Christians Bastel-Laden

Aufbauanleitung für eine Mini Wave v2

Was ist eine Mini Wave?

Eine Mini Wave ist eine Wortuhr im Kleinformat als Schreibtischuhr oder als Wecker gedacht. Der Bausatz lässt sich einfach aufbauen und erfordert keine fortgeschrittenen Lötkenntnisse. Ausserdem ist die Buchstabenfront im Bausatz enthalten und muss nicht seperat beschafft werden.

Bausatz

Den Komplett-Bausatz gibt es im Bastel Laden

Es sind mehrere Farbvarianten erhältlich und der Bausatz beinhaltet alle benötigten Bauteile um die Mini Wave v2 zu komplettieren.

Bastel Laden - Bausätze

Bauanleitung als PDF

Wie funktioniert das?

Die Mini Wave basiert auf einem Arduino Board, einer DS3231 Realtime CLock und einer 8x16 LED Matrix mit MAX7219 Display Treiber. Aufgrund der offenen Arduino Basis läßt sie sich aber auch für andere Projekte hervorragend einsetzen. Um sich z.B. mit der Arduinoprogrammierung vertraut zu machen, oder gleich einen Space-Invader zu programmieren ;-). Auch der Mini Wave Code steht zum Download zur Verfügung.

MiniWave

1. Die fertige Mini Wave

So sieht die Mini Wave v2 aus wenn wir mit dem Bausatz erfolgreich sind. Links der "Weisse Riese" und rechts "Pumpkin Pie", eine Mini Wave in Schwarz wird in kürze hinzu kommen.

Bezugsquelle für den Bausatz ist der Bastel Laden - onlineshop (Menüpunkt Onlineshop hier auf der Seite oben).

MiniWave: Seitenansicht

2. Seitenansicht

Auf der Seite der Basis befinden sich die drei Taster zur Bedienung des Menüs. Man erkennt auch ganz gut die LED Module hinter der Front.

MiniWave: Rückseite

3. Rückseite

In der Rückansicht erkennt man die festgelöteten Stützen und unten das Mikrokontroller Board. Nicht von der Micro USB Buchse irritieren lassen, normalerweise ist eine Mini USB Buchse verbaut.

Über die USB Buchse wird die Mini Wave mit 5V Spannung versorgt. Dafür kann man jedes handelsübliche USB Netzteil einsetzen

MiniWave: Bausatz

4. Der Inhalt des Bausatzes

Der Bausatz enthält alle zum Fertigstellen der Mini Wave benötigten Bauteile, inklusive der Buchstabenfront und des bereits programmierten Atmel 328.
Da das Mikrokontroller Board etwas klein geratene Lötpads besitzt und eine dünne Lötspitze voraussetzt, gibt es diesen auf Wunsch auch mit bereits eingelöteten Pin Leisten.

MiniWave: Vorbereitung

5. Los geht´s

Bevor wir mit dem Löten beginnen, bereiten wir als erstes die beiden 16-poligen Buchsenleisten vor. Diese müssen, entsprechend des 2x15 Pin Mikrokontroller Board's, um jeweils einen Pin gekürzt werden. Das geht am einfachsten in dem man mit dem Seitenschneider auf dem letzten Pin ansetzt und das Gehäuse so kürzt.
( ! nicht zwischen den Pins ansetzen sondern genau auf dem letzte Pin ! )

Dann das Kunstoffgehäuse der Buchse mit dem Cutter Messer oder Schleifpapier noch in Form bringen.

MiniWave: Bestückungsplan

6. Bestückungsplan

Nach der kleinen Anpassung kann es mit dem Löten schon losgehen. An dem Bestückungsplan können wir uns orientieren.

MiniWave: 10k Widerstände

7. 10k Widerstände

Beginnen wir mit den 10k Widerständen (4 Stück / Farbcodierung: Braun-Schwarz-Orange-Gold). Zurechtbiegen und in die dafür gekennzeichneten Plätze stecken. Wenn die Beinchen nach dem durchstecken auseinander gebogen werden fallen sie beim Löten nicht mehr heraus.

MiniWave: Zener Diode

8. Zener Diode

Als nächstes wird der 220 Ohm Widerstand (Farbcode Rot-Rot-Braun-Gold) und die 3V3 Zener Diode eingelötet. Bei der Zener Diode auf die Einbaurichtung achten. Diese beiden Bauteile sind für die 3,3Volt Versorgung des DCF Empfängers zuständig der bei Bedarf nachgerüstet werden kann.
Da nun aber eine sehr präzise Realtime Clock (DS3231) eingesetzt wird, benötigt man eigentlich kaum noch einen DCF Empfänger.

MiniWave: Buchsen

9. Buchsen

Darauf folgen die Buchsen. Bei den Buchsen darauf achten das sie rechtwinklig zur Platine stehen.
Buchse in die passende Bohrung stecken, 2 Pins festlöten, nochmals ausrichten und dann alle Pins festlöten.
Bei den 15-pol Buchsen am besten die nicht bearbeitete Seite nach Außen zeigen lassen.

MiniWave: LDR und Buzzer

10. LDR und Buzzer

Nachdem die Buchsenleisten eingelötet sind, kommen noch der LDR und zum Schluss der Buzzer an die Reihe.
Den LDR vor dem einlöten um 90 Grad abwinkeln.
>Beim Buzzer auf die Polung achten, + ist gekennzeichnet. Die Schutzabdeckung kann entfernt werden falls man auf ein sehr lautes Signal Wert legt.

MiniWave: Optionaler DCF Empfänger

11. Optionaler DCF Empfänger

An die 4 Anschlüsse rechts über dem DS3231 wird keine Buchse eingelötet, an diese Stelle kann ein DCF Empfänger direkt angelötet werden. Zur Nachrüstung eines DCF77 Empfängers ist der "Pollin" Empfänger vorgesehen. Der Empfang ist durch die Kupferplatinen allerdings etwas eingeschränkt und hängt auch stark von Aufstellungs Ort und Richtung ab. Ganz wichtig ist auch ein ordentliches Netzteil das möglichst wenig Störungen einbringt. Ein gutes getestetes Netzteil ist z.B. das Hama "Power Piccolino" Generell ist aber bis auf die Sommer- Winterzeit Umstellung durch den genauen Zeitgeber so gut wie kein DCF Empfänger mehr nötig.

MiniWave: Arduino

12. Mikrokontroller Board

Jetzt kommen wir zur Bestückung des Mikrokontroller Boards, des DS3231 RTC und der Taster-Platine.
Das Mikrokontroller Board wird am einfachsten gelötet indem man die dafür vorgesehenen Stiftleisten in die entsprechenden Buchsen steckt und dort dann das Mikrokontroller Board darauf steckt. Dann kann alles verlötet werden.

ACHTUNG, USB Buchse und Taster des Mikrokontroller Boards zeigen nach oben!!

Da die Lötpads am Mikrokontroller Board recht klein ausgefallen sind sollte man eine möglichst kleine bzw. spitze Lötnadel zum Löten nehmen, auch dünnes Lötzinn hilft (0,5mm)

Die 6-Pin Stiftleiste für den ISP Anschluss wird nicht mit verlötet da sie sonst im Weg steht.

MiniWave: Arduino mit vorbestückten Pinleisten

13. Mikrokontroller Board mit vorbestückten Pinleisten

Bei dem optional erhältlichen Mikrokontroller Board mit bereits verlöteten Stiftleisten werden die 6 Pins (ISP Anschluss) nachträglich abgezwickt. Der ISP Anschluss wird nicht benötigt.

MiniWave: RTC Baustein

14. RTC Baustein

Der RTC Baustein (DS3231) wird mit Akku (LIR2032) versehen und einfach in die Buchse gesteckt und mit einem Stück Doppelklebeband gesichert.

MiniWave: RTC Batterie

15. RTC Batterie

Beim RTC die Batterie nicht vergessen, genauer gesagt den LIR2032 Akku, der + Pol zeigt nach oben.

MiniWave: Taster-Platine

16. Taster-Platine

Die Taster-Platine wie abgebildet bestücken, darauf achten daß die Stiftleiste und die Taster rechtwinklig festgelötet werden. (die Taster kommen auf die beschriftete Platinenseite).

Ein oft vergessener, aber um so wichtiger Arbeitsschritt ist das Kürzen der überstehenden Beinchen nach dem Löten.
Und das Entfernen von Flussmittelresten mit Isopropylalkohol.

MiniWave: Überstehende Pins abzwicken

17. Überstehende Pins abzwicken

Damit die Isolierung unten an der Basisplatine nicht unnötig Wellen wirft und absteht, muss man alle Lötstellen bzw. Beinchen schön Flach abzwicken. Dazu verwendet man eine Elektronik Printzange zum Bündig abzwicken.

MiniWave: Basis fertig stellen

18. Basis fertig stellen

Das wars auch schon, somit kann man nun die Basis fertig stellen. Dazu brauchen wir die Isolierung, Schrauben und die Abstandsbolzen.

MiniWave: Isolierung

19. Isolierung

Bitte vergiss auf keinen Fall die Isolierung an der Unterseite, da sonst die Gefahr eines Kurzschlusses besteht falls man die Uhr einmal auf z.B. ein paar Büroklammern stellen sollte. Die Isolierung liegt dem Bausatz in entweder Weiss oder Transparent bei.

MiniWave: Abstandsbolzen

20. Abstandsbolzen

Die Abstandsbolzen werden von unten mit Kunststoffschrauben verschraubt und von oben dann mit den VA Linsenkopfschrauben. Die langen Bolzen in die Ecken und die beiden Kurzen Abstandsbolzen für die Taster-Platine.

MiniWave: LED Matrix

21. LED Matrix

Nun bereiten wir den Zusammenbau der LED Matrix vor. Dazu ziehe bitte das LED Array von der Platine vorsichtig ab. (Beim späteren Zusammenbau darauf achten das der Aufdruck am Rand des LED Arrays nach unten zeigt.)

Bei dem einen Modul wird wie oben zu sehen die Stiftleiste rechts entfernt, bei dem zweiten Modul entferne bitte beide Stiftleisten links und rechts. Am einfachsten dazu Pin für Pin auslöten indem man einen Pin mit der Zange oder Pinzette festhält, die Lötstelle erhitzt und dann den Pin einfach herauszieht. Der Kunststoff wir durch das Löten weich und hält den Pin nicht sehr fest.

MiniWave: Stiftleiste passend biegen

22. Stiftleiste passend biegen

Die verbliebene Stiftleiste links wird ca. 15° nach unten umgebogen.

MiniWave: Litze vorbereiten

23. Litze vorbereiten

Als nächstes werden die beiden Module miteinander verkabelt. Dazu brauchen wir ein Stück blanken Draht (ein abgezwicktes Beinchen eines Widerstandes dafür aufheben) und etwas Litze. Aus der Litze fertigen wir uns 3 Stücke mit ca. 3cm Länge und ein Stück mit ca. 6cm Länge, die auf beiden Seiten abisoliert und verzinnt werden.

MiniWave: Bauvorrichtung für LED Matrix

24. Bauvorrichtung für LED Matrix

Wenn man die 6 Schrauben auf der Rückwand schon montiert, kann man die Rückwand auch hervorragend als Bauvorrichtung verwenden. Jeweils eine Linsenschraube M3x8 von hinten durch die Rückwand stecken und mit einer Mutter M3 leicht anschrauben, so daß sie noch leicht wackeln. Darauf werden dann die Matrix Platinen gesteckt und wiederum mit einer weiteren Mutter gesichert. Die verbliebenen 5 Pins der einen Matrix Platine müssen nach unten Richtung Basis zeigen.

MiniWave: Matrix verkabeln

25. Matrix verkabeln

Nun müssen die Anschlüsse der beiden Platinen verbunden werden. Dazu am besten erst GND <--> GND mit einem kurzen Stück Draht verbinden. Dann mit Hilfe der 3 kurzen Stücke Litze CS <--> CS, CLK <--> CLK und VCC <--> VCC verbinden. Das geht auch mit den bereits mit Lötzinn verschlossenen Lötpads sehr gut indem man die Lötstelle erst erhitzt und dann das verzinnte Ende der Litze vorsichtig durch das Loch schiebt.

MiniWave: Dout mit Din verbinden

26. Dout mit Din verbinden

Als nächstes noch die Verbindung DOUT (von der Platine die noch die 5 Pins hat) nach DIN (die Platine ohne verbliebene Stiftleisten) mit dem längeren Stück Litze herstellen. Dazu die beiden LED Boards wieder demontieren und das Kabel auf der Rückseite verlegen. Dabei aufpassen das sich keine Pins des Boards in das Kabel bohren.

MiniWave: LED Boards entgültig montieren

27. LED Boards entgültig montieren

Dann die LED Matrix aufstecken und ausrichten, so daß die beiden Teile fluchten. Die evtl. vorhandene Schutzfolie auf den LED Modulen kann man vorher abziehen. Nun kann das Ganze festgeschraubt werden.

ACHTUNG! Die LEDs müssen richtig herum aufgesteckt werden. Die richtige Lage erkennt man an der Beschriftung unten an der Seite der LED Matrix. Wenn die Platine vor uns liegt mit dem großen Chip links und der Beschriftung lesbar, dann muss der Aufdruck auf der LED Matrix nach unten zeigen.

MiniWave: Deckel der Basis fertig stellen

28. Deckel der Basis fertig stellen

Jetzt noch den Deckel der Basis fertig stellen.
Dazu wird als erstes die 5 polige Buchsenleiste auf der Oberseite in die passenden Bohrungen gesteckt (die am weitesten außen liegen) und von unten verlötet.

MiniWave: Deckel Unterseite

29. Deckel Unterseite

Und die lange, 5-polige Stiftleiste wird auf der Unterseite gesteckt und von oben verlötet.

MiniWave: Rückwand mit Stützen verlöten

30. Rückwand mit Stützen verlöten

Nun wird die Rückwand mit den Stützen verlötet.

Dazu die beiden Stützen vorsichtig in die Rückwand stecken. Falls die Schlitze etwas eng sein sollten, kann man die Kanten der Langlöcher mit einer kleinen Feile oder etwas Sandpapier nacharbeiten. Auch jetzt gleich überprüfen, ob die Stützen in die Schlitze der Basis passen. Nicht mit Gewalt hineindrücken, sondern lieber das Langloch der Basis bei Bedarf etwas nacharbeiten. Lieber zu weit als zu eng.

Die beiden Stützen müssen ganz an der Rückwand anliegen. Den rot markierten Bereich kontrollieren ob kein Spalt zu sehen ist.

MiniWave: Im 90 Grad Winkel ausrichten

31. Im 90 Grad Winkel ausrichten

Die Stützen im 90 Grad Winkel ausrichten, damit die Mini Wave später nicht schief steht.
Wenn alles ausgerichtet ist werden die beiden Stützen mit jeweils zwei kleinen Lötpunkten an die Rückwand angelötet. (blau gekennzeichnete Lötstellen auf vorherigem Bild).
Die anderen, länglichen, Lötstellen werden etwas später verlötet.

MiniWave: Rückwand in die Basis

32. Rückwand in die Basis

Jetzt stecken wir die provisorisch verlötete Rückwand mit den Stützen vorsichtig in die Basis.

MiniWave: 5-Pin Buchse

33. 5-Pin Buchse

Darauf achten das die 5 Pins der LED Matrix in der 5-Pin Buchse der Basis stecken.

MiniWave: Sitz überprüfen

34. Sitz überprüfen

Hier auch wieder darauf achten, daß die Stützen ganz an der Basis anliegen und daß der Winkel stimmt. Dann die Stützen innen an der Basis anlöten.

MiniWave: Basis verlöten

35. Basis verlöten

Wenn alles passt und im rechten Winkel ist, die restlichen Lötstellen zur Befestigung der Stützen an der Unterseite der Basis verlöten.

MiniWave: Rückwand verlöten

36. Rückwand verlöten

Und auch die Rückwand kann jetzt nach nochmaliger Überprüfung verlötet werden.

MiniWave: Hochzeit

37. Hochzeit

Dann kann auch schon der Deckel mit der Elektronik verschraubt werden. Den Deckel vorsichtig auf die Basis aufstecken. Darauf achten, daß die lange 5-pin Stiftleiste auch mit allen Pins in der Buchse steckt und die Taster nach dem verschrauben des Deckels nicht klemmen (falls doch, die Tasterplatine von unten nochmals lockern und ausrichten).

Inbetriebnahme: Jetzt wird es ernst. Wir versorgen zum ersten mal die Wave Mini mit Strom. Verbinden Sie die Mini Wave, mit dem mitgelieferten USB Kabel, mit einer Stromquelle. Für den ersten Test vorzugsweise mit einem 5 Volt Netzteil, für den Fall daß sich ein Kurzschluss eingeschlichen hat, wir wollen ja nicht dem Computer schaden. Nach dem Aufleuchten der LED Matrix sollten nun die LEDs leuchten und die Zeit anzeigen. Eine umfangreichere Bedienungsanleitung finden Sie hier:

Bedienungsanleitung als PDF

MiniWave: Front montieren

38. Front ausrichten und aufkleben:

Jetzt kann die Front testweise auf das Display aufgelegt werden damit man ein erstes Gefühl dafür bekommt wie die Front verklebt wird. Orientieren Sie sich an der Kontur der Front, diese muss mit den Seiten und der Oberkannte der Rückwand deckungsgleich sein. Wichtiger noch sind natürlich die leuchtenden LEDs die die entsprechenden Buchstaben beleuchten müssen.

Wenn Sie sich soweit sicher sind, ziehen Sie die Schutzfolie des Doppelklebebandes ab und setzen Sie die Front langsam auf die LED Matrix auf. Nähern Sie sich dabei aber nur langsam dem Klebeband um die Front dabei ausrichten zu können.

MiniWave: Kurzanleitung

39. Kurzanleitung

Die eingestellte Uhrzeit wird gegebenenfalls durch den DCF77 Empfänger korrigiert (falls ein DCF Empfänger nachträglich installiert wurde). Ohne DCF Empfang läuft sie über die Quarzuhr (Echtzeituhr).
Alarm: Nur wenn Alarm im Setup eingeschaltet ist, erscheint der Menüpunkt "Alarmzeit einstellen". Der Alarm verhält sich wie ein Zeigerwecker (er unterscheidet nicht AM/PM).
LDR-Modus: A = Automatik; M = Manuell.
ALARM: AL/EN = ALarm ENabled; AL/DA = ALarm DIsabled.
Helligkeit: Nur wenn LDR-Modus auf "M" steht, Visualisierung über Balkenanzeige.
Sprachen: DE = Hochdeutsch; DE/SW = Scwäbisch; DE/BA = Bayrisch; DE/SA = Sächsisch.

MiniWave: Wie geht es weiter

Wie geht es weiter?

Die Mini Wave läßt sich nach Belieben anpassen, z.B. um niedrig aufgelöste Spiele zu Programmieren (Space Invader etc.).

Ich bin gespannt was Euch damit einfällt.

Stückliste

Name Art Quelle
Bausatz Komplettbausatz mit allen benötigten Teilen Bastel Laden - onlineshop
Netzteil 5v USB Netzteil Amazon
Seitenschneider Elektronik Seitenschneider Reichelt
Lötstation Digitale Prozessor-Lötstation, 60 Watt Reichelt
Inbus 2mm Schraubendreher Sechskant (innen), 2,0 mm Reichelt
Schraubenzieher Schraubendreher, Kreuzschlitz (PH) 1 Reichelt
DCF77-Empfänger Empfänger für das deutsche Zeitsignal Elmotex