ArClock——一款采用实木包裹的智能显示器

该设计仅打印两半。STL 和 OpenSCAD 源代码可在此处获取：

https://github.com/mattaubury/ArClock

切片机和打印机的设置并不重要，但我选择了：

1. 100% 填充
2. 
   
3. 0.2mm层高
4. 
   
5. 床边粘合
6. 
   
7. 白色PLA
8. 
   
9. 210°喷嘴
10. 
    
11. 60°床
12. 
    
13. 40 毫米/秒

这是一个相对较大的设计，因此在这些设置下，打印将需要一天以上的时间。

您应该使用任何可以在机器上清晰打印的设置。表面光洁度并不重要（我们稍后会介绍），但您需要避免出现严重的斑点或条纹，因为这会使插入 LED 矩阵变得困难。

该电路相对简单。我们将直流插孔的电源直接接入矩阵。由于矩阵很大，我为所有三个可用点（输入、输出和矩阵中间）供电。电源也通过二极管从插孔供应到 ESP8266 电路板。这样，最终设计可以通过单个插孔供电，但这意味着在通过 USB 对 ESP8266 进行编程时，我们不会将电源从 USB 传输到矩阵（这很容易消耗 >4A，远远超出 USB 连接的限制）。唯一的其他连接是从 ESP8266 到矩阵的单线控制信号。

我在 ESP8266 上使用了 90 度接头，以便更容易地将其焊接在一起，并使用热缩管使一切保持整洁。

互联网上有一些建议（例如https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg...）建议在矩阵上使用去耦电容器，并在 ESP8266 和矩阵控制线之间添加电阻器。我在这里没有使用它们，但建议至少使用去耦电容器。

此时，我将跳过这一步并对 ESP8266 进行编程以检查一切是否按预期工作，然后再继续组装。

要组装，首先将 ESP8266 板拧到底座上。您需要几个小自攻螺钉 - 我从一些废弃的设备中找到了它们；它们通常用于将 PCB 安装在儿童玩具等物品上。检查是否可以从机箱底部访问 Micro-USB 连接。

现在将 LED 矩阵滑入外壳的主要部分。它有点紧（也许我应该留出更多空间！）但只要轻轻推一下它就会合适。如果您很难，请尝试稍微弯曲矩阵的短端。当您将其滑入时，您可能会发现它卡住了 - 通常这是因为一个或多个 LED 卡在了外壳的一个孔中。用螺丝刀轻轻戳它，同时对矩阵施加压力，您应该会发现它滑入正常。

现在插入直流电插孔。插孔上的凸耳应弯曲成直角，您可能需要轻轻打开外壳一点才能将插孔放入。如果您很难将其穿过孔，只需用刀将其打开一点即可。

安装完成后，确保与矩阵的连接牢固，沿着底座的鳍片涂上一层薄薄的强力胶，然后将底座滑入主体。稳稳握住几秒钟，就大功告成了。

将单板切成足够大的块，以覆盖机箱的正面、背面、顶部和侧面，边缘留出适当的余地（例如 1 厘米）。在后片上打一个孔，大小刚好足以让电源连接器大致穿过正确的位置。您也可以选择在底部边缘添加单板。

分阶段进行，先涂后层，然后涂两侧，然后涂顶部，最后涂前层。每一步完成后，都需要让胶水干燥，然后修整和打磨，所以这需要一段时间。

在每个阶段，在表壳和单板的“内侧”（较浅的一侧）上涂上一层薄薄的接触胶。这个过程可能很麻烦，所以要戴上手套，确保通风良好。等待十分钟，直到胶水干燥，然后将单板和表壳放在一起，用力按压以确保接触良好，尤其是边缘处。您可以选择在胶水干燥时夹住单板（我没有这样做），但注意不要用力过大，因为单板很容易损坏。

让胶水干燥几个小时，然后用锋利的刀修剪饰面。不要试图修剪得一丝不苟，留出大约 1 毫米的余量。然后，使用中等粒度的砂纸（例如 120 粒度）沿着边缘打磨饰面。

将饰面贴到每一侧（可见）后，就到了最后的修饰时间。

上光之前，先清除边缘处多余的粘合剂，用细砂纸（200 粒度）打磨琴身，并用少量白酒精清除所有灰尘或痕迹。

清漆的选择很大程度上取决于个人品味——值得在单板碎片上进行试验以找到您喜欢的组合。

我发现枫木本身的颜色太浅，所以我涂了一层游艇清漆，它带有橙色色调，使其更接近橡木的色调。然后我涂了两层透明缎面聚氨酯清漆，以获得漂亮的饰面，在两层之间用细砂纸（200 粒度）打磨。按照所选清漆上的说明进行干燥和重新涂漆，并记住在通风良好的地方工作。

让最后一层完全干燥，然后将螺母安装到电源连接器上以将其固定到位。

首先，安装 Arduino IDE 并添加 ESP8266 包，如下所述：https://github.com/esp8266/Arduino

选择“LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini”板。

在库管理器中添加以下库：

1. ESP8266-ping
2. Adafruit GFX 库
3. Makuna 的 NeoPixelBus
4. 快速发光二极管

然后从 GitHub（在 ArClock 子目录中）编译草图：

https://github.com/mattaubury/ArClock

如果您以前从未使用过基于 ESP8266 的主板，则需要安装 CH340G 驱动程序，例如从这里https://sparks.gogo.co.nz/ch340.html。

将开发板插入电脑。选择 IDE 中的端口，并将代码下载到开发板。

现在通过 DC 插孔连接 5V 电源。

一旦插入，ArClock 将短暂显示蓝色动画 WiFi 标志，这表明它已经创建了一个临时 WiFi 网络。

用手机连接到此网络 - 几秒钟后，您将看到一个页面，让您输入网络名称和密码。确保单击完成，然后单击重启按钮以重新启动时钟。

如果一切顺利，您会看到 WiFi 徽标变成绿色，大约一秒钟后，时钟应显示当前时间（UTC）。如果出现问题，时钟将在 30 秒后放弃并再次创建自己的网络。

假设成功了，将浏览器指向http://arclock.local以连接到时钟。从这里您可以尝试各种预设并调整时钟的外观。

2024 年 8 月更新- OpenWeatherMaps v2.5 API 已停用，因此 ArClock 已转而使用出色的open-meteo.org。请从 GitHub 获取最新代码，将其上传到您的时钟，然后输入您的位置。无需 API 密钥！

为了获取天气数据，您需要输入经度和纬度。例如，请参阅https://www.latlong.net/。

您可以通过 webhook 自动更改显示内容。例如，要显示一条消息，您可以使用：

或者改变亮度：

感谢您阅读到此！我希望您有兴趣构建一个 ArClock，请在下面的评论中告诉我您的进展如何 - 我很乐意回答任何问题！

关于设计的一些想法：

1. OpenSCAD 代码可以通过各种参数进行调整——应该可以修改它以支持其他主板或改变显示器的曲线。
2. 我尝试了几种不同的木质贴面，最后选择了枫木。我强烈建议使用浅色木材，只有浅色图案，否则会阻挡大部分光线。即使是橡木也能产生强烈的光泽，过滤掉几乎所有的蓝光。
3. 代码注释得相当好，因此应该很容易调整行为并添加新功能。但请注意，ESP8266 上的 RAM 非常少，代码已经使用了大部分。
4. 请注意，ArClock 没有任何身份验证，因此只能在受信任的网络上使用！