Word Clock: 21 pasos (con imágenes)

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

Otra versión del popular word clock. Alimentado por un clon de arduino y LED WS2812B, el diseño se inspiró primero en este ejemplo, luego reescribí el firmware incorporando algunas ideas de este instructable usando la biblioteca fastled.

Mis objetivos para este diseño eran tener:

• Las letras más grandes / cercanas posibles sin un ligero sangrado entre ellas
• Control sobre letras individuales en lugar de una palabra a la vez
• Adecuado para colgar en una pared o sentarse en una mesa.
• Controles fáciles de usar
• Impresión de calidad
• Cortable con láser

Traté de minimizar los indicadores comunes de bricolaje, como el acabado de la superficie de un objeto impreso en 3D o las marcas de quemaduras / articulaciones de los dedos / bisagras vivas de un proyecto de corte con láser. Aprecio cuando alguien me pregunta dónde compré algo que diseñé y construí yo mismo.

De vez en cuando, puedo hacer que las piezas cortadas con láser estén disponibles aquí en Etsy.

Paso 1: herramientas, materiales y suministros

El requisito principal para este diseño es el acceso a una cortadora láser que tenga un área de corte de 9 "x 9" o más. Estoy usando el omnipresente láser chino de CO2 de 40w "K40" que está disponible en todo eBay y otros sitios en el extranjero. El mío ha sido modificado para permitirle cortar un área más grande (entre otras mejoras), de lo contrario no sería adecuado para este proyecto de inmediato. Si utiliza el K40, le recomiendo encarecidamente que utilice K40 Whisperer en lugar del software que venga con él; mis archivos SVG se dibujan con eso en mente.

Instrumentos:

• Cortadora láser (área de 9 "x 9" o más, debe cortar madera)
• Computadora con Arduino IDE
• Abrazaderas
• Material electrónico genérico (cortadores de alambre, pelacables, etc.)
• Soldador
• Pistola de silicona
• Vio

Suministros:

• Pegamento de madera
• Jeringa (para aplicar pegamento para madera, busque la punta de plástico curva de una jeringa dental / de irrigación)
• Pegamento caliente
• Cinta adhesiva
• Pintura (esfera de reloj)
• Mancha o pintura (marco)
• Vasos desechables y varilla para revolver (para cara de epoxi)
• Papel de lija
• Alambre (utilicé núcleo sólido de calibre 22)

Materiales:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (clon de ebay) a $ 22 + (oficial)
• 1x módulo DS3231 RTC - $ 1 (ebay)
• 1 resistencia de 10k - $ 1 por 50 (ebay)
• 3 interruptores táctiles de 10 mm - $ 1 por 20 (ebay)

• 1x WS2812B LED Strip 60 LED / metro - $ 15 a $ 23 (ebay)

  • Debe tener 60 LED por metro para tener el espaciado correcto, generalmente se vende en rollos de 300 LED de 5 m.
  • Busque la versión no impermeable
• 1x placa de conexión Micro USB (opcional) - $ 1.25 por 5 (ebay)
• 1 fotorresistor de rango de 10-20 k ohmios - $ 1 por 20 (ebay)
• 1x batería CR2032 - $ 2 por 10 (ebay)
• Epoxi transparente - $ 20 por un cuarto de galón (Home Depot)
• Solo se requieren unas pocas onzas

• 1x madera contrachapada de 3 mm - $ 12 por una hoja de 4 'x 8' (Home Depot)

  Esto generalmente se llama contrapiso o Luaun

• 1x Tablero de roble de 1/4 "x 1.5" x 48 "$ 5 (Home Depot)

  Busque el más recto y bonito

• Papel (papel de impresora o cualquier cosa translúcida)

Eso es aproximadamente $ 70 dólares en total, sin embargo, terminará con suficientes LED para dos relojes, por lo que puede valer la pena comprar otro Arduino y un trozo de roble y hacer dos al mismo tiempo. ¿Por qué no?

Paso 2: corte las piezas de madera contrachapada

Esto debería ser bastante sencillo. Corta uno de cada uno de los archivos SVG que comienzan con "Madera contrachapada de 3 mm" del archivo zip adjunto. Primero use una sierra para convertir la hoja de 4x8 en algo que quepa en su cortadora láser (si eso no fuera obvio)

Puede notar que la esfera del reloj está reflejada; descubrí que con mi láser obtengo un borde más nítido en la parte inferior de la tabla, por lo que coloqué la cara más bonita de la madera. Si ese no es su caso, simplemente refleje el archivo y córtelo con el lado correcto hacia arriba. Las pequeñas partes flotantes de las letras serán frágiles, así que trate de evitar perforarlas. Recomiendo ajustar la configuración de corte para que las letras se caigan solas; es muy fácil romper la mitad de una O si está sacando las partes atascadas de la hoja.

Si rompe una parte de una letra, no todo está perdido. Agárrate a los pedacitos y mira hacia el paso donde preparamos la cara y verás que podemos ponerlos donde pertenecen sin demasiados problemas.

No olvide grabar la capa azul antes de cortar la roja.

Paso 3: corte las piezas de roble

Por lo general, hago esto antes de comenzar o después de terminar de cortar las piezas de madera contrachapada porque requiere diferentes configuraciones de corte y una pequeña configuración en el láser. Necesitamos una de cada una de las piezas con los archivos denominados "Marco de roble" aquí. Notará que hay un rectángulo azul en el archivo con las líneas de corte rojas. La idea aquí es usar una tabla de desecho como una plantilla / accesorio en el láser para que podamos cortar las juntas de los dedos en los extremos de las tablas de una manera consistente.

1. Con una sierra, corte la tabla de roble en longitudes de 9"
2. Asegure una tabla de desecho en la cama del láser para que no se pueda mover fácilmente.
3. Recorta el rectángulo azul. No reinicie ni vuelva a colocar el láser en casa después de esto, el nuevo orificio en la placa de desecho es ahora nuestro punto de referencia para el resto de los cortes.
4. Coloque la pieza de roble en el recorte y empújela hacia arriba en la esquina superior izquierda (asumiendo que su origen es la parte superior izquierda. Si no … la clave es obtener los cortes finales en el roble y tener el borde superior consistentemente recto, por lo que puede estar bien donde sea que esté su origen). Haga todo lo posible por no mover la tabla de desechos mientras hace esto.
5. ¡Corte!

Encontré que el K40 corta el roble bastante bien, pero tendrás que ajustar la configuración hasta que obtengas un buen resultado.

Paso 4: ensamble el marco

Dale a las partes de roble un lijado rápido para mejorar la superficie, luego extiéndelas y aplica un poco de pegamento en las juntas de los dedos. Es importante que el marco quede cuadrado (o que coincida con la forma de la cara si el láser corta un trapezoide o un paralelogramo), una buena forma de asegurarse de hacerlo bien es usar la cara como guía antes de que se seque el pegamento.

Verifique la ubicación de las funciones, desde la parte posterior (boca abajo):

• Los tres orificios para los botones deben estar en el lado izquierdo y hacia la parte posterior del reloj.
• El orificio único para el fotoresistor debe estar en la parte superior y hacia la parte posterior del reloj.
• La muesca del cable de alimentación debe estar en la parte inferior y hacia la parte posterior del reloj.

Si tiene alguna desalineación con los bordes superior o inferior del marco, está bien siempre que no sean enormes. El ejemplo que tengo en la foto no es problema, un lijado rápido hará que quede al ras antes de teñir.

Puede usar abrazaderas si las tiene, o la cinta de enmascarar también funciona bastante bien.

Paso 5: pintar y preparar la cara

Primero: pintar.

Prefiero usar pintura en aerosol en la cara con un color bastante neutro. Hasta ahora he usado diferentes grises, plateados y dorados para el rostro con buenos resultados. Los colores más oscuros dan un mejor contraste con las letras cuando están iluminadas. Evite lijar la cara debido a la fragilidad de las letras. Si tiene algunos trozos de letras rotos, píntelos al mismo tiempo.

Segundo: aplique cinta adhesiva

La cinta de enmascarar nos va a permitir rellenar la cara con epoxi sin que se escape todo por los agujeros. Aplique una capa en la parte posterior del rostro y presione hacia abajo sobre toda la superficie para asegurarse de que se adhiera bien.

Tercero: corte la cinta de enmascarar a 1/4 del borde. Necesitamos mantener esto despejado para que podamos pegar la cara en el marco sin hacer que la cinta de enmascarar sea una característica permanente.

Cuarto: Opcional: si tienes trozos de letras rotos, dale la vuelta a la cara y pégalos a la cinta adhesiva en el lugar adecuado.

Paso 6: instale los LED

Primero tome su tira de LED y córtela en las marcas indicadas en 11 piezas de 11 LED cada una. Debe haber una línea que muestre dónde cortar justo en el medio de las almohadillas de cobre expuestas. Las tijeras o los cortadores de alambre están bien.

A continuación, retire el respaldo y pegue cada tira a la placa posterior de "rejilla". Si grabó las pautas en esta parte anteriormente, puede usarlas como referencia para mantener las cosas en orden. El espaciado aquí no es muy crítico, probablemente notará que cambia si termina con una tira que ya tiene una junta de soldadura, creo que obtendrá una junta cada metro más o menos cuando compre el rollo de 5 m.

Importante: observe la flecha pequeña y Din / Dout. Queremos que la flecha en la fila superior vaya de izquierda a derecha, luego retroceda en la siguiente fila. Debe zigzaguear desde la parte superior izquierda y terminar en la parte inferior derecha.

Paso 7: suelde los LED

Este es probablemente el paso más tedioso. Utilizo cable desnudo de calibre 22 para ahorrar el esfuerzo de pelar ambos extremos de estos cables cortos.

Corta 10 de cada uno de estos tres largos:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Cada cable debe doblarse para que pueda hacer la conexión desde el final de una tira hasta el comienzo de la siguiente. Por lo general, agarro un par de objetos sobre los que puedo doblar el cable: un bolígrafo funciona bien para el más corto, el mango de un destornillador para el mediano y una pequeña regla de acero para el más largo. Puede verificar sus curvas colocándolas en la tabla y viendo si llegan a las almohadillas y se mantienen dentro de las pautas.

Suelde estos cables entre los extremos de las tiras para formar un camino continuo desde la parte superior izquierda hasta la parte inferior derecha; esto debería ser bastante evidente en las fotos.

Sostener estos cables es complicado y definitivamente no debes usar tus dedos porque se calientan extremadamente rápido. He tenido éxito con una pinza de cocodrilo y también con el artilugio que verás en la foto. Puede ser más fácil estañar la almohadilla primero y luego sujetar el alambre con unas pinzas también.

Después de soldar los cables, puede ajustar el espacio entre ellos doblándolos con un destornillador o similar; por supuesto, no deben tocarse.

Pruebo los LED antes de continuar, pero este paso es opcional.

Paso 8: Conecte los cables de entrada

A continuación, conectaremos energía, tierra y datos al comienzo de nuestra tira de LED y solo conectaremos energía y tierra al otro extremo. Los cables para el lado de entrada deben cortarse a aproximadamente 13 pulgadas de largo; elegí rojo para 5v, amarillo para datos y el cable desnudo para tierra.

Retire una sección del aislamiento en la parte superior / central del cable de 5v ahora (ver foto); usaremos esto para el fotorresistor más tarde.

En el extremo más alejado de la tira (abajo a la izquierda) desde la parte posterior, solo use dos cables para 5v y tierra, estos pueden tener aproximadamente 5 pulgadas de largo.

Recomiendo asegurar los cables como se muestra con pegamento caliente para evitar que se muevan. Las uniones soldadas con las tiras de LED son particularmente frágiles.

Paso 9: Ensamble la cuadrícula

Hay cuatro tipos diferentes de piezas de rejilla, están etiquetadas si las grabó anteriormente:

• 2x extremo horizontal
• 2x extremo vertical
• Vertical 10x
• 10x horizontal

El pegamento es opcional, pero recomendado. Me gusta usar pegamento porque podemos aplicar un peso a todo el conjunto a medida que se seca y corregir cualquier falta de planitud, lo que facilita las cosas en general.

Primero instale las partes verticales. Las piezas de "Fin" van a los lados derecho e izquierdo, luego llenan el medio con el resto.

Luego instale las partes horizontales. Las piezas del "extremo" van en la parte superior e inferior, notará que estas no tienen el pequeño recorte adicional en ellas. El resto de las partes horizontales tienen esta muesca adicional para que limpien los cables de conexión que soldamos anteriormente. Alinee la muesca con los cables y los lados alternos a medida que avanza.

Por último, si usó pegamento, voltee el conjunto boca abajo sobre una superficie plana y coloque algo pesado sobre él mientras se seca.

Paso 10: teñir el marco e instalar la cara

Este es un buen momento para teñir el marco de roble, según el acabado que desee. Necesitamos pegar la cara en su lugar, y en este ejemplo planeo usar un acabado de aceite en la madera, que interferirá con el pegamento para madera, así que lo aplicaré más tarde. Alternativamente, use un tipo diferente de pegamento que no se vea afectado.

A continuación, debemos poner la cara en el marco. Lo fundamental aquí es establecer la profundidad de modo que la parte posterior del reloj termine al ras o debajo de la superficie posterior del marco y no sobresalga. Hay muchas formas de hacer esto:

Los pequeños espaciadores rectangulares son los adecuados para establecer la distancia desde la cara frontal del marco hasta la cara.

Otra forma de lograr esto es colocar el marco boca arriba sobre una superficie plana, luego apilar todas las partes internas (salte hacia adelante para ver cómo van) y finalmente presione la cara hacia abajo contra ellas. Sin embargo, asegúrese de que los cables no se interpongan entre las capas.

¡También puede apilar las piezas y usar calibradores, lo que quiera!

Paso 11: Vierta epoxi

Apoye la espalda sobre toda la superficie para ayudar a que la cinta de enmascarar no se mueva. Colóquelo en una superficie nivelada.

Mezcle alrededor de 5 onzas de acuerdo con las instrucciones que vienen con su epoxi. Generalmente dirán mezclar en un recipiente durante 6-10 minutos asegurándose de raspar los lados, luego transferir a un recipiente limpio y mezclar durante unos minutos más o hasta que alcance una cierta temperatura.

Vierta el epoxi sobre la cara. Intento llenar las letras primero para minimizar las burbujas de aire y luego cubrir el resto. Intente protegerlo del polvo y utilice periódicamente una pistola de calor o un soplete para eliminar las burbujas.

Paso 12: Instale la rejilla LED y el difusor

Retire la cinta de enmascarar de la parte posterior de la cara después de que el epoxi haya terminado de curar.

Se recomienda algo para difundir la luz entre los LED y la parte posterior de la cara:

• Ningún difusor da la impresión de luces individuales detrás de la letra
• Una hoja de papel de impresora proporciona una luz muy uniforme, pero existe una compensación de brillo total reducido
• Una o dos hojas de papel tisú blanco es un buen compromiso.
• El papel de seda negro reduce el brillo, pero también hace que las letras no iluminadas no se destaquen tanto.

Corte el papel para que encaje en el marco y colóquelo entre la rejilla LED y la cara. Asegúrese de que la esquina de la cuadrícula de LED con el cable de datos esté alineada con la letra "I" en la parte superior izquierda.

Mientras lo hace, coloque la placa posterior en el marco y trace la sección recortada en la parte posterior de la cuadrícula con un lápiz, esto ayudará a que las partes más pequeñas se alineen correctamente más adelante.

Fije la rejilla LED en su lugar con pegamento termofusible.

Paso 13: Agregue las agallas

Pega los segmentos que rodean el centro como se muestra, luego, usando las líneas que trazaste en la parte posterior de la cuadrícula de LED, pégalos. Utilice la placa de conexión arduino y micro USB como espaciadores para asegurarse de que encajen.

Pegue los pequeños espaciadores rectangulares alrededor del perímetro, asegurándose de no tapar los orificios para los interruptores de la izquierda y el fotorresistor en la parte superior.

Use pegamento termofusible para asegurar las placas de conexión Arduino y micro USB.

Retire los pines del cabezal en ángulo de su módulo RTC si corresponde. Desoldarlos o simplemente cortarlos, no los usaremos.

Finalmente, use pegamento caliente para asegurar el módulo RTC en la parte inferior izquierda. Recomiendo usar la placa trasera como guía para colocarla en el lugar perfecto. Pegue el módulo en el tablero con cinta adhesiva, aplique un poco de pegamento, luego colóquelo en su lugar y empuje el módulo hacia abajo al ras del tablero de abajo.

Paso 14: Botones y fotorresistor

Asegure los interruptores en la parte inferior izquierda con pegamento caliente, prestando atención a la orientación. Los cuatro pines de los interruptores están unidos en pares, recomiendo girarlos para que un par esté cerca de la parte inferior y el otro en la parte superior; esto facilitará la soldadura más adelante.

Pegue el fotoresistor en la parte superior, simplemente céntrelo en el orificio de la parte superior

Paso 15: Conexiones de soldadura 5v / VCC

Todos estos deberían terminar conectados al pin VCC en la placa de conexión Micro USB.

1. Tira de LED desde arriba a la derecha
2. Tira de LED de la parte inferior izquierda
3. 5V en arduino
4. VCC en el módulo RTC (tercer pin desde arriba)
5. Fotorresistencia

Paso 16: Conexiones a tierra de soldadura

En última instancia, todos deberían conectarse al pin VCC en la placa de conexión micro USB.

1. Tira de LED desde arriba a la derecha
2. Tira de LED de la parte inferior izquierda
3. Arduino GND
4. GND del módulo RTC (pin inferior)

5. Interruptores

   Vea la foto de detalle. Los interruptores táctiles tienen cuatro pines pero solo un contacto, están conectados internamente en pares. Si suelda a ambos pines para el cable de tierra, verifique con un ohmímetro para confirmar que ambos pines están en el mismo lado del interruptor; de lo contrario, lo cortocircuitará

Paso 17: suelde las conexiones restantes

1. Resistencia de 10k. Pin de Arduino A0 a tierra
2. Fotorresistor. Pin de Arduino A0
3. RTC. Segundo en la parte superior del módulo para arduino pin A4
4. RTC. Pin superior en el módulo para arduino pin A5
5. Interruptor 1 (Modo / Configurar). Arduino D2
6. Interruptor 2 (arriba). Arduino D3
7. Interruptor 3 (Abajo / Cancelar). Arduino D4
8. Datos LED. Arduino D6

Aplique una cantidad generosa de pegamento caliente para asegurar los cables, particularmente para aislar los cables que vienen del fotorresistor y solidificar los interruptores.

Finalmente, coloque una batería CR2032 en el módulo RTC.

Paso 18: Cargue el firmware

Necesitará una PC con Arduino IDE para cargar el firmware en Arduino. Aquí están las configuraciones que utilicé:

• Tablero: "Arduino Nano"

• Procesador: ATmega328P (antiguo cargador de arranque)

  En versiones anteriores de IDE, no necesitaba elegir la opción de cargador de arranque anterior, pero creo que hubo un cambio para reflejar una actualización del hardware oficial que no está presente en las placas de clonación que tengo a mano

• Puerto: tendrás que averiguar cuál después de enchufar la placa

Se requieren seis bibliotecas, todas se pueden encontrar a través del menú Herramientas -> Administrar bibliotecas en el IDE:

• Cable (incluido por defecto, creo)
• EEPROM (también incluido por defecto)
• RTClib (Adafruit versión 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versión 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versión 1.0.0)
• FastLED (Daniel García versión 3.1.6)

Después de configurar las opciones e instalar las bibliotecas debería ser cuestión de compilar y cargar al dispositivo con el botón "cargar". Para verificar que el dispositivo está funcionando, puede abrir el monitor serial donde debería haber un breve mensaje en el arranque.

Paso 19: Establezca la hora

Puede notar que el reloj no muestra nada al principio; esto es lo esperado. Al arrancar, busca un color y una animación guardados en la EEPROM, pero como no hay nada en la memoria, no sabe qué hacer. Presione el botón 2 o 3 (arriba / abajo) para seleccionar un color y se actualizará la pantalla.

Para configurar el reloj:

1. Mantenga presionado "Mode / Set" para ingresar al modo de ajuste del reloj. Debería mostrarse la hora.
2. Utilice "Arriba" y "Abajo / Cancelar" para seleccionar la hora (0-23)
3. Pulsa "Mode / Set" para cambiar de horas a minutos
4. Utilice "Arriba" y "Abajo / Cancelar" para seleccionar el minuto (0-59)
5. Mantén presionado "Mode / Set" para ahorrar tiempo y volver a la pantalla del reloj

Mientras está en el modo "Configurar", mantenga presionado "Abajo / Cancelar" para volver al modo de reloj sin guardar una nueva hora.

También en el modo "Configurar", "Modo / Configurar" cambiará entre horas y minutos en caso de que necesite regresar sin cancelar.

Paso 20: agregue la contraportada

Agregue un poco de pegamento al borde superior de los espaciadores que instalamos anteriormente y ese es el final de la construcción. Recomiendo dejar esto para el final para que tenga la oportunidad de solucionar cualquier problema de cableado antes de que esté todo sellado.

Paso 21: ¡Listo

El conector micro USB está ahí por conveniencia; en mi experiencia, es mucho más fácil encontrar un micro cable trenzado de buen aspecto que el mini-USB que se adapta al Arduino.

La operación es simple:

• Mode / Set selecciona una animación de cambio de hora
• Ciclos ascendentes a través de los colores
• Abajo recorre los colores en la otra dirección

El brillo debe ajustarse automáticamente con la luz de la habitación, atenuándose a medida que oscurece.