นาฬิกามัสลิน - LED NeoPixel: 6 ขั้นตอน

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

การออกแบบและการสร้างคำสั่งสอนนี้สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ของ Open Design and Digital Fabrication paper ที่ Massey University, NZ ใน Fab Lab WGTN จุดมุ่งหมายของบทความนี้คือการใช้วิธีการออกแบบแบบเปิดและเครื่องมือการผลิตดิจิทัลเพื่อผลิตโครงการออกแบบแบบเปิด การออกแบบได้รับแรงบันดาลใจจากคำแนะนำนี้และได้รับการดัดแปลงทั้งโค้ดและรูปแบบ คำแนะนำนี้จะให้เครื่องมือและข้อมูลที่จำเป็นแก่คุณเพื่อสร้างนาฬิกา LED NeoPixel ของคุณเอง

หากคุณต้องการเห็นกระบวนการโดยรวมของฉันมากขึ้นในขณะที่สร้างคำแนะนำนี้ คุณสามารถตรวจสอบบล็อกของฉันได้ ฉันได้โพสต์แหล่งข้อมูลการวิจัยทั้งหมดที่ฉันใช้เพื่อช่วยให้เข้าใจโครงการและเทคโนโลยี

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ

วงจรไฟฟ้าและการผลิต

• ซอฟต์แวร์ Arduino 1.8.8
• Arduino Nano 3.0 (รุ่น Pro) *1x Nano 3.0 Atmel ATmega328 บอร์ด Mini USB (เข้ากันได้กับ Arduino) - DS130
• RTC
• CR 2032 3V RTC Battery (ฉันซื้อแบรนด์ Eclipse)
• สายชายกับชาย
• สายชาร์จ Micro USB (ซัมซุง)
• 1x 60 LED Neopixel Strip

กรอบนาฬิกา

• ไม้อัดหนา 4 มม. 1 แผ่น (1200 มม. x 600 มม.)
• สกรูชิคาโก 4x10 มม.
• ผ้ามัสลิน (1000 มม. x 1000 มม. พับเป็น x4)

เครื่องจักรและแอพ

• เครื่องตัดเลเซอร์
• นักวาดภาพประกอบ
• หัวแร้งและหัวแร้ง
• ปืนกาวร้อน
• กระดาษกาว
• เครื่องเจาะรูอุตสาหกรรม (ถ้ามี)

รหัส ไดรเวอร์ และไลบรารี

• รหัสนาฬิกาแถบ NeoPixel
• รหัสอัปเดต RTC
• อิลลัสเตรเตอร์ เอกสารเลเซอร์คัท
• ไดรเวอร์ - ดาวน์โหลดไดรเวอร์นี้หากคุณใช้ Mac เพื่อให้แน่ใจว่า Arduino Nano 'Clone' เข้ากันได้กับอุปกรณ์ของคุณ หากคุณกำลังใช้ windows คุณจะต้องค้นหาไดรเวอร์อื่น
• ห้องสมุด- Adafruit DMA Neopixel Library- DS1307RTC

ขั้นตอนที่ 2: Arduino Nano, RTC และ LED NeoPixel Strip

นาฬิกานี้บอกเวลาผ่านแถบ LED NeoPixel แสดงวินาที นาที และชั่วโมง ก่อนที่คุณจะสามารถใช้ซอฟต์แวร์ Arduino เพื่อเขียนโค้ดนีโอพิกเซลของคุณได้ คุณจะต้องตั้งค่าและจ่ายไฟให้กับส่วนประกอบหลัก 3 อย่าง ได้แก่ Arduino Nano, RTC และ LED NeoPixel Strip ในการทำเช่นนั้น คุณต้องใช้เขียงหั่นขนมเพื่อเสียบสายไฟทั้งหมดของคุณ หรือคุณสามารถบัดกรีให้เข้าที่โดยทำตามแผนภาพ ฉันเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟเป็น Arduino เพื่อให้สามารถเปิดได้โดยใช้สาย USB สำหรับสิ่งนี้ ฉันแน่ใจว่าสายสีแดงไปที่ 5 สีดำเป็นพื้นและสีน้ำเงินใน PIN8

เมื่อสายไฟทั้งหมดเข้าที่แล้ว คุณสามารถเสียบสายชาร์จ micro USB เข้ากับคอมพิวเตอร์และ Arduino Nano ได้ ตลอดวงจรอิเล็กทรอนิกส์นี้ เรากำลังจ่ายพลังงานให้กับ Arduino Nano ผ่านสายชาร์จ จากที่นี่ คุณสามารถแทรกโค้ดของคุณและอัปโหลดไปยังแถบพิกเซลนีโอ (ดูขั้นตอนถัดไป)

*เมื่อคุณอัปโหลดโค้ดไปยัง Arduino Nano แล้ว คุณสามารถสลับจากการเสียบปลั๊กจากแล็ปท็อป/คอมพิวเตอร์ของคุณเข้ากับอะแดปเตอร์ติดผนังสำหรับวางนาฬิกา

ขั้นตอนที่ 3: การตั้งค่ารหัส

คุณต้องดำเนินการสองสามขั้นตอนก่อนจึงจะสามารถเรียกใช้โค้ดผ่านซอฟต์แวร์ Arduino ได้ คุณจะต้องติดตั้งไดรเวอร์และไลบรารีก่อน (สามารถพบได้ในขั้นตอนแรก) เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว คุณสามารถเปิดซอฟต์แวร์ Arduino และจากนั้นไฟล์ซิปของรหัสของฉัน "NeoPixel Strip Clock Code" จากนั้นคุณจะต้องเปลี่ยนบอร์ดเป็น Arduino Nano และเปลี่ยนพอร์ตและโปรเซสเซอร์ ฉันมีพอร์ตที่ตั้งค่าตัวเลือกที่ปรากฏขึ้นหลังจากเสียบ usb, /dev/cu.usbserial-1420 แต่คุณยังสามารถใช้พอร์ตนี้ /dev/cu.wchusbserial1410 หรือ /dev/tty.wchusbserial14210 โปรเซสเซอร์ของฉันเชื่อมต่อกับ ATmega328P (Bootloader เก่า)

ขั้นตอนต่อไปคือตรวจสอบให้แน่ใจว่า PIN (#define) ของคุณถูกตั้งค่าเป็นตัวเลขที่ถูกต้องซึ่งสอดคล้องกับวิธีการตั้งค่าของคุณบน Arduino Nano - ในกรณีของฉัน PIN 8

หากต้องการเปลี่ยนสีของ LEDS คุณสามารถอัปเดตโค้ดด้วยค่าเลขฐานสิบหกที่แตกต่างกันได้ คุณสามารถทำได้โดยเปลี่ยนรหัสส่วนนี้:

strip.setPixelColor(ชั่วโมง, 0xFF5E00);

ด้วยการเปลี่ยนตัวเลข 6 หลักก่อน 0x คุณสามารถสร้างสีเจ๋ง ๆ เพื่อแสดงวินาที นาที และชั่วโมงของคุณ *หากคุณไม่แน่ใจว่ารหัสที่สอดคล้องกันสำหรับสีคืออะไร คุณสามารถดูได้ในขั้นตอนแหล่งที่มา ฉันได้เชื่อมโยงเครื่องกำเนิดสีแล้ว คุณยังสามารถเปลี่ยนความสว่างของไฟ LED ได้โดยเปลี่ยนส่วนของรหัสนี้:

แถบ.เริ่มต้น();แถบ.แสดง(); // เริ่มต้นพิกเซลทั้งหมดเพื่อ 'ปิด' strip.setBrightness(150);

โดยการปรับตัวเลขในบรรทัดสุดท้าย คุณสามารถเปลี่ยนความสว่างของ LED ได้ตั้งแต่ 0-255 ฉันพบว่าการปรับความสว่างของแถบทำให้สีของไฟ LED ของฉันเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง ลองใช้เลย!

เมื่อคุณได้ลองเล่นแล้ว และคุณได้ตรวจสอบและคอมไพล์โค้ดของคุณแล้ว คุณต้องเปิดโค้ด RTC Update ในซอฟต์แวร์ Arduino ของคุณ จากนั้นคุณต้องตรวจสอบและอัปโหลดรหัสนี้ไปยัง Arduino Nano การดำเนินการนี้จะอัปเดต RTC เพื่อเชื่อมโยงกับเวลาที่ตั้งไว้ในแล็ปท็อป/คอมพิวเตอร์ของคุณ หลังจากทำเช่นนี้ คุณสามารถอัปโหลดรหัสนาฬิกา NeoPixel Strip ไปยัง Arduino อีกครั้ง เพื่อสร้างนาฬิกา LED แสดงเวลาที่แม่นยำ

ขั้นตอนที่ 4: สร้างกรอบนาฬิกา

สำหรับคำแนะนำนี้ ฉันได้สร้างเอกสารการพิมพ์ด้วยเลเซอร์บน illustrator ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบ/ชิ้นส่วนทั้ง 5 อย่างที่คุณจะต้องพิมพ์เพื่อสร้างรูปแบบนาฬิกา ส่วนประกอบทั้งห้า ได้แก่ วงแหวนรอบนอก, ส่วนรองรับด้านหลัง, ส่วนรองรับด้านใน, ส่วนรองรับภายนอก และกล่องหุ้มสายเคเบิล ส่วนประกอบทั้งหมดจัดอยู่ในไฟล์ illustrator ไฟล์เดียวซึ่งมีขนาด 1219.2 x 609.6 มม. (เนื่องจากเป็นขนาดของเตียงเลเซอร์ที่ฉันใช้อยู่) คุณอาจต้องพิมพ์ชิ้นส่วนแยกกันหากเครื่องตัดเลเซอร์ของคุณมีเตียงที่เล็กกว่าหรือแผ่นไม้อัดของคุณไม่ใหญ่พอ แต่ละส่วนถูกสร้างขึ้นในบรรทัด 255RGB สีแดงและ 0.1 เพื่อให้แน่ใจว่าการตั้งค่านั้นถูกต้องสำหรับเครื่องตัดเลเซอร์

เมื่อคุณพิมพ์ชิ้นส่วนทั้งหมดของคุณออกมาแล้ว คุณสามารถรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันได้ เริ่มด้วยวงแหวน ตอนนี้คุณสามารถจัดแนวส่วนรองรับภายนอกภายในวงแหวน (ดังที่คุณเห็นในภาพ) โดยเชื่อมต่อทั้ง 4 แท็บ หลังจากคลิก ในทั้ง 4 แท็บ คุณจะต้องทดสอบการสนับสนุนภายในของคุณ ใส่ส่วนรองรับด้านในเพื่อให้วางพิงกับส่วนรองรับภายนอก คุณจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูสกรูทั้งหมดอยู่ในแนวเดียวกัน

เมื่อส่วนรองรับภายในและภายนอกเข้าที่และนั่งได้อย่างสบายแล้ว คุณก็สามารถเริ่มทำงานกับส่วนประกอบที่เป็นผ้าของนาฬิกาได้ หลังจากจัดหาผ้ามัสลินแล้ว คุณสามารถพับครึ่งอีกครั้งเพื่อให้มี 4 ชั้น จะต้องหนาพอที่จะปกปิด Arduino Nano และสายไฟได้ หลังจากทำเช่นนั้น คุณจะต้อง:

• วางวงแหวนและส่วนรองรับภายนอก (คลิกเข้า) ลงเพื่อให้แหวนวางราบกับพื้น
• พับผ้าให้ทั่วกรอบแล้วดันเข้าไปด้านในของวงแหวน
• ใส่ส่วนรองรับด้านในของคุณด้านในที่รองรับด้านนอกและผ้า
• ทำเครื่องหมายตำแหน่งที่รูสกรูมาบรรจบกัน x4
• ตัดหรือเจาะรูผ้าเล็กๆ ที่รูสกรูมาบรรจบกัน x4
• วางสกรูชิคาโกของคุณผ่านส่วนรองรับด้านใน - ผ้าและส่วนรองรับด้านนอก ขันเกลียวและยึดทุกอย่างเข้าที่
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณยืดผ้าออกเพื่อสร้างหน้าเปิดที่ไร้รอยต่อ (ขึ้นอยู่กับรูปลักษณ์ที่คุณต้องการสร้าง)
• ติดแถบ LED ตามส่วนรองรับด้านในให้ชิดกับผ้ามากที่สุด
• เทป Arduino Nano, RTC และสายไฟที่ด้านหลังรองรับ
• เสียบสาย USB เข้ากับ Arduino และร้อยผ่านรูที่ส่วนรองรับด้านหลัง (เพื่อเชื่อมต่อกับปลั๊กติดผนัง)
• ตัดและพับผ้าตรงกลางนาฬิกา
• ติดส่วนรองรับด้านหลังเข้ากับแถบทั้งสี่และตรวจดูให้แน่ใจว่าสาย USB ไหลลงมาที่ส่วนหลังในส่วนที่ให้มา
• เสียบปลั๊กไฟ

*คุณจะต้องใช้เทปตลอดขั้นตอนนี้ ซึ่งจะช่วยให้คุณยึดทุกอย่างได้ทีละขั้น* ฉันยังใช้กาวร้อนที่จำเป็นในการยึดส่วนรองรับกับวงแหวนที่โป่งออกจากตำแหน่งจากแรงกดที่ยืดออก ผ้าและไม้*หากคุณมีปัญหาในการตัดไม้อัด โปรดดูที่การแก้ไขปัญหา*โปรดทราบว่าภาพสองภาพสุดท้ายของการออกแบบนั้นพิมพ์ด้วยกระดาษแข็ง แต่หวังว่ามันจะทำให้แนวคิดของรูปแบบชัดเจนขึ้น

ขั้นตอนที่ 5: การแก้ไขปัญหา

เนื่องจากไม้อัดมักจะโค้งงอในโครงสร้าง จึงมีคำแนะนำที่มีประโยชน์สองสามข้อที่คุณสามารถใช้ได้หากเครื่องตัดเลเซอร์ของคุณไม่ได้ตัดตลอดการออกแบบ ฉันชั่งน้ำหนักไม้อัดของฉันด้วยไม้บรรทัดเหล็กยาว ติดเทปไว้กับชั้น และชั้นกับเครื่อง ฉันยังเทและถูน้ำปริมาณเล็กน้อยบนชั้นขณะที่กำลังพิมพ์ ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้การออกแบบเกิดรอยไหม้จากเลเซอร์ที่รุนแรง ขั้นตอนนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งหากคุณต้องพิมพ์ไฟล์ illustrator อีกครั้งหลังจากที่พิมพ์เสร็จแล้ว (เพื่อตัดทั้งหมด)

ฉันไม่รู้ว่าจะมีหลอดไฟ LED ทั้งสามดวงในชั่วโมงที่จะข้ามจาก 12-1 ได้อย่างไร นี่จะเป็นองค์ประกอบที่ดีในการนำไปใช้ในโค้ด

ขนาดของเอกสารตัดด้วยเลเซอร์ไม่สมบูรณ์แบบ สำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ราบรื่นยิ่งขึ้น จะต้องปรับเปลี่ยน

ขั้นตอนที่ 6: แหล่งที่มาและการรับทราบ

ไดรเวอร์ - ดาวน์โหลดไดรเวอร์นี้หากคุณใช้ Mac เพื่อให้ "โคลน" ของ Arduino Nano เข้ากันได้กับอุปกรณ์ของคุณ

ห้องสมุด -

• Adafruit DMA Neopixel Library
• DS1307RTC

คำแนะนำดั้งเดิม - สิ่งที่ฉันใช้การออกแบบของฉัน - โดยเฉพาะรหัสสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และ RTC

ตัวเลือกสี - เลือกสีเลขฐานสิบหกของคุณจากที่นี่

บานพับที่อยู่อาศัย - ที่ฉันพบรูปแบบที่ฉันใช้ในการสร้างตัวรองรับภายในและภายนอก ฉันเปลี่ยนรูปทรงของสี่เหลี่ยมเหล่านี้เป็นสี่เหลี่ยมยาวและเพิ่มในแท็บและรูสกรูของฉัน

Fab Lab WGTN - ตลอดโครงการนี้ ฉันทำงานใน Wellington Fab Lab เพื่อสร้างการออกแบบของฉัน ฉันทำงานร่วมกับเจ้าหน้าที่ (เวนดี้, แฮร์รี่) ผ่านการปรับเปลี่ยนใดๆ ที่ฉันไม่แน่ใจ

การออกแบบแบบเปิดและการผลิตดิจิทัล Massey University

หมายเหตุ: เนื่องจากการปรับเปลี่ยนตัวอย่าง Living Hinge ในการออกแบบของฉันเอง ฉันจึงปฏิบัติตามใบอนุญาต CC สำหรับการออกแบบของฉันเอง

ฉันหวังว่าคุณจะสามารถค้นหาทุกสิ่งได้ตลอดการสอนของฉัน เพื่อที่คุณจะได้สามารถสร้างนาฬิกา LED NeoPixel ของคุณเองได้ แจ้งให้เราทราบหากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติม