电子沙漏的制作

第1步：材料和工具

材料

对于电子产品：

便携式手机移动电源（带18650电池） - 价格范围很大，但不要超过10美元

2针摇杆开关 - 这样的东西

终端开关 - 套件很有用

AVR微控制器 - 5V电源，至少有三个模拟输入。 Adafruit Metro Mini非常完美。

3轴加速度计 - Adafruit销售ADXL335分线板。

电容式触摸按钮 - Adafruit销售完整的按钮板。

小型原型面包板（一个带电源导轨） - Adafruit Perma-proto主板质量好

小型JST电源连接器

可寻址RGB LED灯条（例如，WS2812） - 获取144个LED/米带

3线带有母连接器的杜邦电缆

连接线（24和26规格）

对于机箱

木质坯料（厚度至少1.25英寸）或各种厚度的胶合板

顶部和底部（0.25英寸厚）木条

有机玻璃或丙烯酸树脂小片

扩散材料片 - 薄塑料切割垫很棒

#6螺丝，平头和盘头，5/8英寸

Zinsser虫胶，擦拭聚氨酯

胶带，胶水，砂纸

工具

剪线钳和剥线钳

烙铁

黑客锯

木锯

钻头，钻头，包括ntersink位

凿子和文件

有机玻璃切割器或工具刀

木工

台锯

带锯

佩剑看到了

钻床

步骤2：准备电池

第一步是拉开便携式充电器取下USB A连接器。这些设备非常简单：它们配有18650锂离子电池和一块包含充电和放电电路的小型电路板。通常有两个插头：用于为电池充电的微型USB（输入）和用于为手机充电电缆（输出）供电的较大USB A.我们将使用输出为定时器供电，因此不需要USB A接口。使用烙铁和钳子的组合将其拆下。

注意：小心不要损坏电路板上留下的引线。我们需要使用两个外部的。

步骤3：添加电源连接器

首先焊接24AWG连接USB A连接器所在的每根电源线。我使用红色和黑色来帮助我记住哪一个是电源（5V），哪个是接地。在电源侧，添加适合电源开关上的引线的端子。准备第二根红线，一端有一个端子。

如果将两个端子连接到开关，则应该有两个线端 - 一个红色，一个黑色。将它们连接到JST连接器的一侧。我喜欢用于电源连接的JST连接器，因为连接器的形状可以防止您以错误的方式插入它并使电路油炸。

准备一条红色和黑色的电线与JST连接器的另一侧。

确保电线足够长，以便沿着计时器的长度到达（参见后面的照片）。它很容易修剪或只是额外的电线。

第4步：组装控制板

控制板非常简单，但有一些细节需要注意。从具有与标准面包板相同的引脚布线图案的perma-proto broad开始（注意电源轨）。根据需要进行修剪，使其尽可能小，留下电源轨和足够的针孔，以便添加必要的连接线。

使用标准接头将微控制器和加速度计焊接到电路板上。注意两块板的方向：

确保micro-USB连接器面向板的边缘，这样您仍然可以访问它进行编程。

注意加速度计的方向，因为该选择将决定它所认为的“向上”与“向下”。

步骤5：接线电源和加速度计

确定哪个电源轨为5V，哪个将接地。将两段电线从电源轨添加到两个分线板上的电源和接地。

添加三根线将加速度计的三个输出连接到微控制器上的三个模拟输入引脚。在我的设置中，我将X输出连接到A2，Y输出连接到A1，Z输出连接到A0。

步骤6：连接电源连接器

将JST连接器组件的自由侧焊接到控制板上。注意极性：确保红线焊接到5V电源轨，黑色电线焊接到地线。

步骤7：连接LED灯条

在此步骤中，您将决定定时器的整体尺寸，因为我们希望LED灯条全长运行。我选择了一个带有30个LED的LED灯条，密度为144个LED/米。总高度约为8 1/2英寸。我将所有部件放在木坯上以确保它适合。

这些条带中的大多数可以切割成任何长度 - 只要确保你在垫子的指定位置切割。裸露。将三根导线焊接到条带输入端的裸露焊盘上。大多数条带都有某种指示器，如一个小箭头，显示数据传播的方向。可以在任一端连接电源，但数据必须沿着条带向正确的方向移动。

确保导线足够长，以便它们可以从计时器的前部缠绕回到控制板。将电源线焊接到控制板上的电源轨中，并将数据线焊接到微控制器上的一个数字引脚上。

步骤8：添加电容式触摸按钮

与电源开关一样，电容式触摸按钮需要一个可拆卸的连接器，因为它连接到计时器的方式。我的策略是将直头焊接到按钮上，然后将三线Dupont电缆焊接到控制板上。 “母”Dupont连接器完美地适合插头引脚上的间距。

将电源线和地线焊接到控制板上的导轨上，就像对LED灯条一样。将数据线（按下按钮时读为“高”）连接到微控制器上的一个数字输入引脚。

完整电路显示在最终照片中。此时，您可以启动它，如果需要，上传代码并进行测试。

步骤9：布置机柜

我的外壳主要由长约8 1/2英寸，宽2 1/2英寸，1 1/4的枫木板制成。英寸厚。使用LED灯条作为切割长度的指南，为电线和间隙增加额外1/8英寸。

电子设备应适合木板，电池和开关在下半部分，以及上半部分的控制板。最终计时器实际上将为这些组件提供两个独立的机箱空间。

步骤10：备用机箱

我意识到并非每个人都拥有所需的工具在接下来的几个步骤中描述机箱。还有一些替代方案仍然非常好。

一种可以产生非常漂亮，现代外观的策略是将胶合板切成必要的形状并将它们像三明治一样粘在一起。只需几个手动工具即可实现这种方法。您可以在业余爱好和艺术品供应商店购买各种厚度的优质胶合板。

步骤11：从正面切割

在我的第一个这个计时器的原型中，我钻了一个凿出电子设备的空间，结果是一个巨大的痛苦，我永远无法让它完全看起来清洁。取而代之的是，我把木头留了下来 - 也就是说，我将它切成两块尺寸相同但厚度不同的木板。薄的部分变成坚固的前部，较厚的部分成为固定电子部件的部分。

为了确保空间足够大，我使用电池的厚度来确定切割的位置。这一步可以用手锯完成，但使用带锯可以更容易，更精确。

提示：切割后立即用三角形或其他标记标记板的末端，你可以很容易地记住两块电路板一起回归的方式。

步骤12：为电子设备布局和切割空间

使用厚部分，我将计时器的粗略形状布局。外壳的壁厚约3/8英寸。使用电子设备作为空间尺寸的指南：电池需要安装在较低的空间内，控制板需要安装在上部空间。

首先钻出空间的角落。我们将完全删除这些矩形，这是一个使用马刀锯的快速工作。使用锉刀和/或砂纸清理边缘。

现在您可以干燥组装外壳并确保电子设备真正适合！

步骤13：切割连接器的孔

这是一个更容易切断电源开关的孔和微型USB（用于充电）之前我们将组件粘合在一起。使用实际开关和充电板测量，并使用小锯切割。清理文件以获得紧密贴合。

我们还需要在外壳的两个腔室之间切割一个通道以连接电源。您可以使用凿子和锯子的任意组合 - 这部分不需要漂亮，因为它不可见。但要确保它足够宽以允许JST连接器通过。

步骤14：将机柜粘合在一起

将外壳的两侧粘在一起。仔细查看您的标记和木纹，确保您以正确的方式将它们粘合在一起。您希望最终结果看起来好像从未切割过电路板！

我发现在夹紧电路板时保持电路板对齐很棘手，所以我在顶部和底部使用了一个大的平行夹具保持一切不会滑动。

步骤15：制作顶部和底部

顶部和底部可以是任何尺寸和形状，以及您喜欢的任何木材。唯一的要求是它足够厚，以容纳电容式触摸按键分线板。

我发现这一步最具挑战性的部分是当我钻出螺丝孔时将这些部件排成一行。我的策略是首先在顶部和底部钻孔，然后将它们排成一行并在计时器的两端标记孔。确保你的螺丝孔埋头不足以使螺丝不会突出 - 否则当你试图将它站起来时，计时器会摇晃。

我仍然最终得到了稍微偏斜的部件。您可以通过将牙签粘贴到旧孔中，等待其干燥，切断并钻一个新孔来解决此问题。

步骤16：切断电容式触摸按钮的凹槽

电容式触摸按钮位于最靠近控制板的定时器的末端。这是设置计时器时的结束，当计时器运行时结束。与螺丝一样，重要的是按钮不会从木头突出，否则定时器在翻转时会不稳定。

测量并切出一个足够大的孔，以容纳电路板的引脚和控制板上的3线Dupont连接器。将按钮放置到位并跟踪板的轮廓。使用钻孔和凿削的组合，形成一个凹槽，使按钮足够低，因此它不会干扰平放的计时器。我还发现修剪电路板顶部的引线有助于使它们尽可能短。

步骤17：在电线定时器末端钻孔

电容式触摸按钮和LED灯条都需要从机箱内部延伸的电线。为了给它们留出空间，在计时器的末端钻两个孔直到机箱内部。

第一个孔为三条线提供空间，为LED灯条供电。形状并不重要，但你需要在计时器的前面留出一点点，以便它们能够向前弯曲。

第二次保持从控制板到电容式触摸按钮。此孔的位置和大小应与您在上一步中切割的孔相匹配。将顶部对齐并标记孔。钻孔和凿子，直到三线Dupont连接器干净地连接到按钮。

步骤18：切割有机玻璃背衬

计时器的背面是透明的有机玻璃，它可以固定电子元件并显示它们！跟踪外壳的轮廓并使用评分工具或工具刀对有机玻璃进行评分。将得分线切几次以使其变深。将划线与桌子的边缘对齐，并快速向下移动有机玻璃片。它应该干净利落。

这种技术只适用于通过有机玻璃一直运行的中断，因此可能需要两次中断才能获得正确的大小。暂时保留保护膜。

步骤19：钻孔用于支持

将有机玻璃对齐并将其牢固地粘贴。在每个角落钻一个小螺钉。我使用了5/8“盘头6号螺丝。小心不要在木头上钻得太远。将每个角落的可用木材中的螺孔对中，以获得最大的握持力。

步骤20：标记后退对齐

我过去遇到的一个问题是，当我钻井时，我忘记了有机玻璃的定向然而，螺丝定位的微小差异通常意味着它不适合任何其他方式。我不是猜测，而是创造一个标记，告诉我这些碎片应该如何定向。

在取下胶带之前，使用文件或小锯在有机玻璃和木材上切割不对称的草皮。当标记处于正确的位置时，此标记才会排列。

步骤21：切割沙漏形状

现在外壳已基本完成，我们可以切割沙漏形状。精确尺寸并不重要，但要确保不要削弱封面通过切割内侧盒子来做太多。

保持胶带打开，同时切割木材和有机玻璃。我用过带锯，但大多数手锯都可以切割两种材料。用文件和砂纸清理切口。

步骤22：切割LED灯条槽

定时器的正面有一个凹槽，可容纳LED灯条和扩散材料。将LED灯条对齐并在木材上描绘其轮廓。在这些线外部添加一组约1/8到1/16的平行线，以标记扩散器何时进入。

如果没有合适的电动工具，这一步是最困难的。我使用带有刀片的台锯切割LED的深通道（内部线）。确保切勿切入机箱内部！接下来，我为扩散器切割了一个浅通道（外线）。测试是否适合LED灯条并确保引线舒适地到达控制板周围。

此时你已经完成了很多工作！

步骤23：沙子和完成

使用220或更高的砂纸打磨所有三个木材部件。我还想在所有直角边缘上添加一个小斜面，使外壳更加精致，并使其更舒适。

我从一两层虫胶开始，沉入木头，真正突出了谷物。它干得很快，所以你不需要等待很长时间。干燥后，用320或400砂纸轻轻打磨，使表面均匀。但是不要过度：你应该仍然可以看到一些有光泽的表面。

接下来我涂上一两层擦拭聚氨酯，这是一种坚韧但有吸引力的表面。一旦干燥，你可以用钢丝绒轻轻地抛光。

步骤24：组装电子设备

通过将LED灯条从机箱内部送入前面的通道来开始最终组装。剥去胶带或使用少量胶水将条带固定到通道上。

接下来，将电容式触摸按钮热胶粘到顶部的凹槽中。您应该能够看到引脚从底部伸出。确保按钮与顶部表面齐平（或较低），因此计时器不会摇晃。

将电池插入底部隔间并将USB连接器插入。使用一些热胶以确保它在空间中是安全的。

将控制板添加到机柜的顶部隔室。将JST连接器从电池送入计时器中央的隐藏通道。将其连接到控制板上的JST连接器。

从控制板上将3线Dupont连接器穿过顶部的孔，并将其连接到电容式触摸按钮底部的引脚。

将开/关按钮推过机箱侧面的孔（从外面），直到它紧贴在适当的位置。将两个导线端子连接到开关上的两个导线。

您应该在最后一张照片中显示设置。

步骤25：完成组装外壳

将有机玻璃对齐并用四个螺丝将其固定到位。拧上顶部和底部部件。检查所有内容的对齐情况，确保计时器在两端平放在桌子上。

步骤26：添加扩散材料

切割一条比LED灯条周围的通道略宽的扩散材料。这将导致漫射器略微弯曲，将其固定在没有胶水的位置，并提供更多的扩散。在一般情况下，漫射器远离LED越远，它就越散射。

有许多合适的材料。我使用了薄塑料切割垫（在亚马逊上便宜）和这种塑料“海报板”（它很薄而且松软，而不是“板”）。

步骤27：自定义并上传代码

从github.com/samguyer/VizTimer下载代码。您还需要FastLED库，它为LED提供低级驱动程序。您最有可能需要更改的部件位于顶部：五个引脚（LED引脚，电容式触摸引脚和三个加速度计引脚）。您可能还需要设置条带中的LED数量。

随意浏览和修改代码！

将控制板连接到计算机并上传代码。您将需要移除有机玻璃背板以获取微控制器上的micro-USB连接器。

步骤28：如何使用

目标这种设计的目的是使定时器的设置和运行尽可能简单。

定时器有三种模式：程序模式，定时模式和暂停模式。模式由定时器的方向决定：电容式触摸按钮位于顶部时为程序模式，底部为定时器模式，定时器为侧时为暂停模式。

程序模式

首次打开时，您会在LED灯条的底部看到一个闪烁的黄色“光标”。触摸电容式按钮以15秒为增量添加时间。每15秒显示为一个紫色点。当你达到60秒时，紫色点被蓝色点代替，这代表一分钟。按住按钮可连续添加分钟，直到释放按钮。每隔五分钟点就会变成白色，以便更容易看到总数。

时间模式

关闭计时器会启动倒计时。无论总时间如何，所有的点都开始点亮 - 这是我的设计选择。你也可以对它进行编程，使每个点总是意味着相同的时间。

Dots一个接一个地落下，直到时间到了。然后计时器显示彩色“结局”约15秒。要返回程序模式，请重新打开计时器。黄色光标将再次显示。如果您在没有编程的情况下立即再次启动计时器，它将使用前一段时间。

这个计时器的一个很好的补充是一个小型扬声器来播放声音，特别是最后的警报声。

暂停模式

在定时模式下，你可以通过将定时器旋转90度并将其放在侧面来暂停定时器。定时点冻结到位，并轻轻地脉冲以指示定时器正在等待重新启动。把它转回去继续计时，或者转回程序模式。