Word Clock: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Hace unos años, comencé a hacer mi primer Word Clock, inspirado en los agradables Instructables disponibles. Ahora que hice ocho Word Clocks, que trato de mejorar cada vez, creo que es hora de compartir mi experiencia.

Una ventaja de mi experiencia es que la última versión de mi Word Clock es bastante simple: si tienes todos los componentes, deberías poder construirlo en un día.

Primero, el interior del Word Clock

Mi versión actual utiliza una tira de led RGB: se trata de una tira de led en la que cada 'bombilla' consta de un led rojo, verde y azul. Combinando los tres colores, se pueden crear (casi) todos los colores. La tira de led RGB está controlada por una entrada (todavía un poco mágico para mí). Entonces, conectando un cable, ¡puedes controlar todos los leds en la tira!

Detrás de cada letra en la esfera del Word Clock (ver más adelante este paso) se esconde un led de la tira de led RGB. Entonces, cuando un LED se enciende, debería iluminar una letra. Para lograr esto, utilicé un cortador láser para cortar una cuadrícula de tabla de madera. En otros Instructables, esta cuadrícula se hizo usando tiras de espuma que se juntan en una cuadrícula. También probé esto, pero no funcionó para mí. Sin embargo, en mi primera versión, hice la cuadrícula con finas tiras de madera que pegué. Esto funciona perfectamente bien, ¡pero lleva mucho tiempo construirlo!

El cerebro del Word Clock es el Arduino Nano. Esta pequeña computadora es capaz de controlar la tira de led RGB. Puedes encontrar infinidad de programas en Internet para jugar, ¡bastante divertido!

Para evitar mucha soldadura (que lleva tiempo y es bastante artesanal), utilizo un adaptador de terminal para el Arduino Nano. Todo lo que hace un adaptador de terminal es permitirnos conectar nuestros cables al Arduino usando tornillos.

Por supuesto, el propósito de cualquier reloj, además de ser bonito, es mostrar la hora. En mi Word Clock, un módulo de reloj en tiempo real (RTC) realiza un seguimiento del tiempo. La idea de este módulo es que una vez que estableces la hora correcta, sigue funcionando (hasta que se agota la batería). Trabajo con el DS3231 RTC, que es bastante barato y hay mucho soporte disponible en Internet.

Ahora que el interior del Word Clock está despejado, pasamos al exterior

Por experiencia, sé que es importante comenzar su proyecto desde una base conveniente. Es por eso que construyo casi todos mis Word Clocks usando el marco RIBBA de IKEA. La ventaja de esto es que comienzas con un marco en el que todos los ángulos son agradables de 90 grados y el acabado del exterior es perfecto. Por supuesto, puedes construir tu propio marco si quieres, pero yo me quedaría con el marco RIBBA.

La esfera del Word Clock está determinada por las letras a través de las cuales la luz indica la hora. Encontré dos formas de crear esta cara:

1. Impresión en lámina transparente. Puede imprimir el negativo de las letras en el papel de aluminio. La tinta negra deriva de la luz. Un inconveniente de esta opción es que la tinta debe ser lo suficientemente densa como para no ser transparente. Una posible solución es imprimir la cara dos veces y apilarlas una encima de la otra.
2. Papel de corte por láser. Si puede utilizar una cortadora láser, una opción es recortar las letras del papel. Si el papel es lo suficientemente grueso, no pasará luz. Sin embargo, debe utilizar una fuente de "plantilla". Este tipo de fuentes no tienen círculos cerrados. Entonces, por ejemplo, la 'o' no será solo un agujero en el papel, sino en realidad una 'o'.

¿Qué hace Word Clock?

Por supuesto, Word Clock debería indicarle la hora. Además, dado que estamos usando una tira de led RGB, ¡puede iluminar cualquier letra en (casi) cualquier color que desee! Puede configurar el color de los leds RGB individuales programando el Arduino Nano. Si quieres poder cambiar los colores de los leds en tiempo real, puedes agregar un botón que lo haga por ti. Sin embargo, dado que quiero mantenerlo simple por ahora, esto no está incluido en este Instructable.

Recientemente, desarrollé un Word Clock que usa Bluetooth para configurar los colores y la hora. ¡Si encuentro el tiempo, publicaré una actualización sobre esto!

Paso 1: Recopilación de materiales y equipo

Los materiales necesarios:

- Tira de led RGB, 5 voltios, 60 leds por metro, direccionable individualmente. Necesita alrededor de 3 metros de tira de led. Por ejemplo, esto servirá: tira de led RGB. La 'ip' significa el grado de resistencia al agua. Dado que ninguno de los componentes que utilizamos es resistente al agua, la versión ip30 está bien. Precio: 4 euros el metro, es decir, 12 euros.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Tenga en cuenta que es conveniente pero un Arduino cuyos pines ya están soldados al Arduino. Precio: 3 euros.

- Adaptador de terminal para Arduino Nano. ¡El uso de un adaptador de terminal le ahorrará mucho tiempo! Son bastante baratos: Adaptador de terminal Precio: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Puede usar otro RTC, ¡pero este resultó funcionar perfectamente bien! Precio: 1 euro.

- Marco RIBBA: marco RIBBA (23x23cm), negro o blanco Precio: 6 euros.

- Para la cara necesitas:

1. Lámina transparente adecuada para imprimir (¡pregunte en su imprenta local!)
2. Cartón apto para corte láser (¡pregunte a su cortadora láser!)

Precio: 5 euros.

- Cables de puente para conectar los componentes. Realmente no sé cuántos necesitamos, pero son baratos y están ampliamente disponibles: cables de puente. Es conveniente tener cables macho-macho, macho-hembra y hembra-hembra, sin embargo, los cables macho-macho también servirán (con un poco de soldadura adicional). Precio: 3 euros.

- Fuente de alimentación. La tira de led RGB utiliza 5V. Es importante no superar este voltaje, porque las tiras de led RGB se dañan fácilmente. Cada led usa 20-60mA. Como usamos 169 leds, el amperaje que se necesita para alimentar los leds es bastante grande. Por lo tanto, recomiendo utilizar al menos una fuente de alimentación de 2000mA, como estas: Fuente de alimentación. Precio: 5 euros.

- Una resistencia de 400-500 ohmios Precio: insignificante.

- Un condensador de 1000 uF Precio: insignificante.

- Una placa prototipo, como estas: Protoboard. Precio: 1 euro.

- Un trozo de madera (tablero) para formar la parte trasera del Reloj. Precio: 2 euros.

- Un listón de madera de unos 3x2cm para fijar la parte trasera del Word Clock al marco. Precio: 1 euro.

- Dos tuercas para cables (para conectar a veces 5 cables), disponibles en tu tienda de bricolaje local. Precio: 2 euros.

Precio total: unos 40 euros.

El equipo necesario:

- Lápiz- Estación de soldadura- Herramienta pelacables- Destornilladores- Tijeras- Cinta de doble cara (para fijar los componentes) - Sierra (para aserrar el tablero para la parte posterior del Word Clock) - Un trozo de tela (para evitar rayones en el RIBBA marco mientras trabaja en él)

Paso 2: la descripción general

Ahora que tenemos todos los materiales, es bueno tener una descripción general de la idea general del Word Clock.

La esfera del Word Clock consta de letras (impresas en papel de aluminio transparente o cortadas con láser en cartón). Detrás de cada letra se esconde un led de la tira de led RGB. Dado que el marco RIBBA mide 23x23cm y utilizamos una tira de led RGB que consta de 60 leds por metro (por lo que 100cm / 60leds = 1,67cm por led), podemos colocar 23cm / 1,67 = 13,8 leds en una fila. Dado que 0,8 LED puede ser un poco inconveniente, nos ceñimos a 13 LED por fila. Dado que el marco RIBBA es cuadrado, (más adelante) construiremos una 'matriz de leds' de 13x13 leds.

Dicho simplemente, el Word Clock consiste en un pequeño reloj (el RTC DS3231) que, una vez configurado, sigue funcionando. Este pequeño reloj comunica la hora a la pequeña computadora (el Arduino Nano). La pequeña computadora sabe qué leds deben encenderse durante un tiempo específico. Entonces, la pequeña computadora envía una señal a través del cable de datos a la tira de LED RGB y enciende los LED.

Esto suena bastante simple, ¿no?:)

Paso 3: La cara del Word Clock

Usaremos 13 leds en una fila y 13 filas, lo que suma una matriz de leds de 13x13.

Cortar la tira de led RGB

Corta 13 tiras de la tira de led RGB de una longitud de 13 leds. Tienes que cortar la tira de led RGB en el medio de los tres óvalos de cobre.

Montaje de las 13 tiras de led RGB

Pegamos las 13 tiras de led a la tabla de madera que se incluye en el marco RIBBA. Hay un gancho pegado al tablero, que se puede quitar fácilmente con un destornillador. Usando la cuadrícula (del paso anterior), puede marcar fácilmente la posición de cada led en el tablero. La mayoría de las tiras de leds RGB tienen una parte trasera adhesiva para que puedas pegarlas fácilmente a la placa. Es importante tener en cuenta la dirección de la tira de led RGB. Las flechas en la tira de leds RGB indican la dirección en la que fluye la corriente. Como queremos conectar las 13 tiras de led RGB, tenemos que crear un camino continuo para que fluya la corriente. Recientemente, IKEA cortó una esquina de la placa, para que sea más fácil sacar la placa del marco. Es conveniente utilizar esta esquina cortada para pasar los cables de un lado del tablero al otro. En otras palabras, asegúrese de que el primer led esté ubicado en la esquina cortada.

Soldar las 13 tiras de led RGB

Ahora que las 13 tiras de led RGB están pegadas en la placa, podemos conectarlas usando el soldador. Primero, aplique un poco de soldadura en cada mitad de los óvalos de cobre. En segundo lugar, corte la tira de cables de puente en un extremo. Nuevamente, aplique un poco de soldadura en el extremo pelado del cable. Ahora, haga que el extremo pelado del cable toque el óvalo de cobre y use el soldador, derrita la soldadura y conéctelos. Conecte el GND de una tira de LED RGB al GND de la siguiente tira de LED RGB. Haga lo mismo con los cables de datos y 5V.

Terminando la matriz de led

Suelde un cable de puente a cada uno de los tres óvalos de cobre del primer led de la matriz de led RGB. Como se dijo, es conveniente ubicar el primer led en la esquina cortada del tablero para que pueda llevar fácilmente los tres cables al otro lado del tablero.

Paso 6: Electrónica

Ahora que hemos terminado nuestra matriz de led, podemos empezar a conectar los componentes.

Pegaremos los componentes (Arduino Nano en el adaptador de terminal, RTC DS3231, tuercas para cables) a la parte trasera de la placa sobre la que hicimos nuestra matriz de leds. Puede utilizar la cinta de doble cara para fijar los componentes.

Tira de led RGB

Primero, coloque el Arduino Nano en el adaptador de terminal. Es conveniente colocar el adaptador de terminal en el medio de la placa, ya que es necesario conectar bastantes cables al adaptador de terminal. Conecta el cable de datos de la tira de led RGB (el cable del medio) a uno de los puertos digitales del Arduino Nano (normalmente uso el puerto D6). Para proteger la tira de LED RGB de picos de voltaje, puede colocar una resistencia de 400-500 ohmios entre el cable de datos y el Arduino.

RTC DS3231

En segundo lugar, pegue el RTC DS3231 en algún lugar de la placa. Este módulo necesita cuatro conexiones: una tierra, una 5V, una SCL y una SDA. No usamos el puerto SQW y 32K. Puede utilizar un cable hembra para conectarse a los pines del RTC DS3231. Conecte el SCL al quinto puerto análogo (A5) del Arduino Nano. Conecte el SDA al cuarto puerto análogo (A4) del Arduino Nano.

Paso 7: la fuente de alimentación

¿Qué fuente de alimentación utilizar?

Voltaje Puede alimentar el Arduino Nano utilizando una amplia gama de voltajes. El puerto 'Vin' puede manejar 7-12V, el puerto de 5V puede manejar 5V (qué sorpresa) y puedes alimentar el Arduino Nano usando el mini cable USB. Sin embargo, la tira de LED RGB es más exigente en sus demandas. La mayoría de los fabricantes prescriben una entrada de 5V +/- 5% a sus tiras de LED RGB (para obtener más información, consulte alimentación de Neopixels). Por lo tanto, usaremos una fuente de alimentación de 5V.

El LED Current One RGB en realidad contiene tres LED separados (uno rojo, verde y azul) que juntos forman el color deseado. Uno de los tres leds utiliza unos 20 mA. Entonces, un LED RGB que emite el color blanco al poner el LED rojo, verde y azul simultáneamente usa 3 * 20mA = 60mA. Si enciende todos los 169 leds RGB a la vez en color blanco, necesita 169 * 60mA = 10140mA = 10A *. Las fuentes de alimentación más comunes son de aproximadamente 2000 mA. Entonces, en otras palabras, encender todos los leds RGB a la vez en color blanco no es una idea muy brillante **.

Recomiendo usar una fuente de alimentación de 5V, 2000mA, ya que son comunes y bastante baratos.

* ¡Preste atención a que las corrientes elevadas (superiores a 5 mA) son peligrosas! Por lo tanto, ¡tenga mucho cuidado al encender el Word Clock!

** Existen algunos trucos para iluminar todos los leds RGB a la vez, como conectar la fuente de alimentación a ambos extremos de la tira de led RGB, o utilizar los leds RGB con un brillo menor.

Conexión de la fuente de alimentación

Conectaremos la fuente de alimentación a los componentes. Conectaremos un condensador de 1000 uF sobre el cable positivo y negativo de la fuente de alimentación. Puede utilizar un protoboard para asegurar la conexión (ver imagen). Como tenemos bastantes componentes que necesitan energía, conectamos cada uno de los dos cables de la fuente de alimentación de 5V a una tuerca de cable: los llamaremos tuerca de cable positivo (que está conectado al cable positivo de la fuente de alimentación) y negativo tuerca de cable (que está conectada al cable negativo de la fuente de alimentación). Ahora, conecte los cables de 5V de la tira de led RGB y el RTC DS3231 a la tuerca del cable positivo. Del mismo modo, conecte los cables de tierra (GND) de la tira de LED RGB y el RTC DS3231 a la tuerca del cable negativo. Alimentaremos el Arduino Nano a través de su puerto de 5V y uno de sus puertos de tierra. Para hacer esto, conecte el puerto de 5V del Arduino a la tuerca del cable positivo y uno de los puertos GND a la tuerca del cable negativo.

Asegurar la fuente de alimentación

Para evitar que se rompan todos sus componentes electrónicos bien conectados, se recomienda fijar el cable de la fuente de alimentación al interior del marco RIBBA. Puede hacerlo simplemente haciendo un nudo en el cable de alimentación antes de que salga por la parte posterior del Word Clock. Sin embargo, una forma más elegante es asegurar el cable sujetándolo al interior del marco RIBBA. Puede hacerlo fácilmente utilizando un pequeño trozo de madera y atornillándolo al interior del marco RIBBA con dos tornillos. Sujete el cable de la fuente de alimentación entre la pieza de madera y el marco RIBBA. En mi última versión del Word Clock, utilicé una pequeña bisagra (de unos 3 cm) para asegurar el cable de alimentación. Una ventaja de esto es que no es necesario cortar un pequeño trozo de madera.

Paso 8: Poniéndolo todo junto

Ahora imprimimos o cortamos la carátula del Word Clock, terminamos la matriz de leds y conectamos los componentes electrónicos, es hora de juntar todas las capas del Word Clock.

1. Coloque la carátula del Word Clock en el marco RIBBA.
2. Coloque un papel (semi) opaco (papel de impresión normal o papel de calco) para distribuir la luz de forma agradable a lo largo de la letra.
3. Coloque la rejilla en el marco RIBBA.
4. La placa con en un lado la matriz de leds y en el otro lado los componentes electrónicos se pueden colocar con cuidado en el marco RIBBA.

Paso 9: Creación de la parte posterior del Word Clock

La parte trasera del reloj se puede hacer simplemente con una tabla de madera. La mejor manera de hacerlo es aserrar una tabla de las mismas dimensiones (aproximadamente 22,5x22,5 cm) que la tabla que se suministra con el marco RIBBA. Taladre dos agujeros en la parte posterior del Word Clock: uno para sujetarlo a la pared (si lo desea) y otro para el cable de alimentación para dejar el Word Clock.

Vio dos piezas con una longitud de unos 20 cm de la tira de madera. Estas dos tiras tienen dos funciones:

1. Sosteniendo la tabla de madera con en un lado la tira de led RGB y en el otro lado los componentes electrónicos en su lugar
2. Crear una superficie en la que se pueda atornillar la parte posterior del Word Clock.

Ahora, atornilla estas tiras contra el interior del marco RIBBA asegúrate de presionarlas firmemente contra la tabla que sujeta los componentes eléctricos, luego puedes poner la tabla de madera que acabas de aserrar encima de las tiras de madera y fijarla con tornillos..

Si desea colocar el Word Clock en la pared, asegúrese de que la parte posterior del Word Clock esté bien sujeta.

Paso 10: Programación del Arduino Nano

Si eres nuevo en la programación de Arduino, te recomendaría que primero hicieras algunos tutoriales (como Blink), que son muy informativos (¡y divertidos!).

Como soy solo un estudiante de Ingeniería Mecánica, la programación no es mi parte favorita del proyecto. Afortunadamente, mi cuñado tiene una maestría en Ciencias de la Computación, por lo que programar el Arduino fue pan comido para él. Entonces, ¡todos los créditos de la programación son para él (gracias Laurens)!

La idea básica es que indiques qué leds forman parte de qué palabra. Tenga en cuenta que el primer led se indica como led número 0. Así que tenemos 0-168 leds. A continuación, le dice al Arduino qué palabras deben iluminarse en un momento específico. Establece la hora en el RTC DS3231, para que Arduino sepa cuál es la hora actual.

Los colores de los leds de la tira de leds RGB están determinados por un valor de 0-255 para rojo, verde y azul. Entonces, un LED rojo se indica por (rojo, verde, azul) = (255, 0, 0) y un LED púrpura por (reg, verde, azul) = (255, 0, 255). Un led que no se utiliza tiene el color (rojo, verde, azul) = (0, 0, 0).

Puede agrupar las palabras según su propósito:

• Un grupo que siempre se ilumina ('It', 'is', tu nombre, etc.)
• Un grupo de palabras que indican los minutos.
• Un grupo de palabras de acoplamiento ('pasado', 'a', 'mitad', 'cuarto', etc.)
• Un grupo de palabras que indican las horas.
• Un grupo que cubre todas las letras que no usa en el momento actual

Para cada grupo de palabras, puede establecer un color (esto es más fácil que definir un color para cada palabra o incluso letra por separado).

Puede cargar su programa conectando el Arduino Nano a su computadora usando un mini cable USB.

ACTUALIZACIÓN (enero de 2019):

Agregué el archivo Arduino al Instructable. El archivo está escrito por mi cuñado, ¡así que todo el mérito es para él! El archivo se basa en un Word Clock que usa botones para cambiar entre ciertos modos de color y un modo digital. Por supuesto, puede programar los botones como desee

Paso 11: ¡Terminando

Si todo salió según lo planeado, ¡acabas de crear tu propio Word Clock!

Por favor, si tienes alguna recomendación, no dudes en comentarla, intentaré responderte, pero como mi tiempo es limitado, puede tardar un poco.