งบประมาณ Arduino RGB Word Clock!: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดีทุกคน นี่คือคำแนะนำของฉันเกี่ยวกับวิธีการสร้างนาฬิกาคำศัพท์ที่ง่ายและราคาถูกของคุณเอง!

เครื่องมือที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้

1. หัวแร้ง & หัวแร้ง
2. สายไฟ (ควรมีอย่างน้อย 3 สี)
3. เครื่องพิมพ์ 3D (หรือเข้าถึงได้ คุณสามารถส่งไฟล์.stl ไปยังโรงพิมพ์ได้หากคุณไม่มีเครื่องพิมพ์ของคุณเอง)
4. เครื่องมือพื้นฐาน (ตัวขับสกรู เครื่องตัดลวด แฟ้ม ฯลฯ…)

ทุกส่วนที่คุณจำเป็นต้องสั่งซื้อจะครอบคลุมอยู่ในส่วน BOM ของคู่มือนี้!

หวังว่าคุณจะสนุก ตอนนี้เรามาเริ่มกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1: ข้อเสนอโครงการ

เป็นเวลานานที่ฉันต้องการทำนาฬิกาคำตั้งโต๊ะ RBG ตามโครงการ Adafruit ที่นี่ LINK

สิ่งสำคัญที่หยุดฉันคือต้นทุนของชิ้นส่วน & ความจำเป็นในการตัดชิ้นส่วนด้วยเลเซอร์!

เป้าหมายของโครงการนี้คือการสร้างรุ่นราคาถูกและเรียบง่ายโดยใช้ RBG Matrix ราคาประหยัดและ Arduino Nano จากนั้นจึงพิมพ์ 3 มิติกล่องหุ้มแบบกำหนดเองโดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่ตัดด้วยเลเซอร์

ขั้นตอนที่ 2: BOM - อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกล

Bill of Materials (BOM) สำหรับโครงการนี้ควรอยู่ที่ 13.21 ปอนด์สำหรับนาฬิกาคำศัพท์ 1 อัน

ต้นทุนในการสั่งซื้อทั้งหมด (รวมค่าไปรษณีย์สำหรับสหราชอาณาจักร) ควรอยู่ที่ 51.34 ปอนด์ โดยสมมติว่าคุณจำเป็นต้องซื้อทุกส่วนรวมถึง PLA เต็มจำนวน 1 กิโลกรัมสำหรับกล่องหุ้ม

(ต้นทุนการสั่งซื้อ - ต้นทุน BOM)

1. 6.42 ปอนด์ - 6.42 ปอนด์ 8x8 WS2812B เมทริกซ์ -
2. £1.83 - £1.83- Arduino Nano V3 -
3. £1.75 - £1.75- โมดูล RTC DS1307 -
4. £1.25 - £0.13 - Power Micro USB -
5. £4.31 - £1.44 - โปรโตบอร์ด -
6. £1.05 - £0.11 - M3 35mm Screw x20 -
7. £4.13 - £0.82 - ขายาง 4 มม. x4 -
8. £12.99 - £1.20 - BQ 1.75mm PLA - Coal Black -
9. £19.99 - £0.28 - AMZ3D 1.75mm PLA - Natural -

การคำนวณ PLA สามารถแสดงด้านบนในตาราง PLA Calc ฉันคิดว่าปริมาตรของ PLA อยู่ที่ประมาณ 800 ซม.^3/กก. ซึ่งหมายความว่าหลอด 1 กก. ควรมีพลาสติกประมาณ 330 เมตร จากนั้นฉันก็ใช้จำนวน PLA ที่คาดการณ์ไว้เพื่อพิมพ์แต่ละส่วนเพื่อคำนวณต้นทุน

ขั้นตอนที่ 3: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

โมเดลการพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดสามารถพบได้ใน Thingiverse ที่นี่ -

คำแนะนำการพิมพ์สามารถพบได้ในหน้า Thingiverse ที่เชื่อมโยงด้านบน

ฉันออกแบบโมเดลนี้ใน Fusion 360 โดยใช้การออกแบบกล่องหุ้ม Adafruit Laser Cut เป็นเทมเพลต (ลิงก์)

ฉันเก็บตัวอักษรที่แผงด้านหน้าไว้เหมือนเดิม เนื่องจากเราจะใช้รหัสเดียวกันกับที่โปรเจ็กต์ Adafruit ใช้

ตู้ทำมุมนาฬิกาที่ 10° เพื่อให้มีมุมมองที่ดีขึ้น เลย์เอาต์ตัวอักษรต้องใหญ่กว่าเวอร์ชัน Adafruit เล็กน้อย เนื่องจากเมทริกซ์ LED RGB 8x8 RGB ที่ฉันเลือกใช้มีขนาดประมาณ 64 มม. x 64 มม. แทนที่จะเป็น Adafruit NeoMatrix ขนาด 60 มม. x 60 มม.

ตู้มี 6 ส่วน,

1. แผงด้านหน้า - มีตัวอักษรอยู่ด้านหน้าของ LED Matrix
2. แผงกลาง (มุม) - ยึดเมทริกซ์เข้าที่และเชื่อมต่อกับแผงด้านหน้าและแผงด้านหลัง ส่วนนี้อยู่ที่ 10°
3. แผงด้านหลัง (มุม) - แผงนี้มีอะแดปเตอร์จ่ายไฟและเชื่อมต่อกับแผงตรงกลาง
4. Power Adapter Lock - เป็นส่วนเล็กๆ ที่ยึดอแดปเตอร์เข้าที่
5. Divider Grid - ใช้เพื่อช่วยแยกแสงออกจาก LED แต่ละดวง โดยลดแสงที่ตกลงไปในตัวอักษรที่อยู่ติดกัน
6. LED Diffuser - นี่คือส่วน PLA ที่ชัดเจนซึ่งช่วยผสมผสานแสง LED RGB นอกจากนี้ยังช่วยให้เข้าใจตัวอักษรได้ชัดเจน (โปรดทราบว่าคุณจะต้องพิมพ์ 64 ของส่วนนี้หนึ่งชิ้นสำหรับ LED แต่ละตัวของเมทริกซ์)

โครงสร้างทั้งหมดถูกติดตั้งเข้าด้วยกันโดยใช้สกรู M3 35mm และ M3 15mm

ขั้นตอนที่ 4: รหัส

รับ Arduino IDE

สำหรับโครงการนี้ คุณจะต้องมี Arduino IDE ก่อนซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่ - Link

รับฐานรหัส

โครงการนี้จัดทำรหัสโดย Adafruit และสามารถพบได้ใน GIT Hub ที่นี่ - ลิงค์

สำหรับใครที่ไม่เคยใช้ GIT Hub มาก่อน ง่ายมาก! หากต้องการดาวน์โหลดโค้ดและเข้าสู่ Arduino IDE ให้ทำตามขั้นตอนเหล่านี้

1. คลิกลิงก์ไปยัง GIT Repo
2. คลิกที่ปุ่ม 'โคลนหรือดาวน์โหลด' (สีเขียว) จากนั้นเลือก ดาวน์โหลด ZIP
3. แตกไฟล์ ZIP ที่ดาวน์โหลดมาไว้ที่ใดที่หนึ่ง
4. เปิด Arduino IDE
5. ใน Arduino IDE ให้ไปที่ File Open
6. จากนั้นไปที่ WordClock_NeoMatrix8x8.ino ที่พบในโฟลเดอร์ที่คลายซิป (Example Directory - C:\Users\xxxxxx\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock_NeoMatrix8x8.ino)

ตอนนี้คุณได้เปิดรหัสแล้ว!

การปรับเปลี่ยนรหัส

จากนั้นเราจำเป็นต้องทำการแก้ไขเล็กน้อยในโค้ดที่ Adafruit ให้มา เนื่องจากเราใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวอื่นกับโปรเจ็กต์ดั้งเดิม

ใน WordClock_NeoMatrix8x8.ino เราต้องการแก้ไข // กำหนดพินบางส่วน

เราจำเป็นต้องเปลี่ยน RTCGND เป็น A4 & RTCPWR เป็น A5 ซึ่งจะบอกรหัสที่การเชื่อมต่อ SDA & SCL อยู่ใน Arduino Nano

เราจะต้องเปลี่ยน NEOPIN เป็น D3 เพื่อให้รู้ว่า 8x8 RBG Matrix Din เชื่อมต่ออยู่ที่ใด

หากคุณไม่มั่นใจว่าคุณได้ดำเนินการอย่างถูกต้อง คุณสามารถดาวน์โหลด Modified WordClock_NeoMatrix8x8.ino ที่แนบมาและแทนที่ในไดเร็กทอรีของคุณ

รับห้องสมุดที่จำเป็น

สุดท้ายก่อนเขียนโปรแกรม คุณจะต้องดาวน์โหลดไลบรารีที่จำเป็นทั้งหมด

Adafruit ได้รวมลิงก์ไปยังสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดในความคิดเห็นของ

หรือคลิกที่นี่

1. RTClib
2. DST_RTC
3. Adafruit_GFX
4. Adafruit_NeoPixel
5. Adafruit_NeoMatrix

สำหรับใครที่ยังไม่ได้ติดตั้ง Arduino IDE Library ก่อนทำตามขั้นตอนเหล่านี้

1. ลิงก์ทั้งหมดข้างต้นเป็นที่เก็บ GIT Hub คุณจะต้องคลิกปุ่ม 'โคลนหรือดาวน์โหลด'
2. เลือกดาวน์โหลด ZIP
3. ตอนนี้เปิด Arduino IDE
4. คลิกที่แท็บ 'ร่าง' ที่เมนูด้านบน
5. วางเมาส์เหนือ รวมไลบรารี แล้วเลือก 'Add. ZIP Library…'
6. ไปที่ตำแหน่งที่คุณดาวน์โหลดไลบรารี. ZIP และเลือก
7. ตอนนี้ติดตั้งไลบรารีแล้ว คุณจะต้องทำซ้ำขั้นตอนเหล่านี้สำหรับไลบรารี 5 แต่ละรายการที่ลิงก์ด้านบน

การเขียนโปรแกรม Arduino Nano

ตอนนี้สภาพแวดล้อม IDE พร้อมแล้ว และถึงเวลาที่คุณจะตั้งโปรแกรม Arduino Nano แล้ว!

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตั้งค่า Arduino IDE เพื่อคอมไพล์สำหรับบอร์ด Arduino Nano เพื่อตรวจสอบสิ่งนี้

1. คลิกที่แท็บ 'เครื่องมือ'
2. วางเมาส์เหนือตัวเลือก 'บอร์ด:' และเลือก "Arduino Nano"
3. เสียบ Arduino Nano เข้ากับพีซีของคุณและเลือกพอร์ต COM ที่ถูกต้อง

เมื่อทำตามขั้นตอนข้างต้นแล้ว คุณสามารถกดปุ่มอัปโหลดเพื่อตั้งโปรแกรม Arduno Nano!

ขั้นตอนที่ 5: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ตอนนี้คุณมี Arduino Nano ที่ตั้งโปรแกรมไว้แล้ว ถึงเวลาตั้งค่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แล้ว!

ก่อนเดินสายทุกอย่างให้ถอด Arduino Nano ออกจากขั้วต่อ USB

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในโครงการนี้เรียบง่ายมาก ประกอบง่ายมากแม้กระทั่งสำหรับผู้เริ่มต้น

การเชื่อมต่อ

1. TP4056 - บัดกรีสายสีแดงไปที่ + เชื่อมต่อถัดจากขั้วต่อ micro USB (แสดงด้านบน) นี่คือ 5V (ตรวจสอบด้วยมัลติมิเตอร์หากไม่แน่ใจ) จากนั้นต่อสายสีดำเข้ากับขั้วต่อ - (ดังแสดงด้านบนอีกครั้ง)
2. 8x8 RGB Matrix - เชื่อมต่อ Din กับ Arduino Nano Pin D3 จากนั้น Vcc ถึง 5V และ GND ถึง GND
3. DS1307 - เชื่อมต่อ SDA กับ Arduino Nano Pin A4 (นี่คือการเชื่อมต่อ SDA ของ Nano) จากนั้นเชื่อมต่อ SCL กับ Arduino Nano Pin A5 (นี่คือการเชื่อมต่อ SCL ของ Nano โปรดดู Nano Pin ด้านบน) จากนั้น Vcc ถึง 5V & GND ถึง GND
4. Arduino Nano - ที่เหลือก็แค่จ่ายไฟให้กับ Arduino Nano เพื่อเชื่อมต่อ 5V กับ Vin & GND กับ GND ถัดจากพิน Vin

เมื่อปฏิบัติตามทั้งหมดข้างต้นแล้ว วงจรก็เสร็จสมบูรณ์! และถึงเวลาตั้งโปรแกรมให้ตรวจสอบการทำงานทั้งหมด!

ก่อนที่จะบัดกรีการเชื่อมต่อทั้งหมดข้างต้น อาจเป็นความคิดที่ดีที่จะตรวจสอบว่าทุกอย่างทำงานโดยใช้เขียงหั่นขนมและตัวเชื่อมต่อบางตัว ฉันได้แสดงภาพถ่ายการตรวจสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของฉันด้านบนแล้ว!

นาฬิกาเวลาไม่ถูกต้อง?

หากนาฬิกาคำของคุณไม่แสดงเวลาที่ถูกต้อง ให้ลองตั้งโปรแกรม Arduino Nano ใหม่ในขณะที่เชื่อมต่อกับโมดูล RTC หากยังใช้งานไม่ได้ ให้ถอดแบตเตอรี่เซลล์ออกจากโมดูล RTC แล้วเพิ่มกลับเข้าไป หลังจากพยายามตั้งโปรแกรม Arduino ใหม่อีกครั้ง

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบ

เมื่อคุณมีชิ้นส่วน 3 มิติแล้ว Code & Electronics ก็พร้อมที่จะประกอบนาฬิกาคำ

1. วางหน้ามาตรฐานราบบนโต๊ะและใส่เครื่องกระจายแสง LED 64 ดวง
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าใส่ดิฟฟิวเซอร์ทั้งหมดราบเรียบแล้ว
3. วางตะแกรงแบ่งลงในชุดประกอบด้านหน้ามาตรฐาน
4. เตรียมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กล่าวถึงในขั้นตอนก่อนหน้า
5. วาง Angled Back Flat บนโต๊ะ
6. เสียบโมดูลเครื่องชาร์จ USB ลงในช่องเสียบในส่วนด้านหลังที่เป็นมุม
7. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพอร์ต USB อยู่ในแนวเดียวกับคัตเอาท์ด้านหลังบน Angled Back
8. วาง Angled Mid เหนืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และจัดตำแหน่งด้วย Angled Back จากนั้นใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
9. วางเมทริกซ์ LED ไว้เหนืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แผงควรจัดตำแหน่งบนสล็อต Angled Mids
10. วางชุดมุมบนหน้ามาตรฐานแล้วใส่สกรู M3 35mm
11. ขันสกรูให้แน่นแล้ววางฐานยาง 4 อันบนฐาน
12. ขอแสดงความยินดีที่คุณประกอบเสร็จแล้ว ได้เวลาเพิ่มพลัง ดูเวลา!

ขั้นตอนที่ 7: บทเรียนที่เรียนรู้และบทสรุป

โดยรวมแล้ว ฉันพอใจกับผลลัพธ์ของโครงการนี้ แต่แน่นอนว่ามีบางสิ่งที่สามารถทำได้เพื่อปรับปรุง

ฉบับที่ 1

โมดูล RTC DS1307 นั้นค่อนข้างน่าผิดหวังในการตั้งค่าและหลุดจากการซิงค์อย่างรวดเร็วอย่างเห็นได้ชัด หมายความว่าคุณต้องตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ใหม่เพื่อซิงค์อีกครั้ง

ฉบับที่ 2

CAD ฉันอาจจะออกแบบกล่องหุ้มให้แตกต่างออกไปเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงกระบวนการประกอบและมีที่สำหรับติดตั้ง Arduino

ฉบับที่ 3

ทำไมไม่มี Wi-Fi? นี่จะเป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาที่ 1!

เมื่อฉันเริ่มโครงการนี้ ฉันไม่มีประสบการณ์กับ ESP8266 / ESP32 แต่ถ้าฉันต้องเริ่มโครงการนี้อีกครั้งหรือทำ Rev2 ฉันจะพิจารณาปรับโค้ดเพื่อใช้ Wifi เพื่อรับเวลาปัจจุบันแทน DS1307

นอกจากนี้ยังสามารถเปิดใช้งานคุณสมบัติอื่นๆ มากมาย เช่น การปรับสีของจอแสดงผลตามการพยากรณ์อากาศหรือสิ่งดีๆ เช่นนี้

ขอบคุณทุกคนที่เข้ามาอ่านคำแนะนำของฉัน หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดแสดงความคิดเห็นหรือส่งข้อความถึงฉันโดยตรง!