Jam Kata: 11 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Beberapa tahun yang lalu, saya mula membuat Word Clock pertama saya, yang diilhamkan oleh Instructables yang bagus. Sekarang saya membuat lapan Word Word, yang saya cuba perbaiki setiap kali, saya rasa sudah tiba masanya untuk berkongsi pengalaman saya!

Kelebihan dari pengalaman saya adalah bahawa versi terbaru Jam Word saya sebenarnya cukup mudah: jika anda mempunyai semua komponen, anda seharusnya dapat membuatnya dalam satu hari.

Pertama, bahagian dalam Jam Kata

Versi semasa saya menggunakan jalur LED RGB: ini adalah jalur led di mana setiap 'bola lampu' terdiri daripada LED merah, hijau dan biru. Dengan menggabungkan tiga warna, (hampir) setiap warna dapat dibuat. Jalur LED RGB dikendalikan oleh satu input (masih sedikit keajaiban bagi saya). Oleh itu, dengan menyambungkan satu wayar, anda dapat mengawal semua led di jalur!

Di sebalik setiap huruf di Word Clock (sila lihat langkah selanjutnya) menyembunyikan satu jalur jalur LED RGB. Oleh itu, apabila satu lampu menyala, lampu harus menyala satu huruf. Untuk mencapai ini, saya menggunakan pemotong laser untuk memotong grid papan kayu. Dalam Instructables lain, grid ini dibuat menggunakan jalur busa yang disatukan dalam grid. Saya juga mencuba ini, tetapi ini tidak berjaya. Walau bagaimanapun, dalam versi pertama saya, saya membuat grid dari jalur kayu nipis yang saya gabungkan. Ini berfungsi dengan baik, tetapi memerlukan banyak masa untuk membina!

Otak Jam Kata adalah Arduino Nano. Komputer kecil ini dapat mengawal jalur LED RGB. Anda boleh menemui banyak program di internet untuk dipusingkan, cukup menyeronokkan!

Untuk mengelakkan banyak pematerian (yang memerlukan masa dan cukup kerajinan), saya menggunakan penyesuai terminal untuk Arduino Nano. Semua penyesuai terminal adalah untuk membolehkan kami menyambungkan wayar kami ke Arduino menggunakan skru.

Sudah tentu, tujuan jam apa pun, selain cantik, adalah untuk memaparkan waktu. Dalam Jam Kata saya, modul Jam Masa Nyata (RTC) mengesan masa. Idea modul ini adalah apabila anda menetapkan masa yang betul, ia terus berdetak (sehingga baterinya mati). Saya bekerjasama dengan DS3231 RTC, yang cukup murah dan banyak sokongan tersedia di internet.

Sekarang bahagian dalam Jam Kata sudah jelas, kita bergerak ke luar

Dari pengalaman saya tahu penting untuk memulakan projek anda dari pangkalan yang selesa. Itulah sebabnya saya membina hampir semua Jam Word saya menggunakan kerangka RIBBA IKEA. Kelebihannya ialah anda memulakan dengan bingkai yang mana semua sudutnya baik 90 darjah dan kemasan luarnya lancar. Sudah tentu, anda boleh membina bingkai anda sendiri jika anda mahu, tetapi saya akan berpegang pada bingkai RIBBA.

Wajah Jam Kata ditentukan oleh huruf di mana cahaya menunjukkan waktu. Saya menemui dua cara untuk membuat wajah ini:

1. Mencetak pada kerajang telus. Anda boleh mencetak huruf negatif pada foil. Dakwat hitam berpunca dari cahaya. Kelemahan pilihan ini adalah bahawa dakwat harus cukup padat agar tidak telus. Penyelesaian yang mungkin adalah mencetak muka dua kali dan meletakkannya di atas satu sama lain.
2. Kertas pemotongan laser. Sekiranya anda dapat menggunakan pemotong laser, pilihannya adalah memotong huruf dari kertas. Sekiranya kertas itu cukup tebal, cahaya tidak akan berlalu. Walau bagaimanapun, anda harus menggunakan fon 'stensil'. Jenis fon ini tidak mempunyai lingkaran dekat. Jadi, sebagai contoh, 'o' bukan hanya lubang di kertas, tetapi sebenarnya 'o'.

Apa yang dilakukan oleh Word Clock?

Sudah tentu, Jam Kata harus memberitahu anda masa. Selain itu, kerana kami menggunakan jalur LED RGB, anda dapat menyalakan huruf apa pun dalam (hampir) warna yang anda mahukan! Anda boleh menetapkan warna LED RGB individu dengan memprogram Arduino Nano. Sekiranya anda ingin menukar warna led dalam masa nyata, anda boleh menambah butang yang sesuai untuk anda. Walau bagaimanapun, kerana saya ingin menjadikannya mudah buat masa ini, ini tidak termasuk dalam Instructable ini.

Baru-baru ini, saya mengembangkan Word Clock yang menggunakan Bluetooth untuk menetapkan warna dan masa. Sekiranya saya menemui masa saya akan menghantar kemas kini mengenai perkara ini!

Langkah 1: Mengumpulkan Bahan dan Peralatan

Bahan yang diperlukan:

- Jalur yang dipimpin RGB, 5 volt, 60 led per meter, boleh ditangani secara individu. Anda memerlukan jalur led sekitar 3 meter. Contohnya, ini akan dilakukan: Jalur LED RGB. 'Ip' bermaksud tahap ketahanan terhadap air. Oleh kerana bukan komponen yang kami gunakan tahan terhadap air, versi ip30 baik-baik saja. Harga: 4 euro per meter, jadi 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Harap maklum bahawa lebih mudah untuk tetapi Arduino yang pinnya sudah disolder ke Arduino. Harga: 3 euro.

- Penyesuai terminal untuk Arduino Nano. Menggunakan penyesuai terminal akan menjimatkan banyak masa! Cukup murah: Terminal penyesuaiHarga: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Anda mungkin menggunakan RTC lain, tetapi ini terbukti berfungsi dengan baik! Harga: 1 euro.

- RIBBA-bingkai: RIBBA bingkai (23x23cm), hitam atau putih. Harga: 6 euro.

- Untuk wajah anda memerlukan:

1. Kerajang lutsinar yang sesuai untuk dicetak (tanya kedai cetak tempatan anda!)
2. Kadbod yang sesuai untuk pemotongan laser (tanya pemotong laser anda!)

Harga: 5 euro.

- Kabel pelompat untuk menyambungkan komponen. Saya tidak benar-benar tahu berapa banyak yang kita perlukan, tetapi harganya murah dan banyak terdapat: Wayar jumper. Kabel lelaki-lelaki, lelaki-wanita dan wanita-wanita lebih mudah, tetapi wayar lelaki-lelaki juga boleh dilakukan (dengan sedikit pematerian tambahan). Harga: 3 euro.

- Bekalan kuasa. Jalur LED RGB menggunakan 5V. Penting untuk tidak melebihi voltan ini, kerana jalur LED RGB mudah rosak. Setiap led menggunakan 20-60mA. Oleh kerana kita menggunakan 169 led, daya yang diperlukan untuk menyalakan led agak besar. Oleh itu, saya cadangkan untuk menggunakan sekurang-kurangnya bekalan kuasa 2000mA, seperti ini: Bekalan kuasa. Harga: 5 euro.

- Satu perintang 400-500 ohm. Harga: boleh diabaikan.

- Satu kapasitor 1000 uF. Harga: boleh diabaikan.

- Satu papan prototaip, seperti ini: Protoboard. Harga: 1 euro.

- Sekeping kayu (papan) untuk membentuk bahagian belakang Jam. Harga: 2 euro.

- Jalur kayu kira-kira 3x2cm untuk memasang bahagian belakang Jam Kata pada bingkai. Harga: 1 euro.

- Dua kacang wayar (untuk disambungkan ke kali 5 wayar), boleh didapati di kedai DIY tempatan anda. Harga: 2 euro.

Jumlah harga: kira-kira 40 euro.

Peralatan yang diperlukan:

- Pensil- Stesen solder- Alat pelucutan- Pemutar skru- Gunting- Pita dua sisi (untuk memperbaiki komponen) - Gergaji (untuk melihat papan untuk bahagian belakang Jam Kata) - sehelai kain (untuk mengelakkan calar pada RIBBA bingkai semasa mengusahakannya)

Langkah 2: Gambaran Keseluruhan

Sekarang kita mempunyai semua bahan, ada baiknya kita mempunyai gambaran umum mengenai idea umum Jam Kata.

Wajah Jam Kata terdiri daripada huruf (sama ada dicetak pada kerajang lutsinar atau laser yang dipotong dari kadbod). Di belakang setiap huruf menyembunyikan satu jalur jalur LED RGB. Oleh kerana bingkai RIBBA berukuran 23x23cm dan kami menggunakan jalur LED RGB yang terdiri dari 60 led per meter (jadi 100cm / 60leds = 1.67cm per led), kami dapat memuat 23cm / 1.67 = 13.8 led dalam satu baris. Oleh kerana 0.8 led mungkin sedikit tidak selesa, kami tetap berpegang pada 13 led setiap baris. Oleh kerana bingkai RIBBA adalah persegi, kami akan (kemudian) membina 'matriks-led' 13x13 led.

Ringkasnya, Word Clock terdiri daripada jam kecil (RTC DS3231) yang sekali ditetapkan, terus berdetik. Jam kecil ini menyampaikan masa ke komputer kecil (Arduino Nano). Komputer kecil mengetahui petunjuk mana yang harus dihidupkan untuk waktu tertentu. Oleh itu, komputer kecil menghantar isyarat walaupun wayar data ke jalur LED RGB dan menyalakan led.

Ini kedengaran cukup mudah, bukan ?!:)

Langkah 3: Wajah Jam Kata

Kami akan menggunakan 13 led dalam satu baris dan 13 baris, yang menambah matriks 13x13 led.

Memotong jalur LED RGB

Potong 13 jalur jalur LED RGB dengan panjang 13 led. Anda harus memotong jalur yang dipimpin RGB di tengah-tengah ketiga-tiga oval tembaga.

Memasang jalur LED 13 RGB

Kami melekatkan 13 jalur led ke papan kayu yang termasuk dalam bingkai RIBBA. Terdapat cangkuk yang terpaku pada papan, yang dapat dilepaskan dengan mudah menggunakan pemutar skru. Dengan menggunakan grid (dari langkah sebelumnya), anda boleh menandakan kedudukan setiap led di papan. Sebilangan besar jalur LED RGB mempunyai punggung yang melekit, sehingga anda dapat melekatkannya dengan mudah di papan. Penting untuk diperhatikan arah jalur LED RGB. Anak panah pada jalur LED RGB menunjukkan arah aliran arus. Oleh kerana kami ingin menyambungkan jalur LED 13 RGB, kami harus membuat jalan berterusan untuk arus mengalir. Baru-baru ini, IKEA memotong satu sudut papan, supaya papan lebih mudah dikeluarkan dari bingkai. Lebih mudah menggunakan sudut pemotongan ini untuk mendapatkan wayar dari satu sisi papan ke sisi yang lain. Dengan kata lain, pastikan bahawa led pertama terletak di sudut potong.

Memateri jalur LED 13 RGB

Sekarang jalur LED 13 RGB tersangkut di papan, kita boleh menyambungkannya menggunakan besi pematerian. Pertama, buangkan sedikit pateri pada setiap separuh dari tembaga tembaga. Kedua, potong jalur wayar pelompat pada satu hujungnya. Sekali lagi, keluarkan sedikit pateri di hujung wayar yang dilucutkan. Sekarang, ujung wayar yang dilucutkan menyentuh oval tembaga dan gunakan besi pateri mencairkan pateri dan menyambungkannya. Sambungkan GND satu jalur LED RGB ke GND jalur LED RGB seterusnya. Lakukan perkara yang sama untuk wayar 5V dan data.

Menamatkan matriks led

Pateri wayar pelompat ke masing-masing daripada tiga tembaga tembaga dari matriks led RGB pertama. Seperti yang dinyatakan, adalah mudah untuk mencari lekapan pertama di sudut potong papan sehingga anda dapat dengan mudah membawa ketiga-tiga wayar ke sisi papan yang lain.

Langkah 6: Elektronik

Sekarang kita sudah selesai matriks led, kita boleh mula menyambungkan komponennya.

Kami akan melekatkan komponen (Arduino Nano di terminal adapter, RTC DS3231, wire nut) di bahagian belakang papan tempat kami membuat matriks led kami. Anda boleh menggunakan pita dua sisi untuk memperbaiki komponen.

Jalur LED RGB

Pertama, masukkan Arduino Nano ke dalam penyesuai terminal. Adalah mudah untuk meletakkan penyesuai terminal di tengah papan, kerana beberapa wayar perlu disambungkan ke penyesuai terminal. Sambungkan wayar data jalur LED RGB (wayar tengah) ke salah satu port digital Arduino Nano (biasanya saya menggunakan port D6). Untuk melindungi jalur LED RGB dari lonjakan voltan, anda boleh meletakkan perintang 400-500 ohm antara wayar data dan Arduino.

RTC DS3231

Kedua, letakkan RTC DS3231 di suatu tempat di papan. Modul ini memerlukan empat sambungan: satu ground, satu 5V, satu SCL dan satu SDA. Kami tidak menggunakan port SQW dan 32K. Anda boleh menggunakan wayar wanita untuk menyambung ke pin RTC DS3231. Sambungkan SCL ke port analog kelima (A5) Arduino Nano. Sambungkan SDA ke port analog keempat (A4) Arduino Nano.

Langkah 7: Bekalan Kuasa

Apakah bekalan kuasa yang akan digunakan?

Voltan Anda boleh menghidupkan Arduino Nano menggunakan voltan yang banyak. Port 'Vin' boleh mengendalikan 7-12V, port 5V dapat mengendalikan 5V (sungguh mengejutkan) dan anda boleh menghidupkan Arduino Nano menggunakan kabel mini usb. Walau bagaimanapun, jalur LED RGB lebih pilih-pilih dalam tuntutannya. Sebilangan besar pengeluar menetapkan input 5V +/- 5% ke jalur LED RGB mereka (untuk maklumat lebih lanjut, lihat Neopixels). Oleh itu, kami akan menggunakan bekalan kuasa 5V.

LED One RGB semasa sebenarnya mengandungi tiga led terpisah (merah, hijau dan biru) yang bersama-sama membentuk warna yang diinginkan. Salah satu daripada tiga led menggunakan kira-kira 20mA. Oleh itu, LED RGB yang memancarkan warna putih dengan memakai LED merah, hijau dan biru secara serentak menggunakan 3 * 20mA = 60mA. Sekiranya anda menyalakan semua LED 169 RGB sekaligus dalam warna putih, anda memerlukan 169 * 60mA = 10140mA = 10A *. Bekalan kuasa yang paling biasa adalah sekitar 2000mA. Oleh itu, dengan kata lain, menyalakan semua LED RGB sekaligus dalam warna putih bukanlah idea yang sangat terang **.

Saya cadangkan untuk menggunakan bekalan kuasa 5V, 2000mA, kerana ia biasa dan agak murah.

* Perhatikan bahawa arus tinggi (di atas 5mA) berbahaya! Oleh itu, harap berhati-hati semasa menghidupkan Word Clock!

** Ada beberapa trik untuk menyalakan semua LED RGB sekaligus, seperti menyambungkan bekalan kuasa ke kedua-dua hujung jalur LED RGB, atau menggunakan led RGB pada kecerahan yang lebih rendah.

Menyambungkan bekalan kuasa

Kami akan menyambungkan bekalan kuasa ke komponen. Kami akan menyambungkan kapasitor 1000 uF melalui wayar positif dan negatif dari bekalan kuasa. Anda boleh menggunakan protoboard untuk mengikat sambungan (lihat gambar). Oleh kerana kami mempunyai beberapa komponen yang memerlukan kuasa, kami menghubungkan setiap dua wayar dari bekalan kuasa 5V ke satu kacang wayar: kami akan memanggilnya kacang wayar positif (yang disambungkan ke wayar positif bekalan kuasa) dan negatif mur wayar (yang disambungkan ke wayar negatif dari bekalan kuasa). Sekarang, sambungkan wayar 5V jalur LED RGB dan RTC DS3231 ke mur wayar positif. Begitu juga, sambungkan wayar ground (GND) jalur LED RGB dan RTC DS3231 ke mur wayar negatif. Kami akan memberi kuasa kepada Arduino Nano melalui port 5V dan salah satu port daratnya. Untuk melakukan ini, sambungkan port 5V Arduino ke nut wayar positif dan salah satu port GND ke nut wayar negatif.

Menjamin bekalan kuasa

Untuk mengelakkan mencabut semua elektronik berwayar anda dengan baik, disarankan untuk memasang kabel bekalan kuasa ke bahagian dalam bingkai RIBBA. Anda boleh melakukannya dengan hanya membuat simpulan pada kabel kuasa sebelum melintasi bahagian belakang Jam Kata. Namun, cara yang lebih elegan adalah dengan mengikat tali dengan mengikatnya ke bahagian dalam bingkai RIBBA. Anda boleh melakukannya dengan mudah menggunakan sekeping kayu kecil dan mengacukannya ke bahagian dalam bingkai RIBBA menggunakan dua skru. Pasangkan tali bekalan kuasa antara sekeping kayu dan bingkai RIBBA. Dalam Word Clock versi terbaru, saya menggunakan engsel kecil (kira-kira 3cm) untuk mengikat tali kuasa. Kelebihannya ialah anda tidak perlu memotong sedikit kayu.

Langkah 8: Menggabungkan Semuanya

Sekarang kami mencetak atau memotong muka Jam Kata, menyelesaikan matriks led dan menyambungkan komponen elektronik, sudah tiba masanya untuk menyatukan semua lapisan Jam Kata.

1. Letakkan wajah Jam Kata dalam bingkai RIBBA.
2. Letakkan kertas (separa) legap (kertas cetak biasa atau kertas penjejak) untuk menyebarkan cahaya di sepanjang surat dengan baik.
3. Letakkan grid di bingkai RIBBA.
4. Papan dengan di satu sisi matriks dipimpin dan di sisi lain komponen elektronik dapat dimasukkan ke dalam bingkai RIBBA dengan hati-hati.

Langkah 9: Membuat Bahagian Belakang Jam Kata

Bahagian belakang jam hanya boleh dibuat dari papan kayu. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan melihat sekeping papan pada dimensi yang sama (sekitar 22.5x22.5 cm) dengan papan yang dibekalkan dalam bingkai RIBBA. Bor dua lubang di bahagian belakang Jam Kata: satu untuk memasangkannya ke dinding (jika anda mahu) dan satu lagi untuk kabel kuasa untuk meninggalkan Jam Kata.

Melihat dua keping dengan panjang kira-kira 20cm jalur kayu. Kedua jalur ini mempunyai dua fungsi:

1. Memegang papan kayu dengan di satu sisi jalur LED RGB dan di sisi lain komponen elektronik di tempatnya
2. Membuat permukaan di mana bahagian belakang Jam Kata boleh disekat di tempatnya.

Sekarang, skru jalur ini ke bahagian dalam bingkai RIBBA, pastikan anda menekannya dengan kuat pada papan yang memegang komponen elektrik. Seterusnya, anda boleh meletakkan papan kayu yang baru anda gergaji di atas jalur kayu dan membetulkannya menggunakan skru.

Sekiranya anda ingin meletakkan Word Word di dinding, pastikan bahagian belakang Word Word terpasang dengan kuat.

Langkah 10: Pengaturcaraan Arduino Nano

Sekiranya anda baru dalam pengaturcaraan Arduino, saya cadangkan untuk melakukan beberapa tutorial terlebih dahulu (seperti Blink), yang sangat bermaklumat (dan menyeronokkan!).

Oleh kerana saya hanya pelajar Kejuruteraan Mekanikal, pengaturcaraan bukanlah bahagian kegemaran saya dalam projek ini. Nasib baik, kakak ipar saya adalah Sarjana dalam Sains Komputer, jadi memprogram Arduino adalah sepotong kek untuknya. Jadi, semua kredit untuk pengaturcaraan adalah untuknya (terima kasih Laurens)!

Idea asasnya ialah anda menunjukkan petunjuk mana yang merupakan sebahagian daripada perkataan mana. Perhatikan bahawa led pertama ditunjukkan sebagai nombor led 0. Oleh itu, kita mempunyai 0-168 led. Seterusnya, anda memberitahu Arduino perkataan mana yang perlu diterangi pada waktu tertentu. Anda menetapkan waktu pada RTC DS3231, agar Arduino mengetahui apa waktu semasa.

Warna jalur LED jalur LED ditentukan oleh nilai 0-255 untuk merah, hijau dan biru. Oleh itu, led merah dilambangkan dengan (merah, hijau, biru) = (255, 0, 0) dan ungu yang dipimpin oleh (reg, hijau, biru) = (255, 0, 255). Led yang tidak digunakan mempunyai warna (merah, hijau, biru) = (0, 0, 0).

Anda boleh mengumpulkan perkataan mengikut tujuannya:

• Kumpulan yang sentiasa menyala ('It', 'is', nama anda, dll.)
• Kumpulan untuk perkataan yang menunjukkan minit
• Kumpulan kata gandingan ('lalu', 'hingga', 'separuh', 'suku', dll.)
• Kumpulan perkataan yang menunjukkan jam
• Kumpulan yang merangkumi semua huruf yang tidak anda gunakan pada masa ini

Untuk setiap kumpulan kata anda boleh menetapkan warna (ini lebih mudah daripada menentukan warna untuk setiap perkataan atau bahkan huruf secara berasingan).

Anda boleh memuat naik program anda dengan menyambungkan Arduino Nano ke komputer anda menggunakan kabel mini usb.

KEMASKINI (Januari 2019):

Saya menambahkan fail Arduino ke Instructable. Fail itu ditulis oleh kakak ipar saya, jadi semua kredit diberikan kepadanya! Fail tersebut berdasarkan pada Word Word menggunakan butang untuk beralih antara mod warna tertentu dan mod digital. Sudah tentu, anda boleh memprogramkan butang dengan cara yang anda suka

Langkah 11: Selesai

Sekiranya semuanya berjalan mengikut rancangan, anda hanya membuat Word Clock anda sendiri!

Sekiranya anda mempunyai cadangan, jangan ragu untuk memberi komen! Saya akan cuba menjawabnya, tetapi kerana masa saya terhad, ia memerlukan sedikit masa.