NeoClock: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ito ay tungkol sa pagbuo ng isang orasan gamit ang kamangha-manghang mga neopixel ring mula sa Adafruit. Ang nakakatuwang bagay tungkol sa orasan na ito ay talagang mayroon itong dalawang singsing ng mga neopixel, isa para sa pagsasabi sa oras at isa para sa minuto, segundo at milliseconds. Pinapanatili ng orasan ang perpektong oras gamit ang DS3234 DeadOn Real Time Clock chip mula sa Sparkfun. Madaling bumuo at masaya upang baguhin. Ang aking pag-asa ay ito ay magbigay ng inspirasyon sa iba na bumuo ng mga orasan o iba pang sining gamit ang mga neopixel ring.

Para sa iyo na nais na makuha ang lahat ng aking mga file sa isang simpleng upang mapamahalaan ang format huwag mag-atubiling i-download ang mga ito mula sa aking github repository para sa proyektong ito sa

Hakbang 1: Pagdidisenyo ng Clock

Alam ko mula sa simula na nais kong gumamit ng kahit dalawang singsing ng mga neopixel. Matapos ang ilang trabaho napagpasyahan kong ang pinakamahusay na disenyo ay ang magkaroon ng isang singsing sa loob ng isa pa, na pinapanatili ang orihinal na anyo ng isang orasan. Ang mas maliit na singsing ay ang mga oras at ang natitirang oras ay itatago sa mas malaking singsing. Kasama sa ilang pagsasaalang-alang sa disenyo ang gastos ng mga neopixel, ang kinakailangang lakas, laki ng mga piraso ng laser cut, at kung anong uri ng sining ang nais kong ilagay dito.

Sa pagkumpleto ng hakbang na ito napagpasyahan kong kailangan kong maunawaan ang electronics bago lumikha ng mga plano para sa pagputol ng laser sa orasan na katawan.

Hakbang 2: Pagdidisenyo ng Elektronika

Ang pagdidisenyo ng electronics ay dumating upang malaman nang maaga ang mga elemento na nais ko sa orasan:

• Mga singsing na Neopixel (60 count at 24 count)
• Arduino (ang utak)
• Regulasyon ng Orasan (hindi pinapanatili ng mga arduino ang magandang oras)
• Pamamahala ng kuryente

Ang mga kinakailangan sa laki at lakas ng mga neopixel ay mahusay na naitala. Dahil tumakbo sila sa 5V DC nagpasya akong pumunta sa isang 5V Arduino at gawing mas simple ang mga bagay para sa aking sarili. Sa puwang na isang pagsasaalang-alang nagpasya akong mag-prototype sa isang regular na Arduino Uno ngunit para sa pangwakas na electronics pumili ako ng isang Arduino Mini.

Ang unang pag-ulit ng proyektong ito ay nagmula nang direkta mula sa pahina ng NeoPixel Basic na Mga Koneksyon ng Adafruit. Isinama ko ang diagram mula sa website upang gawing mas madali ang mga bagay. Dalawang bagay ang mahalaga mula rito:

1. Ang isang 1000uF capacitor ay kinakailangan upang maiwasan ang paunang kasalukuyang jolt mula sa pinsala sa mga pixel.
2. Ang isang 470ohm risistor ay kinakailangan sa unang pixel ng 60 count ring (ang risistor na ito ay itinayo sa 24 count ring)

Ang Adafruit ay mayroon ding isang hanay ng Mga Pinakamahusay na Kasanayan sa NeoPixel na dapat mong basahin bago magpatuloy sa disenyo.

Ang pagpapanatiling oras sa orasan ay isa pang problema. Ang built in na orasan sa arduino ay hindi sapat upang mapanatili ang magandang oras sa mahabang panahon. Ang isang mas masahol na problema ay ang oras sa arduino ay maaaring kailanganing i-reset sa bawat oras. Malulutas ng mga computer ang problemang ito sa pamamagitan ng paggamit ng isang maliit na baterya sa chip ng orasan upang mapanatili ang oras sa pagitan ng mga power out. Noong nakaraan gagamitin ko ang isang bagay tulad ng ChronoDot mula sa Adafruit. Ngunit sa kasong ito nais ko ng isang dahilan upang magamit ang DS3234 (DeadOn RTC) mula sa SparkFun. Maaari mo ring mapanatili ang impormasyon sa petsa sa DeadOn RTC kung nais mong isama iyon sa orasan.

Panghuli, ang pamamahala ng kuryente ay nangangailangan ng pagsasaalang-alang. Alam ko na ang lahat kailangan na maging 5V ngunit ang dami ng kasalukuyang kailangan ay tila isang misteryo. Ang isang karaniwang regulator ng boltahe sa karamihan ng mga proyekto ay ang L7805. Ito ay kukuha ng mga voltages hanggang sa 24V at isang max na kasalukuyang hanggang sa 1.5A. Alam kong mayroon akong 12V 1.5A wall wort na nakahiga kaya't napagpasyahan kong ito ang magiging perpekto (at murang!) Boltahe regulator para sa proyekto.

Ang natitirang mga piraso ay magmumula sa aking kahon ng mga bahagi o Radio Shack. Kasama nila ang mga wires, switch, at DC power jack.

Hakbang 3: Pagbuo ng Elektronika

Ang isang buong listahan ng mga electronics na binili ko upang maitayo ang proyektong ito ay matatagpuan sa aking github repository dito: Listahan ng Mga Elektronikong Bahagi. Mayroon itong mga link sa pahina ng produkto para sa bawat piraso at may kasamang ilang karagdagang impormasyon kasama ang produktong SKU. Mabilis akong nag-prototype nito sa isang breadboard at lumipat sa paggupit at pagbuo ng laser bago kumuha ng anumang mga larawan. Gayunpaman, itinayo ko ito upang madali itong ihiwalay kaya't pinaghiwalay ko ang mga piraso ng larawan sa itaas para sa iyo.

Tingnan nang mabuti ang mga imahe habang ang mga wire ay sadyang baluktot sa mga paraan upang madaling sundin at panatilihing payat ang buong profile ng electronics. Ang paggawa ng paunang prototyping na ito bago ang pagdidisenyo ng cut ng laser ay pinapayagan akong suriin ang kapal ng mga bahagi upang malaman ko ang pangwakas na sukat para sa katawan ng orasan.

Mapapansin mo na gumawa ako ng ilang pasadyang mga breadboard. Sinubukan kong kumuha ng mga larawan ng likod ng mga board upang maulit mo ang mga ito. Maaari kang bumili ng iba't ibang mga breadboard tulad nito para sa isang pares at gawin silang magkasya sa iyong proyekto.

Ang mga kable ay diretso pasulong ngunit ang mga mahahalagang bagay na dapat tandaan mula sa mga imahe ay ang mga ito:

• Ang mga switch ng Mode at Set ay mangangailangan ng pull down resistors. Gumamit ako ng 2.21Ohm resistors na nakahiga ako ngunit gagana ang anumang maliit na risistor (mas mabuti na hindi mas mababa sa 1kOhm). Pinatatag nito ang nakakonektang mga pin ng Arduino input upang kapag tumaas sila ay makikilala ito mula sa ingay.
• Ang square wave (SQW) sa DS3234 ay na-grounded dahil hindi ito ginagamit.
• Ang lakas mula sa L7805 ay inilalagay sa Arduino Mini sa RAW pin. Palaging ilagay ang lakas na dumarating sa Arduino sa RAW.
• Ang unang pixel ng 60 neopixel ring ay mayroong 470Ohm resistor upang mabawasan ang anumang pinsala sa unang pixel mula sa mga spike ng data. Hindi ito dapat maging isang problema dahil ang 24 count neopixel ay may built in na resistor para dito, ngunit mas mahusay na ligtas kaysa sa paumanhin.
• Ang Mode at Set switch ay mga pansamantalang switch switch ng SPST

Ang mga kulay ng kawad ay:

• Pula: + 5VDC
• Itim: Lalim
• Green: Data
• Dilaw, Asul, Puti: Mga espesyal na wires para sa DS3234

Kung ito ang iyong unang pagkakataon sa paggamit ng mga neopixel dapat mong tandaan na maaari silang maisip bilang isang mahabang kadena. Kaya't maaaring tila kakaiba upang pag-usapan ang tungkol sa isang "unang pixel" sa isang singsing, ngunit sa katunayan mayroong isang pagsisimula at pagtatapos ng bawat kadena sa mga singsing. Sa proyektong ito ang 24 na mga pixel ng maliit na singsing ang nauna at ang 60 na mga pixel ng mas malaking singsing ay susunod. Nangangahulugan talaga ito na mayroon akong isang kadena ng 84 neopixels.

Para sa mga kable sa Arduino Mini:

• Kumokonekta ang DS3234 sa mga pin 10 - 13
• Ang Mode at Set switch ay nasa mga pin 2 at 3
• Ang data ng neopixel ay nagmula sa pin 6.

Inirerekumenda ko rin na ilagay ang 6 na mga header sa ilalim ng Arduino Mini upang mai-program mo ito sa pamamagitan ng isang FTDI cable.

Isang mahalagang tala tungkol sa kasalukuyang: Ang orasan na ito ay nangangailangan ng maraming. Sigurado ako na magagawa ko ito ngunit ang aking praktikal na karanasan ay ang anumang pantay o mas mababa sa 500mA sa paglaon ay magdulot ng brown out. Ito ay nagpapakita tulad ng orasan na kumikislap ng mga nakatutuwang kulay at hindi pinapanatili ang oras. Ang aking pangwakas na pader wort ay 12V at 1.5A at hindi pa ako nagkaroon ng kayumanggi kasama nito. Gayunpaman, ang 1.5A ay ang limitasyon na kukuha ng boltahe regulator (at iba pang mga bahagi). Kaya huwag lumagpas sa halagang ito.

Hakbang 4: Pag-coding sa Orasan

Ang buong code para sa orasan ay matatagpuan sa NeoClock Code sa GitHub. Isinama ko ang file dito ngunit ang anumang mga pagbabago ay magaganap sa lalagyan.

Natagpuan ko ang pagsulat ng code ay maaaring maging nakakatakot kung susubukan mong gawin ang lahat nang sabay-sabay. Sa halip na pumunta para doon ay sinusubukan kong magsimula mula sa isang gumaganang halimbawa at bumuo ng mga tampok tulad ng kailangan ko sila. Bago ako makapunta sa na nais kong ituro na ang aking code ay nagmula sa pagsasama ng maraming mga halimbawa mula sa mga sumusunod na repository at ang Arduino CC forum. Palaging magbigay ng kredito kung saan ito nararapat!

• https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
• https://github.com/zeroeth/time_loop
• https://github.com/sparkfun/DeadOn_RTC

Ang ilang halimbawang code mula sa mga repository na ito ay matatagpuan sa aking Directory ng Mga Halimbawa ng Code

Ang pagkakasunud-sunod ng mga pagpapatakbo na ginamit ko upang mabuo ang code ay ganito:

• Kumpirmahing gumagana ang mga neopixel sa Halimbawa ng Strand Test
• Sinusubukang magpatakbo ng isang orasan gamit ang Time Loop Code
• Baguhin ang orasan upang gumana sa dalawang singsing sa halip na isa lamang
• Idagdag ang DS3234 upang mapanatili ang oras sa pamamagitan ng Halimbawa ng DeadOn RTC
• Idagdag ang Mode at Itakda ang Mga switch
• Magdagdag ng Debounce code sa tulong mula sa Arduion Debounce Tutorial
• Magdagdag ng ilang mga tema ng kulay para sa mga LED ng orasan
• Magdagdag ng ilang mga animasyon para sa 0, 15, 30, at 45 minutong marka
• Magdagdag ng mga puntos ng compass sa orasan para sa orienting ng 0, 15, 30, at 45 minutong marka

Kung nais mong makita kung paano ko naitayo ang code na ito maaari mo talagang gamitin ang GitHub upang tingnan ang bawat code na nakatuon. Ang kasaysayan para sa orasan ay nasa Kasaysayan ng Paggawa.

Ang mga color scheme ay nakakatuwang idagdag ngunit sa huli isinama ko lang ang apat sa menu. Ang bawat tema ay nagtatakda ng isang tukoy na kulay sa oras, minuto, segundo, at millisecond na "mga kamay". Talagang ang mga pagpipilian ay walang hanggan dito ngunit isinama ko ang mga tema (nakalista ang mga pangalan ng pamamaraan):

• setColorBlue
• setColorRed
• setColorCyan
• setColorOrange

Gayunpaman, mahahanap mo ang mga karagdagang pamamaraan sa code:

• setColorPrimary
• setColorRoyal
• setColorTequila

Ang mga animasyon ay idinagdag sapagkat nagustuhan ko ang ideya ng mga lumang orasan na nag-chim sa apat na labing limang minutong puntos sa orasan. Para sa orasan na ito ginawa ko ang mga sumusunod na animasyon:

• 15 minuto: Kulayan ang mga singsing na Pula
• 30 minuto: Kulayan ang berdeng singsing
• 45 minuto: Kulayan ang mga singsing na Blue
• Itaas ng Oras: Gumawa ng isang bahaghari sa dalawang ring

Ang pagiging madaling magamit ay naging isang problema sa orasan dahil walang sinumang maaaring i-orient ang orasan. Dalawang singsing na LED lang ang tutal. Kaya upang malutas ang problema idinagdag ko ang mga puntos ng compass sa orasan. Pinagbuti nito ang kakayahang sabihin ng maraming oras. Kung alam ko ang tungkol dito bago magpadala para sa mga piraso ng laser cut na maaaring naidagdag ko ang isang bagay sa sining. Ngunit lumalabas na hindi mo makikita ang sining nang maayos sa dilim, kaya't makakatulong talaga ang pagkakaroon ng mga puntos ng kumpas. Ang isang pagsasaalang-alang dito ay kapag nagpasya kang kulayan ang isang pixel dapat mo munang makuha ang kasalukuyang kulay at lumikha ng isang bagong pinaghalong kulay. Nagbibigay ito ng mas natural na pakiramdam.

Ang isang huling tidbit ay tungkol sa milliseconds. Ang mga millisecond sa Arduino ay nagmula sa panloob na Arduino na kristal at hindi sa DS3234. Nasa sa iyo kung nais mong magpakita ng milliseconds o hindi ngunit ginawa ko ito palaging ang orasan ay palaging may ginagawa. Maaari kang mag-bug sa iyo na ang mga millisecond at segundo ay hindi palaging pumipila, ngunit sa pagsasagawa ay walang sinumang nabanggit ito sa akin kapag tinitingnan ang orasan at sa palagay ko maganda ang hitsura.

Hakbang 5: Pagdidisenyo ng Mga Laser Cut File

Mayroong dalawang pagsasaalang-alang na kailangan kong gawin kapag nagdidisenyo ng mga file ng laser cut. Ang una ay ang materyal na nais kong itayo mula rito at ang pangalawa ay kung paano ito maitatayo. Alam kong gusto ko ng tapusin ang kahoy na may acrylic na nagkakalat ng mga neopixel. Upang malaman ang materyal na una kong inorder ng ilang mga sample mula sa Ponoko:

• 1x Veneer MDF - Walnut
• 1x Veneer MDF - Cherry
• 1x Acrylic - Magaang Grey
• 1x Acrylic - Opal

Ang mga seleksyon ng kahoy ay pinapakita sa akin kung ano ang magiging hitsura ng rasterization at kung paano ang hitsura ng paso sa gilid ng orasan. Pinapayagan ako ng acrylic na subukan ang pagsasabog ng mga neopixel at ihambing kung paano ito magmukhang laban sa kahoy. Sa huli nagpasya ako sa Cherry kahoy na may Opal acrylic.

Ang mga sukat ng orasan ay pangunahin na natutukoy ng laki ng mga neopixel ring. Ang hindi ko alam ay kung gaano kakapal ang kailangan nito upang magkasya ang electronics. Ang paggawa ng electronics at pag-alam na ang kahoy ay tungkol sa 5.5mm makapal na tinukoy ko na kailangan ko ng tungkol sa 15mm ng puwang sa loob ng orasan. Nangangahulugan iyon ng tatlong mga layer ng kahoy. Ngunit sa harap at likod na nakakakuha ng karamihan ng puwang sa aking disenyo kailangan ko upang paghiwalayin ang mga singsing sa "tadyang" na maaari kong idikit sa paglaon.

Gumamit ako ng InkScape upang gumuhit sa template na ibinigay ng Ponoko. Matapos iguhit ang relo ng orasan pagkatapos ay itinakda ko sa pagguhit ng puno ng kamay. Hindi ko mai-import ang orihinal na imahe na nagbigay inspirasyon sa akin ngunit hindi kahila-hilakbot na malaman kung paano gawin ang isang bagay na katulad ko.

Ang halaga ng mga materyales ay halos $ 20 lamang ngunit ang gastos sa paggupit ay lumabas na halos $ 100 pa. Dalawang bagay ang nag-ambag dito:

• Mas malaki ang gastos ng mga Curve at Circles dahil ang makina ay lumilipat sa dalawang palakol at ang disenyo na ito ay maraming mga curve
• Ang rasterization ay nangangailangan ng maraming mga pass pabalik-balik sa buong piraso. Ang pagbagsak nito ay makatipid sana ng pinakamaraming pera ngunit nagustuhan ko ito.

Matapos matapos ang disenyo ay ipinadala ko ang mga EPS file kay Ponoko at ang aking mga piraso ay natapos mga isang linggo na ang lumipas.

Tandaan na hindi ko isinama ang mga switch ng Mode at Set o ang DC Power Jack sa disenyo. Nang maipalabas ko ito hindi ko pa rin napagpasyahan ang mga bahaging iyon. Upang bigyan ang aking sarili ng higit na kakayahang umangkop ay iniwan ko sila at nagpasyang mag-drill ako sa kanila sa paglaon ng kamay.

Hakbang 6: Pagbuo ng Orasan

Nang dumating ang lahat ng mga piraso ay itinayo ko ang orasan. Ang unang hakbang ay ang body ng orasan na kung saan kinakailangan akong suntukin ang mga tadyang at idikit ito sa likod at harap. Inilagay ko ang dalawang mga layer ng tadyang sa likuran at isang layer sa harap at itinakda ito sa pandikit na kahoy. Para sa harap ay gumamit ako ng pandikit na kahoy upang i-piraso ang mga singsing na acrylic at ang mga bilog na kahoy. Mayroon akong ekstrang gitnang piraso na gupitin ko bilang isang blangko na madaling gamitin sa panahon ng konstruksyon. Idinikit ko ito sa likuran ng piraso ng puno at binigyan ako ng isang lugar kung saan maaari kong idikit ang mga neopixel mamaya.

Sa itinayo na katawan ay nagpasya akong mag-drill ng mga butas para sa mga switch at power jack. Ang isang maliit na geometry (tulad ng nakikita sa larawan) ay tumulong sa akin na ihanay ang lahat. Gamit ang isang hiwalay na piraso ng kahoy sa labas habang nag-drill ako (maingat!) Ginawa ko ang mga butas at nakadikit sa mga switch at jack.

Sumunod na pumasok ang electronics. Dinikit ko ang mga neopixel na unang sinundan ng capacitor. Ang mga ito ay nag-wire ako sa neopixel power breakout board. Pagkatapos para sa likuran inilalagay ko ang mga wire sa mga switch at ang power jack. Isinama ko rin ang L7805 voltage regulator.

Isang mabilis na tala sa paggayak ng mga singsing. Para sa malaking singsing na 60 pixel kailangan mong i-orient ang orasan upang ang isa sa mga pixel ay eksaktong nasa tuktok upang markahan ang zero minuto. Aling pixel ang hindi mahalaga at makukuha ko kung bakit sa isang minuto. Para sa maliit na singsing na 24 na pixel kailangan mong i-orient ang orasan upang ang tuktok ay nasa pagitan mismo ng dalawang mga pixel. Ang dahilan para dito ay kung nais mong markahan ang 12 oras pagkatapos ay magwakas ka sa pag-iilaw ng dalawang mga pixel sa halip na isa. Sa pamamagitan ng pagkakaroon ng offset, at sa pagsasabog ng plastic, lilitaw ito na parang mayroon kang 12 malawak na mga pixel.

Tulad ng para sa kung aling pixel ang itinalaga ng code bilang "tuktok" para sa bawat singsing, kailangan mong i-edit nang kaunti ang code. Mayroon akong dalawang halaga sa aking code na pinangalanang "inner_top_led" at "external_top_led". Sa aking orasan ang "inner_top_led" ay 11 pixel mula sa pagsisimula ng maliit na singsing at ang "external_top_led" ay 36 pixel mula sa pagsisimula ng malaking singsing. Kung nagkataon mong i-orient ang mga singsing nang magkakaiba pagkatapos ay babaguhin mo ang mga halagang ito upang maging ang mga mula sa iyong oryentasyon. Kaunting eksperimento at malalaman mo nang mabilis ang tamang halaga.

Sa puntong ito sinubukan ko na ang lahat gumana tulad ng inaasahan.

Ngunit tulad ng lahat ng proyekto ay may problema akong nalaman na hindi ko naisip kung paano ito magkakasama. Napansin ko na mayroon akong tungkol sa 3/8 pulgada ng puwang sa pagitan ng mga neopixel at mga tadyang kaya't tumungo ako sa Home Depot at kumuha ng isang 3/8 pulgada na dowel at isang bilang ng mga neodymium magnet. Nagtayo ako ng maliliit na kahoy na nakatayo sa tatlong mga lugar at pinaso ito upang mailagay ko ang dalawang mga magnet sa bawat stand (gamit ang sobrang pandikit). Natapos ako sa bawat 3 pares ng 2 stand bawat isa. Pagkatapos ay idinikit ko ang mga ito sa frame at hinawakan ang lahat sa lugar gamit ang isang clamp. Ginawa ko ito habang basa ang pandikit sa stand kaya't ang lahat ay nakahanay at pagkatapos ay matuyo sa tamang lugar. Ito ay ganap na gumana at gusto kong ang paglabas ay nakatago.

Panghuli nalaman ko na kailangan kong isabit ito sa pader kaya't nag-drill ako ng isang maliit na hangar sa likuran upang mailagay ko ito sa dingding.

Hakbang 7: Pangwakas na Mga Saloobin

Ang proyektong ito ay isang kasiya-siyang binuo at nasisiyahan akong malaman ang tungkol sa mga neopixel at sa DS3234. Lalo kong nasiyahan sa wakas na nagtatayo ng isang proyekto na mukhang maganda mula simula hanggang matapos. Mayroong ilang mga bagay na ia-update ko kung ginawa ko ito muli, ngunit ang mga ito ay menor de edad:

• Pinili ko ang dalawang mga pindutan sa halip na tatlo para sa pagiging simple. Ngunit ang pagkakaroon ng isang pindutan na magpapahintulot sa akin na bumaba pati na rin pataas ay magiging maganda para sa pagtatakda ng orasan
• Hindi makikilala ang pindutan ng mode at ang itinakdang pindutan. Madalas ko silang pinaghahalo. Marahil ay ilagay ko sila sa kabaligtaran sa hinaharap.
• Hindi ko natapos ang harapang kahoy. Nagustuhan ko ang hitsura ng hilaw sa una at kalaunan ay nag-alala na kung guguluhin ko ang tapusin ay gastos ng malaki upang ayusin.
• Ang pag-raster sa puno ay isang magandang hitsura ngunit maaaring gumuhit ako ng mas maraming detalye para sa puno sa hinaharap.
• Ang paglamlam sa orasan ay magiging isang magandang tampok din dahil maliwanag ito sa dilim. Gayunpaman, ang dimming ay nakatali sa kulay at pag-alam na ang bit ay tumatagal ng masyadong mahaba kaya nahulog ko ito. Marahil ay mamumuhunan ulit ako sa tampok na iyon sa hinaharap.

Salamat sa pagbabasa sa pamamagitan ng pagtuturo na ito. Inaasahan kong gumawa ka ng iyong sariling proyekto sa orasan o neopixel at ibahagi ito sa akin. Maligayang gusali!