ওয়ার্ড ক্লক (জার্মান লেআউট): 8 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

আরে, ich möchte Euch hier mal mein letztes Projekt vorstellen। ইচ হাবে ইনে উহর গেবাউত। 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 Semester wohl irgendwie machbar sein। ড্যাঙ্ক জ্যানেস: ডি

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:)। ভন দহের জলপ্রপাত

ধাপ 1: উপাদান

Baumaterialen:

• MDF Holzplatte (n) (8mm und 12mm)
• ফ্রন্টপ্লেট (Fotokarton)
• প্লেক্সিগ্লাসপ্লেট
• Holzdübel

• শ্রাবেন:

  • Zylinderkopfschraube 25mm x M5
  • M5 Hülsenmutter
  • Schrauben 20mm x M4
  • ক্লেইন মেটালউইঙ্কেল
  • গ্রোই মেটালউইঙ্কেল
  • Holzschrauben 40mm

মাইক্রোকন্ট্রোলার:

• Arduino Nano AtMega328p
• আরটিসি-মডুল

ইলেক্ট্রনিক:

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

• Bauteile Platine:

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

  • Klemmleiste (Schraubklemmblock):

    • 2-পলিগ
    • 3-পলিগ
    • 10-পলিগ

এবং দাস wichtigste:

Nerven und Geduld

ধাপ 2: প্লানুং

Zu Beginn habe ich mir erstmal Gedanken gemacht welche Funktionen die Uhr nachher haben soll। আনহান্দ দের ডাফার বেনটিগটেন বাউতিলে কন্টে ইচ ডাই প্লানুং মাচেন। Ich habe mich auf folgende Funktionen festgelegt:

• Anzeige der aktuellen Uhrzeit (minutengenau)
• স্পাইচেরুং ডার জেইট (স্প্যানুংসসফল এর জন্য)
• Steuerung der LED-Farben
• স্বয়ংক্রিয় Anpassung der Helligkeit an die Umgebung + manuelle Einstellung der Helligkeit
• স্বয়ংক্রিয়ভাবে উমস্টেলং আউফ সোমার-
• Funktion zum manuellen Einstellen der Zeit (f denr 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 irgendwann dann fast den Überblick verloren hatte, bin ich auf eine CAD App (Shapr3D) fürs iPad umgestiegen। Bekommt man als Student glücklicherweise kostenlos:)। Damit konnte ich die Uhr als 3D-Modell aufbauen, was die Planung deutlich erleichtert hat (siehe Bilder)

ধাপ 3: ফ্রন্টপ্লেট

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

Bei der Positionierung der Buchstaben bzw. Wörter habe ich ein Muster gewählt, bei dem der 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। Da aber nicht alle Buchstaben genutzt werden, hatte ich hier etwas Spielraum।

Die Frontplatte an sich besteht aus einem schwarzen Fotokarton। Diesen habe ich bei formulor.de ফার্টিজেন লাসেন। Das größtmögliche bestellbare rechteckige Maß beträgt 384mm x 384mm। Dieses Maß liegt somit der gesamten Uhr zugrunde।

ডাই বুচস্টাবেন আইএম কার্টন ওয়ার্ডেন প্রতি লেজার আউজস্কেইনেটেন। Dazu muss eine Vektorgrafik-Datei auf der Formulor-Webseite hochgeladen werden, die genau das auszuschneidende Muster definiert. Zur Erstellung einer Vektorgrafik eignet sich sehr gut das OpenSource-Tool InkScape। Auf der Formulor-Webseite lässt sich eine Art "Vorlage" herunterladen, in der die Maße des Fotokartons bereits eingezeichnet sind।

মিট ডেম প্রোগ্রাম হাব ইচ ইইন রাস্টার ফর ডাই বুচস্টাবেন এরস্টেল্ট অ্যান্ড ডাই বুচস্টাবেন এন্টসপ্রেচেন্ড পজিশনিয়ার্ট। 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।

ধাপ 4: কনস্ট্রাকশন এবং ফার্টিগং ডের হলজটাইল

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

উপাদান:

Der Rahmen der Uhr besteht aus MDF-Platten (mitteldichte Holzfaserplatte)। Die Holzbauteile habe ich im Internet mit den passenden Maßen bestellt। কান মানুষ natürlich auch selbst zuschneiden, war aber einfacher:)

রহমেন:

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, da die Uhr schon ein bisschen was wiegt।

Auf der Oberplatte ist neben den Löchern für die Befestigungsschrauben in der Mitte ein Loch gebohrt, in der 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 lackiert (siehe spätere Bilder)। দাস হাবে ইচ ভন ইনেম মালেরমিস্টার আউস ডেম বেকান্টেনক্রেইস মাচেন লাসেন। ভিয়েলেন ড্যাঙ্ক অ্যান ডার স্টেল নোচমাল ক্রিস্টোফ:)

Mittelplatte:

Die Mittelplatte hält die Uhr im Grunde von innen zusammen। Hier sind alle Teile des Innenlebens befestigt। Die Mittelplatte besitzt vier äußere Bohrungen für die Hülsenmuttern zur Fixierung der Frontplatte। Zudem sind verteilt sieben Löcher gesetzt, durch die die Kabel für die LEDs und den 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 etc. eingelassen wurde। Hierdurch lässt sich die Uhr insgesamt etwas schmaler bauen। Die Fräse habe ich mir von einem Kollegen meines Vaters ausgeliehen। ভিয়েলেন ড্যাঙ্ক আউচ অ্যান ডাইজার স্টেল নোচমল:)

Lochplatte:

Die Lochplatte ist das aufwendigste Teil der Uhr। Sie hat die Aufgabe das Licht jeder einzelnen LEDs möglichst von den anderen abzuschirmen, damit die benachbarten Buchstaben nicht "mitleuchten"। Dazu habe ich für jede LED ein 23mm breites Loch mit einem Forstnerbohrer gefertigt।

Zusammen sind মারা যায় 110 Löcher f dier die LEDs, vier kleinere Löcher für die Minuten-LEDs und nochmal vier weitere Löcher an den Ecken zur Fixierung der Platte।

Zudem sind auf der Rückseite dieser Platte Kerben für die LEDs und Kabel ausgefräst, damit die Platte möglichst bündig auf der Mittelplatte aufliegen kann und so eine gute Lichtabschirmung ermögerch erßt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erßnt erne Platziert ist।

ধাপ 5: ইলেক্ট্রনিক

Schaltung und Platine

Die Steuerung der Uhr erfolgt über einen Arduino Nano। Der Mikrocontroller steuert die adressierbaren WS2812b LEDs hinter dem 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 kann die Arduino über einen Infrarotempfänger (TSOP4838 38 kHz) empfangen। Enber die Umgebungshelligkeit bekommt er durch einen kleinen Fotowiderstand auf der Oberseite।

Zu beachten hierbei ist das die Datenleitung der WS2812b LEDs mit einem Widerstand zwischen 300 und 500 Ohm geschützt werden muss। Die Werte des Fotowiderstands werden über einen Spannungsteiler mit dem analogen Eingang des Mikrocontrollers ermittelt।

Zur besseren Handhabung (und zum besseren Aussehen;)) habe 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 an sich habe ich bei JLCPCB.com bestellt। ভিয়েলেন ড্যাঙ্ক হিয়ার অ্যান জোনাস, ডের মির ইগল আন্ড ডার বেস্টেলুং গেহলফেন টুপি: ডি

Die Spannungsversorgung für die die LEDs läuft ebenfalls über die Platine। Die 10 (bzw. 11) LED Reihen sind in fünf zweier (bzw. die letzte in dreier) Parallelstränge aufgeteilt, damit die Strombelastung für die Leiterbahnen der ersten LEDs und der Spannungsabfall am Ende nicht zu groß wird।

Beim Netzteil habe ich mich für ein externes Netzteil entschieden, damit die Uhr etwas dünner gebaut werden kann। Die Dimensionierung basiert auf der Grundlage der erwarteten Leistungsaufnahme der LEDs। Pro LED sollte man mit 0, 06A rechnen, die ungefähr benötigt werden wenn weißes Licht (alle 3 RGB LEDs an) leuchten soll। Bei 114 LEDs wären das theoretisch stolze 6, 8A। Da allerdings bei der Anzeige der Zeit niemals alle LEDs gleichzeitig leuchten werden, kann hier ein deutlich kleineres Netzteil verwendet werden। Ich habe mich für ein 3A Netzteil entschieden, das somit immer noch genug Reserven hat। (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)

বাউ

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। আবের ছিল ম্যাক ম্যান নিচ্ট এলেস…।:) Dafür sollte man einige Abende einplanen। জুর ভার্বিনডুং ডার এলইডি ইনারহালব ডার রেইহে ইগনেট সিচ ভারজিন্টার কুপফেরড্রহট হারভোরেজেন্ড।

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। Ebenso wie beim IR-Empfänger, der auf die 3D-gedruckte Halterung auf der Vorderseite an die Oberplatte geklebt wird (später mehr)।

ধাপ 6: 3D ড্রাকটাইল

Zwei Teile der Uhr habe ich mit einem 3D-Drucker fruitigen lassen। Da diese beiden Halterungen nur sehr kleine Bauteile tragen müssen und nicht viel Platz vorhanden ist, habe ich mich für einen 3D Druck entschieden:

• হাল্টারুং ডার র্যাকওয়ার্টিজেন হোহলস্টেকারবুচসে
• হাল্টারুং ডেস আইআর-এমফেঞ্জার্স

Den Entwurf habe wieder mit der Shapr3D-App erstellt। Die daraus generierte STL-Datei konnte ich an einen Freund senten, der ganz zufällig einen 3D-Drucker hat। 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 standrebeen, obwohl die untere Buchse verdeckt ist। Die zweite Halterung ist an die Unterseite der Oberplatte geklebt und positioniert den IR-Empfänger genau hinter der entsprechenden Öffnung der Frontplatte।

ধাপ 7: বাউ ডের উহর

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 lackiert, damit sie nicht so in dem schwarzen Rahmen auffallen।

মিট ডেম জুসামেনগেবাউটেন রাহমেন কন্টে ড্যান ডাই ভেরকাবেলুং ফোর ডাই স্প্যানুংসভারসর্গং জেমাক্ট ওয়ার্ডেন। Die beiden Hohlsteckerbuchsen sind dazu zusammengeführt (সমান্তরাল) und 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।

Zur besseren Streuung des Lichtes und damit die LEDs hinter der Frontplatte nicht sichtbar sind, sind die Bohrungen der Lochplatte mit weißen, leicht شفافem Papier überdeckt। দাদারুচ লিউচটেন ডাই বুচস্টাবেন গ্লিচমাইগ।

ধাপ 8: প্রোগ্রাম প্রোগ্রাম

Zur Programmierung der Uhr habe ich die Arduino IDE verwendet। Die Programmierung läuft daher vielleicht nachher zwar nicht so super effizient, aber man kann sich mehr auf sein Programm konzentrieren als auf das Handling des Chips। Die Bibliotheken für die eingebauten Funktionen und Bauteile sind die folgenden:

• DS3231.h আরটিসি-মডুল
• Adafruit_Neopixel.h Steuerung WS2812b-LEDs
• IRremote.h এবং IRremoteInt.h IR- রিসিভার

Grundprinzip (einfach): Über das RTC-Modul werden bei jedem Zyklus des Mikrocontrollers die Zeitdaten bezogen। Diese werden in 5-Minuten-Bereiche zerlegt und die entsprechenden, als Wörter definierte LEDs, aktiviert। Bei jedem Zyklus wird zusätzlich die Umgebungshelligkeit überprüft und es wird gecheckt, ob neue Signale über den IR-Empfänger empfangen wurden। জলপ্রপাত etwas davon zutrifft, wird in ausgelagerte Funktionen gesprungen um z. B. einen Helligkeits-Fading-Effekt zu erzeugen। হিয়ার কান ম্যান সিচ বিলেবিগ অস্টোবেন। Meine über die সফটওয়্যার বাস্তবায়ন Funktionen sind die folgenden:

• "জুলিয়া" -ইন্ট্রো বিম স্টার্ট ডের উহর আন্ড জেডার ভোলেন স্টান্ড (মিট ফেডআউট-এফেক্ট)
• Steuerung der Farbe über IR-Fernbedienung (interne Verwendung HSV-Farbsystem)
• Manuelle Steuerung der Helligkeit über IR-Fernbedienung
• Fading-Effekt der LED-Helligkeit bei Änderung der Umgebungshelligkeit oder manueller Änderung
• Automatische Zeitumstellung (Sommer/Winter)
• Manuelle Zeitstellung (durch blinkendes "Menü" zum Durchschalten der Minutenbereiche und anschließendes flashen ins RTC) über IR-Fernbedienung
• Blinkeffekt mit zufällig vergebenen Farben über die aktiven Buchstaben
• রেনবো-এফেক্ট

Und damit ist die Uhr auch (schon) fertilig। ভিয়েলেন ড্যাঙ্ক ফরস লেসেন:)

চিয়ার্স!