Word Clock : 21 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Une autre version de l'horloge de mots populaire. Alimenté par un clone arduino et des LED WS2812B, le design s'est d'abord inspiré de cet exemple, puis j'ai réécrit le firmware en incorporant quelques idées de cette instructable à l'aide de la bibliothèque fastled.

Mes objectifs pour cette conception étaient d'avoir:

• Lettres les plus grandes/les plus proches possibles sans léger saignement entre elles
• Contrôle des lettres individuelles plutôt qu'un mot à la fois
• Convient pour accrocher au mur ou s'asseoir sur une table
• Commandes conviviales
• Impression de qualité
• Découpable au laser

J'ai essayé de minimiser les indicateurs de bricolage courants tels que la finition de surface d'un objet imprimé en 3D ou les marques de brûlure/les articulations des doigts/les charnières vivantes d'un projet découpé au laser. J'apprécie quand quelqu'un me demande où j'ai acheté quelque chose que j'ai conçu et construit moi-même.

Je peux rendre les pièces découpées au laser disponibles de temps en temps ici sur Etsy.

Étape 1: Outils, matériaux et fournitures

La principale exigence pour cette conception est l'accès à un cutter laser qui a une zone de coupe de 9 "x 9" ou plus. J'utilise le laser CO2 chinois 40w "K40" omniprésent qui est disponible partout sur ebay et sur d'autres sites à l'étranger. Le mien a été modifié pour lui permettre de couper une plus grande surface (entre autres améliorations), sinon il ne serait pas adapté à ce projet dès la sortie de la boîte. Si vous utilisez le K40, je vous recommande fortement d'utiliser le chuchoteur K40 au lieu du logiciel avec lequel il est fourni; mes fichiers SVG sont dessinés dans cet esprit.

Outils:

• Coupeur laser (zone de 9" x 9" ou plus, doit couper le bois)
• Ordinateur avec IDE Arduino
• Pinces
• Matériel électronique générique (coupe-fil, dénudeur, etc.)
• Fer à souder
• Pistolet à colle chaude
• Vu

Fournitures:

• Colle à bois
• Seringue (pour appliquer de la colle à bois, recherchez l'embout en plastique incurvé d'une seringue dentaire/d'irrigation)
• Colle chaude
• Ruban de masquage
• Peinture (cadran d'horloge)
• Teinture ou peinture (cadre)
• Gobelets jetables et bâtonnets (pour face époxy)
• Papier de verre
• Fil (j'ai utilisé un noyau solide de calibre 22)

Matériaux:

• 1x Arduino Nano - 5 $ (clone ebay) à 22 $ + (officiel)
• 1x module RTC DS3231 - 1 $ (ebay)
• 1x 10k Résistance - $1 pour 50 (ebay)
• 3x interrupteurs tactiles 10mm - 1$ pour 20 (ebay)

• 1x Bande LED WS2812B 60 LED/mètre - 15$ à 23$ (ebay)

  • Doit être de 60 LED par mètre pour avoir un espacement correct, généralement vendu en rouleaux de 300 LED de 5 m.
  • Recherchez la version non étanche
• 1x carte de dérivation Micro USB (en option) - 1,25 $ pour 5 (ebay)
• 1x gamme de photorésistance 10-20k ohm - 1 $ pour 20 (ebay)
• 1x pile CR2032 - 2 $ pour 10 (ebay)
• Époxy clair - 20 $ pour une pinte (Home Depot)
• Seulement quelques onces sont nécessaires

• 1x contreplaqué de 3 mm - 12 $ pour une feuille de 4' x 8' (Home Depot)

  Ceci est généralement appelé sous-couche ou Luaun

• 1x 1/4" x 1,5" x 48" planche de chêne 5 $ (Home Depot)

  Cherchez le plus droit et le plus beau

• Papier (papier d'imprimante ou tout autre élément translucide)

Cela représente environ 70 dollars au total, mais vous vous retrouverez avec suffisamment de LED pour deux horloges, il peut donc valoir la peine de prendre un autre Arduino et un morceau de chêne et d'en faire deux en même temps. Pourquoi pas?

Étape 2: Couper les pièces de contreplaqué

Cela devrait être assez simple. Coupez un de chacun des fichiers SVG commençant par "3mm Plywood" à partir du fichier zip ci-joint. Utilisez d'abord une scie pour transformer la feuille 4x8 en quelque chose qui s'adaptera à votre découpeur laser (si ce n'était pas évident)

Vous remarquerez peut-être que le cadran de l'horloge est en miroir - j'ai trouvé qu'avec mon laser, j'obtenais un bord plus net sur le bas de la planche, alors j'ai posé la plus belle face du bois. Si ce n'est pas le cas pour vous, mettez simplement le fichier en miroir et coupez-le dans le bon sens. Les petites parties flottantes des lettres seront fragiles, alors essayez d'éviter de les perforer. Je recommande d'ajuster vos paramètres de coupe afin que les lettres tombent d'elles-mêmes - il est très facile de casser le milieu d'un O si vous retirez des parties collées de la feuille.

Si vous cassez un morceau d'une lettre, tout n'est pas perdu. Accrochez-vous aux petits morceaux et anticipez l'étape où nous préparons le visage et vous verrez que nous pouvons les mettre à leur place sans trop de problèmes.

N'oubliez pas de graver la couche bleue avant de découper la rouge.

Étape 3: Couper des pièces de chêne

Je le fais généralement avant de commencer ou après avoir fini de couper les morceaux de contreplaqué, car cela nécessite différents paramètres de coupe et une petite configuration sur le laser. Nous avons besoin d'une de chacune des pièces avec les fichiers nommés "Oak Frame" ici. Vous remarquerez qu'il y a un rectangle bleu dans le fichier avec les lignes de coupe rouges. L'idée ici est d'utiliser une planche de rebut comme gabarit/fixation dans le laser afin que nous puissions couper les joints des doigts dans les extrémités des planches de manière cohérente.

1. À l'aide d'une scie, coupez la planche de chêne en longueurs de 9"
2. Fixez une planche à rebuts sur le lit laser afin qu'elle ne puisse pas se déplacer facilement.
3. Découpez le rectangle bleu. Ne redémarrez pas ou ne réinstallez pas le laser après cela, le nouveau trou dans la planche à ferraille est maintenant notre point de référence pour le reste des coupes.
4. Mettez le morceau de chêne dans la découpe et poussez-le vers le haut dans le coin supérieur gauche (en supposant que votre origine est en haut à gauche. Sinon… la clé est d'obtenir les coupes d'extrémité sur le chêne et d'avoir le bord supérieur toujours droit, afin qu'il puisse être OK où que se trouve votre origine). Faites de votre mieux pour ne pas déplacer la planche à ferraille pendant cette opération.
5. Couper!

J'ai trouvé que le K40 taille assez bien le chêne, mais vous devrez ajuster vos réglages jusqu'à ce que vous obteniez un bon résultat.

Étape 4: Assemblez le cadre

Poncez rapidement les parties en chêne pour améliorer la surface, puis étalez-les et appliquez de la colle sur les joints des doigts. Il est important que le cadre soit carré (ou qu'il épouse la forme du visage si le laser coupe un trapèze ou un parallélogramme).

Vérifiez l'emplacement des caractéristiques, par l'arrière (face vers le bas):

• Les trois trous pour les boutons doivent être sur le côté gauche et vers l'arrière de l'horloge
• Le trou unique pour la photorésistance doit être en haut et vers l'arrière de l'horloge
• L'encoche pour le câble d'alimentation doit être en bas et vers l'arrière de l'horloge

Si vous avez un mauvais alignement avec les bords supérieur ou inférieur du cadre, c'est OK tant qu'ils ne sont pas énormes. L'exemple que j'ai sur la photo ne pose aucun problème, un ponçage rapide le fera affleurer avant de le teindre.

Vous pouvez utiliser des pinces si vous en avez, ou du ruban adhésif fonctionne également très bien.

Étape 5: peindre et préparer le visage

Premièrement: la peinture.

Je préfère utiliser de la peinture en aérosol sur le visage avec une couleur assez neutre. Jusqu'à présent, j'ai utilisé différents gris, argent et or pour le visage avec de bons résultats. Les couleurs plus foncées donnent un meilleur contraste avec les lettres lorsqu'elles sont illuminées. Évitez de poncer le visage en raison de la nature fragile des lettres. Si vous avez des morceaux de lettres cassés, peignez-les en même temps.

Deuxièmement: appliquer du ruban de masquage

Le masking tape va nous permettre de remplir le visage d'époxy sans que tout s'échappe par les trous. Appliquer une couche à l'arrière du visage et presser sur toute la surface pour assurer une bonne adhérence.

Troisièmement: coupez le ruban de masquage à 1/4 du bord. Nous devons garder cela clair afin que nous puissions coller le visage dans le cadre sans faire du ruban de masquage une caractéristique permanente.

Quatrièmement: Facultatif - si vous avez des morceaux de lettres cassés, retournez le visage et collez-les sur le ruban de masquage au bon endroit.

Étape 6: Installez les LED

Prenez d'abord votre bande LED et coupez-la aux marques indiquées en 11 morceaux de 11 LED chacun. Il devrait y avoir une ligne qui montre où couper en plein milieu des plaquettes de cuivre exposées. Des ciseaux ou des coupe-fils sont parfaits.

Ensuite, retirez le support et collez chaque bande sur la plaque arrière "grille". Si vous avez gravé les directives sur cette partie plus tôt, vous pouvez les utiliser comme référence pour garder les choses au clair. L'espacement ici n'est pas super critique, vous remarquerez probablement qu'il se déplace si vous vous retrouvez avec une bande qui a déjà un joint de soudure, je pense que vous obtiendrez un joint d'un mètre environ lorsque vous achetez le rouleau de 5 m.

Important: remarquez la petite flèche et Din/Dout. Nous voulons que la flèche de la rangée du haut aille de gauche à droite, puis s'inverse sur la rangée suivante. Il doit zigzaguer en haut à gauche et se terminer en bas à droite.

Étape 7: souder les LED

C'est probablement l'étape la plus fastidieuse. J'utilise du fil nu de calibre 22 pour économiser l'effort de dénuder les deux extrémités de ces fils courts.

Coupez 10 chacune de ces trois longueurs:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Chaque fil doit être plié pour qu'il puisse faire la connexion de la fin d'une bande au début de la suivante. Je saisis généralement quelques objets autour desquels je peux plier le fil - un stylo fonctionne bien pour le plus court, le manche d'un tournevis pour le moyen et une petite règle en acier pour le plus long. Vous pouvez vérifier vos bends en les plaçant sur la planche et en voyant s'ils atteignent les pads et restent dans les lignes directrices.

Soudez ces fils entre les extrémités des bandes pour former un chemin continu du haut à gauche vers le bas à droite - cela devrait être assez explicite sur les photos.

Tenir ces fils est délicat et vous ne devriez certainement pas utiliser vos doigts car ils chauffent extrêmement rapidement. J'ai eu du succès avec une pince crocodile, et aussi le gadget que vous verrez sur la photo. Il peut être plus facile d'étamer d'abord le tampon, puis de tenir également le fil avec une pince à épiler.

Après avoir soudé les fils, vous pouvez ajuster le jeu entre eux en les pliant avec un tournevis ou similaire - ils ne doivent bien sûr pas se toucher.

Je teste les LED avant de continuer, mais cette étape est facultative.

Étape 8: connectez les fils d'entrée

Ensuite, nous allons attacher l'alimentation, la terre et les données au début de notre bande LED et juste l'alimentation et la terre à l'extrémité. Les fils du côté entrée doivent être coupés à environ 13 pouces de long - j'ai choisi le rouge pour 5v, le jaune pour les données et le fil nu pour la terre.

Retirez maintenant une section de l'isolant en haut/au centre du fil 5v (voir photo); nous l'utiliserons plus tard pour la photorésistance.

À l'extrémité de la bande (en bas à gauche) à l'arrière, utilisez simplement deux fils pour 5 V et la terre, ceux-ci peuvent mesurer environ 5 pouces de long.

Je recommande de fixer les fils comme indiqué avec de la colle chaude pour éviter tout mouvement. Les soudures avec les bandes LED sont particulièrement fragiles.

Étape 9: Assembler la grille

Il existe quatre types différents de pièces de grille, elles sont étiquetées si vous les avez gravées plus tôt:

• 2x extrémité horizontale
• 2x extrémité verticale
• 10x verticale
• 10x horizontale

La colle est facultative, mais recommandée. J'aime utiliser de la colle car on peut appliquer un poids sur l'ensemble au fur et à mesure qu'il sèche et corriger toute non-planéité ce qui facilite les choses en général.

Installez d'abord les pièces verticales. Les pièces "Fin" vont sur les côtés droit et gauche, puis remplissent le milieu avec le reste.

Installez ensuite les parties horizontales. Les pièces "Fin" vont en haut et en bas, vous remarquerez qu'elles n'ont pas la petite découpe supplémentaire sur elles. Le reste des parties horizontales a cette encoche supplémentaire afin qu'elles dégagent les fils de connexion que nous avons soudés plus tôt. Alignez l'encoche avec les fils et alternez les côtés au fur et à mesure.

Enfin, si vous avez utilisé de la colle, retournez l'assemblage face vers le bas sur une surface plane et mettez quelque chose de lourd dessus pendant qu'il sèche.

Étape 10: teindre le cadre et installer le visage

C'est le bon moment pour teindre le cadre en chêne, selon la finition que vous souhaitez. Nous devons coller le visage en place, et dans cet exemple, je prévois d'utiliser une finition à l'huile sur le bois - cela interférera avec la colle à bois, je vais donc l'appliquer plus tard. Vous pouvez également utiliser un autre type de colle qui ne sera pas affecté.

Ensuite, nous devons mettre le visage dans le cadre. L'essentiel ici est de régler la profondeur de sorte que le dos de l'horloge se retrouve au même niveau ou en dessous de la surface arrière du cadre et ne dépasse pas. Il y a plusieurs manières de faire ça:

Les petites entretoises rectangulaires sont juste ce qu'il faut pour régler la distance de la face avant du cadre à la face.

Une autre façon d'y parvenir est de placer le cadre face vers le haut sur une surface plane, puis d'empiler toutes les pièces internes (sauter en avant pour voir comment elles fonctionnent), et enfin d'appuyer la face vers le bas contre elles. Assurez-vous cependant que les fils ne viennent pas entre les couches.

Vous pouvez également empiler les pièces et utiliser des étriers, ce que vous voulez !

Étape 11: Versez de l'époxy

Soutenez le dos sur toute la surface pour aider le ruban de masquage à rester en place. Placez-le sur une surface plane.

Mélangez environ 5 onces selon les instructions fournies avec votre époxy. En général, ils diront de mélanger dans un récipient pendant 6 à 10 minutes en s'assurant de racler les côtés, puis de transférer dans un récipient propre et de mélanger pendant encore quelques minutes ou jusqu'à ce qu'il atteigne une certaine température.

Versez l'époxy sur le visage. J'essaie d'abord de remplir les lettres pour minimiser les bulles d'air, puis de couvrir le reste. Essayez de le protéger de la poussière et utilisez périodiquement un pistolet thermique ou une torche pour éliminer les bulles.

Étape 12: Installez la grille et le diffuseur LED

Retirez le ruban de masquage de l'arrière du visage une fois que l'époxy a fini de durcir.

Quelque chose pour diffuser la lumière est recommandé entre les LED et l'arrière du visage:

• Aucun diffuseur ne donne l'impression de lumières individuelles derrière la lettre
• Une feuille de papier d'imprimante donne une lumière très uniforme, mais il y a un compromis entre une luminosité totale réduite
• Une ou deux feuilles de papier de soie blanc est un bon compromis
• Le papier de soie noir réduit la luminosité, mais fait également ressortir les lettres non éclairées

Coupez le papier de manière à ce qu'il s'insère dans le cadre et intercalez-le entre la grille LED et le visage. Assurez-vous que le coin de la grille LED avec le fil de données est aligné avec la lettre "I" en haut à gauche.

Pendant que vous y êtes, placez la plaque arrière dans le cadre et tracez la section découpée à l'arrière de la grille avec un crayon, cela aidera à aligner correctement les petites pièces plus tard.

Fixez la grille LED en place avec de la colle chaude.

Étape 13: Ajoutez les tripes

Collez les segments qui font le tour du centre ensemble comme indiqué, puis en utilisant les lignes que vous avez tracées au dos de la grille LED, collez-les. Utilisez l'arduino et la carte de dérivation micro USB comme espaceurs pour vous assurer qu'ils s'adapteront.

Collez les petites entretoises rectangulaires sur le pourtour en veillant à ne pas boucher les trous pour les interrupteurs à gauche et la photorésistance en haut.

Utilisez de la colle chaude pour fixer les cartes de dérivation Arduino et micro USB.

Retirez les broches d'en-tête coudées de votre module RTC, le cas échéant. Dessoudez-les ou coupez-les simplement - nous ne les utiliserons pas.

Enfin, utilisez de la colle chaude pour fixer le module RTC en bas à gauche. Je recommande d'utiliser la plaque arrière comme guide pour l'obtenir à l'endroit parfait. Collez le module dans la carte, appliquez de la colle, puis mettez-le en place et poussez le module au ras de la carte ci-dessous.

Étape 14: Boutons et photorésistance

Fixez les interrupteurs en bas à gauche avec de la colle chaude, en faisant attention à l'orientation. Les quatre broches des commutateurs sont réunies par paires, je recommande de les faire pivoter de sorte qu'une paire soit près du bas et l'autre en haut - cela facilitera la soudure plus tard.

Collez la photorésistance en haut - il suffit de la centrer sur le trou en haut

Étape 15: Souder les connexions 5v/VCC

Ceux-ci devraient tous être connectés à la broche VCC de la carte de dérivation Micro USB.

1. Bande LED en haut à droite
2. Bande LED en bas à gauche
3. 5V sur arduino
4. VCC sur le module RTC (troisième broche à partir du haut)
5. Photorésistance

Étape 16: Souder les connexions à la terre

Ceux-ci devraient finalement tous se connecter à la broche VCC de la carte de dérivation micro USB.

1. Bande LED en haut à droite
2. Bande LED en bas à gauche
3. Arduino GND
4. Module RTC GND (broche inférieure)

5. Commutateurs

   Voir la photo de détail. Les interrupteurs tactiles ont quatre broches mais un seul contact, ils sont connectés en interne par paires. Si vous soudez les deux broches pour le fil de terre, vérifiez avec un ohmmètre pour confirmer que les deux broches sont du même côté du commutateur, sinon vous le court-circuiterez

Étape 17: Soudez les connexions restantes

1. Résistance 10k. Broche Arduino A0 à la terre
2. Photorésistance. Broche Arduino A0
3. RTC. Deuxième en haut sur le module à la broche arduino A4
4. RTC. Broche supérieure du module vers la broche arduino A5
5. Commutateur 1 (Mode/Régler). Arduino D2
6. Commutateur 2 (haut). Arduino D3
7. Commutateur 3 (Bas/Annuler). Arduino D4
8. Données LED. Arduino D6

Appliquez une quantité généreuse de colle chaude pour fixer les fils, notamment pour isoler les fils provenant de la photorésistance et pour solidifier les interrupteurs.

Enfin, insérez une pile CR2032 dans le module RTC.

Étape 18: Télécharger le micrologiciel

Vous aurez besoin d'un PC avec l'IDE Arduino pour télécharger le firmware sur l'Arduino. Voici les paramètres que j'ai utilisé:

• Carte: "Arduino Nano"

• Processeur: ATmega328P (ancien chargeur de démarrage)

  Dans les versions antérieures de l'IDE, je n'avais pas besoin de choisir l'ancienne option du chargeur de démarrage, mais je pense qu'il y a eu un changement pour refléter une mise à jour du matériel officiel qui n'est pas présent dans les cartes clones disponibles

• Port: vous devrez trouver lequel après avoir branché la carte

Six bibliothèques sont nécessaires, elles peuvent toutes être trouvées via le menu Outils -> Gérer les bibliothèques dans l'IDE:

• Fil (inclus par défaut je crois)
• EEPROM (également inclus par défaut)
• RTClib (Adafruit version 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel version 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko version 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia version 3.1.6)

Après avoir défini les options et installé les bibliothèques, il devrait s'agir de compiler et de télécharger sur l'appareil avec le bouton "télécharger". Pour vérifier que l'appareil fonctionne, vous pouvez ouvrir le moniteur série où il devrait y avoir un bref message au démarrage.

Étape 19: régler l'heure

Vous remarquerez peut-être que l'horloge n'affiche rien au début - c'est normal. Au démarrage, il recherche une couleur et une animation enregistrées dans l'EEPROM, mais comme il n'y a rien en mémoire, il ne sait pas quoi faire. Appuyez sur le bouton 2 ou 3 (haut/bas) pour sélectionner une couleur et il mettra à jour l'affichage.

Pour régler l'horloge:

1. Maintenez "Mode/Set" pour entrer dans le mode de réglage de l'horloge. L'heure doit s'afficher.
2. Utilisez "Up" et "Down/Cancel" pour sélectionner l'heure (0-23)
3. Appuyez sur "Mode/Set" pour passer des heures aux minutes
4. Utilisez "Up" et "Down/Cancel" pour sélectionner la minute (0-59)
5. Maintenez "Mode/Set" pour enregistrer l'heure et revenir à l'affichage de l'horloge

En mode "Set", maintenez "Down/Cancel" pour revenir au mode horloge sans enregistrer une nouvelle heure.

Également en mode "Set", "Mode/Set" basculera entre les heures et les minutes au cas où vous auriez besoin de revenir en arrière sans annuler.

Étape 20: ajoutez la couverture arrière

Ajoutez de la colle sur le bord supérieur des entretoises que nous avons installées plus tôt et c'est la fin de la construction. Je recommande de laisser cela à la fin afin que vous ayez une chance de résoudre les problèmes de câblage avant que tout ne soit scellé.

Étape 21: Terminé

Le connecteur micro USB est là pour plus de commodité - d'après mon expérience, il est beaucoup plus facile de trouver un joli câble micro tressé que le mini-USB qui convient à l'Arduino.

Le fonctionnement est simple:

• Mode/Set sélectionne une animation de changement d'heure
• Up fait défiler les couleurs
• Bas fait défiler les couleurs dans l'autre sens

La luminosité doit s'ajuster automatiquement à la lumière de la pièce, en diminuant à mesure qu'il fait sombre.