นาฬิกาคำ (เค้าโครงภาษาเยอรมัน): 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

เฮ้, ich möchte Euch hier mal mein letztes Projekt vorstellen. อิช habe eine Uhr gebaut. Allerdings keine "normale" Uhr, sondern eine Word Clock Zu solchen Bastelprojekten gibt es hier zwar schon ein paar Artikel, aber trotzdem möchte ich mal zeigen ถูก ich mir ausgedacht และ gebaut habe Vielleicht hilft es ja dem ein oder anderen ja bei seinem โครงการ

Auf die Idee hierzu hat mich vor ein paar Monaten ein Kollege gebracht, der mir ein bisschen etwas über seine Mikrocontroller-Projekte erzählt hat und das er unter anderem auch eine solcheutinehr für hat. Die Idee fand ich เจ๋งมาก dass ich mich auch entschieden habe so eine Uhr zu bauen ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง Danke Jannes:D

Glücklicherweise hatte ich zu diesem Zeitpunkt noch genug Zeit (5 Monate) bis zum Geburtstag meiner Freundin, sodass ich das kombinieren konnte und sie dann die Uhr zum Geburtstag bekommen hat

Da das hier mein erstes richtiges Projekt war, bin ich sicher, dass ich bestimmt nicht alles perfekt gemacht habe Allerdings bin ich mit dem Ergebnis mehr als zufrieden (และ meine Freundin auch:) Von daher ตกหลุมรัก Anmerkungen และ Tipps habt, gerne in die Kommentare

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

วัสดุเบา:

• MDF Holzplatte (n) (8 มม. และ 12 มม.)
• Frontplatte (โฟโตคาร์ตัน)
• ลูกแก้ว
• โฮลซ์ดูเบล

• เชราเบน:

  • Zylinderkopfschraube 25mm x M5
  • M5 Hülsenmutter
  • Schrauben 20 มม. x M4
  • Kleine Metallwinkel
  • Große Metallwinkel
  • Holzschrauben 40mm

ไมโครคอนโทรลเลอร์:

• Arduino Nano AtMega328p
• RTC-โมดูล

อิเล็กทรอนิคส์:

• Netzteil (ภายนอก, เอาต์พุต: 5V, 3A (15W), Hohlstecker 2, 1x5, 5mm)
• ไฟ LED WS2812b (60LED/ม.) (ประมาณ 2 ม.)
• Kupferdraht
• CR1220 คนอฟเซลล์
• Hohlsteckerbuchse 2, 1x5, 5mm
• Hohlstecker-Verlängerungskabel
• ปลอกคอ 3x0, 75mm^2
• อินฟรารอท-เฟิร์นเบเดียนุง (IR)
• Schrumpfschläuche
• ขาตั้งภาพ
• IR-Empfänger (TSOP4838 38 kHz)

• เบาไทล์ พลาทีน:

  • Buchenleiste (1x15 โพลิก)
  • Buchenleiste 90 °เกโบเกน (1x5 โพลิก)
  • Widerstände (470 โอห์ม, 1k โอห์ม)
  • คอนเดนเซอร์ (1000µF)

  • Klemmleiste (Schraubklemmblock):

    • 2-polig
    • 3-polig
    • 10-polig

Und das wichtigste:

Nerven und Geduld

ขั้นตอนที่ 2: Planung

Zu Beginn habe ich mir erstmal Gedanken gemacht welche Funktionen ตาย Uhr nachher haben soll Anhand der dafür benötigten Bauteile konnte ich ตาย Planung machen. Ich habe mich auf folgende Funktionen festgelegt:

• Anzeige der aktuellen Uhrzeit (นาที)
• Speicherung der Zeit (สำหรับ Spannungsausfall)
• Steuerung der LED-Farben
• Automatische Anpassung der Helligkeit an die Umgebung + มานูเอล Einstellung der Helligkeit
• Automatische Umstellung auf Sommer-/Winterzeit
• Funktion zum manuellen Einstellen der Zeit (จาก Fall der Fälle)
• Steuerung über eine Infrarot-Fernbedienung (Farbe, Helligkeit, Blinkeffekte, Zeiteinstellung)

Zudem soll ตาย Uhr an der Wand montiert werden oder normal aufrecht hingestellt werden können

Damit konnte ich mich an die Konstruktion เก็น. Nachdem ich mit den ganzen Papierzetteln irgendwann dann fast den Überblick verloren hatte, bin ich auf eine CAD App (Shapr3D) สำหรับ iPad umgestiegen ตาย bekommt ชาย als นักเรียน glücklicherweise kostenlos:) Damit konnte ich die Uhr als 3D-Modell aufbauen, was die Planung deutlich erleichtert hat (siehe รูปภาพ)

ขั้นตอนที่ 3: Frontplatte

Das wohl wichtigste Teil der Uhr เสียชีวิต Frontplatte mit dem scheinbar wirren Buchstabenfeld Entsprechend habe ich damit auch angefangen, da sich die ganze Konstruktion der Uhr daran orientiert

Bei der Positionierung เดอ Buchstaben bzw. Wörter habe ich ein Muster gewählt, bei dem der ชื่อ meiner Freundin senkrecht in der in Mitte des Buchstabenfeldes steht. Dazu musste ich ein bisschen rumprobieren, bis ein passendes Muster mit allen notwendigen Wörtern rauskam. ข้อมูล Da aber nicht alle Buchstaben genutzt werden, hatte ich hier etwas Spielraum.

Die Frontplatte an sich besteht aus einem schwarzen Fotokarton. ได Diesen habe ich bei formulor.de ปุ๋ย lassen. Das größtmögliche bestellbare rechteckige Maß beträgt 384mm x 384mm. Dieses Maß liegt somit der gesamten Uhr zugrunde.

Die Buchstaben im Karton werden จาก Laser ausgeschnitten Dazu muss eine Vektorgrafik-Datei auf der Formulor-Webseite hochgeladen werden, die genau das auszuschneidende Muster definiert. Zur Erstellung einer Vektorgrafik eignet sich sehr gut das หมึกเครื่องมือ OpenSource. Auf der Formulor-Webseite lässt sich eine Art "Vorlage" herunterladen, in der die Maße des Fotokartons bereits eingezeichnet sind.

Mit dem โปรแกรม habe ich ein Raster für die Buchstaben erstellt und die Buchstaben entsprechend positioniert. Hierbei mussten einige Buchstaben allerdings extra bearbeitet werden, damit ตาย Innenbereiche (sog. "Punzen") nicht herausfallen beim lasern Dazu habe ich Pfade der betroffenen Buchstaben einzeln angepasst และ "Stege" eingesetzt werden. Dabei entstand ein ziemlich schöner และ passender Schriftstil wie ich finde

ขั้นตอนที่ 4: Konstruktion Und Fertigung Der Holzteile

Nachdem ตาย Frontplatte fertig war, konnte ich mit der eigentlichen Konstruktion und dem Bau der Uhr Beginnen.

วัสดุ:

Der Rahmen der Uhr besteht จาก MDF-Platten (mitteldichte Holzfaserplatte) ตาย Holzbauteile habe ich im Internet mit den passenden Maßen bestellt. Kann man natürlich auch selbst zuschneiden, สงคราม aber einfacher:)

ราห์เมน:

Wie bereits erwähnt, orientiert sich die Größe der Uhr an der möglichen bestellbaren Größe der Frontplatte Aus diesem Grund wurden die Rahmenteile entsprechend der Größe dimensioniert:

Die Ober-, Unter- und Seitenplatten sind gedübelt, verleimt และ verschraubt Damit wird eine Optime Stabilität gewährleistet, da die Uhr schon ein bisschen ถูก wiegt

Auf der Oberplatte ist neben den Löchern für die Befestigungsschrauben in der Mitte ein Loch gebohrt, in dem der Fotowiderstand für die automatische Helligkeitssteuerung eingesetzt ist. เพิ่มเติม Die Unterplatte besitzt ebenfalls mittig ein Loch für die untere Hohlsteckerbuchse zur Spannungsversorgung. ตาย

Alle Rahmenteile wurden nach der Bearbeitung von außen und an den Rändern mit einer Grundierung schwarz lackiert (siehe spätere รูปภาพ) Das habe ich von einem Malermeister หรือ Bekanntenkreis machen lassen. Vielen Dank an der Stelle nochmal Christoph:)

แผ่นรองเม้าส์:

Die Mittelplatte hält die Uhr im Grunde von innen zusammen Hier sind alle Teile des Innenlebens befestigt. Die Mittelplatte besitzt vier äußere Bohrungen für die Hülsenmuttern zur Fixierung der Frontplatte. Zudem sind verteilt sieben Löcher gesetzt, durch die die Kabel für die LEDs และ IR-Empfänger durchgeführt sind.

Auf der Rückseite der Platte ist außerdem mittig mit einer Oberflächenfräse ein rechteckiger Bereich ausgefräst worden, in der später die Platine mit dem Arduino ฯลฯ eingelassen wurde. Hierdurch lässt sich die Uhr insgesamt etwas schmaler bauen. Die Fräse habe ich mir von einem Kollegen meines Vaters ausgeliehen Vielen Dank auch an dieser Stelle nochmal:)

ล็อคแพลตต์:

Die Lochplatte ist das aufwendigste Teil der Uhr Sie hat die Aufgabe das Licht jeder einzelnen LEDs möglichst von den anderen abzuschirmen, damit ตาย benachbarten Buchstaben nicht "mitleuchten" Dazu habe ich สำหรับ jede LED ein 23mm breites Loch mit einem Forstnerbohrer gefertigt.

Zusammen sind dies 110 Löcher für die LEDs, vier kleinere Löcher für die Minuten-LEDs and nochmal vier weitere Löcher an den Ecken zur Fixierung der Platte.

เพิ่มเติมจากตัวเลือก Rückseite dieser Platte Kerben für die LEDs und Kabel ausgefräst, damit die Platte möglichst bündig auf der Mittelplatte aufliegen kann und so eine gute Lichtabschirmung ermöglichter Lompderiste ที่ด้านบนสุดของสหราชอาณาจักร platziert ไอเอสที

ขั้นตอนที่ 5: เครื่องใช้ไฟฟ้า

ชาลตุง อุนด์ พลาติเน

Die Steuerung der Uhr erfolgt über einen Arduino นาโน Der Mikrocontroller steuert die adressierbaren WS2812b ไฟ LED บอกใบ้ถึง Buchstabenfeld Die Uhrzeit für die Verarbeitung bezieht der Arduino aus einem RTC-Modul. Dieses besitzt eine Batterie und kann die Zeit speichern und "zählt weiter", auch wenn die Spannungsversorgung unterbrochen ist. เสียชีวิต Externe Steuerungssignale kann die Arduino über einen Infrarotempfänger (TSOP4838 38 kHz) ทำงานชั่วคราว ข้อมูล über die Umgebungshelligkeit bekommt er durch einen kleinen Fotowiderstand auf der Oberseite.

Zu beachten hierbei ist das die Datenleitung der WS2812b LEDs mit einem Widerstand zwischen 300 และ 500 Ohm geschützt werden muss. Die Werte des Fotowiderstands werden über einen Spannungsteiler mit dem อะนาล็อก Eingang des Mikrocontrollers ermittelt.

Zur besseren Handhabung (และ zum besseren Aussehen;)) habe ich für die Schaltung eine Platine entwickelt Dazu habe ich EAGLE ฟอน Autodesk verwendet (ist für Hobbyanwender kostenlos und als Student bekommt man sogar die Vollversion). Hier wurde der Schaltplan nachgebaut และ die Platine entsprechend designt. Die Platine an sich habe ich bei JLCPCB.com bestellt. Vielen Dank hier an Jonas, der mir mit EAGLE und der Bestellung geholfen hat:D

Die Spannungsversorgung für die LEDs สำหรับ ebenfalls über die Platine Die 10 (bzw. 11) LED Reihen sind in fünf zweier (bzw. die letzte in dreier) Parallelstränge aufgeteilt, damit die Strombelastung für die Leiterbahnen der ersten LEDs und der Spannungsabfall am Ende nicht wi gro.

Beim Netzteil habe ich mich für ein externes Netzteil entschieden, ตายไปแล้ว Uhr etwas dünner gebaut werden kann Die Dimensionierung basiert auf der Grundlage der erwarteten Leistungsaufnahme der LEDs Pro LED sollte man mit 0, 06A rehnen, die ungefähr benötigt werden wenn weißes Licht (ทั้ง 3 RGB LED และ) leuchten soll Bei 114 LEDs ใช้งานได้จริงตามทฤษฎี stolze 6, 8A Da allerdings โดย Anzeige der Zeit niemals ทั้งหมด LEDs gleichzeitig leuchten werden, kann hier ein deutlich kleineres Netzteil verwendet werden. Ich habe mich für ein 3A Netzteil entschieden, das somit immer noch genug Reserven หมวก (Bei der Programmierung sollte man das aber im Hinterkopf behalten und evtl. Grenzen für die Helligkeit in der Software einbauen, damit das Netzteil nicht abraucht)

เบา

ไม่มีข้อมูล ยืนยันการใช้งาน มากกว่าเดิม ปรับแต่งการออกแบบ Platinen und dem verlöten der Bauteile konnte ich die 114 LEDs auf der Mittelplatte platzieren und ebenfalls zusammenlöten. Definitiv ตาย unschönste Arbeit an der ganzen Uhr. Aber เป็นคนเก่ง nicht alles….:) Dafür sollte man einige Abende einplanen. Zur Verbindung der LEDs innerhalb der Reihe eignet sich verzinnter Kupferdraht hervorragend.

หน้าจอ LED แสดงสถานะด้วยไฟ LED แบบมีสายสำหรับตาย Spannungsversorgung der Reihen หรือ Rückseite der Mittelplatte festgeklebt und an die Schraubklemmen der Platine geführt.

Der Fotowiderstand wurde oben in der Oberplatte ebenfalls festgeklebt und die Kabel zur Platine gelegt. ภาพถ่าย Ebenso wie beim IR-Empfänger, der auf die 3D-gedruckte Halterung auf der Vorderseite an die Oberplatte geklebt wird (คำอื่นๆ)

ขั้นตอนที่ 6: 3D Druckteile

Zwei Teile der Uhr habe ich mit einem 3D-Drucker ปุ๋ย lassen Da Diese beiden Halterungen nur sehr kleine Bauteile tragen müssen und nicht viel Platz vorhanden ist, habe ich mich für einen 3D Druck entschieden:

• Halterung der rückwärtigen Hohlsteckerbuchse
• Halterung des IR-Empfängers

Den Entwurf habe wieder mit der Shapr3D-App ยืนยันแล้ว Die daraus generierte STL-Datei konnte ich an einen Freund senden, der ganz zufällig einen หมวก 3D-Drucker Danke nochmal dafür Jonas:D

Die Halterung für die Hohlsteckerbuchse befindet sich ใน der Uhr auf der Unterplatte auf der Rückseite Damit lässt sich die Uhr auch im ยืน betreiben, obwohl ตาย untere Buchse verdeckt ist. Die zweite Halterung ist an die Unterseite der Oberplatte geklebt und positioniert den IR-Empfänger genau Hinter der entsprechenden Öffnung der Frontplatte. ที่อยู่อาศัย

ขั้นตอนที่ 7: Bau Der Uhr

Nachdem alle notwendigen Teile gebaut waren, konnte endlich ตาย Uhr vollständig zusammengebaut werden

Der Rahmenteile sind wie anfangs erwähnt mit der Mittelplatte verschraubt และ verleimt Die Schrauben habe ich hier noch schwarz lackiert, damit sie nicht ดังนั้นใน dem schwarzen Rahmen auffallen

Mit dem zusammengebauten Rahmen konnte dann die Verkabelung für die Spannungsversorgung gemacht เวอร์เดน ตายโดย Hohlsteckerbuchsen sind dazu zusammengeführt (parallel) และ gehen zusammen auf die Eingangsklemmen der Platine, damit die Uhr sowohl hängend an der Wand als aufrecht stehend betrieben werden kann. รูปภาพเพิ่มเติมจากรูปภาพและขาตั้ง IR-Empfänger mit der 3D-gedruckten Halterung verklebt und mit der Platine verkabelt werden.

เพิ่มเติม สเตอร์ลิง des Lichtes และ damit ตาย LEDs Hind der Frontplatte nicht sichtbar sind, sind die Bohrungen der Lochplatte mit weißen, leicht transparentem Papier überdeckt. Dadurch leuchten ตาย Buchstaben gleichmäßig

ขั้นตอนที่ 8: Programmierung

โปรแกรม Zur mierung der Uhr habe ich die Arduino IDE verwendet. Die Programmierung daher vielleicht nachher zwar nicht so super effizient, aber man kann sich mehr auf sein โปรแกรม konzentrieren als auf das Handling des Chips. Die Bibliotheken für die eingebauten Funktionen และ Bauteile sind die folgenden:

• DS3231.h RTC-โมดูล
• Adafruit_Neopixel.h Steuerung WS2812b-LEDs
• IRremote.h และ IRremoteInt.h IR-Receiver

Grundprinzip (einfach): Über das RTC-Modul werden bei jedem Zyklus des Mikrocontrollers die Zeitdaten bezogen Diese werden ใน 5-Minuten-Bereiche zerlegt und die entsprechenden, als Wörter definierte LEDs, aktiviert Bei jedem Zyklus wird zusätzlich die Umgebungshelligkeit überprüft und es wird gecheckt, ob ใหม่ Signale über den IR-Empfänger empfangen wurden. น้ำตก etwas davon zutrifft, wird in ausgelagerte Funktionen gesprungen um z. B. einen Helligkeits-Fading-Effekt จาก erzeugen. Hier kann man sich beliebig ออสติน. Meine über die ซอฟต์แวร์ realisierten Funktionen sind die folgenden:

• "Julia"-Intro beim เริ่มจาก Uhr und jeder vollen Stunde (mit Fadeout-Effekt)
• Steuerung der Farbe über IR-Fernbedienung (ภายใน Verwendung HSV-Farbsystem)
• Manuelle Steuerung der Helligkeit über IR-เฟิร์นเบเดียนุง
• Fading-Effekt der LED-Helligkeit โดย Änderung der Umgebungshelligkeit oder manueller Änderung
• Automatische Zeitumstellung (ฤดูร้อน/ฤดูหนาว)
• Manuelle Zeitstellung (durch blinkendes "Menü" zum Durchschalten der Minutenbereiche und anschließendes flashen ins RTC) จาก IR-Fernbedienung
• Blinkefekt mit zufällig vergebenen Farben über ตาย aktiven Buchstaben
• Rainbow-Effekt

Und damit ist ตาย Uhr auch (schon) อุดมสมบูรณ์ Vielen Dank fürs lesen:)

ไชโย!