RGB HexMatrix IoT-часы — динамический шестиугольный LED-дисплей

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×1
NodeMCU ESP8266 Breakout Board	×1
NeoPixel WS2811 LED (96 шт.)	×1 лента/модуль
Блок питания 5V 2.5A (коммутируемый)	×1

Необходимые инструменты

• Паяльник
• Пряжа для пайки (без свинца)
• Флюс для пайки
• Обрезальщик для проводов (143 мм)

Приложения и сервисы

• Arduino IDE

О проекте

HexMatrix — LED-матрица из треугольных пикселей. Шесть пикселей образуют шестиугольник. На матрице можно запускать анимации из библиотеки FastLED, а также отображать время — цифры 0–9 спроектированы из 10 сегментов каждый. Получаются IoT-часы.

Необходимые детали

• ESP8266 или Arduino (Uno/Nano)
• WS2811 LED (96 шт.)
• БП 5V/2A
• 3D-печать

Шаг 1: 3D-печать

• Распечатайте все STL-модели (ссылка в исходнике: «Click here for STL Files and Codes»).
• Слой-экран печатайте белым PLA.

Шаг 2: Схема подключения

• Соберите по схеме (изображения в разделе Schematics).
• GND → - питания
• Vin → 5V → + питания
• Data In → Pin 2 (GPIO2 на ESP8266 / D2 на Arduino)
• Важно: Продлите провода питания до последнего LED и подключите их там — это предотвратит падение напряжения на длинной ленте.

Шаг 3: Важное замечание

• На Arduino можно выводить только анимации (нет Wi-Fi для времени).
• На ESP8266 можно выводить время и анимации (есть Wi-Fi + NTP).

Шаг 4: Сборка

• Установите все LED в «змеевидном» порядке (serpentine).
• Соберите корпус, соедините части.
• Припаяйте разъем к микроконтроллеру (разъем берется с свободного конца ленты LED).

Шаг 5: Программирование

Три скетча: HexMatrix.ino, clock1.ino, clock2.ino (ссылка в исходнике).

HexMatrix.ino — анимации (любой микроконтроллер)

• Откройте в Arduino IDE.
• Установите библиотеку FastLED (Library Manager).
• Выберите плату, порт, загрузите.

Clock1 и Clock2 — часы (только ESP8266)

• Откройте в Arduino IDE.
• Настройте цвета цифр и фона (RGB):

// Цвет цифр
int r=255, g=255, b=255;
// Цвет фона
int br=0, bg=20, bb=10;

• Введите Wi-Fi учетные данные:

const char* ssid = "Wifi_Name";
const char* password = "Password";

• Укажите часовой пояс (в секундах от UTC):

// Пример: Индия UTC+5:30 = 5.5 * 3600
int timezone = -5.5 * 3600;  // знак минус — для западных поясов, плюс для восточных

• Выберите плату ESP8266, порт, загрузите.

Также доступны анимации из примеров FastLED.

Код (фрагменты)

Clock1 — основной скетч часов

Использует ESP8266WiFi, time.h, FastLED. 96 LED, пин 2, яркость 255. В setup() — подключение к Wi-Fi, синхронизация времени через NTP (pool.ntp.org, time.nist.gov). В loop() — получение времени, расчет часов/минут (12-часовой формат), вызов функций отрисовки цифр для текущего часа и минуты, FastLED.show(), FastLED.clear().

Функции hour1()…hour12() и min0()…min59() задают индексы LED для каждого значения (хардкод). Функция background() заливает все 96 LED цветом фона.

Clock2 — вариант с анимацией фона

Аналогичен Clock1, но вместо статичного фона запускает эффект pride() (радужная волна из примеров FastLED) перед отрисовкой цифр. Использует beatsin88, sin16, nblend для плавной анимации.

Оба скетча полные и рабочие. Полный код доступен в разделе Code исходника (файлы clock1 и clock2).

Схемы

Две схемы в разделе Schematics (подключение ленты к ESP8266/Arduino и блок питания).