第1步:CountClock概念
CountClock旨在幫助幼兒學習講述時間:模擬時鐘(雙刻度和雙手,數字(或不存在),半小時和四分之一)的混亂概念都被分解并作為單獨提供學習步驟,適合幼兒。多色燈表示單獨的小時和分鐘刻度的時間。例如,對于最小的孩子,這導致僅顯示整個小時。只需計算燈光就可以讀出時間:知道不需要數字。在每個學習步驟中,可以添加模擬時間的附加概念,例如半小時或四分之一。對于年齡較大的孩子,可以突出顯示所有分鐘,包括秒數;在這個最高學習水平,CountClock的外觀非常接近傳統的模擬時鐘。有關CountClock概念的更多信息可以在最初的Instructable中找到:https://www.instructables.com/id/Countclock(2018年1月)。
第2步:木制CountClock外殼
CountClock外殼是一個由多個木板組成的三明治結構。中間板具有允許放置電子部件的大腔。前面板有一個12小孔的小圓圈,60分鐘的大圓圈。這些孔每個都有圓形光管,可將LED燈條的光線引導到可見前端,從而可以從一個角度讀取CountClock。木制CountClock外殼的最佳外觀是使用CNC銑削加工(因為它具有高精度和精細切削)。 CNC銑削設計文件有多種形式:源是人類可讀的可縮放矢量圖形(SVG),DXF文件可用的路由器。設計文件可以從單獨的Instructable下載,請參閱https://www.instructables.com/id/CountClock-Hours-and-Minutes.
第3步中的步驟6和7 :電子零件
此版本的CountClock只有一個Arduino控制器(Adafruit Trinket Pro)和兩個LED環(Adafruit Neopixel 24(其中只有12個LED用于小時)和Adafruit Neopixel 60(四個季度的15個LED)用于分鐘)。
您可以在當地電子商店輕松購買的其他電子零件:冷凝器(1微法拉),電阻器(1個) kOhm),傳統的燈泡LED用作光管(12個較大,比如說8毫米,60個較小,比如直徑5毫米)。還有一些布線和焊接需求。您還可以考慮集成光傳感器,以便將LED亮度調整為環境光。
添加計時器模塊是改進CountClock的一個好主意,但是在這個Instructable中沒有這樣做。可選元素是實時時鐘模塊(例如Adafruit.com上的DS1307)。如果沒有計時器模塊,您將持續監控您的CountClock是否保持良好的時間(取決于校準步驟的成功)。
如需連接電子零件,請參閱制造商的NeoPixelüberguide手冊。
步驟4:保護模板
保護模板是CountClock設計中的重要組成部分。它具有建設性和安全性,但也具有美學功能:它以這樣的方式引導光線,即僅打開目標光,而不是相鄰的光。保護模板是不透明的塑料板,最好在激光切割機上制作。源文件可用于人類可讀的可縮放矢量圖形(SVG),激光切割器可以使用DXF文件。保護模板的設計文件發布在單獨的Instructable中,請參閱https://www.instructables.com/id/CountClock-Protective-Template-Design.
第5步:Arduino代碼
此步驟中顯示了用彩虹色編程CountClock的Arduino代碼。代碼有很多注釋,很容易理解。使用的Arduino庫:Michael Margolis的TimeLib和Adafruit的Neopixel庫。
Neopixel LED需要有關紅色(R),綠色(G)和藍色(B)三種顏色的信息。通過同時向上和向下傾斜兩種顏色獲得彩虹效果。在所有數據點中,所有三種顏色都同時突出顯示。上圖顯示了小時的顏色模式(帶有填充數據點的行)和分鐘(帶有打開數據點的行)。關于Arduino代碼的一些評論:
對于LED環有24個LED的小時數,只需要12個燈。這意味著在幾小時之間跳過一個LED。選擇24個LED的環的原因是直徑較大。
Neopixel LED非常明亮,特別是在夜間不方便。因此,LEDS在晚上變暗,在夜間變暗甚至更多。這是通過變量‘Dimfactor’完成的,變量在10到30之間變化。較弱光的時間是可變的,取決于一年中的月份(參見下面代碼中的變量TwilightStartTime)。
在此設計中,不使用定時器模塊,這意味著使用Arduino板的定時器功能。它的時鐘不是很準確(這對于許多目的而言是可以防御的,但在時鐘中并不方便),因此需要進行校準。這是在主循環的下部完成的,但是每分鐘調整時間幾次,前進固定的秒數(缺點是秒跳不規則,創可貼解決方案是不顯示秒:要做所以,在代碼中注釋掉‘strip.setPixelColor(CurrentSecond + 24,strip.Color(SR,SG,SB))’。在當前代碼中,每分鐘調整12次,前進2秒。可能需要進一步調整,例如每小時一次,并且可以每天進行一次微調。但是建議應用計時器模塊,參見上面的步驟3.
可以下載Rainbow Colors中CountClock的Arduino代碼的當前版本(2018年7月版本1.0):
步驟6:制作此Instructable
拍攝明亮的LED并不容易:它們的光很快就會過度曝光圖像。這里應用的解決方案是拍攝兩張照片:一張關閉所有燈光(明亮地顯示CountClock正面)和一張所有燈光開啟,但快門時間非常短,導致圖像更暗。這兩張照片如上圖所示。然后,使用圖像處理軟件從較暗的圖片中切出燈光,并在單獨的圖層中打開明亮的圖片,這樣可以輕松地在此Instructable的開頭顯示GIF動畫。
步驟7:共享CountClock概念
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