Cómo construir un reloj de borde de estante oculto gigante: 27 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Teníamos un gran espacio en una parte de la pared de nuestra sala de estar para el que nunca pudimos encontrar la 'cosa' adecuada para colgarla. Después de intentarlo durante varios años, decidimos hacer algo propio. Esto resultó bastante bien (en nuestra opinión), así que lo convertí en un proyecto en mi canal de Youtube y un Instructable escrito que estás leyendo ahora mismo.

Es un reloj LED digital gigante discretamente escondido en los bordes de un sistema de estanterías geométricas. También incluía iluminadores empotrables LED integrados para mostrar tus artículos favoritos en los estantes.

Como la iluminación es LED (utilizando WS2821B 'Neopixels'), puede elegir sus propios colores, tanto para la esfera del reloj como para los iluminadores descendentes. Un fotorresistor discreto está oculto en la esquina superior derecha que atenúa los LED cuando bajan los niveles de luz ambiental, ideal para un ambiente nocturno en cualquier habitación.

Suministros

Necesitará algunos suministros para construir uno propio. A continuación se muestran enlaces a dónde puede encontrar las piezas en Amazon.

■ Un Arduino Nano (x1):

■ Un rollo de 5 m de LEDS WS2812B que tiene 60 LED por metro:

■ Un módulo de resistencia fotosensible:

■ Un DS3231:

■ Algún cable de conexión, idealmente de tres colores diferentes:

■ Un par de resistencias de 470 ohmios:

■ Un par de regletas de bloques de terminales eléctricos, cada una de 5 bloques de largo:

■ No 8 tornillos para madera:

■ Una fuente de alimentación de 5 V con terminales de tornillo:

■ Algún cable de doble núcleo más grueso

■ Algunos filamentos para las piezas impresas en 3D:

■ Filamento PLA con infusión de madera:

■ Tablero de madera de al menos 112 x 39 cm el que usé era de 138 x 60 cm (esto le dará al proyecto terminado un borde de 10 cm alrededor del exterior).

Paso 1: Guía de video

He creado un video que detalla la construcción de este proyecto. El comienzo del video muestra el reloj oculto en acción si desea verlo funcionando. Si prefiere instrucciones escritas divididas en pasos, ¡está en el lugar correcto! Siga leyendo y le explicaré cómo construir uno propio.

Paso 2: Imprima los soportes principales

Los soportes centrales proporcionan el marco de los estantes, manejan el enrutamiento de los cables y actúan como un separador para los LED.

Necesitará imprimir en 3D 31 de estos. El archivo se adjunta para que lo utilice en su programa de corte.

Imprimí el mío con una altura de capa de 0,2 mm en una mezcla de ABS y PLA. Como no se verá en el proyecto final, es una gran oportunidad para usar cualquier color que necesite usar. Tenía varios rollos de filamento con solo una pequeña cantidad, así que los usé primero antes de terminar la mayoría de ellos en los tonos verde y amarillo brillante que se muestran en las imágenes de arriba.

Paso 3: Montaje de los soportes centrales

Hay dos formas diferentes de espaciar correctamente los soportes centrales en su tablero.

Primero explicaré cómo hacerlo con una plantilla imprimible en 3D, y luego la segunda opción es usar una máquina CNC si tiene acceso a una (o alguien más que pueda).

Si está utilizando la plantilla imprimible en 3D, siga leyendo. Si va a utilizar una máquina CNC para replantear los orificios, omita el siguiente paso….

Paso 4: Montaje de los soportes centrales: Opción 1: Uso de la plantilla

Imprima en 3D el archivo de plantilla adjunto a este paso.

Luego, puede atornillar el primer soporte del núcleo a su tablero con algunos tornillos para madera M8 (o similares). Asegúrese de que esté nivelado y paralelo al borde de la tabla. Una vez que el primer soporte esté asegurado, puede bajar la plantilla impresa en 3D sobre él. Esto le mostrará dónde perforar los orificios piloto para los siguientes tres soportes.

Después de perforar los orificios piloto, retire la plantilla y coloque algunos soportes más. Asegúrese de que la muesca de los soportes horizontales esté orientada hacia la parte inferior del reloj cuando los atornille en su lugar. Aquí es donde pegaremos nuestros LED de iluminación descendente más adelante en el proyecto.

Siga colocando soportes hasta que tenga seis de largo y dos de alto, el de arriba a la derecha quedará fuera por ahora.

Si usó la plantilla 3D como se menciona en este paso y no va a usar una máquina CNC, puede omitir el siguiente paso.

Paso 5: Montaje de los soportes del núcleo: Opción 2: Uso de la máquina CNC

Si tiene acceso a una máquina CNC, puede pedirle a alguien que perfore previamente los orificios piloto para permitirle colocar y colocar rápida y fácilmente los soportes impresos en 3D. Esta es la ruta que tomé cuando trabajaba para un fabricante de muebles local.

Puede encontrar un dibujo técnico que muestra la posición de los orificios disponible para descargar aquí:

diy-machines.selz.com/item/5e6408ec701f5d0…

Una vez que se hayan perforado los orificios piloto, puede continuar con la instalación de los soportes del núcleo.

Asegúrese de que la muesca de los soportes horizontales esté orientada hacia la parte inferior del reloj cuando los atornille en su lugar. Aquí es donde pegaremos nuestros LED de iluminación descendente más adelante en el proyecto.

Siga colocando soportes hasta que tenga seis de largo y dos de alto, el de arriba a la derecha quedará fuera por ahora.

Paso 6: Instalación del soporte principal del 'hub de electrónica'

El último soporte central que debe ir en la esquina superior derecha es una versión modificada de los demás. Ha sido diseñado para acomodar la electrónica (principalmente Arduino Nano, Reloj en tiempo real - DS3231 y fotoresistor).

Esto se imprime en 3D utilizando la misma configuración que los otros soportes principales.

Colóquelo temporalmente en el otro lado de los orificios piloto y use un bolígrafo o lápiz para marcar el orificio rectangular en su base. Luego puede usar un taladro para crear un agujero lo suficientemente grande como para pasar el cable de alimentación. Usaremos esto para alimentar el reloj una vez que hayamos terminado de construirlo.

Una vez hecho esto, puede instalar el soporte mediante tornillos para madera.

Paso 7: Impresión e instalación de soportes LED

Utilizamos pequeñas pestañas impresas en 3D para unir los LED a la estructura de soporte. Los imprimí en blanco y le sugiero que haga lo mismo para evitar que se vea cualquier tinte de color a través de los bordes frontales de los estantes y para aumentar su reflectividad.

Imprimí el mío en PLA a una altura de capa de 0,3 mm.

Necesita imprimir 23 de estos. (Imprimí el mío de tres en tres).

Una vez impresos, use un poco de pegamento para unirlos a la parte superior de los soportes como se muestra en el diagrama adjunto.

Paso 8: Prepare los LED de la esfera del reloj

Necesitamos preparar 23 longitudes de 9 LED de nuestro rollo de LED.

Para hacer esto, use unas tijeras para cortar el centro del primer juego de almohadillas de cobre, quitando así el tapón. Repita esto nuevamente después de 9 LED para darnos nuestra primera tira. Luego, debes repetir esto 22 veces más.

Una vez hecho esto, podemos "estañar" las almohadillas de los LED. Aunque esto es opcional, hace que sea mucho más fácil conectar los cables más adelante. Estañar las almohadillas significa usar un soldador para agregar y dejar una pequeña cantidad de soldadura en cada almohadilla.

Paso 9: Prepare los cables de la esfera del reloj

Prepare algunos trozos de alambre en juegos de tres. Uno para cada conexión de energía, datos y tierra en nuestras tiras de LED.

Necesitará:

• 20 juegos de 22 cm de largo
• 2 juegos de 37 cm de largo
• 1 juego de 50 cm de largo

Como antes, estañar ambos extremos de cada cable facilitará la conexión a los LED.

Paso 10: Instalación de la primera tira de LED

Ahora que los LED y sus cables están preparados, podemos comenzar a ensamblarlos en la parte frontal de nuestra esfera de reloj. El orden en el que se conectan las tiras y su orientación es muy importante. Hay pequeñas flechas a lo largo de las tiras de LED que representan la dirección del flujo de datos. Preste mucha atención a estos mientras ensambla su reloj.

Nuestra primera tira de LED se colocará en el soporte de LED blanco sobre el soporte único que imprimimos para albergar los componentes electrónicos en la esquina superior derecha. Conecte dos juegos separados de cables de 23 cm de largo a ambos extremos de una de las 9 tiras de LED largas de antes.

Retire el respaldo autoadhesivo de la parte posterior de los LED y también aplique un poco de pegamento en la parte superior del soporte del LED (para un agarre adicional, como descubrí en algún momento, el mío se despegaría sin el pegamento adicional), luego puede colocar la tira en su lugar asegurándose de que las flechas direccionales de datos apuntan hacia la parte superior del reloj.

Ahora pase los cables en la esquina del reloj hacia abajo a través de la guía de cables en el soporte en el que están, a través y hacia el soporte adyacente y hacia arriba. Siempre que esté enrutando cables a lo largo del perímetro exterior del reloj, asegúrese de utilizar los orificios interiores de las guías de cables. Esto significará que los cables estarán completamente ocultos cuando terminemos el reloj agregando las fundas impresas en 3D a los estantes (que aún no hemos impreso, ¡así que no se asuste!).

Paso 11: Instalación de las tiras de LED restantes

Para la siguiente tira, tome otro conjunto de cables de 23 cm de largo y suéldelos al lado de salida (el extremo hacia el que apuntan las flechas de flujo de datos) de una nueva tira de nueve LED.

Suelde el lado entrante de la tira de LED a los cables que acaban de pasar alrededor de la esquina de la tira anterior. A continuación, se puede quitar el respaldo adhesivo de esta tira, se puede aplicar un poco de pegamento al soporte del LED blanco y colocar la tira en la parte superior.

Los cables que vienen de este se enrutan a través del soporte y giran 90 grados a la izquierda hacia el siguiente soporte.

Repita los mismos pasos cuatro veces más siguiendo la ruta durante todo el día como se muestra en el diagrama de arriba. Cuando llegue a la séptima tira de LED, debe conectar un juego de cables de 37 cm a su lado de salida en lugar de los cables habituales de 23 cm.

Ahora que le he explicado y mostrado las primeras conexiones, puede seguir el resto usando el diagrama que he agregado arriba (el que está sobre un fondo oscuro). Le muestra qué longitudes de cable usar, dónde, la dirección de las tiras de LED y cómo enrutar todo. Es mucho más fácil para ti seguir esto que para mí explicar cada conexión con palabras. (Además, tampoco sería muy divertido leerlo).

Una vez que haya terminado de instalar los LED de la esfera del reloj, debería verse como la imagen final.

Paso 12: Impresión de fundas para estantes

Tomemos un descanso de la electrónica y volvamos a la impresión 3D. Hay cinco estilos diferentes de fundas para estantes para imprimir según el lugar al que vayan en el reloj.

Para cada funda, imprimí las primeras capas en blanco y luego cambié a un filamento PLA con infusión de madera para el resto de la impresión. Esta delgada cara frontal blanca es lo que permite que brille la luz difusa de los LED.

Tardaron aproximadamente siete horas cada uno cuando se imprimieron a una altura de capa de 0,2 mm. Usualmente imprime de tres en tres durante la noche. También agregué un borde para ayudar a evitar que se despeguen de la cama de impresión. Estos se eliminan fácilmente una vez finalizada la impresión.

Necesita imprimir:

• 9x Sleeve1.stl: este tiene recortes en un solo lado.
• 6x Sleeve2.stl: tiene recortes en un lado y un orificio para el LED downlighter.
• 10x Sleeve3.stl: tiene recortes en ambos lados.
• 6x Sleeve4.st: tiene recortes en ambos lados y un orificio para el LED downlighter.
• 1x Sleeve5.stl: este está diseñado específicamente para albergar la electrónica e incluye orificios de ventilación para ventilación y un orificio para la fotorresistencia.

Paso 13: Colocación de las fundas de los estantes

Los estantes se instalan deslizándolos con cuidado sobre los soportes y los LED, asegurándose de que los cables pasen por los recortes.

Los nueve Sleeve1 que imprimió se deslizan sobre los soportes a lo largo de la parte inferior y lateral del reloj (excluyendo la electrónica especial que contiene el soporte) como se muestra en la foto de arriba.

Los seis Sleeve2 van todos a lo largo de la parte superior del reloj con el orificio del LED hacia abajo.

Los diez Sleeve3 van en las posiciones verticales restantes.

Los seis Sleeve4 llenan las horizontales que corren a lo largo del medio con el orificio para el LED hacia abajo nuevamente.

El último Sleeve5 pasa por encima del soporte restante en la parte superior derecha.

Paso 14: Conexión de DS3231 a Arduino

Deberá preparar lo siguiente para este paso:

• Un par de cables de 8 cm.
• Un par de cables de 12 cm.
• DS3231 - Reloj en tiempo real (RTC)
• Arduino Nano

Comience soldando un cable de 8 cm a SCL y otro cable a SDA en el RTC. Luego suelde un cable de 12 cm a VCC y otro a GND (Tierra). Usaré cables rojos para las conexiones positivas / VCC de ahora en adelante y cables negros para las conexiones de tierra / GND para ayudar a que sea más fácil entender qué cable debe conectarse a qué.

Tomando el Arduino, suelde el cable que viene de SCL a A5 en el Arduino, luego conecte el cable de SDA a A4. Conectaremos los cables de alimentación más tarde.

Paso 15: Conexión del fotoresistor (sensor de luz) a Arduino

Necesitará lo siguiente para este paso:

• Módulo fotorresistor
• Un solo cable de 10 cm de longitud
• Un par de cables de 14 cm.

Suelde el cable de 10 cm a AO en el módulo y cada uno de los cables de 14 cm de largo a GND y VCC.

El cable AO de 10 cm se conecta a A0 en la placa Arduino Nano. Nuevamente, conectaremos los cables de alimentación más adelante.

Paso 16: Prepare el Nano para conectarlo a la alimentación

Para este paso, prepárate:

Dos longitudes de cable de 12 cm

Suelde uno de los cables a cualquiera de las conexiones GND en el Arduino y el otro cable al pin de 5V.

Paso 17: conecte los LED

Necesitará:

Una resistencia de 470 ohmios

Acorte ligeramente las patas de la resistencia, ya que son mucho más largas de lo necesario. Suelde un lado de la resistencia al cable que ya está conectado a DIN en el lado entrante de la primera tira de LED que instalamos. Este es el sobre el soporte impreso en 3D diseñado para albergar toda la electrónica.

El otro extremo de la resistencia se suelda a D6 en el Arduino.

Paso 18: Advertencia de energía…

Una advertencia rápida para compartir contigo. No conecte la fuente de alimentación principal al mismo tiempo que está utilizando la conexión USB de Arduinos. Corre el riesgo de dañar cualquier dispositivo que esté conectado a su Arduino. Es por eso que aún no hemos conectado la red eléctrica y no lo haremos hasta que el proyecto esté completo y ya no necesitemos conectarnos a través de USB.

Paso 19: Conexión de los cables de alimentación

Para este paso querrás:

• Tus dos tiras de bloques de terminales
• 8 longitudes cortas de cable (hice cuatro en rojo y cuatro en negro)

Utilice cada tramo corto de cable a lo largo de un lado del bloque de terminales como cables de puente para conectarlos todos juntos. Una vez que los haya atornillado en los bloques de terminales, tire de ellos para asegurarse de que estén bien sujetos por el tornillo. Repita esto para ambas regletas de terminales.

Ahora podemos tomar todos los cables VCC / 5V que van a nuestros componentes y conectarlos a la misma regleta del bloque de terminales. Luego haga lo mismo para todos los cables GND / Ground con la otra regleta del bloque de terminales.

Debería encontrarlos provenientes de cada uno de los siguientes componentes:

• Arduino
• Primera tira de LED
• DS3231
• Fotorresistencia

Paso 20: carga del código

Conecte su Arduino a su PC a través de su conexión USB y abra el código para este proyecto en el IDE de Arduino. Puede descargar el código de Github:

Necesita tener dos bibliotecas diferentes instaladas en su IDE de Arduino para este proyecto; 'Adafruit Neopixel' y 'DS3231 Simple'.

Si aún no los tiene, deberá instalarlos.

Para instalar la biblioteca Adafruit:

En el IDE de Arduino, navegue a Sketch> Incluir biblioteca> Administrar bibliotecas Luego, en el Administrador de bibliotecas, busque la tira de Neopixel usando la barra de búsqueda. Presione instalar.

Para la biblioteca DS3231 diríjase a https://github.com/sleemanj/DS3231_Simple y siga las sencillas instrucciones de la página.

Primero podemos establecer la hora en el reloj ejecutando un pequeño script proporcionado por el autor de la biblioteca. Solo tenemos que ejecutarlo una vez. Para hacer esto, diríjase a 'Archivo' >> 'Ejemplos' >> 'DS3231_Simple' >> 'Z1_TimeAndDate' >> 'SetDateTime' configure la fecha y hora que desee y luego cárguela en su Arduino. Esto establecerá la hora correcta en su RTC que persistirá cuando el Arduino pierda energía mientras dure la batería del botón. Esta ventana ahora se puede cerrar y la secuencia de comandos del proyecto principal se puede cargar en su lugar.

Si todo ha ido como debería hasta ahora, la esfera de su reloj debería cobrar vida e iluminar la hora actual.

Paso 21: Adición de los encendedores LED hacia abajo

Para los iluminadores empotrables LED, deberá preparar lo siguiente:

• 11 juegos de cables de 29 cm de largo
• Un juego de 48 cm de largo.
• 12 LED individuales cortados del rollo que estábamos usando antes
• Una resistencia de 470 ohmios

No olvide que estañar las almohadillas de los LED y los extremos de los cables hará que soldarlos sea mucho más fácil más adelante.

Las fundas impresas en 3D para la mitad superior y la fila central del reloj deberán quitarse para que podamos instalar el cableado de los iluminadores descendentes. Para quitarlos, simplemente tire de ellos con cuidado hacia arriba.

El primer downlighter LED se instalará en el soporte horizontal en la parte superior derecha de la esfera del reloj. Suelde un juego de cables de 29 cm de largo a ambos lados de uno de los LED individuales y luego péguelo en su lugar en la muesca de la columna de soporte central. Aún debe prestar atención a la dirección del flujo de datos, y para la fila superior de luces LED descendentes, debe estar orientada hacia afuera del Arduino como se resalta en la imagen.

Luego, puede pasar los cables a través de las guías de cables en ambos extremos del soporte. Suelde una resistencia de 470 ohmios en el cable DIN que se encuentra en el lado Arduino del LED. El otro extremo de la resistencia se conecta a D5 en el Arduino.

La conexión VCC y GND que va al LED se puede agregar a las tiras de bloque de terminales correspondientes.

Continúe agregando los iluminadores descendentes LED a lo largo de la fila superior usando los juegos de cables de 29 cm entre cada uno. Al final de la fila (sexto LED), conecte el conjunto de cables de 48 cm para que lleguemos a la siguiente fila y luego continúe agregando LED con cables de 29 cm de largo entre ellos.

Creé un diagrama que se adjunta arriba que deja en claro qué cables usar entre los LED, en qué dirección debe estar orientada la flecha de datos y cómo enrutar los cables a través de las guías de cables en la base de los soportes del núcleo impreso en 3D.

Paso 22: Prueba los Downlighters

Ahora puede reemplazar todas las fundas de los estantes con la excepción de la que cubrirá los componentes electrónicos.

¡Conecte el puerto USB del Arduino a una fuente de alimentación USB y debería encontrar que tiene un proyecto completamente funcional!

Paso 23: conecte la fuente de alimentación principal

Desconecta el cable USB del Arduino.

Pase el cable de alimentación principal a través del orificio en la placa que hicimos anteriormente debajo del soporte impreso en 3D. Luego puede conectar el cable positivo a la regleta del bloque de alimentación positiva y la tierra a la regleta de tierra.

Verifique que todos los cables aún estén sujetos firmemente tirando de ellos suavemente.

Paso 24: coloque el fotoresistor

Aplica un poco de pegamento en la parte trasera del fotorresistor. A continuación, se coloca de modo que el sensor circular que sobresale se encaja en el recorte en forma de U ya realizado en el soporte impreso en 3D. La parte delantera del sensor debe estar alineada con la parte delantera para que no obstruya el manguito cuando se baje sobre este soporte.

Paso 25: Ordene los componentes electrónicos

En este punto, podemos ordenar los componentes electrónicos para que quepan perfectamente dentro de este estante.

Usé pegamento para sujetar las diversas partes dentro del estante usando el tablero grande de la parte impresa en 3D para unirlas. Puede colocarlos en cualquier disposición que funcione para usted, pero tenga cuidado de no ejercer demasiada presión sobre los cables.

Las fotos de arriba muestran antes y después de que arreglé la mía. Una vez hecho esto, puede deslizar la manga sobre el soporte.

Paso 26: completar la fuente de alimentación y el montaje

El otro extremo del cable de alimentación se puede colocar en los terminales de tornillo. Preste atención a cuál es el lado positivo y negativo de los terminales de tornillo, ya que puede diferir del mío.

Para montar mi reloj de borde de estante en la pared, utilicé algunos soportes para unidades de pared de cocina. La mitad se coloca en el tablero del reloj y la otra mitad en la pared. Los dos simplemente se deslizan juntos.

También utilicé un poco de pegamento fuerte para ayudar a mantener en su lugar el cable de alimentación que sale de la parte posterior de la placa y para evitar que su propio peso fuerce los cables donde están conectados a las tiras de los bloques de terminales.

Lo último que agregué antes de colocar las estanterías en la pared fueron dos pequeñas pilas de piezas de goma elástica que había pegado. Esto actúa como un pequeño amortiguador que ayuda a evitar que la parte inferior del estante marque la pared al mismo tiempo que lo mantiene igualmente "separado" de la pared.

Se usó un pequeño trozo de plástico para ordenar el cable para ayudar a ocultar el cable de alimentación que de otro modo sería negro. Esto luego se puede pintar para que coincida con el color de la pared.

Paso 27: ¡Proyecto completo

Buen momento para hacer una taza de té y admirar tu trabajo.:)

Espero que hayas disfrutado haciendo el tuyo. No olvide echar un vistazo a algunos de mis otros proyectos.

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De lo contrario, ¡hasta la próxima comida por ahora!

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Luis

Gran Premio en el Concurso de Relojes