Crie um Relógio LED Moderno de Madeira com Arduino Nano e RTC DS3231

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Driver LED IS31FL3731 (Adafruit)	1
Matriz LED Charlieplexed 16x9 Branco Quente (Adafruit)	1
Arduino Nano R3	1
RTC DS3231 (Real Time Clock)	1
Placa de Alumínio 5mm	1
Madeira recuperada para a caixa	1
Parafusos pequenos para madeira	4
Jumpers (genéricos)	1

Software e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Neste tutorial, construo um relógio LED de madeira simples, usando componentes eletrônicos modernos e técnicas tradicionais de marcenaria e metalurgia.

Uso uma matriz LED 16x9 da Adafruit como mostrador digital, alimentada por um Arduino Nano e uso um RTC DS3231 (Real Time Clock) para manter a hora. Também mostro como fazer a bonita caixa de madeira recuperada e alumínio como gabinete. Tudo com ferramentas simples (mais pequena furadeira de bancada). Esta é uma construção eletrônica bastante simples, assumo conhecimento básico de Arduino e capacidade de fazer soldas simples. Um bom tutorial introdutório de Arduino é aqui e há excelentes guias de soldagem.

Se você tem mais interesse em eletrônica do que marcenaria:

É perfeitamente possível fazer a caixa de MDF, usar uma caixa de projeto eletrônico, corte a laser, CNC ou impressão 3D e pular as partes de marcenaria deste tutorial.

Se você tem mais interesse em marcenaria do que eletrônica:

A eletrônica deste projeto é bastante simples. Sugiro primeiro se familiarizar com Arduino seguindo um tutorial introdutório. Se não tem interesse em eletrônica, você poderia montar um pequeno kit de relógio analógico ou usar componentes de um relógio digital pronto.

Mensagem de Segurança: Este projeto envolve furadeiras de alta velocidade, ferramenta rotativa, trabalho em metal e ferramentas muito afiadas. Sempre use óculos de segurança ao furar ou usar a ferramenta rotativa. Mantenha as mãos longe do fio afiado de formões, facas e plainas. Sempre corte longe de você. Cuidado!

Passo 1: Assista ao Vídeo da Construção

Criei um vídeo mostrando o processo de construção deste projeto. Espero que gostem. Confiram meus outros vídeos de construção e considerem se inscrever no meu canal.

Passo 2: Reúna Ferramentas e Materiais

Eletrônica

• Driver LED IS31FL3731 I2C
• Matriz LED Charlieplexed 16x9 Branco Quente
• RTC DS3231
• Bateria CR2032 para o RTC
• Arduino Nano
• Protoboard para prototipagem
• Jumpers para protoboard
• Placa perfurada para usar como gabarito de furação
• Fita isolante
• Solda e ferro de solda

Marcenaria e Metalurgia

• Formões afiados e martelo
• Plaina manual para acabamento da madeira
• Serra pequena
• Tupia manual
• Óleo de acabamento
• Lixa
• Furadeira ou furadeira de bancada com brocas 1mm e 4mm
• Lima para metal
• Ferramenta rotativa com disco de corte e discos de desbaste
• Serra para metal
• Pistola de cola quente
• Epoxi 5 min
• Estilete

Materiais Necessários:

• Bloco de madeira para fazer a caixa. O meu media 8,5cm x 6,5cm x 4,5cm.
• Placa de alumínio 5mm (opcional)
• 4 parafusos pequenos para madeira.

Passo 3: Monte a Eletrônica e Carregue o Sketch Arduino

Solde a placa breakout IS31FL3731 dos LEDs na matriz LED, a Adafruit tem instruções detalhadas aqui.

Usando o diagrama de circuito acima, monte o circuito na protoboard. Este diagrama também pode ser visto aqui.

Instale o Sketch Arduino

O sketch Arduino pode ser baixado aqui. Baixe e abra na Arduino IDE e faça upload para o Arduino. Se tudo estiver funcionando, o LED 16x9 deve mostrar a hora. Se a hora estiver incorreta, siga este tutorial para definir a hora correta no RTC.

Agora você está pronto para passar à fabricação da caixa.

Passo 4: Preparando a Madeira

Usei um pedaço de madeira dura recuperada que acabou medindo 8,5cm x 6,5cm x 4,5cm, incluindo o suporte de alumínio. Serre a madeira no tamanho desejado, depois limpe com uma plaina manual afiada ou lixa. Agora é hora de furar a grade de furos para os LEDs.

Passo 5: Furando a Grade de Furos para os LEDs

Tive sorte com este projeto. Uma placa perfurada de eletrônica tem furos posicionados exatamente onde os LEDs estão. Escolha um local na frente onde deseja a grade. Prenda a placa perfurada com fita e mascare uma grade de 16x9 furos.

Agora, com a furadeira de bancada e broca de 1mm, fure muito cuidadosamente uma grade de furos usando a placa perfurada como gabarito.

Passo 6: Serra a Tampa Traseira

Serrei uma seção da madeira original para usar como tampa traseira. Fazer isso resulta no veio final entre a seção principal da caixa e a tampa traseira combinando. Minha tampa traseira tinha 1/4 polegada de espessura. Usando uma serra pequena, serrei esta seção e limpei as marcas da serra com a plaina manual.

Passo 7: Escave o Interior da Caixa

Usando uma régua e/ou gabarito de marcação, marque a seção da caixa que será escavada. Se não quiser usar formão, uma furadeira de bancada com broca forstner ou tupia elétrica pode ser usada.

Escave cuidadosamente o material para fazer uma caixa oca. Deixei 1/4 polegada de material em todos os lados. Limpe o fundo do interior da caixa com uma tupia manual.

Notas sobre escavação com formão: Escavar este material usa a mesma técnica de escavar um encaixe. Este é um bom tutorial para como cortar um encaixe.

Sobre segurança com formão: Você poderia se barbear com um formão afiado, por isso a segurança é importante. Minha regra é sempre manter as mãos atrás da lâmina, nunca na frente.

Passo 8: Faça o Suporte de Alumínio (opcional)

Se quiser fazer um suporte de alumínio, use placa de alumínio de 5mm e corte no tamanho com serra para metal. Alumínio é macio e corta facilmente. Usando a furadeira de bancada, fure um retângulo interno como na foto. Então, usando a ferramenta rotativa com disco de corte, corte o retângulo interno. Limpe as marcas de corte com uma lima.

Usando epóxi 5 min, cole o suporte de alumínio na caixa de madeira. Limpe qualquer excesso de cola.

Passo 9: Acabamento da Caixa

Fure 4 furos piloto em cada canto da parte de trás da caixa e faça furos de escareamento rasos com broca maior. Parafuse a tampa traseira com parafusos pequenos de madeira. Um pouco de força é necessária para parafusar no alumínio.

Lixe tudo suavemente com lixa P120 e depois P320. Acabe a caixa com acabamento de sua escolha. Usei óleo de linhaça fervido. Tenha muito cuidado ao aplicar acabamento na grade de furos porque não quer bloqueá-los. Usei uma pequena quantidade de óleo em um pano e apliquei dando batidinhas sobre os furos.

Agora você está pronto para montar a eletrônica.

Passo 1: Solde os Fios e Monte a Eletrônica

Use o diagrama de circuito acima como guia para a configuração de fios que você precisa. Solde 12 fios em 4 configurações 'Y'. Usei fios de prototipagem fêmea-fêmea. Cubra a solda e fios expostos com fita isolante ou termorretrátil. Remonte o circuito sem a protoboard e verifique se está funcionando.

Com muito cuidado, cole a grade LED no fundo da caixa com cola quente. Isso precisa ser feito com o LED ligado para garantir que os LEDs alinhem com os furos. Usei fita azul para ajudar a manter no lugar enquanto aplicava a cola. Insira o resto da eletrônica na caixa. Use a ferramenta rotativa com disco de desbaste para fazer um pequeno entalhe no alumínio para o cabo USB passar.

Fure alguns furos de ventilação na tampa traseira, parafuse-a de volta e pronto!

Passo 11: Conclusão

Obrigado por ler este tutorial! Gostei muito de como este projeto combinou eletrônica moderna com marcenaria e metalurgia tradicional. Algo que gostaria de explorar mais no futuro. Se gostou deste tutorial, siga-me para futuros projetos. Também se gostou do vídeo, inscreva-se no meu canal.

Obrigado novamente!

Andrew

Contato:

• Instagram: @andrew_r_jones
• YouTube: @andii1701
• Twitter: @andii1701

Código

Sketch Arduino no GitHub

Baixe o sketch Arduino do GitHub: https://github.com/andii1701/led-clock

Esquemático

Este diagrama mostra a fiação dos componentes eletrônicos.