ساعت دیجیتال دیواری بزرگ با آردوینو و نوارهای LED

+3

برای شروع این پروژه جذاب، به یه سری قطعات الکترونیکی نیاز داریم:

1. برد آردوینو نانو (ورژن 3.0) - می‌تونی از نسخه‌های کلون هم استفاده کنی
2. ماژول سنسور شدت نور دیجیتال (فتورزیستور) برای تنظیم خودکار نور
3. ماژول ساعت زمان واقعی DS3231 (RTC) برای نگهداری دقیق زمان
4. ماژول کاهنده ولتاژ DC-DC (Buck Converter) مدل LM2596
5. 4 متر نوار ال‌ای‌دی برنامه‌پذیر مدل WS2811 با تراکم 30 ال‌ای‌دی در متر (تو این مدل، هر آیسی کنترل 3 تا چیپ ال‌ای‌دی رو بر عهده داره)

به جز قطعات اصلی، یه سری لوازم متفرقه هم برای بدنه و اتصالات لازم داری:

1. وارنیش حرارتی (شیرینک) برای عایق‌کاری سیم‌ها
2. برد سوراخ‌دار (پروتوتیپ) سایز 5 در 7 سانتی‌متر
3. 3 عدد میکرو سوئیچ (تک‌سوئیچ فشاری)
4. سیم‌لحیم و روغن‌لحیم (فلاکس)
5. سیم‌های رنگی (می‌تونی از رشته‌های کابل شبکه UTP استفاده کنی)
6. فونت دیجیتال (LCD Font) برای طراحی الگو روی کامپیوتر
7. یه تیکه مقوای بزرگ (کارتن)
8. ورق فوم یا یونولیت (پلی‌استایرن)

در نهایت هم به ابزارهای معمولی مثل هویه، کاتر، چسب و خط‌کش نیاز داری.

1. اول از همه یه فونت دیجیتالی (LCD Font) دانلود و روی سیستم نصب کن.
2. یه نرم‌افزار ویرایشگر متن مثل Word باز کن و یه الگو دقیقا شبیه عکسی که گذاشتیم بساز. سایز فونت رو بذار روی 800، رنگ متن رو سفید کن و یه حاشیه مشکی براش در نظر بگیر. اون کادرهای خاکستری، دقیقا جایی هستن که نوارهای ال‌ای‌دی قراره قرار بگیرن.
3. حالا این الگو رو روی کاغذ چاپ کن و با یه کاتر تیز (تیغ موکت‌بری)، اون نوارهای خاکستری رو با دقت دربیار تا قالب کارت آماده بشه.

حالا قالبی که ساختی رو بذار روی مقوا و کارتن رو دقیقا هم‌اندازه‌اش ببر. فقط یادت نره که بین ساعت و دقیقه باید جا برای اون دو تا نقطه چشمک‌زن (Colon) هم بذاری! اگه نوارهای ال‌ای‌دی که خریدی سر و ته‌شون سوکت وصله، با هویه اونا رو جدا کن و نوارها رو تو دسته‌های 3 تایی برش بزن تا برای هر بخش از اعداد ساعت آماده بشن.

با کمک همون الگویی که ساختی، نوارهای ال‌ای‌دی رو روی کارتن بچسبون. اجباری نیست، اما من قبلش با مداد جای دقیق نوارها رو روی کارتن کشیدم. این کار خیلی کمک می‌کنه چون قبل از چسبوندن می‌تونی شکل نهایی رو ببینی.

مثلا من با همین کار فهمیدم جای نقطه‌های وسط رو خیلی باز گذاشتم و تونستم نوارها رو یکم به هم نزدیک‌تر کنم تا ظاهر ساعت قشنگ‌تر بشه.

اینجا سخت‌ترین و طولانی‌ترین بخش کار شروع می‌شه! باید تمام تکه‌های نوار ال‌ای‌دی رو با سیم به هم لحیم کنی تا یه نوار یکپارچه و طولانی شکل بگیره. به عکسی که گذاشتم خوب دقت کن تا مسیر حرکت سیگنال و ترتیب لحیم‌کاری‌ها رو اشتباه نکنی.

برای اون دو تا نقطه وسط ساعت، من از یه تکه نوار 3 تایی استفاده کردم و روی ال‌ای‌دی وسطی رو با چسب برق پوشوندم تا فقط بالا و پایینش روشن بمونه. برای اینکه سیم‌ها قاطی نشن، این کد رنگی رو برای سیم‌کشی استفاده کن:

• سیم آبی برای پایه زمین (Ground)
• سیم سبز برای پایه داده (Data)
• سیم قرمز برای پایه ولتاژ مثبت (VCC 12 ولت)

خیلی دلم می‌خواست نقشه مدار رو تو نرم‌افزار Fritzing برات بکشم، اما متأسفانه نتونستم همه قطعات رو تو کتابخونه‌هاش پیدا کنم! به جاش، یه عکس واضح از اتصالات روی برد بورد برات گذاشتم تا بتونی دقیقا ببینی کدوم سیم به کدوم پایه آردوینو، سنسور نور، ماژول ساعت و مبدل ولتاژ وصل می‌شه. حتما قبل از لحیم‌کاری نهایی، یه بار مدار رو روی برد بورد ببند و تستش کن.

قبل از اینکه کد اصلی ساعت رو روی آردوینو بریزی، باید مطمئن بشی که تمام لحیم‌کاری‌هات درسته. برای این کار، اول کتابخونه FastLED رو روی نرم‌افزار آردوینو نصب کن و یه کد تست ساده روش آپلود کن. اگه همه‌چیز درست باشه، تمام ال‌ای‌دی‌ها باید به ترتیب رنگ عوض کنن و روشن بشن. اگه دیدی بعضی جاها روشن نمی‌شه یا رنگ‌ها قاطی می‌کنه، حتما اتصالات و لحیم‌کاری‌های همون بخش رو دوباره چک کن.

بعد از کلی کلنجار رفتن با کدها، تونستم برنامه‌ای بنویسم که تمام امکاناتی که می‌خواستم رو داشته باشه. البته که همیشه جای پیشرفت هست. من تو کدهای برنامه خط‌به‌خط توضیح نوشتم تا اگه خواستی تغییرش بدی، بدونی هر بخش چیکار می‌کنه.

تمام پیام‌های دیباگ (خطایابی) رو هم به صورت کامنت درآوردم تا روی عملکرد اصلی ساعت تأثیری نذاره. اگه ایده بهتری برای کدنویسی داری، حتما امتحانش کن.

اگه دوست داری رنگ اعدادی که ساعت نشون می‌ده رو عوض کنی، فقط کافیه تو خط 22 برنامه (متغیر ledColor) مقدار هگزادسیمال رنگ رو تغییر بدی. الان روی 0x0000FF (رنگ آبی) تنظیم شده. با یه سرچ ساده می‌تونی کد هگز هر رنگی که دوست داری رو پیدا کنی و جایگزینش کنی.

برای اینکه نور ال‌ای‌دی‌ها پخش نشه و فقط به شکل اعداد دیده بشن، باید یه دیواره دورشون بسازیم. الگویی که اول کار پرینت گرفتی رو روی ورق یونولیت بذار و شکل هر عدد رو دربیار. برای برش یونولیت می‌تونی از یه کاتر خیلی تیز استفاده کنی (که البته کار سختیه!) یا از سیم برش حرارتی کمک بگیری. تو عکس‌ها می‌تونی ببینی که من چطور این کار رو کردم.

اگه سیم برش حرارتی نداری، می‌تونی از یه سیم نازک فولادی (مثل سیم گیتار) استفاده کنی و برای داغ کردنش، اون رو به منبع تغذیه 12 ولتی همون ال‌ای‌دی‌ها وصل کنی تا مثل پنیر یونولیت رو ببره! تو یکی از عکس‌ها می‌تونی ببینی که یه عدد چطور برش خورده. (ببخشید که یادم رفت از وسط مراحل برش عکس بگیرم!).

وقتی هر 4 تا عدد و نقطه‌های وسط رو از یونولیت درآوردی، باید اونا رو دقیقا روی کارتنی که ال‌ای‌دی‌ها روش نصب شدن بچسبونی. من برای این کار از چسب دوطرفه استفاده کردم تا تمیزتر دربیاد و ال‌ای‌دی‌ها دقیقا بیفتن داخل حفره‌های یونولیت.

برای اینکه نور ال‌ای‌دی‌ها نقطه‌نقطه‌ای دیده نشه و یکدست (Diffuse) بشه، باید یه لایه مات‌کننده روی یونولیت‌ها بکشی. من خیلی ساده از دو لایه کاغذ معمولی استفاده کردم! یه کاغذ سایز A2 رو از وسط تا کردم و روی ساعت کشیدم.

در نهایت، برای اینکه ساعتت ظاهر لوکس و تمیزی پیدا کنه، کل این مجموعه رو داخل یه قاب عکس بزرگ قرار بده. امیدوارم از این آموزش تو آیسی‌مدار لذت برده باشی و این ساعت دیواری هوشمند رو برای اتاقت بسازی.