Randverligte sewe segmenthorlosie: 16 stappe (met foto's)

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

Sewe segmentvertonings bestaan al meer as 'n eeu lank (https://en.wikipedia.org/wiki/Seven-segment_display) en vorm die bekende vorm van die syfers in digitale horlosies, instrumentpanele en vele ander numeriese vertonings. Hulle is in baie gevalle deur skerms vervang, maar uit 'n doeltreffendheidsoogpunt is dit moeilik om te argumenteer met die kortstondigheid van die kodering van die toestand van 'n numeriese vertoning in slegs 7 stukkies inligting (elke segment aan of uit)

Die meeste sewesegmente is monochroom, so hierdie randverligte weergawe voeg visuele belangstelling toe deur die volle kleurfunksies van goedkoop RGB LED-stroke te gebruik om elke syfer en selfs elke segment (of selfs halfsegment) van die skerm in 'n ander kleur te verlig. Deur die duidelike akrielsegmente in 'n groter akrielraamwerk in te sluit, kan u die hele skerm volledig sien, wat nog 'n unieke aspek van hierdie projek is.

-Vrywaring---

Hierdie konstruksie kombineer klein dosyne klein lasergesnyde akrielstukke wat by baie streng toleransies pas. Dit gebruik dun (4 mm breed) LED -stroke wat gesoldeer, gebuig en dan tussen die akrielstukke ingebou moet word. By die montering van die dele moet u bereid wees om stukke op hul plek te dwing, alhoewel dit voel asof u die bros akriel beklemtoon. U moet ook bereid wees om die stukke en LED-stroke te verwyder en weer in te sit as dit blyk dat dit * nie * werklik kan word nie. Op 'n stadium tydens die vergadering is daar 'n groot waarskynlikheid dat u alles sal moet verwyder en u LED-strook weer moet soldeer as u besef dat alles dwing om een van die drade van u LED-strook af te breek of 'n kortsluiting veroorsaak.

Met dit alles gesê, is dit 'n lonende projek as u geduldig is en bereid is om die belyning te herwerk totdat alles in plek is.

Hierdie beskrywing beskryf die bou van die 6-syfer-skerm. Dit is 'n bietjie makliker om die 4-syfer-skerm te bou, en die stappe is basies dieselfde vir albei, dus is dit waarskynlik die beste om met die 4-segment-skerm te begin, tensy u baie selfversekerd voel.

Voorrade

Verbruiksartikelen--

Die benodigde hoeveelhede hang af van of u die 4-syfer- of 6-syfer-skerm bou.

• 1/8 "dik plaathout vir lasersny
• 1/16 "helder akriel vir laser sny
• 1/4 ″ helder akriel vir lasersny
• Skinny (4 mm breed) SK6812 3535 RGB LED -strook met 60 LED's/m (soos hierdie)
• Kleefplastiek vinylfoelie *** wat nie geleidend is nie *** (ek het hierdie kleefolie van Cricut gebruik)
• 26 AWG soliede aansluitdraad met wit isolasie
• 30 AWG -draad met wit isolasie
• 'N Klein hoeveelheid kleefband
• 5 of 7 x 12 mm M2 -skroewe en M2 -moere
• MicroController wat die LED -strook kan beheer
• Kragtoevoer vir MicroController en LED -strook.
• Houtgom
• JB Weld (of soortgelyke) gom wat akriel aan hout kan heg
• 3-4 x M3-skroewe en M3-moere (opsioneel, maar nuttig)

Gereedskap--

• Soldeerbout/soldeer
• Draadsnyer/stripper
• Lasersnyer (of 'n aanlyn diens soos Ponoko)

Stap 1: Ontwerp lêers en lasersny

Daar is ses vektorlêers vir lasersny, drie stukke vir die 4-syfer- of 6-syfer-opbou. Die lasersnitvorms is so groot dat hulle presies pas by die LED's en kondensators in 'n strook van 60 LED/meter 3535, dus moenie die grootte daarvan verander voordat u dit met laser sny nie.

• Sny SevenSegmentBase4Digits.svg of SevenSegmentBase6Digits.svg uit 1/8 "hout
• Sny EdgeLitSevenSegment4Digits.svg of EdgeLitSevenSegments6Digits.svg van 1/4 ″ helder akrielblad.
• Sny EgeLitSevenSegmentCover4Digits.svg of EdgeLitSevenSegmentCover6Digits.svg van 1/16 ″ duidelike akrielblad.

Stap 2: Verdraagsaamhede

Die toleransies vir hierdie projek is baie streng, en die segmente het kepe wat presies tussen mekaar is en * net * groot genoeg is om die LED's en kapasitors op die akrielstrook te hou (sien prent).

Omdat LED -stroke tussen die vervaardigers verskil, wil u die afstand en grootte van die LED's en kapasitors op u LED -strook nagaan om te bevestig dat dit in lyn is met die kerwe wat in die SVG -lêer verskyn. U kan die ontwerp toets voordat u die laser sny deur 'n skaalafbeelding van die segmente uit te druk en te kyk of die kepe in lyn is met u LED -strook. As die uwe nie presies pas nie, werk die opbou nie. As u goed is met CAD, moet u egter die afstand tussen die kerwe in die SVG -lêer kan aanpas by u strook.

Stap 3: Sny en bou die omhulsel

Sny die omhulselstukke uit 1/8 hout van u keuse. Ek het vergeet om hierdie stap te neem, maar neem eers die buitenste en binneste dekselstukke (buitelyne wat op die beelde getoon word) en bind dit vas met houtgom sodat die gate in lyn is met mekaar. Die groter stuk is die buitenste deel van die deksel en die kleiner stuk sit binne -in die omhulsel.

Let daarop dat die plasing van die gate nie heeltemal simmetries is nie, en daarom is die oriëntasie van die dekselstukke belangrik. Maak seker dat * ALLE * die gate in lyn is wanneer u die stukke in lyn bring. Klem die stukke vas of gebruik M3 -skroewe en moere deur die gate om dit vas te maak terwyl dit droog word.

Monteer die omhulsel van die omhulsel deur die stukke soos op die foto te lê, gom aan die kante aan te bring en die bypassende gleuwe en oortjies aan mekaar te skuif. Klem of plak die stukke saam terwyl die houtlym droog word.

Stap 4: Lasersny die akriel

Sny die omslagstukke uit 'n 1/16 helder akrielblad (aangedui as 'n vektorlyn in die beelde).

Sny die hoofhorlosie en segmente van 'n 1/4 helder akrielblad. Die stukke bevat baie klein besonderhede, dus maak seker dat die snit skoon genoeg is sodat die klein stukkies nie afbreek as u die stukke skei nie. Hou die stukke akriel in die laaste prent van hierdie stap

Skil die beskermende papier van * al die akrielstukke af. Dit sal 'n rukkie neem, en hopelik het u nog 'n paar naels oor as u klaar is.

Stap 5: Bedek die rande van alle klein akriel segmente

Die akrielsegmente en kolletjies is baie klein en laat baie lig uitblaas as ons nie die rande afskerm nie. Ons sal die * NON GELEIDENDE * kleeffolie hiervoor gebruik.

Ek het 'n vinielknipper gebruik om die foelie in lang 1/4 repies te sny. As u nie 'n vinielknipper het nie, kan u 'n exacto -mes of 'n skêr gebruik om stroke van 1/4 duim te sny (sien eerste prentjie).

Gebruik die foeliestroke om elke rand * behalwe die een met die inkepings * van die klein segmente en kolletjies, soos in die tweede prentjie, te bedek. Dit is die maklikste om die rande van die akriel met 'n lang stuk vinylfoelie te bedek en dit met ferm druk glad te maak voordat die oortollige afgesny word.

Neem ook 4 of 6 van die akrielvierkante (afhangend van of u 'n skerm van 4 of 6 syfers het) en bedek die * rand * van elke vierkant met 'n vinylfoeliestrook soos in die derde prentjie gesien.

Stap 6: Bevestig die omslag en die belangrikste akrielraam

Neem een van die 1/16 "akriel -omslagstukke en die groot 1/4" stuk (getoon bedek met beskermende papier in die eerste prentjie) en rangskik dit sodat die klein gaatjies bo -op mekaar is. Steek 'n M2 -skroef in elke gat sodat die skroef deur die dekstuk kom en die 1/4 "akrielraam verlaat. Skroef die twee akriel stukke aan mekaar vas soos hieronder getoon. Let op die oriëntasie van die twee kolletjies relatief tot die gleuf onder hulle. Rig die raam bo -op die omslag sodat die twee kolletjies links van die gleuf is. Ons kyk af na die agterkant van die skerm.

Stap 7: Soldeer die LED -strokies

Sny twee of drie kleiner stroke (vir onderskeidelik 4 of 6 syfers) van die LED -strook van 28 pixels elk (eerste prent) om die syfers te verlig, en een of twee segmente van 2 pixels elk om die kolletjies te verlig. Hou die soldeerblokkies aan die data -invoerkant van die strook. Sny die uitgang van die strook taamlik naby die finale kapasitor af - dit is nie nodig om die pads daar te hou nie - want daar is * net * genoeg ruimte vir die strook om in te pas. Probeer om geen verbindings (wat gewoonlik elke 30 pixels voorkom) in die strook op te neem nie, aangesien presiese afstand tussen die LED's belangrik is.

Sny vir elke 28 pixel strook twee lengtes van 26 AWG soliede aansluitdraad en een lengte van 30 AWG gestrande draad, almal met wit isolasie. Gebruik lengtes van ongeveer 8 duim. Ons gebruik die gestrande draad vir sein en die aansluitdraad om krag te verskaf.

Smeer SLEGS aan die ingangskant van die strook soldeer op die seinblok, strooi dan die punt van die 30 AWG -gestrande draad af en maak dit vas, en sorg dat daar geen verdwaalde drade na die 5V of GND -lyne (tweede prent).

Smeer nou soldeer aan op die 5V- en GND -pads wat u pas aan die * BACK * kant van die LED -strook skoongemaak het, strook en trek die punte van die 26 AWG -drade vas en soldeer dit dan aan die power pads. Buig die drade versigtig opwaarts tot 'n hoek van 90 grade net verby die soldeerbout. Die drade moet soos dié in die derde prentjie lyk.

Aangesien beide kragdrade wit is, moet u die punte met 'n skerp punt merk, sodat u dit later kan onderskei, soos in die laaste prentjie getoon.

Dit is 'n goeie idee om die verbindings nou te toets voordat u die draad in die skermraam plaas. Maak seker dat al die LED's brand en dat daar geen kortbroek is nie. Die volgende stap is om die akrielstukke en LED -stroke vir die syfers in die skerm te monteer. Ons herhaal dieselfde proses vir elke paar syfers.

Stap 8: Sluit die LED -strook en segmente vir die syfers in die akrielraam in

Nou begin ons die LED -strook en stukke akriel in die raam voeg. Ons begin vanaf die middel van die strook en werk uitwaarts terwyl elke helfte van die strook die pad volg wat in die eerste prentjie aangedui word.

Neem die 28 pixel LED strp en steek dit in die raam soos aangedui, sodat die kragdrade in die gleuf tussen die syfers pas, en daar is 14 LED's beskikbaar vir elke syfer. Die ingang van die LED -strook, wat die seindraad bevat, moet regs (vanuit ons huidige aansig) van die twee syfers ingaan. Ons sal hierdie LED -strook rondom die omtrek van elke sewe segmentskerm heg. Trek die papier weg van die middel van die strook terwyl u gaan, maar plak slegs 'n klein gedeelte van die strook op 'n slag, want u sal waarskynlik gedeeltelik daarvan moet verwyder en weer sit om seker te maak dat die stukke behoorlik pas.

Stel een syfer op 'n slag bymekaar, begin met die regterkantste van die twee syfers (die een wat die seininvoerdraad bevat). Elkeen van die sewe klein segmente in die syfer stem ooreen met twee LED's op die strook. Wissel alternatief deur twee pixels van die LED -strook vas te plak en voeg dan een segment by. Plaas al die klein segmente met die geëtste kant na bo. Die randbeligtingseffekte lyk baie beter as daar aan die agterkant van die verligte akriel ets is. As u nie seker is watter kant geëts is nie, krap u albei kante met 'n vingernael, en u kan die groewe aan die geëtste kant voel.

Plaas die segmente in die raam terwyl u gaan. Dit is belangrik dat alles goed pas, sodat elke keer as u 'n deel van die akrielstrook vassteek, die segment bo -op die strook druk en seker maak dat die segmente goed in die omtrek van die syfer pas. 'N Klein pincet is handig as u die LED-strook moet oplig en weer sit.

Nadat die eerste drie segmente aangebring is, plaas 'n akriel vierkant in die middel van die onderste "lus" van die syfer. Gebruik die akrielvierkant met vinylfoelie wat een rand bedek. Die foelie moet op die rand van die vierkant naaste aan die middel van die syfer wees. Dit is die maklikste om die vierkant te plaas deur dit in die boonste "lus" te plaas en afwaarts te skuif totdat dit tussen die segmente rus.

Bevestig die res van die LED -strook om die omtrek van die syfer soos aangedui, maar wag om die stukke van die akriel -segment in te voeg. As u aan die einde kom, plak die laaste twee pixels van die LED -strook oor die vinylfoelie wat die boonste rand van die vierkant bedek. Die heel laaste stel soldeerkussings op hierdie gedeelte van die strook oorvleuel die soldeerblokkies op 'n vorige deel van die strook (sien prent hieronder). Voordat u dit vassteek, is dit belangrik om 'n * baie dun * stuk isolasie tussen die twee dele van die strook te plaas. Ek sny 'n klein stukkie kleeflint en plak dit aan die onderkant van die kussings aan die einde van die strook vas.

Voeg die laaste stukke van die akriel -segment by. As u aan die einde van die strook kom, moet u baie versigtig wees as u dit plaas, sodat u nie die seindraad wat aan die einde van die strook vasgemaak is, kan losmaak nie. (Ek het dit gedoen en moes al die stukke en LED -strook verwyder en weer begin. Dit is nie die einde van die wêreld nie, maar dit is 'n pyn) Maak seker dat die seindraad uit die syfer strek, soos in die laaste prentjie getoon.

Skuif die laaste vierkant in die boonste gedeelte van die syfer. Daar is geen vinylfoelie op hierdie vierkant nie. Die pasvorm sal redelik stewig wees. Die maklikste manier om die vierkant te plaas, is om eers die onderste gedeelte van die vierkant op sy plek te druk en ligte tot matige druk (jy hoef nie te sweet nie) afwaarts uit te oefen terwyl jy in die bokant van die vierkant steek. Die vertikale kanale tussen die syfers vir die drade maak die onderste gedeelte van die syfer effens buigbaarder as die bokant. U moet u oordeel gebruik oor hoe hard u die stuk op sy plek kan druk as dit nie maklik ingaan nie.

Stap 9: Lei die seindraad

Sodra al die akriel stukke op hul plek is, gaan ons die seindraad van 30 AWG versigtig deur die klein kanaal tussen die stukke, soos hieronder getoon, en voer dit dan in die kanaal met die kragdrade. Ek het 'n pincet gebruik om dit saggies in die kanaal te druk en die drade met kleeflint vasgeplak sodat dit nie sou uitkom tydens die samestelling van die ander syfers nie.

Stap 10: Herhaal vir alle syfers en toets

Nog moeg? Ons moet nog steeds die stukke in die linker syfer bymekaarmaak. Die proses is dieselfde as die wat ons pas voltooi het, maar dit is effens makliker omdat (1) daar geen seindraad aan hierdie kant is nie en (2) as u die einde van die LED -strook naby die kapasitor afgesny het, soldeerblokkies in hierdie syfer sal oorvleuel (as dit om een of ander rede gebeur, moet u baie dun isolerende materiaal tussen hulle plaas). As u die stukke vir die linker syfer plaas, moet u die LED -strook in die spieëlbeeldpatroon van die regte syfer plaas, soos aangedui in die padbeeld met die blou pyle in stap 8.

Sodra albei syfers heeltemal in plek is, koppel die kragsein en aarddrade aan die mikrobeheerder van u keuse en voer 'n toetsprogram uit om seker te maak dat die LED -strook reg werk. Alles het ongeveer 50% van die tyd vir my die eerste keer gewerk. Die mees algemene probleme was die gevolg van 'n draad wat ontkoppel is of in aanraking kom met 'n ander soldeerblok.

As alles goed lyk, is die volgende stap om die LED -strook en akriel -segmente in die ander syfers in die skerm te plaas, en volg dan presies dieselfde proses. Toets elke stel syfers sodra hulle klaar is.

Stap 11: Sluit die LED -strook en akriel vir die kolletjies in

Vervolgens gebruik ons kort segmente van die LED -strook met slegs twee pixels om die kolletjies in die skerm te verlig. Daar sal een of twee paar kolletjies wees, afhangende van of u die 4 of 6 -syfer -skerm bou. Die kolletjies is aansienlik makliker om te installeer as die syfers.

Sny drie lengtes van 26 AWG -aansluitdraad en soldeer dit aan die ingang van die 2 pixel lengte van die LED -strook. Merk die punte van elke draad sodat u weet watter 5V, sein en GND is. Ek het rooi, blou en swart skerpies gebruik om 'n deel van die isolasie op elke draad te kleur. Trek die kleefsteun van die LED -strook af en plak die LED -strook aan die agterkant van die gleuf vas, terwyl die drade langs die vertikale kanaal hang en aan die onderkant van die raam uitkom.

Vind die klein akriel kolletjies wat in die raam pas. Bedek hul omtrek met vinylfoelie, net soos vir die segmente. Plaas hulle in hul individuele ruimtes met die geëtste kant na bo en die LED en kapasitor van die LED -strook in hul onderskeie kerwe.

As al die kolletjies en syfers voltooi is, moet u vertoning soos die laaste prentjie lyk.

Stap 12: Bedek en beveilig die skerm

Sodra al die syfers en kolletjies bymekaargemaak is en alle LED -stroke getoets is, plaas ons die ander dun akrielbedekking daaroor. Draai die moere van die M2 -skroewe los, laat die skroewe op hul plek en verwyder die band wat die drade vas hou, versigtig. Laat sak die boonste helder akrielbedekking versigtig oor die raam, steek die skroewe deur die gate in die omslag en sorg dat alle drade binne hul onderskeie kanale bly. As alles op die regte plek is, skroef en draai die moere stewig vas.

Stap 13: Heg die omhulsel aan

Nou heg ons die skerm aan die deksel van die omhulsel. Plaas die deksel langs die skerm sodat die drade in lyn is met die gate in die deksel. Die deksel is NIE simmetries nie, aangesien die drade van die kolletjies nie halfpad tussen syfers is nie, dus is daar slegs een rigting waarin die belyning perfek is.

Draai die ente van elke stel drade van bo af deur die ooreenstemmende gate in die deksel en werk die skerm dan versigtig na die deksel sodat die oortjies in die akriel in die reghoekige gleuwe in die deksel pas. U sal dit waarskynlik in klein stappe bereik het. Plaas die ente van elke draad deur die gate en skuif die deksel versigtig langs die drade, en neem afwisselend die speling in elke groep drade. Wees baie versigtig om nie te hard aan een draad te trek nie. Uit ervaring gesê, is dit 'n groot probleem om op hierdie stadium 'n draad te ontkoppel. Werk die oortjies saggies in die gleuwe. Die pasvorm is nie baie styf nie, dus moet u die oortjies in die gleuwe plak (met JB Weld of 'n soortgelyke gom wat op akriel en hout werk) sodra al die elektronika gekoppel en getoets is.

Ek het 'n paar rekkies om die skerm en die deksel gehardloop om dit stewig bymekaar te hou terwyl ek aan die bedrading werk. In die bostaande prentjie het ek al 5 kragdrade in een groep en al 5 gronddrade in 'n ander groep saamgesoldeer, en elke groep by 'n enkele ingangsdraad gevoeg en daarna alle soldeerverbindings bedek met baie krimpbuise.

Stap 14: Heg 'n mikrobeheerder (of twee) aan

Daar is baie verskillende maniere om 'n kontroleerder aan die skerm te koppel. U kan die drade direk aan u beheerder soldeer, maar ek verkies om verbindings aan die drade te koppel, wat die buigsaamheid laat om mikrobeheerders uit te ruil. Ek het alle kragdrade en alle gronddrade saam gekombineer, en ek het elk van die 5 seindrade aan 'n enkele 5 -koppelpin -aansluiting gesoldeer.

Ek het verskillende beheerders probeer met die randverligte sewesegment. Ek hou van prototiperingskodes vir LED -stroke in CircuitPython, want dit is vinnig en maklik om iets aan die gang te kry. Daar is baie pixels om te beheer, so ek het gekies vir die Adafruit Itsy Bitsy M4 Express wat gebaseer is op 'n ATSAMD51-bord en vinnig en kragtig genoeg is om die 88 RGB-LED's in die 6-syferhorlosie te beheer, maar tog klein genoeg om te pas maklik in die omhulsel. Die Itsy-Bitsy M4 Express het goed gewerk, maar ek wou ook IoT-verbinding hê, so ek het probeer om die kode vir die skerm op 'n ESP32-bord uit te voer. Ek het probleme gehad om die kleure in die strook te beheer terwyl ek aan die internet gekoppel was - soortgelyk aan hierdie probleem: https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel/issues/139. Die beste oplossing was om die LED -stroke van die Itsy Bitsy -bord te beheer en 'n ESP8266 (die Lolin D1 Mini Pro) te gebruik om gereeld die regte tyd van die internet af te haal en dit via seriële kommunikasie na die Itsy Bitsy te stuur.

Die diagram toon bedrading vir die 6-syfer-skerm. Om dit vir die 4-syfer-skerm aan te pas, moet u "Dot Strip 2" en "Num Strip 3" weglaat. Aangesien die kommunikasie tussen die Lolin D1 Mini en die Itsy Bitsy eenrigting is, is dit slegs nodig om die Lolin TX aan Itsy Bitsy RX te koppel. Ek het 'n mikro-USB-uitbreekbord gebruik om 5V-kraginvoer via 'n mikro-USB-kabel te kry.

Stap 15: Kodering van die skerm

Die skerm is as 'n horlosie gekodeer, maar daar is baie ekstra potensiële ekstra funksies. Dit kan 'n afteller wees, 'n temperatuurvertoning, 'n vertoning van volgers op sosiale media, of basies 'n vertoning van enige maatstaf wat in getalle voorgestel kan word.

Arduino -kode

Ek het die Lolin D1 Mini Pro met die Arduino IDE geprogrammeer. Die kode, in die aangehegte ".ino" -lêer, maak verbinding met die internet en gebruik die "NTPClient" -biblioteek (beskikbaar by die Arduino -biblioteekbestuurder) om die regte tyd te verkry. Die NTPClient -voorwerp lees elke 10 minute die tyd van die NTP -bediener. Dit formateer en stuur elke 10 sekondes 'n tydstring oor die reekspoort.

CircuitPython -kode

Die Circuit Python -kode, in die aangehegte ".py" -lêer, wat op die Itsy Bitsy -meningspeilings die seriële poort gebruik, om die tydsnare wat deur die ESP8266 gestuur is, te lees. Dit stel 'n nuwe basistyd in met elke nuwe tydstring wat dit ontvang, en volg dan die huidige tyd met behulp van die monotoniese () funksie uit die tydbiblioteek.

Die kode gebruik die adafruit_fancyled -biblioteek om kleure in HSV -formaat te kies en gammakorreksie toe te pas voordat dit vertoon word. Die kleur van die getalle ontwikkel oor 'n siklus van 60 sekondes wat elke minuut weer begin. Die indekse van die segmente wat nodig is om 'n gegewe nommer op die LED's te vertoon, word as bisse in die skikking digitSegments gestoor en in die funksie drawStripDigit uitgepak.

Stap 16: Sjoe

As jy so ver gekom het, goed vir jou! Ek hoop jy geniet hierdie projek. Dit was baie werk, maar baie lonend om te maak.