Budget Arduino RGB Word Clock! - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-23 12:52

Hallo zusammen, hier ist meine Anleitung, wie Sie Ihre eigene einfache und günstige Wordclock erstellen können!

Werkzeuge, die Sie für dieses Projekt benötigen

1. Lötkolben & Lötmittel
2. Drähte (idealerweise mindestens 3 verschiedene Farben)
3. 3D-Drucker (Oder Zugriff auf einen, Sie können die.stl-Dateien auch an eine Druckerei senden, wenn Sie keinen eigenen Drucker haben)
4. Grundwerkzeuge (Schraubendreher, Drahtschneider, Feile, ect…)

Alle Teile, die Sie bestellen müssen, werden im Abschnitt Stücklisten dieses Handbuchs behandelt!

Ich wünsche Ihnen viel Spaß, jetzt können wir loslegen!

Schritt 1: Projektvorschlag

Ich wollte schon lange eine RBG-Schreibtisch-Wordclock nach dem Vorbild des Adafruit-Projekts hier machen LINK

Die wichtigsten Dinge, die mich davon abhielten, waren die Kosten der Teile und der Bedarf an lasergeschnittenen Teilen!

Das Ziel dieses Projekts war es also, eine billige und einfache Version mit einer preisgünstigen RBG-Matrix und einem Arduino Nano herzustellen und dann ein benutzerdefiniertes Gehäuse in 3D zu drucken, das die Notwendigkeit der lasergeschnittenen Teile umgeht.

Schritt 2: Stückliste - Elektronik & Mechanik

Die Stückliste (BOM) für dieses Projekt sollte 13,21 £ für 1 komplette Wordclock betragen.

Die Gesamtbestellkosten (einschließlich Porto für Großbritannien) sollten 51,34 £ betragen, vorausgesetzt, Sie müssen jedes Teil einschließlich voller 1-kg-Spulen PLA für das Gehäuse kaufen.

(Auftragskosten - Stücklistenkosten)

1. 8x8 WS2812B Matrix -
2. £1.83 - £1.83- Arduino Nano V3 -
3. £1.75 - £1.75- RTC-Modul DS1307 -
4. £1,25 - £0,13 - Power Micro USB -
5. £4.31 - £1.44 - Protoboard -
6. £1.05 - £0.11 - M3 35mm Schraube x20 -
7. £4.13 - £0.82 - 4mm Gummifüße x4 -
8. 12,99 € - 1,20 € - BQ 1,75 mm PLA - Kohleschwarz -
9. 19,99 € - 0,28 € - AMZ3D 1,75 mm PLA - Natur -

Die PLA-Berechnungen können oben in der PLA-Berechnungstabelle angezeigt werden. Ich bin davon ausgegangen, dass das Volumen von PLA ungefähr 800 cm^3/kg beträgt, was bedeutet, dass eine 1-kg-Spule ca. 330 Meter Plastik haben sollte. Ich habe dann die vorhergesagte Menge an PLA verwendet, die zum Drucken jedes Teils erforderlich ist, um die Kosten zu berechnen.

Schritt 3: 3D-gedruckte Teile

Die 3D-Druckmodelle finden Sie alle auf Thingiverse hier -

Druckanweisungen finden Sie auf der oben verlinkten Thingiverse-Seite

Ich habe dieses Modell in Fusion 360 mit dem Adafruit Laser Cut-Gehäusedesign als Vorlage entworfen (Link).

Ich habe die Buchstaben auf der Vorderseite so beibehalten, wie wir den gleichen Code verwenden, den das Adafruit-Projekt verwendet.

Das Gehäuse hat die Uhr um 10° angewinkelt, um einen besseren Blickwinkel zu erzielen. Das Buchstabenlayout muss etwas größer sein als bei der Adafruit-Version, da die von mir gewählte 8x8 RGB-LED-Matrix etwa 64 mm x 64 mm anstelle der 60 mm x 60 mm der Adafruit NeoMatrix beträgt.

Das Gehäuse besteht aus 6 Teilen,

1. Frontplatte - Hier befinden sich die Buchstaben vor der LED-Matrix.
2. Mittelplatte (abgewinkelt) - Dies hält die Matrix an Ort und Stelle und verbindet sich mit der Frontplatte und der Rückseite. Dieser Abschnitt liegt bei 10°.
3. Rückseite (abgewinkelt) - Diese Platte beherbergt das Netzteil und wird mit der mittleren Platte verbunden.
4. Netzteilverriegelung - Dies ist ein kleines Teil, das den Adapter an Ort und Stelle hält.
5. Trenngitter - Dies wird verwendet, um das Licht von jeder LED zu isolieren und das Licht in benachbarte Buchstaben zu reduzieren.
6. LED-Diffusor - Dies ist ein klarer PLA-Teil, der hilft, das RGB-LED-Licht zu mischen, dies hilft auch der Verständlichkeit der Buchstaben (Beachten Sie, dass Sie 64 dieses Teils drucken müssen, eine für jede LED der Matrix).

Das gesamte Gehäuse wird mit den M3-35-mm- und M3-15-mm-Schrauben zusammengebaut.

Schritt 4: Code

Arduino-IDE abrufen

Für dieses Projekt benötigen Sie zunächst die Arduino IDE, die hier heruntergeladen werden kann - Link

Abrufen der Codebasis

Bei diesem Projekt wurde der Code von Adafruit erstellt und kann hier auf GIT Hub gefunden werden - Link

Für alle, die GIT Hub noch nicht verwendet haben, ist es wirklich einfach! Um den Code herunterzuladen und in die Arduino IDE zu laden, befolgen Sie diese Schritte.

1. Klicken Sie auf den Link zum GIT Repo
2. Klicken Sie auf die Schaltfläche 'Klonen oder herunterladen' (Grün) und wählen Sie dann ZIP herunterladen
3. Entpacke die heruntergeladene ZIP irgendwo
4. Öffnen Sie die Arduino-IDE
5. Gehen Sie in der Arduino IDE zu Datei öffnen
6. Navigieren Sie dann zu WordClock_NeoMatrix8x8.ino im entpackten Ordner (Beispielverzeichnis - C:\Users\xxxxxx\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock-NeoMatrix8x8-master\WordClock_NeoMatrix8x8.ino)

Jetzt haben Sie den Code geöffnet!

Änderung des Codes vornehmen

Wir müssen dann eine sehr geringfügige Änderung an dem von Adafruit bereitgestellten Code vornehmen, da wir einen anderen Mikrocontroller als das ursprüngliche Projekt verwenden.

In der WordClock_NeoMatrix8x8.ino möchten wir einige der //define-Pins ändern, Wir müssen RTCGND in A4 und RTCPWR in A5 ändern. Dies sagt dem Code, wo sich die SDA- und SCL-Verbindungen auf dem Arduino Nano befinden.

Wir müssen auch NEOPIN in D3 ändern, damit es weiß, wo die 8x8 RBG Matrix Din angeschlossen ist.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Sie dies richtig gemacht haben, können Sie die angehängte Modified WordClock_NeoMatrix8x8.ino herunterladen und die in Ihrem Verzeichnis ersetzen.

Abrufen der erforderlichen Bibliotheken

Schließlich müssen Sie vor der Programmierung alle erforderlichen Bibliotheken herunterladen, Adafruit hat Links zu all diesen in die Kommentare der

Oder Sie können sie hier anklicken,

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

Für alle, die die Arduino IDE Library noch nicht installiert haben, befolgen Sie diese Schritte:

1. Alle oben genannten Links führen zu GIT Hub-Repositorys. Sie müssen auf die Schaltfläche "Klonen oder Herunterladen" klicken
2. ZIP-Download auswählen
3. Öffnen Sie nun die Arduino-IDE
4. Klicken Sie im oberen Menü auf die Registerkarte "Skizze".
5. Bewegen Sie den Mauszeiger über Bibliothek einschließen und wählen Sie dann 'ZIP-Bibliothek hinzufügen…'
6. Navigieren Sie zu dem Speicherort, an den Sie die. ZIP-Bibliothek heruntergeladen haben, und wählen Sie sie aus
7. Nachdem die Bibliothek installiert wurde, müssen Sie diese Schritte für jede der oben verlinkten 5 Bibliotheken wiederholen.

Programmierung des Arduino Nano

Jetzt ist die IDE-Umgebung fertig und es ist Zeit für Sie, den Arduino Nano zu programmieren!

Stellen Sie sicher, dass die Arduino-IDE zum Kompilieren für das Arduino Nano-Board eingerichtet wurde, um dies zu überprüfen,

1. Klicken Sie auf die Registerkarte 'Extras'
2. Bewegen Sie den Mauszeiger über die Option "Boards:" und wählen Sie "Arduino Nano" aus.
3. Stecken Sie den Arduino Nano in Ihren PC und wählen Sie den richtigen COM-Port

Sobald die obigen Schritte befolgt wurden, können Sie die Upload-Taste drücken, um den Arduno Nano zu programmieren!

Schritt 5: Elektronik

Jetzt haben Sie einen programmierten Arduino Nano, es ist Zeit, die Elektronik einzurichten!

Bevor Sie alles verkabeln, trennen Sie den Arduino Nano vom USB-Anschluss.

Die Elektronik im Projekt ist extrem einfach, so dass es auch für Anfänger sehr einfach zu montieren ist.

Anschlüsse

1. TP4056 - Löten Sie das rote Kabel an den + Anschluss neben dem Micro-USB-Anschluss (siehe oben). Dies sind 5 V (Überprüfen Sie mit einem Multimeter, wenn Sie nicht sicher sind). Verbinden Sie dann das schwarze Kabel mit dem - Stecker (wieder oben gezeigt).
2. 8x8 RGB Matrix - Verbinden Sie Din mit dem Arduino Nano Pin D3, dann Vcc mit 5V & GND mit GND.
3. DS1307 - Verbinden Sie SDA mit dem Arduino Nano Pin A4 (Dies ist die SDA-Verbindung des Nano), dann verbinden Sie SCL mit dem Arduino Nano Pin A5 (Dies ist die SCL-Verbindung des Nano, siehe den Nano-Pin oben). Dann Vcc auf 5V & GND auf GND.
4. Arduino Nano - Alles, was übrig bleibt, ist die Stromversorgung des Arduino Nano, um dies zu tun, verbinden Sie 5V mit Vin & GND mit dem GND neben dem Vin-Pin.

Sobald alle oben genannten Punkte befolgt wurden, ist die Schaltung abgeschlossen! und es ist an der Zeit, es zu programmieren, um zu überprüfen, ob alles funktioniert!

Bevor Sie alle oben genannten Verbindungen löten, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, mit einem Steckbrett und einigen Anschlüssen zu überprüfen, ob alles funktioniert. Ich habe oben einige Fotos meiner elektronischen Überprüfung gezeigt!

Uhrzeit nicht korrekt?

Wenn Ihre Wordclock nicht die richtige Zeit anzeigt, versuchen Sie, den Arduino Nano neu zu programmieren, während er mit dem RTC-Modul verbunden ist. Wenn dies immer noch nicht funktioniert, entfernen Sie die Zellenbatterie aus dem RTC-Modul und fügen Sie sie wieder hinzu, nachdem Sie diesen Versuch unternommen haben, den Arduino erneut zu programmieren.

Schritt 6: Montage

Jetzt, da Sie die 3D-Teile haben, ist Code & Electronics bereit, die Wordclock zusammenzubauen.

1. Stellen Sie die Standard Front flach auf einen Schreibtisch und setzen Sie die 64 LED-Diffusoren ein.
2. Stellen Sie sicher, dass alle Diffusoren flach eingesetzt sind.
3. Platzieren Sie das Trenngitter in der Standard-Frontbaugruppe.
4. Bereiten Sie die im vorherigen Schritt besprochene Elektronik vor.
5. Legen Sie die abgewinkelte Rückseite flach auf den Schreibtisch
6. Stecken Sie das USB-Lademodul in den Schlitz im abgewinkelten hinteren Teil
7. Stellen Sie sicher, dass der USB-Port durch den hinteren Ausschnitt auf der abgewinkelten Rückseite ausgerichtet ist
8. Angled Mid über der Elektronik platzieren und mit Angled Back ausrichten, dann die Elektronik einsetzen
9. Platzieren Sie die LED-Matrix über der Elektronik, das Panel sollte an den abgewinkelten Mittenschlitzen ausgerichtet sein.
10. Platzieren Sie die abgewinkelte Baugruppe auf der Standardfront und setzen Sie die M3-35-mm-Schrauben ein
11. Ziehen Sie die Schrauben fest und stellen Sie die 4 Gummifüße auf die Basis
12. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die Montage abgeschlossen, es ist Zeit, es einzuschalten. Sehen Sie die Zeit!

Schritt 7: Gelernte Lektionen & Fazit

Insgesamt bin ich mit dem Ergebnis dieses Projekts zufrieden, aber natürlich gibt es ein paar Dinge, die man hätte tun können, um es zu verbessern.

Fehler 1

Die RTC DS1307-Module sind beim Einrichten ziemlich frustrierend und geraten schnell merklich aus der Synchronisierung, was bedeutet, dass Sie das Gerät neu programmieren müssen, um es erneut zu synchronisieren.

Ausgabe 2

CAD würde ich das Gehäuse wahrscheinlich etwas anders konstruieren, um den Montageprozess zu verbessern und tatsächlich einen Platz zum Montieren des Arduino zu haben.

Ausgabe 3

Warum kein WLAN? Dies wäre eine großartige Lösung für Problem 1!

Als ich dieses Projekt begann, hatte ich keine Erfahrung mit dem ESP8266 / ESP32, aber wenn ich dieses Projekt erneut starten oder eine Rev2 machen würde, würde ich stark in Betracht ziehen, den Code anzupassen, um Wifi zu verwenden, um die aktuelle Uhrzeit anstelle des DS1307 zu erhalten.

Dies könnte auch viele andere Funktionen wie die Anpassung der Displayfarbe basierend auf der Wettervorhersage oder coole Dinge wie diese ermöglichen.

Vielen Dank an alle, dass Sie zum Ende meines Leitfadens gekommen sind. Wenn Sie Fragen haben, können Sie mich gerne kommentieren oder mir eine direkte Nachricht senden!