Ora e Fjalës (Paraqitja Gjermane): 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Hej, ich möchte Euch hier mal mein letztes Projekt vorstellen. Ich habe eine Uhr gebaut. Allerdings keine "normale" Uhr, sondern eine Word Clock. Zu solchen Bastelprojekten gibt es hier zwar schon ein paar Artikel, aber trotzdem möchte ich mal zeigen was ich mir ausgedacht und gebaut habe. Vielleicht hilft es ja dem ein oder anderen ja bei seinem Projekt.

Auf die Idee hierzu hat mich vor ein paar Monaten ein Kollege gebracht, der mir ein bisschen etwas über seine Mikrocontroller-Projekte erzählt hat und das er unter anderem auch eine solche Uhr für seine Frau gebaut hat. Die Idee fand ich so cool, dass ich mich auch entschieden habe so eine Uhr zu bauen. Sollte ja für einen Informatikstudenten im vierten Semestri ishte në gjendje të mirë. Danke Jannes: D

Glücklicherweise hatte ich zu diesem Zeitpunkt noch genug Zeit (5 Monate) bis zum Geburtstag meiner Freundin, sodass ich das kombinieren konnte und sie dann die Uhr zum Geburtstag bekommen hat.

Da das hier mein erstes richtiges Projekt war, bin ich sicher, dass ich bestimmt nicht alles perfekt gemacht habe. Allerdings bin ich mit dem Ergebnis mehr als zufrieden (und meine Freundin auch:). Von daher bie në Anmerkungen und Tipps, por në Komentare.

Hapi 1: Materiali

Baumaterialen:

• MDF Holzplatte (n) (8mm dhe 12mm)
• Frontplatte (Fotokarton)
• Pllakë pleksi
• Holzdübel

• Schrauben:

  • Zylinderkopfschraube 25mm x M5
  • M5 Hülsenmutter
  • Schrauben 20mm x M4
  • Kleine Metallwinkel
  • Große Metallwinkel
  • Holzschrauben 40 mm

Mikrokontrolluesi:

• Arduino Nano AtMega328p
• RTC-Modul

Elektronik:

• Netzteil (jashtë, dalje: 5V, 3A (15W), Hohlstecker 2, 1x5, 5mm)
• LED LED WS2812b (60LED/m) (rreth 2m)
• Kupferdraht
• CR1220 Knopfzelle
• Hohlsteckerbuchse 2, 1x5, 5mm
• Hohlstecker-Verlängerungskabel
• Verlegekabel 3x0, 75mm^2
• Infrarot-Fernbedienung (IR)
• Schrumpfschläuche
• Kupto
• IR-Empfänger (TSOP4838 38 kHz)

• Platin Bauteile:

  • Buchenleiste (polig 1x15)
  • Buchenleiste 90 ° gebogen (1x5 polig)
  • Widerstände (470 Ohm, 1k Ohm)
  • Kondensator (1000µF)

  • Klemmleiste (Schraubklemmblock):

    • 2-polig
    • 3-polig
    • 10-polig

Und das wichtigste:

Nerven und Geduld

Hapi 2: Planifikimi

Zu Beginn habe ich mir erstmal Gedanken gemacht welche Funktionen die Uhr nachher haben soll. Anhand der dafür benötigten Bauteile konnte ich die Planung machen. Ich habe mich auf folgende Funktionen festgelegt:

• Anzeige der aktuellen Uhrzeit (minutengenau)
• Speicherung der Zeit (für Spannungsausfall)
• Steuerung der LED-Farben
• Automatische Anpassung der Helligkeit an die Umgebung + manuelle Einstellung der Helligkeit
• Automatische Umstellung auf Sommer-/Winterzeit
• Funktion zum manuellen Einstellen der Zeit (für den Fall der Fälle)
• Steuerung über eine Infrarot-Fernbedienung (Farbe, Helligkeit, Blinkeffekte, Zeiteinstellung)

Zudem soll die Uhr an der Wand montiert werden oder normal aufrecht hingestellt werden können.

Damit konnte ich mich an die Konstruktion wagen. Nachdem ich mit den ganzen Papierzetteln u regjistrua shpejt dhe në mënyrë të sigurt, duke përdorur CAD App (Shapr3D) për iPad umgestiegen. Die bekommt man als Student glücklicherweise kostenlos:). Damit konnte ich die Uhr als 3D-Modell aufbauen, was die Planung deutlich erleichtert hat (siehe Bilder)

Hapi 3: Platforma e përparme

Das wohl wichtigste Teil der Uhr ist die Frontplatte mit dem scheinbar wirren Buchstabenfeld. Entsprechend habe ich damit auch angefangen, tha sich die ganze Konstruktion der Uhr daran orientiert.

Bei der Positionierung der Buchstaben bzw. Wörter habe ich ein Muster gewählt, bei dem der Name meiner Freundin senkrecht in der in Mitte des Buchstabenfeldes steht. Dazu musste ich ein bisschen rumprobieren, bis ein passendes Muster mit allen notwendigen Wörtern rauskam. Për shembull, Buchstaben u njoh me të vërtetë, u ndie këtu dhe Spielraum.

Die Frontplatte an sich besteht aus einem schwarzen Fotokarton. Diesen habe ich bei formulor.de fertiligen lassen. Das größtmögliche bestellbare rechteckige Maß më të mirë 384mm x 384mm. Vdes Mß liegt somit der gesamten Uhr zugrunde.

Die Buchstaben im Karton u përdor për Laser ausgeschnitten. Duzu muss eine Vektorgrafik-Datei auf der Formulor-Webseite hochgeladen u kthye, mund të jetë e nevojshme për të përcaktuar përcaktimin. Zur Erstellung einer Vektorgrafik eignet sich sehr gut das OpenSource-Tool InkScape. Auf der Formulor-Webseite u gjet në sich eine Art "Vorlage" duke përdorur, në der die Maße des Fotokartons bereits eingezeichnet sind.

Mit dem Programm habe ich ein Raster für die Buchstaben erstellt und die Buchstaben entsprechend positioniert. Hierbei mussten einige Buchstaben allerdings extra bearbeitet werden, damit die Innenbereiche (sog. "Punzen") nicht herausfallen beim lasern. Dazu habe ich Pfade der betroffenen Buchstaben einzeln angepasst und "Stege" eingesetzt werden. Dabei entstand ein ziemlich schöner und passender Schriftstil wie ich finde.

Hapi 4: Konstruktion Und Fertigung Der Holzteile

Nachdem die Frontplatte fertig war, konnte ich mit der eigentlichen Konstruktion und dem Bau der Uhr beginnen.

Materiali:

Der Rahmen der Uhr besteht aus MDF-Platten (mitteldichte Holzfaserplatte). Die Holzbauteile kam në internet në këtë faqe më së miri. Kann man natürlich auch selbst zuschneiden, war aber einfacher:)

Rahmen:

Wie bereits erwähnt, orientiert sich die Größe der Uhr an der möglichen bestellbaren Größe der Frontplatte. Aus diesem Grund wurden die Rahmenteile entsprechend der Größe dimensioniert:

Die Ober-, Unter- und Seitenplatten sind gedübelt, verleimt und verschraubt. Damit wird eine optimale Stabilität gewährleistet, tha die Uhr schon ein bisschen ishte wiegt.

Auf der Oberplatte ist neben den Löchern für die Befestigungsschrauben in der Mitte ein Loch gebohrt, in dem der Fotowiderstand für die automatische Helligkeitssteuerung eingesetzt ist. Die Unterplatte besitzt ebenfalls mittig ein Loch für die untere Hohlsteckerbuchse zur Spannungsversorgung.

Alle Rahmenteile wurden nach der Bearbeitung von außen und an den Rändern mit einer Grundierung schwarz mungesë (siehe spätere Bilder). Das habe ich von einem Malermeister aus dem Bekanntenkreis machen lassen. Vielen Dank an der Stelle nochmal Christoph:)

Mittelplatte:

Die Mittelplatte hält die Uhr im Grunde von innen zusammen. Hier sind alle Teile des Innenlebens befestigt. Die Mittelplatte besitzt vier ußere Bohrungen für die Hülsenmuttern zur Fixierung der Frontplatte. Për më tepër ju mund të përdorni L dcher gesetzt, durch die die Kabel për LED dhe LED me IR-Empfänger durchgeführt sind.

Auf der Rückseite der Platte ist außerdem mittig mit einer Oberflächenfräse ein rechteckiger Bereich ausgefräst worden, in der später die Platine mit dem Arduino etj. Eingelassen wurde. Hierdurch më parë ishte në Uhr insgesamt etwas schmaler bauen. Die Fräse habe ich mir von einem Kollegen meines Vaters ausgeliehen. Vielen Dank auch a dieser Stelle nochmal:)

Lochplatte:

Die Lochplatte ist das aufwendigste Teil der Uhr. Sie hat die Aufgabe das Licht jeder einzelnen LEDs të vendosura në vendet e mëparshme, nëse është e nevojshme për të blerë një strehim në Buchstaben nicht "mitleuchten". Dazu habe ich für jede LED ein 23mm breites Loch mit einem Forstnerbohrer gefertigt.

Zusammen sind vdes 110 Löcher für die LEDs, më shumë informacion Löcher für die Minuten-LEDs dhe nochmal vier weitere Löcher an den Ecken zur Fixierung der Platte.

Zudem sind auf der Rückseite dieser Platte Kerben für die LEDs dhe Kabel ausgefräst, damit die Platte möglichst bündig auf der Mittelplatte aufliegen kann und so eine gute Lichtabschirmung ermöglicht wird. Außßrmed trmengendrirdnd, Eungmänfdemrdemm, ungrdemmdemn ird dem dem dem dem, Be Be platziert ist.

Hapi 5: Elektronik

Schaltung und Platine

Die Steuerung der Uhr erfolgt über einen Arduino Nano. Der Mikrocontroller steuert die adressierbaren WS2812b LEDs të fshehur në Buchstabenfeld. Die Uhrzeit für die Verarbeitung bezieht der Arduino aus einem RTC-Modul. Dieses besitzt eine Batterie und kann die Zeit speichern und "zählt weiter", auch wenn die Spannungsversorgung unterbrochen ist. Externe Steuerungssignale mund të vijë në Arduino über einen Infrarotempfänger (TSOP4838 38 kHz) të aktivizohet. Informacione të tjera mund të jenë të lidhura me të dhënat e Fotografisë në Oberseite.

Zu beachten hierbei ist das die Datenleitung der WS2812b LEDs mit einem Widerstand zwischen 300 dhe 500 Ohm geschützt werden muss. Die Werte des Fotowiderstands u verifikua në Spannungsteiler mit dem analogen Eingang des Mikrocontrollers ermittelt.

Zur besseren Handhabung (und zum besseren Aussehen;)) ka qenë ich für die Schaltung eine Platine entwickelt. Dazu habe ich EAGLE von Autodesk verwendet (ist für Hobbyanwender kostenlos und als Student bekommt man sogar die Vollversion). Hier wurde der Schaltplan nachgebaut und die Platine entsprechend designt. Die Platine a sich habe ich bei JLCPCB.com bestellt. Vielen Dank hier an Jonas, der mir mit EAGLE und der Bestellung geholfen hat: D

Die Spannungsversorgung für die LEDs kur zbresin nga dieber die Platine. Die 10 (bzw. 11) LED Reihen u gjet në fünf zweier (bzw. die letzte in dreier) Paralelstänge aufgeteilt, damit die Strombelastung für die Leiterbahnen der ersten LEDs und der Spannungsabfall am Ende nicht zu groß wird.

Beim Netzteil ka qenë një nga më të shumtët e jashtëm Netzteil entschieden, mund të vdesë në një kohë të gjatë në të ardhmen. Die Dimensionierung basiert auf der Grundlage der erwarteten Leistungsaufnahme der LEDs. Pro LED sollte man mit 0, 06A rechnen, vdiqni në një kohë të shkurtër pasi të keni blerë Licht (të gjitha 3 LED RGB ose) të leuchten soll. Bei 114 LED u përdorën në teorinë stolze 6, 8A. Për më tepër, ato mund të jenë të lidhura me LED -të, të cilat mund të lexohen, mund të sqarohen në të gjitha rastet e Netzteil verwendet. Ich habe mich für ein 3A Netzteil entschieden, u tha se nuk kam arritur një kapelë Reserven. (Bei der Programmierung sollte man das aber im Hinterkopf behalten und evtl. Grenzen für die Helligkeit in der Software einbauen, damit das Netzteil nicht abraucht)

Bau

Nach der sehnsüchtig erwarteten Ankunft meiner ersten selbstdesignten Platinen und dem verlöten der Bauteile konnte ich die 114 LEDs auf der Mittelplatte platzieren und ebenfalls zusammenlöten. Definitiv die unschönste Arbeit an der ganzen Uhr. Aber ishte macht man nicht alles….:) Dafür sollte man einige Abende einplanen. Zur Verbindung der LEDs innerhalb der Reihe eignet sich verzinnter Kupferdraht hervorragend.

Nach dem Verlöten der LEDs wurden die Kabel für die Spannungsversorgung der Reihen auf der Rückseite der Mittelplatte festgeklebt und an die Schraubklemmen der Platine geführt.

Der Fotowiderstand wurde oben in der Oberplatte ebenfalls festgeklebt und die Kabel zur Platine gelegt. Për më tepër, ju mund të përdorni IR-Empfänger, auf die 3D-gedruckte Halterung auf der Vorderseite and die Oberplatte geklebt wird (sp meter mehr).

Hapi 6: 3D Druckteile

Zwei Teile der Uhr ka një mundësi të tillë të lindjes 3D-Drucker. Për më tepër, ju mund të shihni se çfarë do të thotë Bauteile tragen müssen und nicht viel Platz vorhanden ist, nuk mund të shohim se si të krijoni 3D Druck entschieden:

• Halterung der rückwärtigen Hohlsteckerbuchse
• Halterung des IR-Empfängers

Den Entwurf ka pasur mundësi për Shapr3D-App erstellt. Die daraus generierte STL-Date mund të njihet me një freund të dërgojë, duke përdorur një kapelë 3D-Drucker. Danke nochmal dafür Jonas: D

Die Halterung für die Hohlsteckerbuchse befindet sich in der Uhr auf der Unterplatte auf der Rückseite. Damit lässt sich die Uhr auch im Stand betreiben, para se të vdes në Buchse verdeckt ist. Die zweite Halterung ist an Die Unterseite der Oberplatte geklebt und positioniert nga IR-Empfänger gjenau hinter der entsprechenden Öffnung der Frontplatte.

Hapi 7: Bau Der Uhr

Nachdem alle notwendigen Teile gebaut waren, konnte endlich die Uhr vollständig zusammengebaut werden.

Der Rahmenteile sind wie anfangs erwähnt mit der Mittelplatte verschraubt und verleimt. Die Schrauben habe ich hier noch schwarz deficiert, damit sie nicht so in dem schwarzen Rahmen auffallen.

Mit dem zusammengebauten Rahmen konnte dann die verkabelung für die Spannungsversorgung gemacht werden. Die beiden Hohlsteckerbuchsen sind dazu zusammengeführt (paralel) dhe gehen zusammen auf die Eingangsklemmen der Platine, damit die Uhr sowohl hängend an der Wand als auch aufrecht stehend betrieben werden kann. Außerdem konnte jetzt der Fotowiderstand und der IR-Empfänger mit der 3D-gedruckten Halterung verklebt und mit der Platine verkabelt werden.

Për më tepër Strehung des Lichtes und damit die LEDs të fshehura nga Frontplatte nicht sichtbar, si dhe për të vdekur Bohrungen der Lochplatte, të cilat mund të gjenden, si dhe nga Papier überdeckt. Dadurch leuchten die Buchstaben gleichmäßig.

Hapi 8: Programimierung

Zur Programmierung der Uhr habe ich die Arduino IDE verwendet. Die Programmierung läuft daher vielleicht nachher zwar nicht aq super efikas, megjithatë mund të kandidojë në programin e mëparshëm që ju lejon të trajtoni patate të skuqura. Die Bibliotheken für die eingebauten Funktionen und Bauteile sind die folgenden:

• DS3231.h RTC-Modul
• Adafruit_Neopixel.h Steuerung WS2812b-LED
• IRremote.h und IRremoteInt.h IR-Marrës

Grundprinzip (einfach): dber das RTC-Modul u përdor nga Jyklus des Mikrocontrollers die Zeitdaten bezogen. Vdiq në 5-Minuten-Bereiche zerlegt und die entsprechenden, si dhe Wörter përcaktojnë LED, aktiviert. Nëse jeni Zyklus wird zusätzlich die Umgebungshelligkeit überprüft und es wird gecheckt, ne nuk do të përdorni Signale IRber den IR-Empfänger empfangen wurden. Falls etwas davon zutrifft, wird in ausgelagerte Funktionen gesprungen um z. B. einen Helligkeits-Fading-Effekt zu erzeugen. Hier kann man sich beliebig austoben. Përdorimi i softuerit është realizuar nga Funksionet e tjera të folgenden:

• "Julia" -Intro beim Start der Uhr und jeder vollen Stunde (mit Fadeout-Effekt)
• Steuerung der Farbe über IR-Fernbedienung (interne Verwendung HSV-Farbsystem)
• Manuelle Steuerung der Helligkeit über IR-Fernbedienung
• Fading-Effect der LED-Helligkeit bei Änderung der Umgebungshelligkeit oder manueller Änderung
• Automatische Zeitumstellung (Sommer/Dimër)
• Manuelle Zeitstellung (drin blinkendes "Menü" zum Durchschalten der Minutenbereiche und anschließendes flashen ins RTC) IRber IR-Fernbedienung
• Blinkeffekt mit zufällig vergebenen Farben über die aktiven Buchstaben
• Ylber-Effekt

Und damit ist die Uhr auch (schon) fertig. Vielen Dank fürs lesen:)

Urime!