Jam Animasi LED SMART yang Terhubung ke Web Dengan Panel Kontrol Berbasis Web, Server Waktu Disinkronkan: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Kisah jam ini kembali jauh - lebih dari 30 tahun. Ayah saya mempelopori ide ini ketika saya baru berusia 10 tahun, jauh sebelum revolusi LED - kembali ketika LED di mana 1/1000 kecerahan kecemerlangan menyilaukan mereka saat ini. Seorang inovator sejati, ia membuat kode dalam bahasa rakitan dan menghubungkan setiap LED individu (suatu prestasi kesabaran dan tekad yang mengesankan)! Versi aslinya masih berfungsi hingga hari ini.

Saya ingin melanjutkan di mana dia tinggalkan dan memanfaatkan kemajuan teknologi untuk membuat jam indah yang terhubung ke web, penuh warna, menyenangkan untuk dimainkan, dan penuh minat. Ini maju ke titik di mana kami ingin merilis jam ke publik sebagai proyek open source tetapi juga menyediakan produk jadi kepada mereka yang tertarik untuk membeli. Lihat kampanye indiegogo kami jika Anda tertarik untuk mendukung!

Jam seperti sekarang ini memiliki sejumlah fitur dan merupakan produk yang sepenuhnya selesai dan berfungsi. Kami sangat senang dengan hasilnya baik dari segi kualitas dan fungsionalitas, tetapi juga dalam hal set fitur dan stabilitas. Jam disinkronkan setiap menit dengan server waktu yang memastikan bahwa waktu akan selalu sempurna. Pengguna hanya perlu mengatur zona waktu sekali, mengaktifkan mode penghematan siang hari dan mereka tidak perlu khawatir tentang pengaturan jam lagi!

52 animasi berbeda dengan warna, kecepatan, dan kecerahan yang dapat disesuaikan memberi pengguna kontrol presisi dan variasi tak terbatas. Mode favorit disimpan dalam memori. Pengatur waktu cahaya dan acara harian dapat diatur yang memungkinkan pengguna untuk diberi tahu secara visual pada waktu yang dipilih. Mode liburan khusus dapat menambah kemeriahan ke rumah Anda selama Halloween, Tahun Baru atau Natal. Kami bahkan memiliki mode khusus untuk hari pi di mana jam menjiwai digit pi untuk 100 digit setiap jam.

Jam ini didukung oleh Node MCU ESP8266 yang terhubung dengan web dan diprogram menggunakan bahasa arduino dan pustaka c++ populer yang menjadi standar di platform arduino. Ingin membuatnya? Berikut caranya:

Langkah 1: Merakit Bahan

Berikut daftar lengkap semua yang Anda perlukan dengan harga dan tautan.

• 18" diameter 1" tebal kayu bundar kosong - $10,40 - Terendah
• Akrilik penyebar cahaya - $5,79 + $6,55 Pengiriman = $12,34 dari Amazon
• (2) string LED prewired 50 - $11,67 x 2 = $23,34 dari eBay
• Pemancar sisi LED - $26,62 dari Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - $8,39 dari Amazon
• Pigtail 2.5mm - $ 6,99 (paket 10) dari Amazon
• Papan Sirkuit Prototipe 4cm x 6cm - $9,99 (paket 10 - Anda membutuhkan 1) dari Amazon
• Blok Terminal - $7,99 (paket 20 - Anda membutuhkan 5)
• 1x8 buah pinus - $4,79 dari Lowes
• 1/4 bagian dari bahan lantai kayu keras (untuk dudukan) Nomor barang 422633 - $10.48 dari Lowes
• (1) catu daya 5v, 5a - $14,99 dari Amazon
• Bahan pendukung utilitas 2,7mm (Item 757295000023) - $10,98 dari Home Depot
• (20) Sekrup kayu hitam #6 - $6.83 - Amazon
• Noda dan Clear Coat. Penyelesaian Umum direkomendasikan! - sekitar $20 dari Woodcraft
• (2) Kacang hitam 1/4-20 (Item 755801) - $1,38 dari Lowes
• (2) Sekrup kepala panci 1/4-20 hitam (Item 755806) - $1,49

Total Harga Barang Terdaftar di sini: $177,38

Alat yang dibutuhkan:

1. mesin CNC
2. Pistol lem panas
3. Besi solder
4. Dremel atau file tangan
5. penari telanjang kawat

Langkah 2: Biasakan Diri Anda Dengan Halaman Web

Bagian inilah yang membuat jam menyenangkan sekaligus keren. Halaman web dibagi menjadi empat bagian: Pengaturan Umum, Warna, Animasi Dering dan Animasi Angka.

• Pengaturan umum - Bagian ini mencakup penyesuaian seperti waktu musim panas, zona waktu, dll. Juga terdapat pada halaman ini adalah opsi untuk menyimpan dan memanggil kembali tiga konfigurasi jam yang berbeda. Hal ini memungkinkan pengguna untuk menyimpan adegan favorit. Semua pengaturan disimpan di eeprom (memori non volatile); selain itu, pengaturan saat ini selalu disimpan sehingga jika terjadi kegagalan daya, jam akan pulih dari posisi sebelumnya.
• Pilihan warna - Setiap aspek jam dapat disesuaikan. Untuk mengubah warna elemen apa pun, cukup klik tombol yang sesuai dengan elemen yang ingin Anda ubah, lalu klik roda warna. Di dalam roda warna putih bersih. Di luar roda warna mematikan LED.
• Animasi Dering - Animasi dering adalah peristiwa yang terjadi setiap menit (yaitu animasi yang memajukan jarum menit) atau aktivitas menarik seperti bandul. Pilih dari berbagai pilihan di sini
• Animasi Angka - Animasi angka adalah tampilan ringan yang tidak terkait dengan peristiwa waktu. Sebaliknya mereka menciptakan suasana hati atau minat. Ada 52 opsi berbeda di sini dan mereka dapat dibuat lebih menarik dengan menyesuaikan kecerahan atau kecepatan menggunakan bilah penggeser.

Html dan javascript untuk halaman ini disertakan dalam kode sumber yang di-host di github. Kami akan membahasnya sebentar lagi.

Langkah 3: Siapkan File CNC

Pekerjaan konstruksi mesin CNC adalah menekan pergi pada mesin CNC Anda. Tetapi seperti yang diketahui semua orang, pekerjaan CNC adalah pengaturan 95% dan pemotongan 5%! Beberapa kata tentang penyiapan penting di sini.

Pertama, mendapatkan perlengkapan yang solid sangat penting. Saya memilih untuk menahan kayu kosong dengan klem cam ini. Mereka bekerja luar biasa dan sangat kuat! Agar tidak merusak kayu, saya meletakkan beberapa potongan kecil karet di antara bidang kontak dan kayu (ini tidak akan mengurangi kekuatan penjepit). Selain sangat kuat, keuntungan utama lainnya dari klem ini adalah kenyataan bahwa tinggi total klem berada di bawah permukaan kerja sehingga tidak pernah ada bahaya tabrakan. Jika Anda tidak memiliki klem ini, selotip dua sisi dapat berfungsi. Apa pun metode Anda, pastikan penahan yang kuat dan perataan butir yang tepat.

Catatan Penting: Anda harus membalik jam dan CNC di kedua sisi mesin jadi pastikan Anda mengindeks potongan kayu Anda. Pastikan Anda dapat membaliknya dan PERSIS di tempat yang sama. Ini penting untuk memotong jam yang bagus!

Sekarang untuk beberapa catatan tentang pekerjaan CAD dan CAM.

File Cad (ProductionClockMaster.3dm) adalah file Rhino3d dan memiliki semua lapisan CAD yang diperlukan untuk jam. Jika Anda memerlukan format yang lebih umum, saya juga menyertakan ekspor *dxf dari lapisan depan dan belakang jam. Ini harus menjadi semua informasi yang Anda butuhkan.

Pekerjaan CNC CAM dipecah menjadi 9 Operasi CNC terpisah. File gcode Mach3 yang sebenarnya disertakan dalam repositori GitHub serta File VCarve yang menghasilkannya (jika Anda perlu membukanya dan mengekspornya menggunakan prosesor pos yang berbeda).

Semua file untuk proyek tersedia di GItHub. Berikut adalah cara menginterpretasikan file. Mereka relatif cukup jelas tetapi inilah beberapa bantuan tambahan untuk menjernihkan kebingungan yang mungkin terjadi. Lima file pertama terdaftar dalam urutan operasi pemotongan. Nama file diakhiri dengan tanda kurung dengan ukuran alat pemotong. Jadi misalnya - 01_Kantong Belakang_v1.8_(1-2 inci)

• Nama file ini dimulai dengan 01 jadi ini adalah operasi pertama.
• Ini akan memotong kantong belakang.
• Ini adalah versi 1.8 (saya mulai dengan 0.0 sehingga memberi tahu Anda berapa banyak kesalahan yang saya buat!)
• Gunakan alat pemotong 1/2 inci

Selain lima operasi balok kayu ini, ada dua operasi dudukan, operasi elemen akrilik dan operasi pelat penutup belakang.

Salah satu operasi yang unik adalah operasi T-slot CNC. Ini menyediakan saluran untuk baut pada dudukan desktop untuk masuk. Anda akan membutuhkan sedikit T-slot seperti yang ditunjukkan pada foto di atas.

Sekali lagi jika Anda memerlukan sesuatu selain prosesor pos Mach3 standar, buka file VCarve dan ekspor dalam format lokal Anda. Langkah selanjutnya kita akan benar-benar berjalan melalui pemotongan inti dan mengilustrasikan langkah demi langkah seperti apa jam seharusnya terlihat pada setiap tahap.

Langkah 4: Potong Inti Jam, Dudukan Desktop, Ubin Akrilik, dan Bahan Pendukung

Berikut adalah beberapa foto dari masing-masing bagian yang telah selesai saat dikeluarkan dari mesin. Akrilik adalah potongan yang paling menantang karena akrilik memiliki kecenderungan untuk meleleh jika terlalu hangat dan juga bergetar dan terangkat jika tidak ditahan dengan aman. Pemotong laser akan ideal jika Anda memilikinya. Seperti yang Anda lihat di foto, saya membuat jig khusus yang menahan keempat sisi dengan erat. Pita dua sisi mungkin akan menjadi yang terbaik untuk operasi ini, tetapi akan memakan waktu lebih lama untuk melepasnya.

Langkah 5: Sesuaikan Dengan Seni Wajah Jam dan Selesai

Jam dapat digunakan dengan baik tanpa langkah ini tetapi menyenangkan untuk menyesuaikannya sesuai dengan kebutuhan atau selera Anda. Kami telah mencoba banyak desain yang berbeda dan langit adalah batasnya di sini. Kami ingin melihat contoh hal-hal yang Anda buat!

Dalam hal finishing, kami telah mencoba banyak hal yang berbeda tetapi menyukai kesederhanaan dan kemudahan pewarnaan. Kami juga menyukai lapisan atas General Finishes karena sangat mudah dipasang, tahan lama, dan tampak hebat! Sekarang saatnya untuk melakukan itu sebelum kita mulai memasang elektronik.

Tip: Jangan lupa juga untuk menodai dudukan desktop, steker pelat belakang, dan pelat belakang secara bersamaan. Sangat mudah untuk terbawa dan melupakan potongan aksesori ini!

Langkah 6: Ubin Akrilik dan Rakitan Dudukan

Setelah Anda menerapkan lapisan akhir pada potongan kayu, saatnya untuk menekan ubin akrilik dan merakit dudukannya. Ubin akrilik adalah toleransi tekan dan tidak memerlukan perekat apa pun secara umum. Beberapa ubin mungkin memerlukan sedikit pengamplasan atau pengarsipan, tetapi umumnya, ubin ini hanya ditekan di tempatnya dan Anda siap melakukannya. Jika Anda menemukan bahwa beberapa dari mereka terlalu longgar dan rontok, kami menggunakan beberapa tetes lem sekolah Elmers putih karena ini mudah diaplikasikan, mengering dengan sempurna dan memberikan banyak daya rekat. Bagian depan jam Anda sekarang LENGKAP! Mundur dan nikmati.

Juga saat ini Anda juga dapat menekan ke dalam dudukan 1/4-20 mur dan renda di baut yang meluncur ke bawah saluran slot-T. Jatuhkan dudukan ke alasnya dengan sedikit lem dan dudukan desktop Anda sekarang siap!

Langkah 7: Instal LED Pra-Kabel ke Inti Jam

Oke, kita semakin dekat! Mungkin bagian jam yang paling memakan waktu adalah menekan masing-masing LED. Ada total 100 LED di bagian jam ini dan karena LED terdiri dari 50 strip, Anda akan memerlukan dua strip yang terhubung ujung ke ujung. Toleransi rongga LED sedemikian rupa sehingga pada dasarnya pas tekan. Meskipun toleransi press fit menahan LED di tempatnya, kami menggunakan sedikit lem panas (sangat kecil) untuk memberikan keamanan ekstra. Terlalu banyak lem dan kelebihannya akan memeras dan menghalangi LED.

Setelah langkah ini, Anda akan memiliki banyak loop yang diekstrusi dari bagian belakang jam yang perlu ditekan agar panel belakang pas di tempatnya. Sedikit udara panas dari pengering rambut membuat kabel lebih lentur dan mudah ditekuk. Sekali lagi, menggunakan lem panas membuat kabel ini tetap aman.

Semua mengatakan, proses ini memakan waktu sekitar 45 menit hingga satu jam. Lihat gambar di atas untuk melihat seperti apa langkah ini. Tonton juga video selang waktu yang menyenangkan! Kalau saja kita bisa mengirim secepat itu!

Langkah 8: Merakit Elektronik

Pengkabelan listrik mudah dilakukan, tetapi inilah penjelasan terperinci. Kami menemukan cara termudah untuk memasang kabel adalah dengan menggunakan papan proto 4cm x 6cm (ukuran rongga CNC) dan memasang terminal sekrup yang akan menerima strip LED serta adaptor daya DC. Kami mencoba menyolder dengan cara yang lebih langsung dan tidak hanya rumit dan sulit, tetapi juga tidak memungkinkan untuk melepas atau mengganti nyali jam jika ESP8266 rusak atau perlu ditingkatkan. Menggunakan header lebih fleksibel dan, menurut kami, lebih mudah.

Setelah terminal sekrup dipasang cukup ikuti diagram pengkabelan untuk menghubungkan terminal ke pin yang benar. Tidak ada komponen aktual pada PCB, hanya jejak dari header ke pin ESP8266 yang sesuai.

Pin 4 adalah pin untuk ring LED dan Pin 2 adalah pin untuk angka. Positif masuk ke VSS dan Negatif ke ground.

Satu-satunya hal lain yang diperlukan adalah resistor 300ohm pada pin data LEDstrip. Di setiap strip WS2812b yang pernah saya lihat (dan saya telah melihat banyak) ini adalah pin tengah. Resistor ini melindungi strip dari lonjakan dan lonjakan tegangan berbahaya yang dapat menyebabkan kerusakan atau perilaku yang tidak terduga. Saya telah lalai memasang resistor ini dan telah membakar LED pertama pada strip (di lain waktu tidak ada yang terjadi dan itu bekerja dengan sempurna). Resistor harus ditambahkan sebaris yang berarti berfungsi seperti tautan dalam rantai yang menghubungkan papan ke kabel ke LED. Beberapa strip LED memiliki resistor ini sudah terpasang dan beberapa tidak. Jika Anda tidak yakin apakah strip LED Anda memilikinya, lanjutkan dan tambahkan satu. Tidak ada salahnya melakukannya. Pastikan untuk menambahkan resistor ini sebaris mungkin ke sisi LED dari kabel penghubung BUKAN sisi PCB.

Rongga di bagian belakang jam dirancang untuk dua tujuan. Entah itu dapat menerima tubuh transformator 5v untuk pemasangan di dinding atau dapat menahan baterai opsional kembali. Diilustrasikan di sini adalah paket baterai 5v yang umum digunakan untuk memperluas jangkauan perangkat nirkabel. Cukup beli adaptor USB ke 2.5mm dan jam Anda sekarang bertenaga baterai!

Anda perlu mengebor lubang dari rongga tengah ke PCB untuk menerima kuncir betina DC. Ini mudah dilakukan hanya dengan memiringkan mata bor Anda. Pastikan untuk tetap dangkal sehingga Anda tidak menelusuri muka jam! Tampil adalah operasi pengeboran yang telah selesai dengan kuncir yang terbungkus rapi di dalam rongga.

Langkah 9: Unggah Kode

Kode untuk jam dapat ditemukan di halaman github brightlightart. Kode terus ditingkatkan dan dikomentari dengan baik. Jika Anda tidak terbiasa dengan file *.ino, ini adalah format file Arduino dan perlu dikompilasi dengan IDE arduino. Setelah dikompilasi, Anda mengunggah melalui jack microUSB standar pada ESP8266. Jika Anda memerlukan bantuan tentang cara melakukan ini menggunakan ESP 8266, berikut adalah tutorial yang sangat baik tentang pemrograman dengan antarmuka populer ini. Ini cukup dekat untuk keluar dari kotak tetapi tidak cukup!

Apa yang dilakukan file-file yang berbeda ini? Berikut rincian struktur file-file ini dan apa yang mereka lakukan dalam gambaran besar.

Folder Server Web

Index.htm -Ketika kode awalnya diunggah ke ESP8266, Anda akan disajikan dengan halaman unggah yang meminta Anda untuk mengunggah file. Unggah file index.htm. File ini menyajikan halaman web - file lain dalam folder di-host di brightlightart.com tetapi di sini untuk referensi Anda jika Anda ingin mengubah stylesheet/javascript dan menyimpannya sendiri

Folder Utama

• enLIGHTen-LED-Clock.ino - Ini adalah file induk dan berasal dari proyek McLighting yang luar biasa. Skrip telah banyak dimodifikasi dari keadaan aslinya tetapi kami berhutang budi pada proyek ini sebagai titik awal yang sangat baik untuk proyek kami.
• colormodes.h - Menangani sebagian besar animasi cahaya pada ring. Juga menangani fungsi waktu.
• definition.h - Mendefinisikan sebagian besar variabel global.
• request_handlers.h - Ini berkomunikasi dengan ESP8266 dan menangani permintaan yang masuk dan mengirimkan informasi ke ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Membantu menyajikan dan menginterpretasikan halaman web. Ini adalah satu-satunya file tanpa perubahan dari proyek McLighting.
• WS2812FX.cpp - Menangani animasi ringan pada angka. Ini hampir seluruhnya diambil dari perpustakaan kitsurfer WS2812B yang sangat baik. Perubahan utama di sini adalah menambahkan fungsionalitas agar jarum jam tetap menyala
• WS2812FX.h - file header yang disertakan dengan perpustakaan WS2812fx. Ini sebagian besar tidak berubah.

Tambahan Sertakan File

Selain file yang disertakan di sini, Anda akan memerlukan perpustakaan berikut. Ini adalah pustaka standar dan mudah disertakan dengan mencari di dalam IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266WebServer.

Langkah 10: Pengaturan Awal Jam dan Demonstrasi EnLIGHTen

Setelah mengunggah kode sumber dan menyalakan daya untuk pertama kalinya, semua lampu akan menjadi biru statis. Ini adalah indikasi Anda bahwa jam sedang menyiarkan titik akses dan menunggu Anda terhubung. Menggunakan ponsel, laptop, atau perangkat nirkabel apa pun, pindai jaringan terdekat (seperti yang akan Anda lakukan jika Anda mencoba terhubung ke internet di kedai kopi). Dalam daftar jaringan yang tersedia, Anda akan melihat salah satu yang berjudul "jam". Hubungkan ke sana.

Setelah Anda terhubung ke jaringan itu, itu akan secara otomatis memuat halaman web (sekali lagi, seperti pengalihan yang akan Anda alami di kedai kopi). Bersabarlah karena ini terkadang memakan waktu hingga 30 detik. Halaman web akan meminta Anda untuk memindai jaringan terdekat. Pilih jaringan rumah atau kantor Anda dan berikan kata sandi WiFi. Setelah Anda mengklik kirim, kata sandi nirkabel untuk jaringan lokal Anda akan disimpan di memori. Anda hanya perlu melakukan ini sekali. Jam akan reboot.

Ketika dimulai lagi, Anda akan melihatnya menampilkan serangkaian angka secara berurutan. Angka-angka yang ditampilkannya adalah alamat IP halaman web yang perlu Anda sambungkan. Jadi misalnya mungkin menampilkan 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. Ini diterjemahkan menjadi https://192.168.0.31. Ketik alamat ini ke halaman web dan Anda sekarang harus terhubung ke jam Anda. Konfigurasi dan bersenang-senanglah! Sekali lagi, jam menggunakan teknologi websocket sehingga setiap perubahan yang Anda buat harus segera ditampilkan tanpa perlu menekan simpan atau memperbarui halaman web. Ini sangat interaktif dan menyenangkan dalam hal ini!

Jika karena alasan tertentu Anda kehilangan koneksi, cukup segarkan halaman web Anda. Sebagian besar router menjaga alamat ip tetap sama untuk perangkat yang terhubung tetapi dari waktu ke waktu cenderung berubah, jadi perhatikan saat startup. Jika Anda perlu diingatkan tentang alamat ip halaman web, cukup mulai ulang jam.

Setelah Anda merasa nyaman dengan kode yang berfungsi, jangan lupa untuk memasang bahan pendukung! Lubang yang telah dibor sebelumnya memudahkan penyelarasan. Tekan kabel apa pun yang menonjol dan sekarang kabel Anda aman dan jam terlihat sangat selesai!

Langkah 11: Bangun, Kembangkan, Dukung, dan Nikmati

Kami akan senang melihat sebanyak mungkin orang membuat dan menikmati jam ini. Kami menyukai proyek ini dan kami ingin orang lain berbagi pengalaman! Kami telah bersenang-senang memecahkan masalah, mengatasi rintangan, meremas serangga dan dihargai oleh cahaya yang menyenangkan dan bermakna. Manfaat yang kami terima dari komunitas sumber terbuka yang kreatif tidak ternilai harganya dan telah mendorong kami untuk merilis materi sumber ini untuk pembelajaran bersama, peningkatan berkelanjutan, dan kesenangan teknis. Kami akan senang mendengar tentang pembuatan yang berhasil dan cara Anda meningkatkan jam enLIGHTen. Harap beri tahu kami dan beri tahu kami!

Tidak semua orang memiliki waktu, keterampilan, alat, atau sumber daya untuk membuat salah satu jam ini dari awal, jadi jika Anda tertarik untuk membeli jam yang sudah jadi baik sebagai produk jadi atau sebagai dasar untuk pengembangan lanjutan, dukung kami di indiegogo.