CLEPCIDRE: 'n Cider Bottles Digitale klok: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Voordat ek in die voorwerpbeskrywing duik, moet ek die konteks waarin dit ontwerp en gebou is, verduidelik. My vrou is 'n kunstenaar en werk basies met klei, as keramiek, maar ook met ander materiale soos hout, leiklip of glas. In die meeste van haar kunswerke probeer sy die spore wat deur die tyd gelaat is, op voorwerpe aantoon en bevat dit dikwels materiaal wat in die natuur voorkom, soos houtstukke op die strand, om 'gebruikte items' 'n tweede lewe te gee '. Haar suster en swaer het hul eie cider (in Normandië) gemaak en het nog steeds honderde ciderbottels wat onder 'n dik laag stof in hul ou pers slaap. Dit was meer as genoeg om my vrou se volgende skeppingsidee aan die gang te sit: ''n klok vir 'n fles'. Die verband met die tyd is duidelik: die bottels het 'n glorieryke verlede en behoort nou 'n getuie te wees van die tyd wat verbygaan en saam 'n horlosie vorm. So 'n jaar gelede vra sy my: "Liefling, kan jy vir my 'n horlosie maak met lampe onder 12 ciderbottels? Ek gaan die bottels in my oond self platmaak en jy sorg vir die res: die houtsteun, 'n palet-, die lampe en al die elektroniese stroombane! Ek wil die tyd wys, maar nie altyd nie; die LED's moet ook lukraak knip, is dit moontlik? U moet ook die oplossing vind om die bottels op die pallet vas te maak ". Die horlosie behoort binne een maand gereed te wees …

Die 'bynaam' van hierdie kunswerk is 'CLEPCIDRE' wat (in Frans) staan vir 'Circuit Lumineux Electronique Programmé sous bouteilles de CIDRE', dit is 'n knik vir die naam 'CLEPSYDRE' wat 'n waterklok aandui wat deur die Egiptenare uitgevind is. My vrou noem dit "Les Bouteilles de Ma Soeur" (my suster se bottels).

Foto #1: Die voorraad ciderbottels van my skoonsuster

Foto 2: die oorspronklike spesifikasie dokument

Foto 3 tot 6: uitsig op die klok

CLEPCIDRE is verlede jaar tydens twee uitstallings vertoon, die eerste een in die "Greniers à Sel" in Honfleur (Calvados, Normandië, Frankryk) in April 2019 (foto #6) en die tweede een in Touques (Calvados, Normandië, Frankryk) in Junie 2019.

Voorrade

• Twaalf ciderbottels (u kan ander soorte bottels probeer: sjampanje, vonkelwyn, maar sonder waarborg)
• 'N Keramiese oond (ons het 'n 5kVA top-gelaaide silindriese oond gebruik)
• 'N Pallet (planke van rand tot rand, afmetings: +/- 107cmx77cmx16cm)
• 'N Paar houtborde (om die palet se kante toe te maak)
• 24 wit LED's met 'n hoë diameter van 10 mm (bv.
• 'N Arduino -bord: Uno of Leonardo OK, kleiner bord kan goed wees, Mega is 'n bietjie te veel
• Twee kragbronne (5V vir Leds en 12V vir Arduino- en RTC-borde, hoewel 5V vir Arduino in orde moet wees, maar nie getoets nie)
• 'N RTC-bord (ek het 'n Adafruit DS1307 gebruik, maar ek beveel 'n meer akkurate temperatuurgekompenseerde RTC aan op grond van DS3231; die DS1307 skuif elke dag 2-3 sekondes en moet gereeld aangepas word)
• 4 skofregisters 74HC595 as individuele items (16-pins DIL CMOS IC) of reeds aan boord gemonteer (bv. SparkFun Shift Register Breakout-74HC595 ref BOB-10680)
• Epoxy toetsborde (50*100 mm, gate in groep van 3 en planke vir algemene doeleindes met lineêre koperbande)
• Diamantboor (6 of 8 mm) en houtdoppels (6 of 8 mm)
• 24 1/4 W weerstande (220 Ω)
• Bevestigingskraag vir meganiese bottelprop (gevind in hardewarewinkel of internet)
• Gom, drade, krimpkoker, gereedskap,.., skroewe, soldeerbout (18W OK)

Stap 1: Die maklikste ding: die kante van die pallet sluit

Probeer 'n houtpallet vind (ek het een van ongeveer 107 cm*77 cm gevind). Daar moet geen gaping tussen die houtplanke wees nie.

Maak 4 houtplanke vas met skroewe, een aan elke kant. Sny die 4 planke uit porsies om die regte afmetings te kry.

Aangesien daar moontlik voetplate is (en waarskynlik sal daar ook wees), beveel ek aan om dit te sny soos op die foto, dit maak die toegang tot die onderste planke vry en maak dit moontlik om gate vir die LED's te boor.

As die ligte se posisies later gemerk is, moet u in twee fases boor, eers die gat met die deursnee van die led (9 - 10 mm) en dan die groter gat (sê 2 cm) om die dikte te kry wat ooreenstem met die hoogte van die led (die dikte van die houtbord sal waarskynlik groter wees as die hoogte van die led)

Foto 1: Die palet wat van onder af gesien is met die geleide gate reeds geboor

Stap 2: Maak die siderbottels plat

Ons oondkapasiteit laat 6 bottels tegelyk op 3 vlakke verhit. As u die bottels plaas, moet u seker maak dat die bottels nie met mekaar in aanraking kom nie, nie met die oondwande of die kolomme nie.

U kan kreatief wees en byvoorbeeld glaskrale of skulpe of stene in die bottels voeg. U kan ook 'n terracotta -steun onder die bottels plaas, laasgenoemde sal tydens die verhitting die vorm van die steun aanneem.

Die belangrikste in hierdie proses is om die bottels baie stadig af te koel en om die oond nie te vroeg oop te maak nie, selfs as u dink dat die oondtemperatuur gelyk is aan die een in die kamer, moet u weet dat die glastemperatuur hoër is as die oond een gedurende 'n sekere tyd, en enige temperatuurskok, selfs 'n klein, kan glas breek. Ons het bottels een of twee dae na die verhitting gebreek en ek beveel aan om +/- 30% van die verlore in berekening te bring (voorsien 16 tot 18 bottels om 12 aan die einde te kry, om nie te praat oor die wat u nie tevrede sal wees nie van).

Die temperatuurprofiel wat hier verskaf word, moet as 'n voorbeeld beskou word en weerspieël slegs die eienskappe van ons oond; u moet 'n paar toetse met u eie toerusting uitvoer om die mees geskikte eindtemperatuur te vind. As u te veel verhit, sal u bottels heeltemal plat kry, maar as u te min verhit, word die bottels nie genoeg plat nie.

Foto 1: Die oond, algemene siening

Foto 2: Twee bottels plat (ek het nie 'n foto van die bottels in die oond voor die verhitting nie)

Foto 3: Tipiese temperatuurprofiel

Stap 3: Soek die posisies van die bottels en die LED's

In die klokontwerp, sal ek later verduidelik, is daar twee LED's onder elke bottel, die "eksterne" wat die ure (0 tot 11 en 12 tot 23) toon en die interne wat die minute vir stap van 5 (0, 5,… 55). Eerstens moet u die bottels om die palet plaas. Daarvoor moet u eers toue tussen 'n sentrale speld en 12 spelde om die palet rek, indien moontlik "diametraal teenoorgestelde". 4 posisies is duidelik en maklik om te vind: 0, 3, 6 en 9 uur (die snare verbind twee tot twee in die middel van elke kant). Die 4 ander reëls is 'n bietjie moeiliker. U moet die toue oriënteer sodat daar genoeg ruimte vir elke bottel is (bottels is twee vir twee in lyn met hul as wat ooreenstem met die tou) en die bottel gee die indruk om eweredig te versprei. Hierdie stap verg 'n bietjie toets en fout. Let ook daarop dat, aangesien hulle nie almal dieselfde is nie, u moet kies waar elke bottel moet gaan (dit is 'n kwessie van 'artistieke gevoel'). Sodra die plek van elke bottel gekies is, moet u nie vergeet om 'n etiket met die nommer op elke bottel te plak nie en 'n merkie op die pallet aan die onderkant van elke bottel te plaas (sien verder). Die punte en die snare sal later gebruik word om die gate van die bevestigingsdoppels op te spoor.

Vervolgens moet die twee LED's relatief tot elke bottel geplaas word en die posisies dan na die pallet oorgeplaas word.

Daarvoor het ek 'n boks gebou met twee "mobiele" borde (sien prentjie), die eerste een loodreg op die bottelas en die tweede een, wat op die eerste in sy middel vasgeskroef is, sodat rotasie moontlik is, is in lyn met die as. In hierdie tweede bord het ek twee gate (9 of 10 mm diam.) Een daarvan in die vorm van 'n knoopsgat geboor, sodat een gelei langs die asrigting beweeg kan word. Ek pas 5V toe op elke led, gekies uit 'n Arduino -bord of enige ander bron. WEES VERSIGTIG! Ligte met hoë helderheid kan skadelik wees as u direk daarna kyk, daarom word dit sterk aanbeveel om 'n band deurskynende plakband bo die leds te plaas.

Plaas elke bottel bo -op die boks en skuif die twee borde en die "mobiele" led totdat u tevrede is met die effek (onthou dat u glaskrale in sommige bottels geplaas het en die onderligte onder sulke krale plaas, sodat die lig effek word), meet die posisie van die leds relatief tot die onderste middel van die bottel en sy as en plaas dit met 'n potlood op die pallet. As al die 24 punte op die palet gemerk is, boor u proefgate (2-3 mm in deursnee).

Let wel: die laaste prentjie toon die eerste snaarposisionering wat gebaseer was op 'n vaste hoek van 30 ° tussen hulle, maar soos u kan sien, was dit nie verenigbaar met die ruimte wat die bottels benodig nie; Ek moes die toutjies op die bottels weer in lyn bring.

Foto 1: tekening wat die LED's en hul betekenis toon

Foto 2: Die spesiale boks om die ligte se posisie onder elke bottel op te spoor

Foto 3: Dieselfde boks met 'n bottel

Foto 4: Plaas die bottels (en toutjies) op die palet

Stap 4: Boor gate vir die Leds

Deur die loodgate van die vorige stap te gebruik, moet u nou die gate vir die leds boor, maar omdat die dikte van die palletbord waarskynlik groter is as die hoogte van die leds, moet u die dikte verminder deur 'n groter gat te boor (byvoorbeeld met 'n 2 cm houtboor). Boor eers die groter gat (diepte moet so wees dat die "nie-geboorde" dikte ooreenstem met die hoogte van die led) en dan die leds se gate. Pas indien nodig sodat die bokant van die lamp gelyk is aan die oppervlak van die hout.

Merk elke gat met die etikette Hx en Mx (H vir ure en M vir minute, x = 0, 1,..11).

Dit word geïllustreer deur die prentjie.

Stap 5: Boor gate in bottels vir die bevestigingsdoppels

Hoe u gate in glas kan boor, kan u op hierdie webwerf vind:

Vind die gatposisie op die as van die bottel sodat dit nie 'n led oorvleuel nie, ongeveer 2-3 cm van die onderste middel van die bottel moet reg wees. Boor 'n gat (8 mm in deursnee) aan die onderkant, maar op die helfte van die dikte (moenie die hele dikte van die bottel deurboor nie!). Merk dieselfde punt aan die bokant van die pallet en boor 'n gat met dieselfde deursnee (deur die hele dikte OK). Die gatposisie word gemeet aan die tou aan die onderkant van die bottel wat u moes gemerk het terwyl u dit geposisioneer het.

Maak die dowels op elke bottel in die gat vas met sterk gom (dubbele komponente) en laat die gom droog word.

Sodra die spykers vasgemaak is, kan u die bottels op die (horisontale) palet plaas deur hul pluge in die gate te steek. Die bottels moet van kop tot stert geplaas word, die eerste een (12 uur) met die nek na buite gerig.

Verwyder die bottels (trek die stokkie saggies uit die hout).

U kan nou die leds in hul gate steek, die te klein gate weer aanpas. Vir diegene wat te groot is, moet u die LED blokkeer met 'n klein stuk hout wat daaronder vasgeskroef is.

Ek het opgemerk dat, selfs deur die bottels, die lig wat deur die LED's geproduseer word, te sterk was en ek het dit liggeel geverf.

Foto 1: Die glasboormateriaal (let op: ek het 'n rubbermat onder die bottel gebruik)

Stap 6: Die elektroniese deel

Die basiese geleide opdragbaan word op die eerste foto getoon (let op dat die RTC -bord nie op hierdie diagram getoon word nie, maar dit is maklik en goed gedokumenteer om dit met Arduino te verbind, in die meeste gevalle word 'n biblioteek deur die RTC -vervaardiger verskaf). In die finale weergawe is die broodborde vervang deur PCB's.

Ek het besluit om die uur -koppelvlak van die minuut -koppelvlak te skei om die program effens makliker te maak. Elke koppelvlak is gebaseer op twee 74HC595 -skofregisters wat in serie verbind is. Alle uitsette van die eerste register word gebruik (0 tot 7) terwyl slegs die eerste vier nodig is vir die tweede een (8 tot 11).

Vir die finale stelsel het ek twee afsonderlike koppelvlakke geskep deur gebruik te maak van 5 cm x 10 cm toetsborde (gate gegroepeer deur 3). Ek het twee tipes 74HC595 gebruik, waarvan die eerste inheemse 16-pins DIL IC's was wat ek op twee 16-pins stutte gemonteer het, op die bord gesoldeer en die tweede twee klein borde wat ek by Sparkfun gekoop het, met een 74HC595 oppervlak gemonteer op elkeen (prent #7).

Aangesien ek haastig was, kon ek nie wag vir die vervaardiging van gedrukte stroombane nie, en ek het die PCB self met toetsborde gemaak, maar die PCB -diagramme is nou beskikbaar vir beide koppelvlak (sien PCB -beelde). Let daarop dat u die keuse het tussen slegs een tipe of 'n mengsel van die twee tipes; dit is aan u. Let ook daarop dat ek nog nie die vervaardigde PCB getoets het nie (Fritzing -lêers kan nie hier opgelaai word nie, maar ek kan dit verskaf indien nodig).

RTC -aanpassing: die eerste keer dat die Arduino aan die RTC gekoppel is, moet u die klok korrek stel. Uiteindelik is hierdie aanpassing weer nodig om die RTC-verskuiwing (2-3 sek. Per dag) te vergoed.

Hierdie instelling vind plaas in die opstelling (), op voorwaarde dat die volgende instruksie nie kommentaar lewer nie:

//#definieer RTC_ADJUST waar // As definieer, sal RTC-aanpassing in die opstelling plaasvind

As daar op die lyn hierbo kommentaar gelewer word, sal set-up () die RTC aanpas met die waardes van die volgende konstantes (moenie vergeet om hierdie konstantes met die huidige waardes te initialiseer nie, dit wil sê die waardes op die oomblik van die opstel en aflaai van die program vir Arduino)

// Moenie vergeet om die konstante hieronder aan te pas as RTC_ADJUST gedefinieer is nie!#Definieer DEF_YEAR 2019 // Die standaardjaar wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

#define DEF_MONTH 11 // Die standaardmaand wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

#define DEF_DAY 28 // Die standaarddag wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

#define DEF_HOUR 11 // Die standaarduur wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

#define DEF_MIN 8 // Die standaard minuut wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

#define DEF_SEC 0 // Die versteksekonde wat gebruik word in die aanvanklike RTC -aanpassing

Ook belangrik: sodra die aanpassing plaasgevind het, moet u nie vergeet om die reël kommentaar te lewer nie en die program weer af te laai na Arduino

//#definieer RTC_ADJUST waar // As definieer, sal RTC-aanpassing tydens die opstelling plaasvind

anders sou RTC-aanpassing plaasvind met verkeerde waardes elke keer as die program weer begin (aanskakel of herstel van Arduino). Dit het wel gebeur tydens my toetse !! (Ek het vergeet om weer op die reël kommentaar te lewer en het nie verstaan wat aangaan nie …).

Kom ons kyk na die funksie van die klok self.

Daar is basies twee vertoonmodusse:

1. Die KLOK -modus (sien prent #9)

   1. die uur gelei wat ooreenstem met die huidige uur is AAN
   2. die minuut led wat ooreenstem met die huidige veelvoud van 5 minute is AAN (hierdie LED bly 5 minute AAN)
   3. elke minuut gelei, behalwe die een wat AAN is, knip gedurende 5 sekondes (watter led is afgelei van die "tweede" waarde wat uit die RTC gelees word)

Die RANDOM -modus (sien prent #10)

alle LED's word willekeurig aangeskakel en uitgesluit, behalwe die huidige "uur" en "minuut"

Die tyd waartydens 'n minuut gelei is, is 5 minute, maar gedurende die tyd vorder die 'regte' minuut. Byvoorbeeld, as die huidige minuut 15 word, word die "oostelike" LED gedurende 5 minute aangeskakel, maar die regte minuut is 15, 16, 17, 18 en 19 gedurende die 5 minute (ons noem dit die "5 minute" siklus ")

Die program doen drie dinge:

1. Dit bereken die verskil tussen die "regte" minuut en die een wat vertoon word, en gee 5 waardes: 0, 1, 2, 3 en 4
2. Dit bereken hoe lank die ewekansige modus moet duur deur die getal wat net hierbo gevind is, te vermenigvuldig met 6 sekondes, wat lei tot 5 waardes: 0, 6, 12, 18 en 24 (sekondes) vir die ewekansige modus en die verskil tussen hierdie waardes en 30 vir die klokmodus (30, 24, 18, 12 en 6 sekondes)
3. Dit herhaal hierdie inter-modus verspreiding twee keer binne elke minuut (die totaal van beide modes is altyd 30 sekondes)

Hierdie "5 minute siklus" word telkens weer toegepas elke keer as die volgende "minuut gelei" aangeskakel word (wat elke 5 minute gebeur).

Opmerking: 'n mens kan die regte minuut aflei deur te tel hoe lank die ewekansige modus duur en hierdie duur met 6 deel; As u byvoorbeeld 18 sekondes tel vir die ewekansige modus en die "25" minute aan is, beteken dit dat die werklike minuut 28 is (18/6 = 3 en 25+3 = 28)

Op hierdie video kan u eers die klokmodus sien (die huidige tyd is tussen 10h25 en 10h29), dan die ewekansige modus (wat 6 sekondes duur, wat beteken dat die huidige minute 26 is) en dan weer die klokmodus. Let daarop dat die pallet hier op die grond neergesit word en dat die bottel "middernag" regs is. Sedert hierdie eerste uitstalling word die horlosie nou vertikaal op 'n driepootsteun aangebied (prent #11)

Let ook op dat die huidige uur (10h) en minute (25m) LED's nie deur die ewekansige modus beïnvloed word nie.

Notas oor PCB -diagramme

Eerste PCB (inheems 74HC595: prent #4):

• U1 en U2 is 74HC595 IC's
• Die uitleg van die pen kan gevind word op foto #6 (sien ook die pen wat in Arduino gebruik word in die veranderlike verklaring van die program)

Tweede PCB (Sparkfun 74HC595 breakout boards: prentjie #5)

Die uitleg van die pen kan op prentjie #7 gevind word

Ek het manlike penkoppe op albei koppelvlakborde gebruik, sodat alle drade se verbindings vroulik is.

Stap 7: Maak die flesse op die pallet vas en verbind die LED's

Vir elke bottel om die beurt:

• Plaas sy nek op die palet (sit die bottel op sy plek, merk die nek en verwyder die bottel)
• Skroef 'n bevestigingsboordjie vas met die skroef in die middel en in die middel van die nek (gemerk op die pallet). Ek gebruik gipsskroewe wat outomaties boor. As u dit makliker vind, kan u 'n proefgat in die kraag boor.
• Steek die stok van die bottel in die gat in die palet
• Maak die kraag om die bottel se nek toe, die bottel moet nou op die pallet vasgemaak word

Dis dit! (moenie vergeet om die toutjies en die botteletikette aan die einde te verwyder nie).

Vir elke led:

Verbind albei geleide bene met die + en GND drade. Die + kom van die toepaslike uitvoerpen op die koppelvlakbord en die GND van een van die tussenliggende "GND -verspreidingsborde"; hierdie borde is eenvoudig toetsborde (+/- 2cm x 5cm) met lineêre bande waarop u manlike penkoppe soldeer met al hul penne aan dieselfde band gesoldeer, en een pen is verbind met een beskikbare GND-pen; As u nie meer GND -penne het nie, koppel die band eenvoudig aan 'n tweede en verbind dit. Ek beveel aan om die gesoldeerde LED-verbindings te isoleer met 'n krimpkoker (blou vir GND en rooi vir LED-sein, "+")

Maak al die borde op die onderkant vas, en verbind dit met drade met 'n vroulike aansluiting (Arduino na koppelvlakborde, 6 seine + GND, kragtoevoer na Arduino en koppelvlakborde en RTC, RTC na Arduino, koppelvlakborde tot 24 LED's (12 op een koppelvlakbord). Moenie vergeet om die GND aan alle borde te koppel nie.

Bevestig die kragtoevoer op een vertikale houtbord, koppel die wisselstroomkabel aan die eerste en daisy-ketting aan die tweede (wees versigtig, steek die netkabel eers in as die verbindings klaar is!).

Die video hieronder toon die drie eerste minute van 'n siklus van 5 minute. Die huidige tyd is byna 4h55 en die video begin net voor die "50min" led oorskakel na die "55min" (eers die laaste sekondes van die 24sec ewekansige modus, die 6sek van die klokmodus en dan die oorskakeling na die 55min led). Gedurende die eerste minuut (16h55) word slegs die klokmodus vertoon (60 sekondes), gedurende die tweede minuut (16h56) begin elke stap van 30 sekondes met 'n ewekansige modus van 6 sekondes en dan volg die 24 sekondes se klokmodus gedurende die derde minuut (16h57), 12 sekondes ewekansig en 18 sekondes klok (twee keer)

Stap 8: Opmerkings, uitbreidings en verbeterings

Opmerkings:

• As die program begin, wag dit tot die volgende "volle minuut" (dws RTC-sekondes = 0) voordat die LED-vertoning begin

• Sommige parameters in die program laat toe om

  • Kies 'n ander rigting vir die "middernag" -lig
  • Versprei die twee modusse op 'n volle minuut in plaas van twee keer 30 sekondes
• Die palletondersteuning en die ciderbottels is nie absoluut noodsaaklik nie; u kan ander soorte vertoonsteun uitvind, byvoorbeeld 'n suikerboks, soos op die foto getoon

Uitbreidings:

• Ek het die program aangepas en 'n "tafelgedrewe" weergawe gemaak wat die onderverdeling van die klok/willekeurige modus moontlik maak op grond van 'n tydsberekeningstabel eerder as op 'n vooraf gedefinieerde reël
• 'N "Kalenderafhanklike" tafel (datum, begin-uur, stop-uur) stel die begin- en stoptyd van die klok in staat, sodat dit aangeskakel kan word wanneer die tentoonstelling in die aand gesluit word (dit word outomaties stop die skerm en begin soggens sonder enige handmatige aksie)
• Die program het 'n weergawe waarin die vertoning geaktiveer word deur die opsporing van 'n besoeker en dit stop 5 minute na afwesigheid van besoekers.

Verbeterings:

• RTC: 'n meer stabiele weergawe kan die 1307 wat tot dusver gebruik is, vervang
• 'N Handmatige RTC -aanpassing kan bygevoeg word (byvoorbeeld deur twee roterende enkoders by te voeg, soos https://wiki.dfrobot.com/Rotary_Switch_Module_V1_… en 'n drukknop om die nuwe uur- en minuutinstellings te bevestig)