Die ClockPlott-DUE ist eine Arduino-basierte Uhr, welche die Uhrzeit in natürlicher Sprache als Satz mit Hilfe eines NeoPixel-Strips anzeigt. Über Nacht schaltet die Uhr das Display aus und Empfängt das offizielle Zeitsignal der PTB in der Nähe von Frankfurt (DCF77-Zeitsignal).
Diese Anleitung ist ein Gastbeitrag von Ingo Scheffler von Plottflott, wo es auch Teile des Bausatzes und die Frontfolien gibt.
Als Steuiereinheit für die Uhr dient das Bare-Bones-Real-Time-Clock-Arduino-Ding. Einen Bausatz für ein BBRTCAD gibt es bei Elmotex.
Die ClockPlott-DUE nutzt für die Anzeige der Leuchtpunkte NeoPixel-Streifen.
NeoPixel-Strifen sind eigentlich
Streifen mit WS2812B-RGB-LEDs.
Der Begriff NeoPixel
stammt
von Adafruit, wo es auch ein
hervorragendes Tutorial gibt.
Anmerkung: eine Liste aller benötigten Teile findet sich weiter unter in der Einkaufsliste.
Als erstes baut man das Bare Bones Real Time Clock Arduino Ding
(BBRTCAD) auf,
wie hier beschrieben: Aufbauanleitung BBRTCAD.
Vorher sollte man darüber nachdenken, wie die Stromversorgung stattfindet und wie der FTDI-Header liegen soll. Bei einem 5 Volt-Netzeil braucht man den Spannungsregler nicht.
Die Konstruktion des LED-Aufbaus besteht aus 2 Stück 50*50 cm Platten.
Auf die erste, untere Platte, werden die Stripes und die Elektronik aufgebracht.
Die zweite Platte sitzt im Abstand von 3 mm über der ersten Platte. Für diesen
Abstand braucht man die 3 mm Holzleisten. Auf dem Plan sind sowohl die Kennzeichnungen
für die erste, als auch für die zweite, obere Platte enthalten. Außerdem
sieht man auf dem Plan die Verlegung und Anschlüsse der Kabelverbindungen.
Siehe auch den Link zum Anschlußplan in der rechten Spalte auf dieser Seite.
Am Anfang klebt man den Aufbauplan, mit einem Klebefilm am Rand, auf die 3 mm starke MDF-Platte. Diese wird unsere obere Platte. Jetzt werden alle Punkte, an denen später die LEDs leuchten sollen, von oben mit einem spitzen Gegenstand auf die MDF-Platte übertragen.
Auch alle Ecken, an denen später die Lichttrenner aufgebracht werden, müssen markiert werden.
Die Platte sieht nach dem vorsichtigen Ablösen des Aufbauplanes und nach dem Verbinden der einzelnen Punkte so aus wie hier im Bild gezeigt.
Das wird die obere Platte der Konstruktion. Alle Löcher in den umrahmten Feldern werden mit einem 15 mm-Forstnerbohrer gebohrt. Für die verbleibenden 48 Löcher der Minuten nimmt man einen 9 mm-Holzbohrer und bohrt die Löcher.
Jetzt kommt die untere Platte an die Reihe: Nachdem der Plan wieder am Rand mittels Klebefilm befestigt wurde, werden die dünnen Hilfslinien der LED-Stripes mit einem spitzen Gegenstand übertragen.
Nach dem Lösen des Papierplans und dem Verbinden der markierten Punkte sollte diese Platte wie hier gezeigt aussehen.
Pro Tipp: Später wird es sehr hilfreich sein, wenn man schon die Richtung der LED-Stripes in Pfeilform auf die Platte (laut Anschlußplan) zeichnet.
Jetzt wird es Zeit für unsere 3 mm-Leisten die nun am Rand für den nötigen Abstand zur vorderen Platte sorgen werden. Sie sind rasch geklebt, und weil sie so schön dünn sind, kann man sie sogar mit einer Schere schneiden.
Als nächstes kommen die Stripes an die Reihe. Diese sind sie nach einem definierten Abstand (meistens 30 Pixel) vom Hersteller zusammengelötet. Leider nicht immer zum Vorteil des geneigten Bastlers, denn der Abstand von LED zu LED kann durch eine Überlappung der Löstelle stark geschrumpft sein. Da hilft nur durchschneiden und die LED-Stripes mittels Kabel und Lötkolben in dem richtigen Abstand wieder verbinden.
Zum Glück ist das nicht bei allen Hersteller so wie auf dem Foto. Am besten man legt vor dem Verkleben die Stripes an die markierten Punkte auf die Platte. So kann man schnell erkennen ob die Schere genutzt werden muß oder geschont werden kann.
Die frisch verklebten Stripes kann man nun, wie auf dem Plan zu erkennen ist, mit den 0,5-0,75 m2-Kabeln verbinden und an den Enden die 1.000 μF-Kondensatoren anlöten.
Geübte Tüftler/Löter können das natürlich freifliegend
aufbauen, für alle anderen
gibt es kleine Hilfsplatinen.
Diese Platinen können an die NeoPixel-Strips angelötet werden und stellen die Anschlüsse wieder zur
Verfügung.
Nachdem die frisch gelötete BBRTCAD-Platine angeschlossen wurde, kann man über die Taster schon einen ersten Versuch starten. Dazu spielt man zuerst die Firmware (ein Link dazu befindet sich in der Spalte rechts auf dieser Seite) über die Arduino-IDE auf.
Die Firmware benötigt die NeoPixel-Library von Adafruit!
Jetzt ist der richtige Zeitpunkt, um den (optionalen) DCF-Empfänger, so wie im Plan beschrieben, anzuschließen.
Unsere Platte Nummer 2 ist zwischenzeitlich gebohrt und die Ecken, in denen die Elektronik sitzt, sind einfach herausgesägt worden. Die Kabel der unteren Platte sind mit Klebestreifen drapiert worden.
Nun wird es Zeit für die Lichttrenner und Papphülsen:
Nachdem die Pappstreifen im Rechteck das Format 30*130mm haben,
kann man sie beruhigt auf die obere Platte kleben.
Auch die Papphülsen für die Minuten werden jetzt verklebt.
Die Stunden bekommen quadratische Pappformen mit den Maßen 28*28 mm.
Zum Schluß bleibt noch der große Uhr.
-Balken übrig,
er wird mit den Maßen 29*200 mm umklebt.
Nachdem wir so weit gekommen sind, geht es in die Endrunde:
Die bereits beklebte Front (oder eine Front mit einer Komplettfolie)
wird nun in den Rahmen gelegt. Jetzt werden die beiden, mittlerweile
zusammengeschraubten, Platten in den Rahmen gesetzt.
Vorab baut man, wenn man mag, noch die Taster und den LDR in den Rahmen.
Auch ist es ratsam am oberen Rand der zusammengeschraubten Platten, im
Abstand von ca. 2-3 cm, ein 8 mm-Loch zu Bohren. An diesem Loch wird
später einmal unser Gesamtkunstwerk aufgehängt.
Nach dem Befestigen der 9 mm-Grundplatte mittels kleiner, biegsamer Metallaschen ist unsere ClockPlott-DUE fertig.
Jetzt kann man die Grundeinstellungen laut Anleitung (Link in der rechten Spalte auf dieser Seite) vornehmen.
Mit der ClockPlott-DUE-GUI hat man die Möglichkeit, die Uhr mit einer grafischen Oberfläche zu Konfigurieren und zu Bedienen.
Die GUI ist ein Processing-Sketch, setzt also voraus, daß Processing auf dem Computer installiert ist.
Nach dem Öffnen und Starten der GUI (Link in der rechten Spalte auf dieser Seite)
muß zunächst die richtige serielle Schnittstelle
ausgewählt werden (die gleiche wie in der Arduino-IDE).
Dann drückt man auf connect
.
Nach kurzem Warten muß ein grünes ok rdy
kommen.
Jetzt kann man die Werte der DUE auslesen bzw. schreiben. Die Farbwerte und Helligkeit kann man schnell verändern, indem man mit der Maus auf die Zahl klickt, hält und dann nach links bzw. rechts zieht.
Das funktioniert mit allen seriellen Verbindungen. Steckt man z.B. einen BlueFruit EZ Link auf den FTDI-Header, kann man die Uhr auch kabellos bedienen. Und sogar kabellos die Firmware neu aufspielen!
Tipp: Die GUI nutzt einfache Textbefehle. Diese kann man auch von Hand absetzen. Dazu öffnet man in der Arduino-IDE den seriellen Monitor (9600 Baud) und gibt zum Testen *hlp# ein.
| Name | Quelle |
|---|---|
| Frontfolie DUE und Diffusionsfolie (gibt's auch als Komplettfolie) | PlottFlott |
| Lichttrenner-Set DUE | PlottFlott |
| Bohr-, Aufbau- und Schaltungsplan DUE | PlottFlott |
| Bare-Bones-Real-Time-Clock-Arduino-Ding | Elmotex |
| Netzteil (5 Volt/2.000 mA) | z.B. Samsung Micro-USB 5 Volt 2000 mAh |
| NeoPixel-Strip (30 Pixel/Meter; 3,8 Meter; = 114 LEDs) | Exp Tech (5 Meter, alternativ bei eBay/Amazon etc. nach WS2812B Stripsuchen) |
| NeoPixel-Supporting-Set | Elmotex |
| DCF77-Empfänger | Elmotex |
| Kleinteile | Reichelt |
| 3 Holzeisten; 3 mm hoch, 10-13 mm breit, ca. 1 m lang | Baumarkt |
| 1 Stück 3 mm MDF Platte 50*50 cm | Baumarkt |
| Bilderrahmen, 50x50 cm Innenmaße; 4,5 cm Höhe | schwedisches Möbelhaus |