Beskonačni sat kontroliran pametnim telefonom: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Vidio sam mnoge projekte Infinity ogledala i beskonačnih satova na Instructables, pa sam odlučio napraviti svoj. Možda se ne razlikuje mnogo od ostalih … ali ja sam to uradio, tako je!

U slučaju da to već ne znate:

Šta je beskonačni sat?

Beskonačni sat koristi više refleksija između ogledala i polurefleksnog ogledala kako bi stvorio iluziju velike dubine dok je dubok samo jedan centimetar!

Vrijeme je označeno LED diodama koje se mnogo puta reflektiraju između ovih sučelja i ostavljaju utisak dubine.

Više refleksija daje utisak dubine

LED diode su adresabilne i raznobojne, pa ih je lako koristiti za izradu svjetlosnih animacija.

Htio sam učiniti interaktivnim i promjenjivim pa sam dodao kontrolu pametnog telefona pomoću Bluetooth komunikacije. Postoje dva načina komunikacije između sata i pametnog telefona. Korisnik može koristiti HMI (Human Machine Interface) za promjenu različitih parametara, poput animacija, boja. Ali ona također može poslati direktne naredbe, na primjer za promjenu vremena, a sat odgovara da kaže da li je naredba prihvaćena ili ne.

HMI je napravljen pomoću programabilne Android aplikacije, pa sam ga samo morao dizajnirati i kodirati komunikaciju na Arduino strani.

Počnimo sada…

Korak 1: Šta vam treba?

Za izradu ovog beskonačnog sata evo što vam je potrebno (cijene su okvirne):

• Arduino nano (2 USD)
• Adresibilna LED traka, poput LED dioda WS2812, 60 LED po metru (6 USD)
• Bluetooth modul, poput HC-05 (3 USD)
• Okvir (1,5 USD)
• Napajanje od 5V, koje može isporučiti 4A ili više
• Nekoliko električnih žica
• Pametni telefon sa Androidom i aplikacija Bluetooth Electronics iz kompanije KeuwlSoft
• Neki komadi vlaknaste ploče srednje gustoće (MDF, jedan debljine 3 mm i jedan debljine 10 mm)
• Prozirna ploča od pleksiglasa ili perspeksa (oko 15 do 20 USD)
• Ogledalo i polureflektirajuće ljepljive folije za ogledala (od 4 do 15 USD)
• Konektori, otpornici i jedan kapacitet 1000µF
• Malo ljepila i ljepljive trake.

Dijagram principa geometrije sata

Pleksi ploča treba biti debela 2 do 3 mm tako da ostane čvrsto na mjestu dok se koristi.

Gornji dijagram objašnjava geometriju sata. LED traka je postavljena između dva ogledala. Naravno, potrebno vam je 60 takvih LED dioda na traci. Na internetu možete pronaći LED trake sa 60 LED dioda po metru, pa je jedna od njih dobra. Tada je opseg vodećeg kruga 1 m, njegov promjer je 100/PI = 31,8 cm (približno 12,53 inča).

Pripremite komponente

Izrežite krug ovog promjera u MDF ploči od 3 mm. Da bih to učinio, otišao sam do lokalnog fablaba i zamolio da upotrijebim laserski rezač. To čak mogu učiniti i za vas, ako ljubazno zamolite i dođete s tablom: potrebno je samo nekoliko sekundi. Dok ste tamo, izrežite isti disk u ploču od pleksiglasa.

Od MDF ploče sada imate disk i ploču s kružnom rupom. Oboje ih zadržite za kasnije.

Da LED diode ostanu na mjestu, također izrežite u MDF debljine 1 cm tanki cilindar istog promjera. Debljina nije važna sve dok nije previše krhka. LED traka će biti postavljena unutar ovog cilindra, pa je važno da unutrašnji obod bude jednak dužini trake. Preduge ili prekratke, a neke LED diode mogu biti nepravilno razmaknute, pa ovdje budite vrlo precizni.

Rezanje tako debele ploče može potrajati malo duže od rezanja tanke ploče. Pitajte vlasnika fablaba je li njihov laserski rezač dovoljno snažan da izreže tu debljinu. Za mene je laser morao proći više od deset puta za taj dio, u usporedbi sa samo dva za drugu ploču.

Također možete…

Ovdje je također moguće koristiti prozirne ili obojene ploče od pleksiglasa umjesto MDF -a. Pleksiglas postoji u različitim bojama, od crne do žute do zelene i ljubičaste, pa nemojte oklijevati isprobati ih.

Fablab zna kako ih rezati, a rezanje pleksiglasa je vrlo "čisto" u odnosu na drvo koje može "izgorjeti" (mislim na promjenu boje zbog laserske energije) na laserskoj putanji. Ogledalo od pleksiglasa također postoji, što vas može spasiti od kupovine zrcalnog filma. Sjetite se samo da ga režete, da pošaljete laser na stražnju stranu ogledala …

Ispod su datoteke geometrije za laserski rez.

Korak 2: Sastavite sat

Za izradu sata potrebno je samo sastaviti dijelove prema shemi.

Pripremite kućište

Najprije zalijepite zrcalnu foliju na MDF disk. To će biti dno sata.

Drugo, zalijepite poluprozirnu foliju na disk od pleksiglasa. Ovo čini prednje staklo sata. Ovaj disk će se umetnuti u MDF ploču, u rupu u krugu: zalijepite ga ljepilom za drvo ako je potrebno ili upotrijebite silikonsku gumu.

Na kraju, pripremite LED diode. WS2812 LED diode koriste 3 priključna jastučića: napajanje naponom, uzemljenje i naredbu. Ako su već spojene 3 električne žice, samo ih upotrijebite. U suprotnom lemite 3 žice na priključne jastučiće. Upamtite da su LED diode polarizirani uređaji: to znači da struja teče samo u jednom smjeru. Ovaj smjer je označen strelicom na traci. Zatim trebate lemiti žice na kraju trake odakle dolaze strelice (ne na kraj na koji strelice pokazuju).

Umetnite LED diode u debeli cilindar od MDF -a i sastavite 3 dijela ljepilom i / ili trakom.

Zatim elektronski dio

Stavite Arduino na ploču i stvorite krug kao što je prikazano gore. Uvjerite se da su svi uzemljeni (GND) spojeni (GND iz Arduina, HC-05 modul, LED traka i napajanje).

• RX i TX pinovi HC-05 Bluetooth modula spojeni su na pinove D3 i D2 Arduina
• Linija s podacima LED trake spojena je na pin D12, između njih možete umetnuti otpornik od 300 Ohma ako ga imate.

Ako želite promijeniti pinove, promijenite njihove definicije u kodu u skladu s tim (retci 7 i 13 ino datoteke).

Imajte na umu da HC-05 modulu treba razdjelnik napona za njegov RX pin, kao što je prikazano u nastavku. Dakle, trebate jedan otpornik od 1000 ohma i jedan otpornik od 2000 oma.

Napajanje se koristi i za Arduino i za LED traku. Prvo spojite 1000µF kondenzator na vijčani terminal (domino). Možete koristiti brzi konektor ako ga imate. Za više detalja pogledajte ovdje.

Ovaj kondenzator također može biti polariziran: provjerite jesu li + i - noge povezane s + i - napajanjem. Kao što se može vidjeti na slici kondenzatora, noga je označena velikim minusom.

Zatim iz konektora priključite električne žice za spajanje LED trake i Arduino ploče. Kao što je gore rečeno, svi GND trebaju biti povezani zajedno. Od pozitivnog potencijala napajanja, spojite 5V žicu trake i izvucite žicu na 5V pin Arduina: ostavite ga trenutno nepovezanim, spojit ćete ga na kraju.

Proverite sve… dva puta

Dva puta provjerite sve veze … Koristite multimetar ako ga imate za provjeru električnog kontinuiteta.

Ako je sve u redu, vaš sat je skoro spreman. Nemojte ga isporučivati za sada.

Korak 3: Otpremite kôd

Hajde da programiramo

Da biste učitali kôd u Arduino nano, upotrijebite Arduino IDE. Stavite sve datoteke u mapu pod nazivom "Horloge_LED3_nano_BTOK" u vašu Arduino mapu. Otvorite IDE, odaberite odgovarajuće parametre (tip ploče, COM port itd.) I kliknite gumb za prijenos.

Na Android pametnom telefonu instalirajte aplikaciju Bluetooth Electronics, koju možete lako pronaći na Google Playu. Preuzmite datoteku "BluetoothElectronicsCode.txt" sa ovog uputstva i promijenite ekstenziju u zip: dobit ćete zip arhivu sa kodom za sučelje pametnog telefona za pokretanje s Bluetooth Electronics.

Kad budete spremni, uključite napajanje. LED diode će zasvijetliti, HC-05 modul će se također ugasiti u potrazi za vezom. Pokrenite Android aplikaciju i slijedite upute za uparivanje Bluetooth modula sa vašim pametnim telefonom. Kad budete spremni, pokrenite HMI: spremni ste za igru!

Zapiši to…

Prva LED traka treba biti postavljena na vrh sata. Ako ga niste postavili tamo, možete promijeniti vrijednost parametra pomaka u kodu (red 65 datoteke ino). O tome se brine.

Kada ste zalijepili LED traku unutar plitkog cilindra, postojale su dvije mogućnosti: ili se traka okreće u smjeru kazaljke na satu, ili u suprotnom smjeru. Ako ste to učinili na pogrešan način, kazaljke na satu će se okrenuti u pogrešnom smjeru! Bez brige. Samo promijenite vrijednost logičke varijable sens_horaire u true (red 77 datoteke ino)

Korak 4: Uživajte

Poslednja postavka…

Sada postavite vrijeme. To se može učiniti pomoću jednostavnih naredbi koje upisujete u malu konzolu u donjem lijevom dijelu HMI -a.

• Hxx: postavite sate na xx (npr: H4)
• Myy: postavite minute (npr.: M15)
• Szz: postavite sekunde (npr: S30)

Naredbe se mogu ulančiti umetanjem zvjezdice između njih, na primjer: H4*M15*S35

Postavljanje sati i / ili minuta resetirat će sekunde na nulu.

Tada ćete vidjeti da se sat prati CRVENOM LED, a minute ZELENOM LED:

Sad je 9:52:00!

Boja sekundi može se promijeniti pomoću klizača na HMI -u

Kada pomičete klizač, mali krug s desne strane prikazuje trenutnu boju. Kada se klizač zaustavi, on šalje boju satu i LED dioda se mijenja u skladu s tim.

Klizači ANIMATION i PALETTE mogu se koristiti za odabir i prilagodbu svjetlosnih animacija na satu. Testirajte ih i pogledajte video za neke primjere. Kad promijenite neke postavke na HMI -u, mala konzola prikazuje odgovor s Arduina.

Animacije…

• 0: Samo prikazuje vrijeme, možete promijeniti boju sekundi pomoću klizača.
• 1: Obojena pozadina (možete promijeniti boju) promjenjive amplitude.
• 2: Rotirajuća duga
• 3: Obojena traka (koja se može promijeniti) koja čini jedan okret u sekundi.
• 4: Obojena pruga koja se odbija od druge ruke.
• 5: Obojena pozadina (možete promijeniti paletu) slučajne amplitude.
• 6: Samo prikazuje vrijeme, kazaljke za sekunde mijenjaju svoju svjetlosnu amplitudu.
• 7: Rotirajuće zastavice (promijenite paletu da biste promijenili zastavicu među 4 moguće)

Francuska zastava - 7:11:51 je

Nedavno je dodana još jedna animacija koja se mijenja svakih 15 sekundi za nasumično odabranu animaciju.

Dugme MINUTES uključuje i isključuje bijele LED diode svakih 5 minuta na satu.

Sada je 7:11:25

Imajte na umu da su videozapisi i fotografije napravljeni pametnim telefonom i stoga su loše kvalitete. Boje su na satu mnogo svjetlije i tačnije od onoga kako izgledaju na videu …

Šta još?

Nadam se da ćete voljeti raditi ovaj beskonačni sat. Ostalo je još mnogo toga za učiniti: možete obojiti prednju ploču od MDF -a kako biste je učinili ljepšom, dodati još jednu LED traku na vanjskoj strani cilindra kako biste imali i malo animiranog svjetla na zidu itd.

Korak 5: Nova verzija za točno vrijeme

Arduino nano sat teži da se pomakne u vremenu, jer nema tačan sat. Napravio sam drugu verziju koristeći sat za realno vrijeme (RTC) kako bih zadržao tačno vrijeme.

RTC postoje u različitim modelima, preporučujem korištenje modula DS3231, koji je vrlo precizan (u usporedbi s DS1307). Ova nova verzija programa koristi biblioteku MD-DS3231, koja je dostupna ovdje. Samo stvorite novu mapu pod nazivom Horloge_LED3_nano_BT_RTC u vašoj Arduino mapi i prenesite sve datoteke.

Povežite DS3231 kao I2C uređaj, tj. SDA na A4 i SCL (ili SCK) na A5

Prvo morate postaviti vrijeme RTC -a. Pogledajte na primjer ovaj Instructables ili ovaj vodič.

Prenesite datoteku Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino na svoj Arduino nano i pokrenite je. Vrijeme se osvježava svakih 30 minuta, tako da sat ostaje točan cijelo vrijeme.

Naravno, morate imati bateriju na RTC modulu, jer održava RTC u životu čak i ako ga ne isporučuje Arduino, a može zadržati točno vrijeme.