Saya sarankan menggunakan pelat belakang sebagai panduan untuk meletakkannya di tempat yang sempurna. Rekatkan modul ke papan, olesi dengan lem, lalu letakkan di tempatnya dan dorong modul ke bawah rata ke papan di bawah.

Langkah 14: Tombol dan Fotoresistor

Amankan sakelar di kiri bawah dengan lem panas, perhatikan orientasinya. Empat pin pada sakelar digabungkan berpasangan, saya sarankan untuk memutarnya sehingga satu pasang berada di dekat bagian bawah dan yang lainnya di atas - ini akan membuat penyolderan lebih mudah nantinya.

Rekatkan photoresistor di bagian atas - cukup pusatkan pada lubang di bagian atas

Langkah 15: Koneksi Solder 5v/VCC

Ini semua harus terhubung ke pin VCC pada papan breakout Micro USB.

1. Strip LED dari kanan atas
2. Strip LED dari kiri bawah
3. 5V di arduino
4. VCC pada modul RTC (pin ketiga dari atas)
5. fotoresistor

Langkah 16: Koneksi Tanah Solder

Semua ini pada akhirnya harus terhubung ke pin VCC pada papan breakout USB mikro.

1. Strip LED dari kanan atas
2. Strip LED dari kiri bawah
3. Arduino GND
4. Modul RTC GND (pin bawah)

5. Sakelar

   Lihat foto detailnya. Sakelar taktil memiliki empat pin tetapi hanya satu kontak, mereka terhubung secara internal berpasangan. Jika Anda menyolder ke kedua pin untuk kabel ground, periksa dengan ohm meter untuk memastikan bahwa kedua pin berada di sisi sakelar yang sama, jika tidak, Anda akan korslet

Langkah 17: Solder Koneksi yang Tersisa

1. resistor 10k. Pin Arduino A0 ke ground
2. Fotoresistor. Pin Arduino A0
3. RTC. Kedua ke atas pada modul untuk pin arduino A4
4. RTC. Pin atas pada modul ke pin arduino A5
5. Sakelar 1 (Mode/Set). Arduino D2
6. Saklar 2 (Atas). Arduino D3
7. Sakelar 3 (Batal/Batal). Arduino D4
8. Data LED. Arduino D6

Oleskan lem panas dalam jumlah banyak untuk mengamankan kabel, terutama untuk mengisolasi kabel yang berasal dari fotoresistor dan untuk memperkuat sakelar.

Terakhir, masukkan baterai CR2032 ke modul RTC.

Langkah 18: Unggah Firmware

Anda akan memerlukan PC dengan Arduino IDE untuk mengunggah firmware ke Arduino. Berikut adalah pengaturan yang saya gunakan:

• Papan: "Arduino Nano"

• Prosesor: ATmega328P (Bootloader Lama)

  Dalam versi IDE sebelumnya saya tidak perlu memilih opsi bootloader lama, tetapi saya yakin ada perubahan untuk mencerminkan pembaruan ke perangkat keras resmi yang tidak ada di papan klon yang ada

• Port: Anda harus mencari tahu yang mana setelah mencolokkan papan

Diperlukan enam perpustakaan, semuanya dapat ditemukan melalui Alat -> Kelola menu perpustakaan di IDE:

• Kawat (disertakan secara default, saya percaya)
• EEPROM (juga disertakan secara default)
• RTClib (Adafruit versi 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versi 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versi 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia versi 3.1.6)

Setelah mengatur opsi dan menginstal perpustakaan, itu harus menjadi masalah kompilasi dan pengunggahan ke perangkat dengan tombol "unggah". Untuk memverifikasi bahwa perangkat berfungsi, Anda dapat membuka monitor serial di mana seharusnya ada pesan singkat saat boot.

Langkah 19: Atur Waktu

Anda mungkin memperhatikan bahwa jam tidak menampilkan apa pun pada awalnya - inilah yang diharapkan. Saat boot, ia mencari warna dan animasi yang disimpan di EEPROM, tetapi karena tidak ada apa pun di memori, ia tidak tahu apa yang harus dilakukan. Tekan tombol 2 atau 3 (atas/bawah) untuk memilih warna dan akan memperbarui tampilan.

Untuk mengatur jam:

1. Tahan "Mode/Set" untuk masuk ke mode pengaturan jam. Jam harus ditampilkan.
2. Gunakan "Naik" dan "Turun/Batal" untuk memilih jam (0-23)
3. Tekan "Mode/Set" untuk beralih dari jam ke menit
4. Gunakan "Naik" dan "Turun/Batal" untuk memilih menit (0-59)
5. Tahan "Mode/Set" untuk menghemat waktu dan kembali ke tampilan jam

Saat dalam mode "Set", tahan "Turun/Batal" untuk kembali ke mode jam tanpa menyimpan waktu baru.

Juga dalam mode "Set", "Mode/Set" akan beralih antara jam dan menit jika Anda perlu kembali tanpa membatalkan.

Langkah 20: Tambahkan Sampul Belakang

Tambahkan beberapa lem ke tepi atas spacer yang kita pasang sebelumnya dan itulah akhir pembuatannya. Saya sarankan untuk membiarkan ini sampai akhir sehingga Anda memiliki kesempatan untuk memperbaiki masalah kabel apa pun sebelum semuanya ditutup.

Langkah 21: Selesai

Konektor micro USB ada untuk kenyamanan - menurut pengalaman saya, jauh lebih mudah untuk menemukan kabel mikro jalinan yang tampak bagus daripada mini-USB yang sesuai dengan Arduino.

Operasi sederhana:

• Mode/Set memilih animasi perubahan waktu
• Naik siklus melalui warna
• Turunkan siklus melalui warna ke arah lain

Kecerahan akan menyesuaikan secara otomatis dengan cahaya di dalam ruangan, meredup saat hari mulai gelap.