Крутые часы на адресных диодах / Хабр
Ещё несколько лет назад на просторах сети я увидел интересный проект, в котором автор сделал огромные цифровые часы (с 7-мисегментными цифрами), в основе которых лежит так называемая адресная светодиодная лента.
Фото готового проектаК сожалению, камера искажает цвет. На самом деле цвета равномерные и контрастные (цвет может быть любой)Я использовал размер цифры примерно 280х205 мм (почти лист А4), общий размер часов — 300х800 мм.
Данный проект повторяли много раз, каждый раз по-разному, однако я не встречал понятного руководства по сборке данных часов, а кроме того, я постараюсь максимально подробно описать те особенности и трудности, с которыми пришлось столкнуться мне. Кроме того, данные часы работают у меня уже порядка 3 лет, и совсем недавно я обновил как программную, так и аппаратную части, оглядываясь на опыт их использования, в связи с чем расскажу о некоторых технических доработках, которые я применил в данном проекте.
Обычная RGB-светодиодная лента имеет 4 контакта: общий «+» и 3 «-«, соответственно для каждого из основных цветов — красного, зелёного и синего.
Многочисленные контроллеры позволяют данной ленте отображать оттенки цветов путём смешивания основных цветов, однако у данной ленты есть существенные ограничения: отрезок ленты светится только целиком и с одинаковой яркостью по всей длине.
Лента на адресных диодах устроена иначе: на ней имеются контроллеры, которые позволяют управлять группой диодов (либо каждым диодом) по отдельности, позволяя независимо включать или выключать их, заставляя светиться любым цветом с любой яркостью. Лента имеет 3 контакта: «+», «-» и контакт управления, который подключается к микроконтроллеру.
На момент создания часов было 2 типа ленты, сейчас их стало несколько больше:
WS2811. Самая дешёвая из всех лент (считалась надёжнее «старшей» WS2812b). Позволяет управлять группами по 3 диода.
WS2812b. Использовалась мной (считается ненадёжной, хотя за время использования часов проблем выявлено не было). Позволяет управлять каждый диодом в отдельности. Из минусов — при выходе из строя 1 диода — дальнейшие работать не будут.
WS2813, WS2815, WS2815 — обновление WS2812, имеют «резервный» контакт передачи данных, увеличенная частота обновления. При выходе из строя одного диода остальной отрезок ленты сохраняет работоспособность. Минусы — цена.
Подробнее о лентах и особенностях их подключения можно почитать здесь.
Итак, нам понадобится:
Микроконтроллер;
Модуль часов реального времени;
Адресная диодная лента;
Датчик температуры;
Датчик освещённости;
Модуль bluetooth.
Блок питания;
Шилд для arduino;
Коннекторы, провода;
Материалы для корпуса и рассеивателя.
Теперь подробнее об использованном оборудовании:
Микроконтроллер
Arduino nano с распаянными «ногами»Я использовал Arduino Nano (на базе ATmega328) — самая доступная плата как по цене, так и по простоте освоения новичку. Продаётся как с распаянными «ногами», так и без них. Лучше брать сразу с «ногами», так как я рекомендую использовать шилд, который очень сильно упрощает сборку, повышая качество и модульность.
Модуль часов реального времени
Модуль часов реального времени DS3231Настоятельно рекомендуется брать модель DS3231, так как у неё имеется встроенный датчик температуры, который нивелирует влияние перепадов температуры окружающей среды на показания часов.
Модули DS1302 и DS1307 к приобретению не рекомендуются, тем более что разница в цене незначительна.
Модуль выпускается в двух вариантах: полноразмерном (внизу) и компактном (вверху). Я брал полноразмерную версию, так как с ней удобнее работать.
Светодиодная лента
Адресная светодиодная лентаСветодиодная лента. Именно она отвечает за индикацию.
Я в своём проекте использовал WS2812b 60 диодов на метр.
Можно сэкономить и взять WS2811 (но тогда придётся немного поправить скетч, и при подключении схемы учесть, что ей нужно 12V питания, в то время как WS2812b питается от 5V).
Во многих проектах использовалась лента с частотой 30 диодов на метр, но на мой взгляд, так делать не стоит.
Датчик температуры
Датчик температуры DHT22 на платеИспользование датчика температуры опционально (в случае его отсутствия — необходимо удалить/закомментировать соответствующие строки в коде).
Я использовал модель DHT22 (кстати, измеряет также и влажность) — он дороже, чем его «младший брат» DHT11, однако, как пишут пользователи, младшая версия выдаёт значения, основанные на только ей известном алгоритме.
Рекомендуется брать сразу распаянный на плате (как на картинке слева).
Датчик освещённости
Датчик освещённости Bh2750Я использовал Bh2750 по двум причинам:
1. Он позволяет передавать числовое значение освещённости (в отличие от более простых фоторезисторов, которые имеют только регулируемое значение порога «светло/темно»).
2. Согласно тестам (статьи в сети), он адекватно реагирует на лампы дневного света, так как имеет «на борту» несколько разных сенсоров (некоторые датчики не улавливают свет от люминесцентных ламп).
Как подсказал ivanii, «Bh2750 — это цифровой 16-тибитный датчик с интерфейсом I2C, со спектрокомпенсацией и фильтром пульсаций», за что ему отдельная благодарность.
Фоторезистрор, распаянный на плате. Имеет три ноги: две питания и цифровой выход, и не позволяет плавно менять яркость ленты (выдаёт только 2 значения: «1» или «0»).
Винт регулировки позволяет настроить порог чувствительности.
P.
S. Существуют такие фоторезисторы на плате с 4 ногами (помимо цифрового добавлен аналоговый выход), однако используемый датчик (Bh2750) предпочтительнее.
Модуль bluetooth
Модуль bluetoothОригинальный проект для корректировки времени использовал кнопки, однако, на мой взгляд, bluetooth даёт гораздо больше возможностей (например, просмотр отладочной информации).
Кроме того, у меня часы висят на высоте примерно 3,5 метров, так что корректировать их кнопками — то ещё удовольствие.
Модель — HC-05 или HC-06, сразу на плате с «ногами».
Блок питания
Я использую БП на 10 ватт (5V/2A), чего вполне хватает для моих часов (172 диода), особенно с учётом того, что они редко светят даже на половину своей яркости.
Какой ток потребляет лента?Один цвет одного диода при максимальной яркости потребляет примерно 12 мА. В одном светодиоде три цвета, то есть если метр нашей ленты с плотностью 60 диод/метр будет светить белым светом максимальной яркости, получаем (12*3*60) примерно 2.
1A.
Однако нужно учитывать, что в данном проекте нет смысла запускать свечение ленты белым цветом; яркости у ленты так же с запасом.
Кстати: WS2811 питается от 12V, WS2812b — от 5V.
Плата расширения (шилд) для Arduino NanoИспользование шилда так же опционально, однако он очень сильно упрощает сборку, а также повышает её модульность.
Первая версия часов была собрана без него, и как показала практика, использование шилда крайне рекомендуется.
Шилд позволяет извлечь микроконтроллер для обновления прошивки или заменить любой из модулей независимо от остального оборудования, а также дублирует пины питания и другие важные пины.
Провода и коннекторы
Провода «мама-папа»Для соединения компонентов удобно использовать такие провода-джамеры (есть с более качественными концевиками). Могут быть различные варианты («мама-мама», «папа-папа», «папа-мама»).
Под блок разъём блока питания подбирается соответствующий разъём.
Материалы корпуса и рассеивателя
Для изготовления корпуса я использовал кусок экструзионного пенополистирола («техноплекс») — в отличие от всем известного «пеноплекса», он серый, то есть не влияет итоговый оттенок цифр и кабель-канал для рамки корпуса.
Для рассеивателя многие используют бумагу, что не очень практично и сильно ухудшает качество «изображения» цифр. Я использовал специальный светотехнический поликарбонат молочного цвета (opal). Он используется при изготовлении рекламных световых конструкций — можно поискать объявления в интернете или узнать у фирм, которые занимаются изготовлением рекламных конструкций. У меня лист толщиной примерно 4 мм, однако если бы у меня был выбор, то я бы рекомендовал взять более тонкий (толстый сильно «мылит» края цифр).
Поликарбонат бывает разныйКак я понял, поликарбонат бывает обычный, тоже белого (молочного цвета).
Предпочтительнее использовать именно «opal», так как он специально сделан для рассеивания света и имеет две разные стороны: одна направлена к источнику света, другая — наружу, к зрителю.
Так как материала получается много, к концу написания этой части я подумал, что будет правильным разделить статью на части.
В следующей части я расскажу про сборку компонентов, а разбор программной части, скорее всего оставлю на третью часть.
UPD:
Часть 2 (сборка): https://habr.com/ru/post/536842/
Часть 3 (прошивка и алгоритмы): https://habr.com/ru/post/537622/
Классные самодельные настенные светодиодные часы на arduino
Как вы знаете это мои вторые часы на Arduino и светодиодах. Если вы не вкурсе, посмотрите мой первый проект часов можете тут: Arduinoчасы — Видео 4. Делаем корпус и собираемArduino часы
Первые часы на Ардуино я дела все руками и у меня было мало опыта в программировании микроконтроллеров. Хотя это было буквально год назад. Сейчас у меня есть самодельный ЧПУ станок с помощью которого я вырезал все заготовки корпуса для часов .
Светодиоды
не стал использовать обычные. Из
предыдущего проекта, я усвоил урок.
Паять нужно очень много и отладка
занимает очень много времени.
Поэтому
я взял адресные светодиоды WS2812.
Для
управления
данными светодиодами достаточно спаять
их последовательно
и пропоят
к одному пину
Для настройки часов я установил 2 кнопки. С помощью которых можно менять цветовые режимы часов, за это отвечает правая кнопка. При нажатии левой кнопки можно настраивать:
- одно нажатие — настройка часов;
- второе нажатие — настройка минут;
- третье нажатие — настройка яркости часов.
Если не выйти из режима настроеки, часы автоматически переходят в рабочий режим через 30 секунд.
- Arduino NANO
- Адресные светодиоды WS2812
- Модуль реального времени DS1307.
В первой версии использовал
модуль DS3231SN
- Кнопки
В первой версии использовал
модуль DS3231SN
Также в часах есть замечательный режим. Когда время ровно 1,2,3 и т. д. По минутным светодиодам бежит светодиод . Данное действия очень хорошо видно и даже боковым зрением можно заметить что время ровно, а вот столько часов, нужно будет посмотреть на часы.
Дополнительных функций не стал делать. Автоматическое регулирование яркости в зависимости от времени суток, раскритиковала жена. Ей нужен ночник в зале. А при снижении яркости ночью не очень ярко. Пульт ДУ очень нравиться ребенку. Можно по настраивать часы. Вот поэтому часы на кнопочном управлении и без авто регулирования яркости .
Пару
фото часов на arduino
и
адресных светодиодах WS2812
Это
не
У меня есть
еще
с пяток идей. Жду комплектующие из Китая.
Так что не пропусти. Добавь сайт в
закладки!
Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.
Спасибо за внимание!
Файлы для скачивания
Скачивая материал, я соглашаюсь с Правилами скачивания и использования материалов.
| Чертеж, раскрой фанеры Часы-3.svg | 28 Kb | 457 | Скачать | |
| Скетч для Arduino Chasi-DS1307RTC-NeoPixel.ino | 13 Kb | 348 | Скачать |
Как сделать светодиодные часы своими руками
Просматривая Youtube, я заметил несколько интересных часов, изготовленных со светодиодными дисплеями, некоторые с напечатанными на 3D-принтере корпусами, многие с использованием программируемых светодиодов, управляемых Arduino.
Поскольку я сделал несколько предметов с Arduino в качестве контроллера, я подумал, что часы будут хороши для моей мастерской, которая на самом деле является учебой дома.
Я решил сделать модуль, используя готовую фоторамку, программируемые светодиоды, часы реального времени и Arduino UNO. Вы также можете использовать Arduino Nano, если хотите, чтобы все было маленьким. Пластиковое крепление для светодиодов я спроектировал и изготовил на 3D принтере. Мне нужна была проставка внутри рамы, так что я ее тоже напечатал.
Рамка для картины пришла из ИКЕА. Это RIBBA, 230 мм x 230 мм, ок. глубиной 45 мм. Прозрачный пластик спереди очень тонкий, но для того, что я хотел, он подходит. Я использовал кусок зеркального акрила толщиной 3 мм за светодиодной рамкой.
Для Arduino доступно несколько часов реального времени, и после небольшого исследования я остановился на DS3231, который оказался лучшим из всех. Хранение времени осуществляется с помощью батарейки CR3203, которой хватает на год и более.
Светодиоды доступны в виде колец с различным количеством светодиодов, уже прикрепленных к печатным платам. Есть один с 60 огнями, идеально подходящий для часов. Он состоит из 4 секций и легко спаивается.
Остальные необходимые элементы: Arduino UNO или Nano, прототип печатной платы для монтажа электроники и поворотный энкодер, позволяющий устанавливать часы и изменять некоторые функции.
Печатная плата Arduino UNO Поворотный энкодер
После сборки 4 секций светодиодов я использовал Design Spark Mechanical для проектирования крепления светодиода и необходимой прокладки. Затем эти рисунки были экспортированы в Cura для создания G-кодов для 3D-принтера.
Корпус светодиода DWG Проставка DWG
Программирование и сборка не составили особого труда. Все электронные компоненты были припаяны к печатной плате, а также подключены провода для светодиода и поворотного энкодера. Для светодиодов требуется конденсатор на проводах питания и резистор на проводе данных к источникам света.
Я не инженер-электронщик, а просто следовал инструкциям по фарам. Они необходимы для предотвращения выхода из строя светодиода 1 st , а также для предотвращения скачков напряжения на линии передачи данных.
Большое спасибо ютуберу под названием Cine-lights. Они делают много интересных вещей, используя программируемые светодиоды, и часы являются одним из них. Они делают все необходимые инструкции и кодирование доступными для всех, кто этого хочет.
Я могу делать простые программы для Arduino, но часы немного выше моей зарплаты, поэтому я использовал их код.
Для включения света часам требуется 5-вольтовый вход, а это означает, что они могут питаться от любой стандартной USB-розетки или USB-блока питания, поскольку потребляемый ток довольно низкий, так как на каждом из них горит только 6 светодиодов.
время, в зависимости от того, какой циферблат вы хотите использовать. Я использовал блок штепсельной вилки 5 вольт 2 ампера для питания ламп, а также Arduino.
Задняя часть рамы с установленной электроникой. Также установлена распорка, напечатанная на 3D-принтере.
Часы работают уже около года, до сих пор на батарейке 1 st CR2032, хорошо показывают время.
Не нужно сбрасывать часы каждый раз при выключении. 5 вольт только для освещения, а CR2032 управляет часами реального времени.
После недавнего приобретения настольного гравера, который также поставлялся с лазером мощностью 2,0–2,5 Вт, я немного изменил дизайн и сделал новый циферблат, используя красно-белую карточку плотностью 210 г/м2 и выжигая цифры, а также прорези в белом материале, позволяющие красному просвечиваться сзади. Также сделал узор в 4-х углах вокруг циферблата на красном. Немного сложно увидеть узор, поэтому можно сделать это снова и заполнить некоторые области, чтобы он лучше отображался.
3 красных светодиода для часов, зеленый для минут и синий для секундной стрелки.
Предлагаем вам проверить Cine-Lights по ссылке, показанной выше, где показаны все доступные настройки.
Я, возможно, сделаю еще один с какой-нибудь деревянной поверхностью и либо выгравирую цифры, либо снова воспользуюсь лазером, чтобы выжечь их.0081
TOP – 20 вещей, которые можно сделать с помощью лазера
Светодиодные часы | Хакадей
25 июня 2021 г., Зак Земан
Светодиоды стали настолько повсеместными в наших проектах, что просто услышав этот термин, вы, вероятно, вызовете в воображении образы крошечных освещенных куполов в наборе цветов одного спектра. Легко забыть, что эти эффективные источники света бывают разных форм-факторов, в том числе ретротакулярные нити, которые [bitborked] использовал для изготовления своих красивых аналоговых светодиодных настенных часов.
Помимо эстетики, эти часы отличаются великолепным дизайном. Индивидуальная печатная плата действует как концентратор для всех спиц накаливания светодиодов. Бортовые мозги представлены в виде ESP32, что означает, что он может сохранять чрезвычайно точное время через NTP. Контроллеры светодиодов WS2811, которые мы так привыкли видеть рядом с RGB-светодиодами, что их почти странно видеть здесь, обеспечивают 12 вольт, необходимых для каждой нити накала, и упрощают индивидуальную адресацию.
[bitborked] использует эту адресность для отображения других анимаций в дополнение к стандартному циферблату. Они также планируют внедрить MQTT для возможных предупреждений от других устройств домашней автоматизации. Когда дело доходит до простого определения времени, вы можете различить отдельные «стрелки» по разнице в их яркости, что, к сожалению, не так хорошо видно на видео, как в реальной жизни.
Мы были бы счастливы, если бы эти часы висели у нас на стене, и мы надеемся, что со временем мы увидим больше дизайнов их печатных плат.
Тем временем, тем не менее, мы можем пускать слюни на более цифровую версию часов со светодиодной нитью. Хотя для изготовления красивого светодиодного хронометра нити накала точно не нужны.
1 ноября 2020 г., Левин Дэй
Время имеет особое значение для людей, и они остаются единственными существами на планете, которые создают устройства для регулярного отслеживания его хода. [Иван Миранда] — одно из таких существ, и он построил для своей мастерской гигантские 7-сегментные часы, которые действительно связывают комнату воедино.
Часы являются свидетельством дизайнерских навыков [Ивана] в сфере 3D-печати. Используя преимущества своего широкоформатного принтера, каждый сегмент состоит из передней панели, большого цельного рассеивателя, держателя светодиода и задней пластины. Есть много приятных штрихов, от взаимосвязанных гребней между каждой цифрой до встроенных печатных стрелок внутри, которые направляют установку светодиодных лент.
В электронном виде ESP8266 управляет шоу, синхронизируя время по встроенному WiFi-соединению. Каждый сегмент содержит 9 светодиодов WS2812B, соединенных в одну длинную полосу, к которой обращается микроконтроллер. Это означает, что сегменты могут быть освещены любым цветом радуги, хотя [Иван] больше всего ценит внешний вид классического красного цвета.
[Иван] долгое время был сторонником больших 3D-печатных конструкций — особенно хорошим примером является его электрический скейтборд на гусеничном ходу. Видео после перерыва.
Продолжить чтение «Большие часы мастерской — это правильная 3D-печать» →
Posted in Часы хакиTagged 3d печать, 3d принтер, 7 сегментов, 7-сегментный дисплей, часы, иван миранда, светодиодные часы24 декабря 2019 г., Левин Дэй
Римские цифры по современным меркам немного непривычны.
Из-за использования обозначений как для 5, так и для 10, а также из-за того, что они плохо масштабируются до более высоких чисел, они потеряли популярность за пределами некоторых конкретных применений. Одним из них является хронометраж, в котором многие часы используют классические цифры вместо более популярных арабских замен. Часы [Николы] тоже, хотя и довольно необычным образом.
Сборка начинается со светодиодного украшения из искусственной неоновой пальмы, которое выпотрошено и переоснащено светодиодной лентой WS2812B, управляемой Arduino Nano. RTC используется для поддержания точного времени, а время устанавливается путем запуска одноразовой программы для инициализации часов.
Для индикации времени светодиоды имеют цветовую маркировку. Однако вместо использования двоичного представления, которое многим может показаться незнакомым, вместо этого выбираются цвета, соответствующие римским цифрам. Синий, зеленый, красный и желтый выбраны для обозначения 1, 5, 10 и 50 или I, V, X и L соответственно.
Забавно видеть светодиодные часы, которые по-новому смотрят на привычные темы. Мы видели многое за эти годы, от байтовых часов до этой потрясающей сборки с мигающими огнями. Если вы изготовили свои собственные особенные часы, обязательно сообщите нам об этом.
1 сентября 2018 года Дженни Лист
Мы видим так много часов здесь, в Hackaday, и среди них мы видим свою долю двоичных часов. Но увидеть продукт, который на первый взгляд выглядит как коммерческий продукт, хотя на самом деле это единичный проект, — это нечто особенное. Это как раз то, что сделал [Tobi4sDE] со своими настольными бинарными светодиодными часами BCD.
Передняя панель представляет собой черную печатную плату, на которой расположены светодиоды, образующие двоичный дисплей, а на задней панели находится микроконтроллер ATMega328P и часы реального времени DS3231.
Умный настольный корпус напечатан на 3D-принтере, и, хотя часы питаются от USB, они оснащены батарейкой типа «таблетка» CR2032 в качестве резервной копии для хранения времени, когда USB отключен.
Неожиданно он использовал мини-разъем USB, а не ожидаемый микро-USB, но остальные часы, вероятно, были бы на наших столах, если бы у нас была такая возможность. Мы бы даже зашли так далеко, что сказали бы, что у нас был бы этот комплект, если бы он был доступен.
Конечно, постоянные читатели заметят, что это не единственные высококачественные часы BCD, которые вы видели в последнее время, хотя другие часы были наручными.
Posted in часы hacksTagged часы bcd, двоичные часы, часы, светодиодные часы19 мая 2018 г. Кристина Панос
У [JohnathonT] есть двухлетний ребенок, который пока не может надежно определять время. Каждое утро он встает до того, как пропоет петух, и врывается в комнату родителей, готовый встретить новый день.
Пытаясь поймать еще несколько Z, [JohnathonT] построил простые, но сохраняющие здравомыслие часы, которые показывают время наглядным и удобным для детей способом. Конечно, это простая сборка. Но если малыш — часть вашей реальности, у кого есть время, чтобы сделать его из логических ворот? Аппаратное обеспечение — это то, что вы ожидаете увидеть: Arduino Nano, RTC DS1307, а также светодиоды и резисторы. Мы думаем, что светодиод RGB был бы хорошим способом немного смешать стандартные оттенки стоп-сигналов.
С первого взгляда маленький Мистер Райз и Блеск может понять, пора ли ему веселиться или ему нужно остаться в своей комнате и поиграть подольше. В 6:00 свет включается и светится красным. В 6:50 он становится желтым на 10 минут. В первый разумный час дня, в 7:00, он, наконец, становится зеленым. При чтении кода мы заметили, что он также становится красным в 20:00 на 45 минут, что говорит нам о том, что он также работает как индикатор перехода в сон.
Когда его сын подрастет, может быть, [JohnathonT] сможет построить ему часы, которые связывают цвета с действиями.
5 ноября 2017 г. Том Нарди
В эпоху, когда вас могут осудить, если вашему мобильному телефону больше двух лет, легко забыть, что аппаратное обеспечение не всегда предназначалось для временного использования. Мы признаем несколько выдающихся примеров классического оборудования, все еще сохранившегося в современную эпоху, таких как старинные компьютеры, но они обычно считаются скорее новинкой, чем инженерной целью. В одноразовом обществе многие забыли, что качественные компоненты и продуманная конструкция должны обеспечивать срок службы, измеряемый десятилетиями, а не месяцами.
Прекрасным примером этого принципа являются прекрасные светодиодные часы, построенные 40 лет назад [Дэвидом Андреа]. Будучи в то время подростком, [Дэвид] построил эти часы для использования местной радиостанцией, поскольку часы, показывающие секунды, были важны для хронометража радиопередач.
Недавно найдя его в хранилище, [Дэвид] обратился к сабреддиту /r/electronics, чтобы сообщить, что спустя столько лет он по-прежнему отлично работает.
Если открыть корпус, можно увидеть уникальный и очень функциональный стиль конструкции. Выемки, прорезанные в боковых панелях корпуса, принимают отдельные макетные платы в конфигурации типа «лезвие», при этом лезвия соединяются несколькими отдельными проводами. Не нужно копаться в мусорном ведре в поисках «бесполезного» старого кабеля IDE, чтобы разорвать его еще в 19-м.70-х.
Читать далее «Самодельные светодиодные часы выдержали испытание временем» →
Posted in классические хаки, хаки с часами, аппаратные средстваTagged Светодиодные часы, MM5314N, National Semiconductor, винтаж5 мая 2017 г., Джон Байхтал
Мы все видели светодиодные часы, в которых RGB-светодиоды используются для отображения времени. Кажется, что чем проще интерфейс, тем больше вероятность, что вам придется заниматься математикой, чтобы вычислить время.
