Đồng hồ vô hạn điều khiển bằng điện thoại thông minh: 5 bước (có hình ảnh)

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:15

Tôi đã xem nhiều dự án về Gương vô cực và Đồng hồ vô cực trên Vật phẩm hướng dẫn, vì vậy tôi quyết định làm của mình. Nó có thể không khác mấy so với những cái khác… nhưng tôi đã tự mình làm nên nó là như vậy!

Trong trường hợp bạn chưa biết:

Đồng hồ vô cực là gì?

Đồng hồ vô cực sử dụng nhiều phản xạ giữa gương và gương bán phản chiếu để tạo ra ảo giác về độ sâu tuyệt vời trong khi nó chỉ sâu một cm!

Thời gian được biểu thị bằng đèn LED phản chiếu nhiều lần giữa các giao diện này và tạo ấn tượng về độ sâu.

Nhiều phản xạ tạo ấn tượng về chiều sâu

Các đèn LED có thể định địa chỉ và nhiều màu, vì vậy có thể dễ dàng sử dụng chúng để tạo các hình ảnh động ánh sáng.

Tôi muốn làm cho nó tương tác và thay đổi, vì vậy tôi đã thêm điều khiển điện thoại thông minh bằng giao tiếp Bluetooth. Có hai cách thực sự giao tiếp giữa đồng hồ và điện thoại thông minh. Người dùng có thể sử dụng HMI (Human Machine Interface) để thay đổi các thông số khác nhau, chẳng hạn như hình ảnh động, màu sắc. Nhưng cô ấy cũng có thể gửi các lệnh trực tiếp, chẳng hạn như thay đổi thời gian và đồng hồ trả lời để nói rằng lệnh đó được chấp nhận hay không.

HMI được thực hiện bằng một ứng dụng Android có thể lập trình được, vì vậy tôi chỉ cần thiết kế nó và viết mã giao tiếp ở phía Arduino.

Chúng ta hãy bắt đầu ngay bây giờ…

Bước 1: Bạn cần gì?

Để tạo ra chiếc đồng hồ vô cực này, đây là những gì bạn cần (giá chỉ mang tính chất):

• Một nano Arduino (2 USD)
• Một dải led có thể định địa chỉ, chẳng hạn như led WS2812, 60 led mỗi mét (6 USD)
• Mô-đun bluetooth, chẳng hạn như HC-05 (3 USD)
• Một breadboard (1,5 USD)
• Nguồn cung cấp 5V, có thể cung cấp 4A trở lên
• Một vài dây điện
• Điện thoại thông minh chạy Android và ứng dụng Bluetooth Electronics từ KeuwlSoft
• Một số miếng ván sợi mật độ trung bình (MDF, một dày 3 mm và một dày 10 mm)
• Một tấm plexiglas hoặc tấm perspex trong suốt (khoảng 15 đến 20 USD)
• Màng keo gương và gương bán phản chiếu (từ 4 đến 15 USD)
• Đầu nối, điện trở và một điện dung 1000µF
• Một số keo và băng keo.

Sơ đồ nguyên lý hình học của đồng hồ

Tấm plexi phải dày từ 2 đến 3 mm để nó luôn cố định khi sử dụng.

Sơ đồ trên giải thích dạng hình học của đồng hồ. Dải đèn led được đặt ở giữa hai gương. Tất nhiên, bạn cần 60 trong số những đèn led đó trên dải. Bạn có thể tìm thấy các dải đèn LED trực tuyến với 60 đèn LED trên mỗi mét, vì vậy một trong số đó là tốt. Khi đó chu vi của vòng tròn dẫn là 1m, đường kính của nó là 100 / PI = 31,8 cm (khoảng 12,53 inch).

Chuẩn bị các thành phần của bạn

Cắt một hình tròn có đường kính này trên tấm ván MDF 3mm. Để làm điều này, tôi đã đến fablab địa phương và yêu cầu sử dụng máy cắt laser. Họ thậm chí có thể làm điều đó cho bạn, nếu bạn yêu cầu tử tế và bạn đến với bảng: chỉ mất vài giây. Trong khi bạn ở đó, hãy cắt cùng một đĩa trong đĩa thủy tinh của bạn.

Từ tấm MDF, bây giờ bạn có một đĩa và đĩa có lỗ tròn. Giữ cả hai cho sau này.

Để giữ các đèn LED ở đúng vị trí, cũng cắt trên tấm MDF dày 1cm một hình trụ mỏng có cùng đường kính. Độ dày không quan trọng miễn là nó không quá mỏng manh. Dải đèn LED sẽ được đặt bên trong hình trụ này, vì vậy điều quan trọng là chu vi bên trong bằng với chiều dài của dải. Quá dài hoặc quá ngắn và một số led có thể có khoảng cách không đều nhau, vì vậy hãy rất chính xác ở đây.

Cắt một tấm dày như vậy có thể lâu hơn một chút so với cắt tấm mỏng. Hỏi chủ cửa hàng xem máy cắt laser của họ có đủ mạnh để cắt độ dày đó không. Đối với tôi, tia laser phải vượt qua hơn mười lần cho phần đó, so với chỉ hai lần cho tấm kia.

Bạn cũng có thể…

Cũng có thể sử dụng ván thủy tinh trong suốt hoặc màu ở đây thay vì MDF. Plexiglas tồn tại với nhiều màu sắc khác nhau, từ đen đến vàng đến xanh lá cây và tím, vì vậy đừng ngần ngại thử chúng.

Fablab biết cách cắt chúng, và cắt plexiglass rất "sạch" so với gỗ có thể "cháy" (ý tôi là thay đổi màu sắc do năng lượng laser) tại đường đi của tia laser. Gương cũng tồn tại, có thể giúp bạn tiết kiệm tiền mua phim gương. Chỉ cần nhớ trong khi cắt nó, để phát tia laser ở mặt sau của gương…

Dưới đây là các tệp hình học cho việc cắt laser.

Bước 2: Lắp ráp đồng hồ

Để làm đồng hồ, bạn chỉ cần lắp ráp các bộ phận, theo sơ đồ.

Chuẩn bị trường hợp

Đầu tiên, dán phim gương lên đĩa MDF. Nó sẽ là đáy của đồng hồ.

Thứ hai, dán màng bán trong suốt lên đĩa plexiglas. Điều này tạo thành mặt kính phía trước của đồng hồ. Đĩa này sẽ được lắp vào tấm MDF, trong lỗ tròn: dùng keo dán gỗ dán lên nếu cần, hoặc dùng cao su silicone.

Cuối cùng, chuẩn bị đèn LED. Đèn LED WS2812 sử dụng 3 tấm đệm kết nối: cung cấp điện áp, nối đất và lệnh. Nếu đã có 3 dây điện được kết nối, chỉ cần sử dụng chúng. Nếu không, hãy hàn 3 dây vào miếng đệm kết nối. Hãy nhớ rằng đèn LED là thiết bị phân cực: điều này có nghĩa là dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Hướng này được chỉ ra trên dải bằng một mũi tên. Sau đó, bạn nên hàn các dây ở cuối dải từ nơi mũi tên đến (không phải cuối mà mũi tên trỏ đến).

Dán các đèn LED vào bên trong hình trụ MDF dày và lắp ráp 3 phần, bằng keo và / hoặc băng dính.

Sau đó, phần điện tử

Đặt Arduino vào breadboard và tạo mạch như hình trên. Đảm bảo tất cả các mặt đất (GND) được kết nối (GND từ Arduino, mô-đun HC-05, dải LED và nguồn cung cấp).

• Các chân RX và TX của mô-đun Bluetooth HC-05 được kết nối với các chân D3 và D2 của Arduino
• Đường dữ liệu của dải LED được kết nối với chân D12, bạn có thể chèn điện trở 300 Ohms vào giữa nếu có.

Nếu bạn muốn thay đổi các chân, hãy thay đổi định nghĩa của chúng trong mã cho phù hợp (dòng 7 và 13 của tệp ino).

Lưu ý rằng mô-đun HC-05 yêu cầu bộ chia điện áp cho chân RX của nó, như hình dưới đây. Vì vậy, bạn cần một điện trở 1000 Ohms và một điện trở 2000 Ohms.

Nguồn cung cấp được sử dụng cho cả Arduino và dải LED. Đầu tiên kết nối tụ điện 1000µF trong một đầu cuối vít (domino). Bạn có thể sử dụng trình kết nối nhanh nếu có. Xem tại đây để biết thêm chi tiết.

Tụ điện này cũng có thể được phân cực: đảm bảo rằng chân + và - được kết nối với + và - của nguồn cung cấp. Như có thể thấy trên hình ảnh của tụ điện, chân - được gắn một dấu trừ lớn.

Sau đó từ đầu nối, cắm dây điện để kết nối Dải LED và bảng Arduino. Như đã nói ở trên, tất cả GND nên được kết nối với nhau. Từ điện thế dương của nguồn cung cấp, kết nối dây 5V của dải và đấu một dây vào chân 5V của Arduino: để nó không kết nối trong thời điểm này, bạn sẽ kết nối nó ở cuối.

Kiểm tra mọi thứ… hai lần

Kiểm tra tất cả các kết nối hai lần… Sử dụng đồng hồ vạn năng nếu bạn có để kiểm tra tính liên tục của điện.

Nếu mọi thứ đều chính xác, đồng hồ của bạn gần như đã sẵn sàng. Không cung cấp nó cho bây giờ.

Bước 3: Tải lên mã

Hãy lập trình

Để tải lên mã trong Arduino nano, hãy sử dụng Arduino IDE. Đặt tất cả các tệp vào một thư mục có tên "Horloge_LED3_nano_BTOK" trong thư mục Arduino của bạn. Mở IDE, chọn các thông số thích hợp (loại bo mạch, cổng COM, v.v.) và nhấp vào nút tải lên.

Trên điện thoại thông minh Android của bạn, hãy cài đặt ứng dụng Bluetooth Electronics, bạn có thể tìm thấy ứng dụng này dễ dàng trên Google Play. Tải xuống tệp "BluetoothElectronicsCode.txt" từ Có thể hướng dẫn này và thay đổi phần mở rộng thành zip: bạn sẽ nhận được một kho lưu trữ zip có mã cho giao diện điện thoại thông minh chạy với Bluetooth Electronics.

Khi bạn đã sẵn sàng, hãy cắm nguồn cung cấp. Đèn LED sẽ sáng lên, mô-đun HC-05 cũng sẽ phát sáng để tìm kiếm kết nối. Khởi chạy ứng dụng Android và làm theo hướng dẫn để ghép nối mô-đun Bluetooth với điện thoại thông minh của bạn. Khi đã sẵn sàng, hãy khởi chạy HMI: bạn đã sẵn sàng chơi!

Lưu ý rằng…

Đèn LED đầu tiên của dải nên được đặt trên đầu đồng hồ. Nếu bạn không đặt nó ở đó, bạn có thể thay đổi giá trị tham số bù đắp trong mã (dòng 65 của tệp ino). Nó sẽ chăm sóc điều đó.

Khi bạn dán Dải đèn LED vào bên trong hình trụ nông, có 2 lựa chọn: dải này quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Nếu bạn làm sai cách, kim đồng hồ sẽ quay sai hướng! Đừng lo lắng. Chỉ cần thay đổi giá trị của biến boolean sens_horaire thành true (dòng 77 của tệp ino)

Bước 4: Thưởng thức

Một cài đặt cuối cùng…

Bây giờ, hãy đặt thời gian. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các lệnh đơn giản mà bạn nhập vào bảng điều khiển nhỏ ở phần dưới bên trái của HMI.

• Hxx: đặt giờ thành xx (ví dụ: H4)
• Myy: đặt phút (ví dụ: M15)
• Szz: đặt giây (ví dụ: S30)

Các lệnh có thể được xâu chuỗi bằng cách chèn một ngôi sao giữa chúng, ví dụ: H4 * M15 * S35

Đặt giờ và / hoặc phút sẽ đặt lại giây về không.

Sau đó, bạn sẽ thấy giờ được theo dõi bằng đèn LED ĐỎ, phút bằng đèn LED XANH:

Bây giờ là 9:52:00!

Màu của giây có thể được thay đổi bằng cách sử dụng thanh trượt trên HMI

Khi bạn di chuyển thanh trượt, vòng tròn nhỏ ở phía bên phải sẽ hiển thị màu hiện tại. Khi thanh trượt dừng lại, nó sẽ gửi màu đến đồng hồ và đèn LED của giây thay đổi tương ứng.

Thanh trượt ANIMATION và PALETTE có thể được sử dụng để chọn và tùy chỉnh các hoạt ảnh ánh sáng trên đồng hồ. Kiểm tra chúng và xem video để biết một số ví dụ. Khi bạn thay đổi một số cài đặt trên HMI, bảng điều khiển nhỏ sẽ hiển thị câu trả lời từ Arduino.

Ảnh động…

• 0: Chỉ hiển thị thời gian, bạn có thể thay đổi màu của giây bằng thanh trượt.
• 1: Một nền màu (bạn có thể thay đổi màu sắc) có biên độ thay đổi.
• 2: Cầu vồng xoay
• 3: Một dải màu (có thể thay đổi) thực hiện một lượt mỗi giây.
• 4: Một sọc màu bật ra khỏi kim giây.
• 5: Một nền màu (bạn có thể thay đổi bảng màu) có biên độ ngẫu nhiên.
• 6: Vừa hiển thị giờ, kim giây thay đổi biên độ phát sáng.
• 7: Xoay cờ (thay đổi bảng màu để thay đổi cờ trong số 4 cờ có thể có)

Quốc kỳ Pháp - lúc này là 7:11:51

Gần đây, một hoạt ảnh khác đã được thêm vào, thay đổi cứ sau 15 giây đối với một hoạt ảnh được chọn ngẫu nhiên.

Nút MINUTES bật và tắt đèn LED trắng sau mỗi 5 phút trên đồng hồ.

Bây giờ là 7:11:25

Lưu ý rằng video và ảnh được thực hiện bằng điện thoại thông minh nên có chất lượng kém. Màu sắc trên đồng hồ sáng hơn và chính xác hơn nhiều so với những gì chúng trông như trên video…

Còn gì nữa?

Tôi hy vọng bạn sẽ thích làm chiếc đồng hồ vô cực này. Còn nhiều việc phải làm: bạn có thể sơn tấm MDF phía trước để làm cho nó đẹp hơn, thêm một dải đèn LED khác ở mặt ngoài của hình trụ để có một số ánh sáng động trên tường, v.v.

Bước 5: Phiên bản mới để giữ thời gian chính xác

Đồng hồ của Arduino nano có xu hướng trôi theo thời gian, vì nó không có đồng hồ chính xác. Tôi đã tạo một phiên bản khác bằng cách sử dụng Đồng hồ thời gian thực (RTC) để giữ thời gian chính xác.

RTC tồn tại trong nhiều mô hình khác nhau, tôi khuyên bạn nên sử dụng mô-đun DS3231, mô-đun này rất chính xác (so với DS1307). Phiên bản mới này của chương trình sử dụng thư viện MD-DS3231, có sẵn tại đây. Chỉ cần tạo một thư mục mới có tên Horloge_LED3_nano_BT_RTC trong thư mục Arduino của bạn và tải xuống tất cả các tệp.

Kết nối DS3231 như một thiết bị I2C, tức là SDA với A4 và SCL (hoặc SCK) với A5

Đầu tiên, bạn cần đặt thời gian của RTC. Hãy xem ví dụ này Bảng hướng dẫn hoặc hướng dẫn này.

Tải lên tệp Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino trên nano Arduino của bạn và chạy nó. Thời gian được làm mới sau mỗi 30 phút, vì vậy đồng hồ vẫn chính xác mọi lúc.

Tất nhiên, bạn cần có pin trên mô-đun RTC, vì nó giữ cho RTC sống sót ngay cả khi nó không được cung cấp bởi Arduino và nó có thể giữ thời gian chính xác.