ساعت کلمه‌ای LED با آردوینو؛ ساخته‌ی دست

معرفی

ساعت کلمه‌ای (Word Clock) ساعتی است که وقت را با روشن‌کردن کلمه‌های یک جمله نشان می‌دهد، مثلا «IT IS QUARTER PAST THREE IN THE AFTERNOON AND WARM» (ساعت سه و ربع بعدازظهر است و هوا گرم است). این را در سال ۲۰۲۱ برای خودم ساختم: از بدنه‌ی تراش‌خورده و سیم‌کشی ۲۵۶ LED تا صفحه‌ی سیاه جلو با حروف سفید.

ایده‌ی ساعت و طرح بدنه از یک پروژه‌ی متن‌باز از Wouter Devinck (۲۰۱۴، مجوز CC BY-NC-SA 4.0) آمده که در Instructables منتشر شده است. آن پروژه به همان شکلی که منتشر شده درست کار نمی‌کرد و باگ داشت، پس فریمور را کامل از صفر خودم نوشتم، نوع LEDها را عوض کردم و نسخه‌ی خودم را ساختم.

ساعت چه نشان می‌دهد

صفحه‌ی ساعت ۱۶ ردیف و ۱۶ ستون حرف دارد و پشت هر حرف یک LED است. فقط کلمه‌های لازم روشن می‌شوند:

• ساعت و دقیقه، مثل «HALF PAST SEVEN» یا «TWENTY TO NINE».

• بخش روز: MORNING، AFTERNOON، EVENING یا NIGHT.

• کلمه‌ی دما: COLD، COOL، WARM یا HOT، از روی دمای محیط.

بقیه‌ی حروف خاموش می‌مانند و روی شیشه‌ی سیاه به‌سختی دیده می‌شوند، پس ساعت وقتی همه‌ی کلمه‌ها خاموش‌اند فقط یک صفحه‌ی سیاه ساده است. نمودار زیر اجزای اصلی را نشان می‌دهد.

نحوه‌ی کار

یک ماژول ساعت زمان‌واقعی DS3231 وقت را با دقت نگه می‌دارد، حتی وقتی برق قطع است. آردوینو Nano آن را می‌خواند، به کلمه‌ها تبدیل می‌کند و برای ۲۵۶ LED یک تصویر ساده می‌سازد. LEDها را ۴ برد درایور با تراشه‌ی MAX7219 روشن می‌کنند که پشت سر هم به آردوینو وصل‌اند. روشنایی LEDها قابل تنظیم است. در چهار گوشه‌ی صفحه چهار حسگر لمسی هست که با لمس شیشه جواب می‌دهند.

ساخت

بخش‌های اصلی ساخت این‌ها بود:

• بدنه: بدنه از طرح متن‌باز گرفته شده است؛ برای هر LED با CNC و دریل سوراخ و جا باز شد.

• LEDها: هر ۲۵۶ LED را یکی‌یکی روی یک شبکه‌ی ۱۶×۱۶ لحیم کردم؛ در چهار بخش ۸×۸ که هر کدام به یک درایور می‌رسد.

• الکترونیک: بردهای درایور با MAX7219، آردوینو Nano، ماژول ساعت DS3231 و حسگرهای لمسی. نوع LEDها را نسبت به طرح اصلی عوض کردم.

• نرم‌افزار: فریمور را از صفر خودم نوشتم.

• صفحه‌ی جلو: یک شیشه‌ی سیاه (اکریلیک) با حروف سفید و پایه‌های فلزی، که روی آن «Made by Alireza» نوشته شده.

تصاویر زیر ساعت روشن روی دیوار، همه‌ی حروف روشن در تست، صفحه‌ی جلو، پشت سیم‌کشی‌شده و قطعه‌ها و بدنه‌ی تراش‌خورده را نشان می‌دهد.

مشخصات

• ۲۵۶ حرف و ۲۵۶ LED در شبکه‌ی ۱۶×۱۶

• میکروکنترلر: آردوینو Nano

• ساعت زمان‌واقعی: DS3231

• درایور LED: چهار برد با MAX7219

• چهار حسگر لمسی در گوشه‌ها

• نمایش ساعت، بخش روز و کلمه‌ی دما

نسخه‌ی بعدی

بعدا همین ساعت را به یک PCB کامل تبدیل کردم تا به‌جای سیم‌کشی دستی، همه‌چیز روی برد باشد.

نتیجه

یک ساعت دیواری کامل و کارا که با دست ساخته شد و روی دیوار خانه نصب شده است.