Jam Tanpa Batas Dikawal Telefon Pintar: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya telah melihat banyak projek Infinity Mirrors dan Infinity Clocks on Instructables, jadi saya memutuskan untuk membuat projek saya. Ia mungkin tidak jauh berbeza dengan yang lain … tetapi saya melakukannya sendiri, begitu!

Sekiranya anda belum mengetahuinya:

Apakah jam tak terhingga?

Jam infiniti menggunakan banyak pantulan antara cermin dan cermin separa reflektif untuk memberikan ilusi kedalaman yang hebat sedangkan kedalamannya hanya satu sentimeter!

Waktu ditunjukkan oleh LED yang mencerminkan berkali-kali antara antara muka ini dan memberikan kesan kedalaman ini.

Refleksi berganda memberi kesan kedalaman

LED boleh dialamatkan dan berwarna, jadi mudah menggunakannya untuk membuat animasi ringan.

Saya mahu menjadikannya interaktif dan berubah, jadi saya menambahkan kawalan Telefon Pintar menggunakan komunikasi Bluetooth. Terdapat komunikasi dua cara yang nyata antara jam dan telefon pintar. Pengguna dapat menggunakan HMI (Human Machine Interface) untuk mengubah pelbagai parameter, seperti animasi, warna. Tetapi dia juga dapat mengirim perintah langsung misalnya untuk mengubah waktu, dan jam menjawab untuk mengatakan bahawa perintah itu diterima atau tidak.

HMI dilakukan dengan menggunakan aplikasi Android yang dapat diprogram, jadi saya hanya perlu merancangnya dan mengkod komunikasi di sisi Arduino.

Mari mulakan sekarang …

Langkah 1: Apa Yang Anda Perlu?

Untuk membina jam infiniti ini, inilah yang anda perlukan (harga menunjukkan):

• Nano Arduino (2 USD)
• Jalur led yang boleh dialamatkan, seperti led WS2812, 60 led per meter (6 USD)
• Modul bluetooth, seperti HC-05 (3 USD)
• Papan roti (1.5 USD)
• Bekalan 5V, mampu memberikan 4A atau lebih
• Beberapa wayar elektrik
• Telefon pintar yang menjalankan Android, dan aplikasi Bluetooth Electronics, dari KeuwlSoft
• Beberapa kepingan papan gentian berketumpatan sederhana (MDF, satu tebal 3 mm dan satu tebal 10 mm)
• Plat plexiglas atau perspex telus (sekitar 15 hingga 20 USD)
• Cermin dan pelekat cermin separa reflektif (dari 4 hingga 15 USD)
• Penyambung, perintang dan satu kapasitans 1000µF
• Sebilangan pita gam dan saluran.

Diagram prinsip geometri jam

Plat plexi hendaklah setebal 2 hingga 3 mm sehingga terpaku pada tempatnya semasa digunakan.

Rajah di atas menerangkan geometri jam. Jalur yang dipimpin diletakkan di antara dua cermin. Sudah tentu, anda memerlukan 60 dari lekukan pada jalur. Anda boleh mendapatkan jalur led dalam talian dengan 60 led per meter, jadi salah satu daripadanya bagus. Kemudian perimeter bulatan yang dipimpin menjadi 1m, diameternya 100 / PI = 31.8 cm (kira-kira 12.53 inci).

Sediakan komponen anda

Potong bulatan diameter ini di papan MDF 3mm. Untuk melakukan ini, saya pergi ke fablab tempatan dan meminta untuk menggunakan pemotong laser. Mereka juga boleh melakukannya untuk anda, jika anda bertanya dengan baik dan anda datang dengan papan: hanya memerlukan beberapa saat. Semasa anda berada di sana, potong cakera yang sama di piring plexiglass anda.

Dari plat MDF, kini anda mempunyai cakera dan plat dengan lubang bulat. Simpan kedua-duanya untuk kemudian hari.

Untuk memastikan LED tetap di tempat, potong juga MDF setebal 1cm silinder nipis dengan diameter yang sama. Ketebalannya tidak penting selagi tidak terlalu rapuh. Jalur LED akan diletakkan di dalam silinder ini, jadi penting bahawa perimeter dalaman sama dengan panjang jalur. Terlalu panjang atau terlalu pendek, dan beberapa led mungkin jaraknya tidak teratur, jadi sangat tepat di sini.

Memotong plat tebal seperti itu mungkin memakan masa lebih lama daripada memotong plat nipis. Tanya pemilik fablab apakah pemotong laser mereka cukup kuat untuk mengurangkan ketebalan itu. Bagi saya, laser harus lulus lebih dari sepuluh kali untuk bahagian itu, berbanding hanya dua untuk plat yang lain.

Anda juga boleh…

Anda juga boleh menggunakan papan plexiglass lutsinar atau berwarna di sini dan bukannya MDF. Plexiglas terdapat dalam pelbagai warna, dari hitam hingga kuning hingga hijau dan ungu, jadi jangan ragu untuk mencubanya.

Fablab tahu bagaimana memotongnya, dan memotong plexiglass sangat "bersih" berbanding kayu yang mungkin "terbakar" (maksud saya menukar warna kerana tenaga laser) di jalur laser. Cermin plexiglass juga ada, yang dapat menjimatkan anda daripada membeli filem cermin. Ingat sahaja semasa memotongnya, untuk menghantar laser di bahagian belakang cermin…

Berikut adalah fail geometri untuk pemotongan laser.

Langkah 2: Pasang Jam

Untuk membuat jam, anda hanya perlu memasang bahagian, mengikut skema.

Siapkan kes itu

Pertama, lekatkan filem cermin pada cakera MDF. Ini akan menjadi bahagian bawah jam.

Kedua, pasangkan filem separa telus pada cakera plexiglas. Ini membentuk gelas depan jam. Cakera ini akan dimasukkan ke dalam plat MDF, di lubang bulatan: lekatkan menggunakan gam kayu jika perlu, atau gunakan getah silikon.

Terakhir, sediakan LED. WS2812 LED menggunakan 3 pad sambungan: bekalan voltan, tanah dan arahan. Sekiranya sudah ada 3 wayar elektrik yang disambungkan, gunakan saja. Jika tidak, pateri 3 wayar ke pad sambungan. Ingat bahawa LED adalah peranti terpolarisasi: ini bermaksud arus mengalir hanya dalam satu arah. Arah ini ditunjukkan pada jalur dengan anak panah. Kemudian, anda harus menyolder wayar di hujung jalur dari mana anak panah datang (bukan hujung yang menunjuk anak panah).

Pasang LED di dalam silinder MDF tebal dan pasangkan 3 bahagian, dengan gam dan / atau pita.

Kemudian bahagian elektronik

Masukkan Arduino di papan roti dan buat litar seperti gambar di atas. Pastikan semua landasan (GND) disambungkan (GND dari Arduino, modul HC-05, jalur LED dan bekalan).

• Pin RX dan TX dari modul Bluetooth HC-05 disambungkan ke pin D3 dan D2 dari Arduino
• Garis data jalur LED disambungkan ke pin D12, anda boleh memasukkan perintang 300 Ohms di antara jika anda mempunyai satu.

Sekiranya anda ingin menukar pin, ubah definisi mereka dalam kod yang sesuai (baris 7 dan 13 dari fail ino).

Perhatikan bahawa modul HC-05 memerlukan pembahagi voltan untuk pin RXnya, seperti yang ditunjukkan di bawah. Oleh itu, anda memerlukan satu perintang 1000 Ohms dan satu perintang 2000 Ohms.

Bekalan digunakan untuk Arduino dan jalur LED. Mula-mula sambungkan kapasitor 1000µF dalam terminal skru (domino). Anda boleh menggunakan penyambung pantas jika anda mempunyai beberapa. Lihat di sini untuk maklumat lebih lanjut.

Kapasitor ini juga boleh terpolarisasi: pastikan kaki + dan - disambungkan ke + dan - bekalan. Seperti yang dapat dilihat pada gambar kapasitor, - kaki dilabel dengan tanda tolak besar.

Kemudian dari penyambung, pasangkan wayar elektrik untuk menyambungkan Jalur LED dan papan Arduino. Seperti yang dinyatakan di atas, semua GND harus dihubungkan bersama. Dari potensi positif bekalan, sambungkan wayar 5V jalur dan lukis wayar ke pin 5V Arduino: biarkan tidak bersambung buat masa ini, anda akan menyambungkannya pada akhir.

Periksa semuanya … dua kali

Periksa semua sambungan dua kali … Gunakan multimeter jika anda mempunyai satu untuk memeriksa kesinambungan elektrik.

Sekiranya semuanya betul, jam anda hampir siap. Jangan membekalkannya buat masa ini.

Langkah 3: Muat naik Kod

Mari atur cara

Untuk memuat naik kod di Arduino nano, gunakan Arduino IDE. Masukkan semua fail dalam folder bernama "Horloge_LED3_nano_BTOK" dalam folder Arduino anda. Buka IDE, pilih parameter yang sesuai (jenis papan, port COM, dll) dan klik butang muat naik.

Pada telefon pintar Android anda, pasang aplikasi Bluetooth Elektronik, anda boleh mencarinya dengan mudah di Google Play. Muat turun fail "BluetoothElectronicsCode.txt" dari Instructable ini, dan ubah pelanjutan menjadi zip: anda akan mendapat arkib zip dengan kod untuk antara muka telefon pintar untuk dijalankan dengan Bluetooth Electronics.

Apabila anda sudah bersedia, pasangkan bekalan. LED akan menyala, modul HC-05 juga akan menyala untuk mencari sambungan. Lancarkan aplikasi Android dan ikuti arahan untuk memasangkan modul Bluetooth dengan telefon pintar anda. Apabila sudah siap, lancarkan HMI: anda sudah bersedia untuk bermain!

Perhatikan bahawa…

LED pertama jalur hendaklah diletakkan di atas jam. Sekiranya anda tidak meletakkannya di sana, anda boleh mengubah nilai parameter ofset dalam kod (baris 65 dari fail ino). Ia menjaga perkara itu.

Apabila anda menempelkan Jalur LED di dalam silinder dangkal, terdapat 2 pilihan: sama ada jalur berpusing mengikut arah jam, atau lawan arah jam. Sekiranya anda melakukannya dengan cara yang salah, tangan jam akan berpusing ke arah yang salah! Tidak risau. Cukup ubah nilai sens_horaire pemboleh ubah boolean menjadi true (baris 77 fail ino)

Langkah 4: Nikmati

Satu tetapan terakhir …

Sekarang, tetapkan masa. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan perintah mudah yang anda taipkan di konsol kecil di bahagian kiri bawah HMI.

• Hxx: tetapkan jam ke xx (cth: H4)
• Myy: tetapkan minit (cth: M15)
• Szz: tetapkan detik (cth: S30)

Perintah boleh dirantai dengan memasukkan bintang di antara mereka, misalnya: H4 * M15 * S35

Menetapkan jam dan / atau minit akan menetapkan semula detik menjadi sifar.

Anda kemudian akan melihat bahawa jam dikesan oleh LED MERAH, minit oleh LED HIJAU:

Jam 9:52:00!

Warna detik boleh diubah menggunakan slaid pada HMI

Apabila anda menggerakkan gelangsar, bulatan kecil di sebelah kanan menunjukkan warna semasa. Apabila slaid berhenti, ia akan menghantar warna ke jam dan LED sesaat berubah dengan sewajarnya.

Gelangsar ANIMASI dan PALETTE dapat digunakan untuk memilih dan menyesuaikan animasi cahaya pada jam. Uji mereka, dan lihat video untuk beberapa contoh. Apabila anda mengubah beberapa tetapan pada HMI, konsol kecil menunjukkan jawapan dari Arduino.

Animasi…

• 0: Hanya memaparkan waktu, anda boleh menukar warna saat menggunakan gelangsar.
• 1: Latar belakang berwarna (anda boleh menukar warna) amplitud berubah.
• 2: Pelangi berputar
• 3: Jalur berwarna (yang boleh diubah) yang menjadikan satu pusingan sesaat.
• 4: Jalur berwarna yang melambung dari tangan kedua.
• 5: Latar belakang berwarna (anda boleh menukar palet) amplitud rawak.
• 6: Hanya memaparkan waktu, detik tangan mengubah amplitud bercahaya.
• 7: Bendera berputar (ubah palet untuk menukar bendera antara 4 kemungkinan)

Bendera Perancis - itu 7:11:51

Animasi lain baru-baru ini ditambahkan, yang berubah setiap 15 saat untuk animasi yang dipilih secara rawak.

Butang MINUTES menghidupkan dan mematikan LED putih pada setiap 5 minit pada jam.

Jam 7:11:25

Perhatikan bahawa video dan foto dibuat dengan telefon pintar dan oleh itu tidak berkualiti. Warnanya jauh lebih terang dan lebih tepat pada jam daripada yang kelihatan pada video…

Apa lagi?

Saya harap anda ingin melakukan jam infiniti ini. Masih banyak yang perlu dilakukan: anda boleh mengecat plat depan MDF agar lebih bagus, menambah jalur led lain di bahagian luar silinder untuk memberikan cahaya animasi juga di dinding, dll.

Langkah 5: Versi Baru untuk Menjaga Masa Yang Tepat

Jam Arduino nano cenderung melayang tepat pada waktunya, kerana ia tidak mempunyai jam yang tepat. Saya membuat versi lain menggunakan Jam Waktu Nyata (RTC) untuk menyimpan masa yang tepat.

RTC ada dalam pelbagai model, saya cadangkan menggunakan modul DS3231, yang sangat tepat (berbanding DS1307). Versi baru program ini menggunakan perpustakaan MD-DS3231, yang terdapat di sini. Cukup buat folder baru bernama Horloge_LED3_nano_BT_RTC dalam folder Arduino anda, dan muat turun semua fail.

Sambungkan DS3231 sebagai peranti I2C, iaitu SDA ke A4 dan SCL (atau SCK) ke A5

Pertama, anda perlu menetapkan masa RTC. Lihat contoh Instruksional ini atau tutorial ini.

Muat naik fail Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino pada Arduino nano anda dan jalankan. Waktu disegarkan setiap 30 minit, jadi jam tetap tepat sepanjang masa.

Sudah tentu, anda mesti mempunyai bateri pada modul RTC, kerana ia tetap menghidupkan RTC walaupun ia tidak dibekalkan oleh Arduino, dan dapat menyimpan waktu yang tepat.