Word Clock Variante 1 - getrennte Steuerplatine

Wechseln zu: Navigation, Suche

Überblick

WordClock

Diese Seite dient nur noch der Referenz für die ältere Variante mit getrennter Steuer- und Anzeigeplatine. Themen, die beide Varianten gemeinsam betreffen werden im Hauptartikel [1] gepflegt.

Links zum Hauptartikel [1], zur Variante 2 [2] zum langen Thread [3] mit dem hier alles angefangen hat und zum Original [4], das alle hier inspiriert hat.

[1] Word Clock
[2] Word Clock Variante 2
[3] Beitrag: Brauche Hilfe beim Bau einer Uhr
[4] http://www.clocktwo.com


WordClock FAQ

Häufig tauchen im Forum Fragen zum WordClock Projekt auf (was brauche ich..., wie mache ich...), die schon mehrmals beantwortet wurden. Hier Für die Variante 1 eine Zusammenfassung der wichtigsten Fragen:

 Q: Was brauche ich alles, um die WordClock (Variante 1) zu bauen?
 A: - Die Steuerplatine mit der Elektronik
    - Eine Frontblende (das "Ziffernblatt")
    - Leuchtdioden und Platinen für die Anzeige
    - Eine Zwischenplatte um das Licht zwischen den einzelnen Buchstaben zu trennen
    - Eine Spannungsversorgung
    - etwas handwerkliches Geschick
 Q: Kann ich Bauteile der WordClock über Sammelbestellungen billiger bekommen?
 A: Es wurden in der Vergangenheit (seit Dez.2009) mehrere Sammelbestellungen angeboten. Im einzelnen waren das:
    - Die Leiterplatte für die Steuerelektronik (von ukw)
    - Leuchtdioden mit Streifenplatinen für die Anzeige (von wawibu / matsch)
    - Eine Frontblende (Buchstabenmatrix)
       - aus Plexiglas, schwarz (von ukw)
       - aus Edelstahl (von andreasp)
    - Eine Zwischenplatte (von wawibu / matsch)
 Q: Kann ich eine fertige Uhr kaufen?
 A: Ja, beim Hersteller der Vorlage ;-). Hier im uC.net Forum gibt es nur Tipps und Hilfe zum Selberbauen.
    Eine komplette WordClock kann man hier NICHT bekommen.
    ...und etwas einlesen wird auch keinem abgenommen ;-)

Aufbau einer Wordclock

Hier gibt es ein von bomibob äußerst kunstvolles Video zum Bau einer Word Clock: http://www.youtube.com/watch?v=OYhtc-8StXA (zugehöriger Post → http://www.mikrocontroller.net/topic/goto_post/2328168)

Details zu den einzelnen Komponenten sind den entsprechenden Unterpunkten, oder dem Hauptartikel zu entnehmen.

Elektronik

  • Atmega168
  • 8Mhz (interner Osc.)
  • 24-Bit-Schieberegister an SPI für 24 Wörter
  • 4 Output-Pins für Minutenanzeige
  • 4 weitere GPOS - für allgemeine Zwecke
  • RGB-Steuerung über PWM gegen GND, d.h. 32x3-Matrix

Schaltung

Schaltbild V1.0
Schaltbild V2.0
TSOP17xx in V1.1
Rx/Tx in V1.1 und V2.0
K10 als I2C in V2.0
K11 als SPI in V2.0

Änderungen der Platinen-Version 1.0 gegenüber dem Prototypen:

  • Pullup-Widerstand R7 am DCF-Anschluss entfällt

Änderungen der Platinen-Version 1.1 gegenüber 1.0:

  • Die Tiefpass-Schaltung für den TSOP17xx ist nun korrekt geschaltet. Die Abweichung sieht man rechts im Zusatzschaltbild.
  • Der Verbinder K9 (UART-Anschluss für Debug-Zwecke) hat zwei zusätzliche Pins erhalten, siehe Zusatzschaltbild rechts.

Änderungen der Platinen-Version 2.0 gegenüber 1.1:

  • Diode D1 entfällt.
  • 6-poliger ISP-Wannenstecker ersetzt 10-poligen Wannenstecker, Vcc nun angeschlossen
  • Neu: Stiftleiste K10 als Anschlüsse für externe I2C-Module, auf der Platine oberhalb der RTC zu finden
  • Neu: Stiftleiste K11 als Anschlüsse für externe SPI-Module, auf der Platine ganz links

Siehe auch untenstehende Zusatzschaltbilder rechts. Die neuen Stiftleisten sind optional, müssen also nicht unbedingt bestückt werden.

Zugehörige Schaltung als PDF:

Sammelbestellung der Platine

Stand Dezember 2015:

Ich habe wegen einiger Nachfragen noch Steuerplatinen in begrenzter Stückzahl nachbestellt. Wenn jemand daran interessiert ist, kann er sich bei mir (Benutzer ukw) per PN melden.

Kosten pro Platine: 15 EUR zzgl. Versand von 2,00 EUR bei bis zu 4 Stück. Bei mehr als 4 Stück beträgt der Versand 3,00 EUR.

Beispiele:

  • 1 Platine: 15 EUR + 2,00 Versand: 17,00 EUR
  • 2 Platinen: 30 EUR + 2,00 Versand: 32,00 EUR
  • ...
  • 5 Platinen: 75 EUR + 3,00 Versand: 78,00 EUR

Parallel zu dieser Sammelbestellung gibt es noch eine neue (kleinere) Sammelbestellung für passende Frontplatten, siehe auch:

Sammelbestellung Frontplatten

Beim Versand zusammen mit den Frontplatten entfallen natürlich die Versandkosten für die Platinen.

Maße: 146mm x 35,6mm.


Reichelt Warenkorb Mono-Variante

Da selbst bei der Mono-Variante der ATmega 88 langsam mehr als eng wird, wurde dieser Warenkorb auch auf den ATmega 168 umgestellt.

Eine vollständige Liste zur Bestellung der nötigen Bauteile ist bei Reichelt abgelegt: Warenkorb-Mono.


Reichelt Warenkorb RGB-Variante

Für die RBG-Version wird der ATmega 168 benötigt. Ein angepasster WARENKORB ist bei Reichelt hinterlegt.

Im Warenkorb befindet sich nun auch der Nachfolger TSOP 31238 des nicht mehr lieferbaren TSOP17xx. ( 15.11.2011 ).


"Beginner-Tipp":

Der Warenkorb ist eine tolle Vereinfachung der Bestellung. Bevor Ihr jedoch das DCF-77-Modul automatisch mitbestellt, lest bitte mit Hilfe der Suchfunktion das Forum zu diesem Thema durch. Das DCF-77-Modul ist, wie es im Forum so nett formuliert wurde, "ein Sensibelchen". Es gäbe eine Alternative von C* (siehe Forum). Und um es ganz deutlich zu formulieren: Die Uhr funktioniert auch ohne DCF-77-Modul ganz prima. Sie kann mit der IR-Fernbedienung ganz einfach gestellt werden. Man braucht das Modul nicht wirklich. Es befindet sich kein Flachbandkabel im Warenkorb.


Reichelt Warenkorb LED Single Board

Für das neue SingleBoard (Paket 1) werden zusätzliche Bauteile benötigt. Diese sind in einem eigenen WARENKORB bei Reichelt hinterlegt.


Reichelt Warenkorb Pollin DCF Stabilisierungsplatine

Teil des Single Boards ist eine Stabilisierungsschaltung für den Pollin DCF Empfänger. Bei Verwendung des Pollin DCF Empfängers wird folgender WARENKORB zusätzlich benötigt.

Link zum DCF-Empfänger bei Pollin.


Bestückung

Hier eine kurze Beschreibung zur Bestückung:

Version 1.0 (schmale Ausführung):

Bestückte Platine (Version 1.0)
Bestückte Platine (Version 1.1)
Bestückte Platine (Version 2.0)
  • Oben Mitte: Anschluss für stehende Lithium-Knopfbatterie CR2032 (die drei abgebildeten Stifte sind natürlich nicht notwendig, die Batterie wird direkt eingelötet)
  • Unten 3-polige Stiftleiste: Anschluss für DCF77-Modul
  • Unten 2-polige Stiftleiste: RX & TX (für Testzwecke)
  • Unten rechts: TSOP17XX/SFH5110 für Infrarot-Empfang
  • Darüber: 2-polige Stiftleiste für LDR (Helligkeitsmessung)
  • Oben links und rechts: Wannenstecker für insg. 32 Ausgabekanäle: OUT0-OUT23 (für die Wörter), OUTL1-OUTL4 (für die Minuten) und OUTG1-OUTG4 (für General-Purpose-Ausgabezwecke)
  • Rechts: Anschlussklemmen für Versorgungsspannung 7-20V und die drei PWM-Kanäle Rot, Grün und Blau.
  • Für Atmel Programmer muss der ISP VTG Anschluss (Pin 2) direkt mit der 5V Spannungsversorgung verbunden werden (z.Bsp. Plus Pol von C9).

Version 1.1 (schmale Ausführung):

  • Wie 1.0, jedoch hat der Verbinder K9 (UART-Anschlüsse Rx/Tx für Debug-Zwecke) zwei zusätzliche Pins erhalten, siehe abweichendes Bestückungsbild rechts. Belegung von links nach rechts: Vcc / GND / RX / TX

Version 2.0 (schmale Ausführung):

Änderungen gegenüber 1.1:

  • Diode D1 entfällt
  • 6-poliger statt 10-poliger ISP-Stecker
  • Am ISP-Stecker ist auch Vcc angeschlossen
  • Anschlussmöglichkeit für weitere I2C-Module
  • Anschlussmöglichkeit für weitere Schieberegister über SPI
Rx/Tx in V1.1 und V2.0

Der IR-Empfänger TSOP17XX/SFH5110 muss hinter einem nicht benutzten Buchstaben angebracht werden. Deshalb braucht man ihn nicht unbedingt auf die Platine löten, sondern kann ihn auch über ein 3-poliges Kabel mit der Platine verbinden. In diesem Fall sollte der Kondensator C2 nicht auf die Platine, sondern direkt am TSOP17XX/SFH5110 (C2 Minus an Pin 1, C2 Plus an Pin 2) angelötet werden. Bei Verwendung eines SFH5110 Pinbelegung beachten!

Je nach Ort des LDRs (hinter Buchstaben bzw. mit/ohne Dffusor) kann die automatische Helligkeitsregelung unterschiedlich ausfallen. Hier muss man eventuell den Widerstand R6 variieren, wenn das Ergebnis nicht optimal sein sollte.


Bestückung und Anschlüsse

Bestückungsaufdruck der Version 1.0
Bestückungsaufdruck der Version 1.1
Bestückungsaufdruck der Version 2.0
Bestückung: Orientierung der IRLUs beachten!
Anschlüsse V1.0
Anschlüsse V1.1
Anschlüsse V2.0

WICHTIG (für 1.x und 2.x):

Der oberste IRLU2905 muss anders herum eingelötet werden (Metall Richtung Spannungsregler) als die beiden unteren (Metall Richtung Schraubklemme). Siehe auch Foto rechts.

Möchte man einfarbige LEDs verwenden und auf die RGB-Steuerung verzichten, schließt man einfach zwei der drei RGB-PWM-Kanäle nicht an und verwendet stattdessen nur PWMR zur PWM-Steuerung. Die 2 zu PWMG und PWMB gehörenden IRLUs und die angeschlossenen 4 Widerstände am Gate der IRLUs kann man dann auch weglassen.

Bestückungsliste:

Name                Wert
C1,C3,C4,C6,C8,C9   100NF
C10,C11,C12,C13     100NF
C2                  4,7µF
C5,C7               47µF
D1                  1N4001
IC1                 ATMEGA88
IC2                 7805
IC3                 TSOP1738 oder TSOP31238 oder SFH5110 (andere Pinbelegung!)
IC4,IC5,IC6         74HCT595N
IC7                 DS1307
IC8,IC9,IC10,IC11   UDN2981A
K4                  Wannenstecker 10-polig
K7,K8               Wannenstecker 16-polig
K6                  LDR
KL1                 KLEMME5POL
Q1                  32,768KHz
R1,R6,R8,R10,R12    10K
R7                  10K, entfällt!
R2                  100
R3,R4               4K7
R5,R9,R11           82
T1,T2,T3            IRLU2905

Davon abweichend für 2.0:

Name                Wert
K4                  Wannenstecker 6-polig (statt 10-polig)
K10                 I2C (neu, optional)
K11                 SPI (neu, optional)

Anmerkung zu C2 und R2:

C2 und R2 bilden zusammen einen Tiefpass. Hier gilt: Soll der TSOPxxxx/SFH5110 über ein längeres Kabel entfernt von der Platine angebracht werden, sollte man den Kondensator C2 nicht in die Platine löten, sondern direkt am Empfänger anbringen (Achtung: TSOP17XX und SFH5110 haben unterschiedliche Pinbelegung).


FAQ zur Bestückung

Bestückung: Orientierung der IRLUs (ganz rechts) beachten!
Q: Wie herum müssen die IRLUs eingelötet werden?
A: Der oberste kommt mit der Metallseite nach links (Richtung
   Spannungsregler), Pin 1 ist hier der untere. Die anderen beiden IRLUs
   werden mit der Metallseite Richtung Schraubklemme eingelötet, siehe auch
   Foto rechts. Hier ist jeweils Pin 1 der obere.
Q: Welche ICs sollte ich sockeln?
A: Wenn durch einen versehentlichen Kurzschluss bei der Freiluftverdrahtung der
   LEDs ein UDN2981 abfackelt, ist das ägerlich. Daher sollte man zumindest
   die UDNs und den ATMega sockeln. Besser ist es natürlich, alle zu sockeln.
Q: Bei dem ATMega und der RTC ist nicht ersichtlich, wie herum sie eingebaut
   werden müssen?
A: Doch, kann man sehen: Der Lötpunkt von Pin1 ist immer rechteckig, die
   anderen sind oval. Das gilt übrigens für fast alle Bauteile, auch die Wannen.
Q: Ich möchte oben statt der abgebildeten zwei 2x8-poligen Stiftleisten 16-polige
   Wannenstecker nehmen. Wie herum kommen dann die oberen Wannen drauf?
A: Mit der Kerbe nach unten, sieht man auch am rechteckigen Lötpunkt - und
   auch auf dem Foto rechts.
Q: Kann ich auf die Batterie verzichten, weil ich DCF77 einsetze bzw. nach
   einem Stromausfall die Uhr per Fernbedienung selbst neu stellen möchte?
A: Wenn man keine Batterie einsetzt, sollte man VBat der RTC DS1307 mit GND
   verbinden. Das geht am einfachsten an den auf der Platine vorgesehenen
   Batterieanschlüssen: einfach K1 (Bat+) und K3 (Bat-) mit einem Stück Draht
   überbrücken. Übrigens: die Batterie hält lt. Datenblatt des DS1307
   10 Jahre, es ist also durchaus sinnvoll, diese auch zu bestücken.
Q: Der Infrarot-Empfänger TSOP17XX ist abgekündigt. Gibt es dazu eine Alternative?
A: Als Ersatz kann man den TSOP31238 nehmen. Er ist pinkompatibel.
Q: Kann ich (aus Kostengründen) auch einfarbige LEDs verwenden?
A: Ja, einfach zwei der drei RGB-PWM-Kanäle nicht anschließen und nur PWMR (für Rot) benutzen.
   Die 2 zu PWMG und PWMB gehörenden IRLUs und die angeschlossenen 4 Widerstände am Gate der IRLUs
   kann man dann auch weglassen.

"Beginner-Tipp":

Testmodul-Schaltplatine.JPG

Beim Zusammenbau der Word Clock gibt es eine Reihe von Fehlerquellen (Programmierung, Aufbau der Steuerplatine, Lötfehler auf den LED-Streifen, Verkabelung etc.). Für die Fehlersuche aber auch für das erste Erfolgserlebnis nach dem Zusammenbau der Schaltplatine kann man sich relativ einfach mit Hilfe von Vorwiderständen und Standard-LEDs eine "Test-Umgebung" aufbauen. Die ausgedruckte Tabelle mit der Zuordnung der Ausgänge/LEDs zu den entsprechenden Wörtern erleichtert die Interpretation. Achtung: auf die richtige "Default"-Sprachvariante achten. Wenn die LEDs dann wie erwartet leuchten = erstes Erfolgserlebnis.

Eine BestückungsInfo für die Version V1.1 gibt es als PDF Download: Media:WordClockSteuerplatineV1.1Bestueckung.pdf


Anschluss der LEDs

Zuordnung der Kanäle

Anschlüsse der Wannenstecker

Folgende Tabelle enthält die Zuordnung der Wörter zu den Pins der Wannenstecker. Die Bezeichnungen der Pins entsprechen dem Schaltplan. Zu beachten ist, dass die Reihenfolge der Wörter nichts mit der Anordnung auf der Frontplatte zu tun hat.

Zuordnung Pins
Anschluss Pin Frontplatte deutsch 2-sprachig Frontplatte deutsch 3-sprachig Frontplatte Englisch
OUT0 K7-08 ES IST ZW IT IS
OUT1 K7-07 FÜNF (Minuten) EI FIVE (Minuten)
OUT2 K7-06 ZEHN (Minuten) N TEN (Minuten)
OUT3 K7-05 VOR (Minuten) S QUARTER
OUT4 K7-04 DREI (Minuten) IEBEN TWENTY (Minuten)
OUT5 K7-03 VIERTEL DREI HALF
OUT6 K7-02 NACH VIER TO
OUT7 K7-01 VOR FÜNF PAST
OUT8 K7-16 HALB SECHS ONE
OUT9 K7-15 S ACHT TWO
OUT10 K7-14 EIN NEUN THREE
OUT11 K7-13 ZWEI ZEHN FOUR
OUT12 K7-12 DREI ELF FIVE
OUT13 K7-11 VIER ZWÖLF SIX
OUT14 K7-10 FÜNF ES IST SEVEN
OUT15 K7-09 SECHS UHR EIGHT
OUT16 K8-08 SIEBEN FÜNF (Minuten) NINE
OUT17 K8-07 ACHT ZEHN (Minuten) TEN
OUT18 K8-06 NEUN ZWANZIG (Minuten) ELEVEN
OUT19 K8-05 ZEHN DREI (Minuten) TWELVE
OUT20 K8-04 ELF VIERTEL (Minuten) O CLOCK
OUT21 K8-03 ZWÖLF NACH unverbunden
OUT22 K8-02 UHR VOR unverbunden
OUT23 K8-01 unverbunden HALB unverbunden
OUTL1 K8-09 min1 min1 min1
OUTL2 K8-10 min2 min2 min2
OUTL3 K8-11 min3 min3 min3
OUTL4 K8-12 min4 min4 min4
OUTG1 K8-13 Ambilight (opt.) Ambilight (opt.) Ambilight (opt.)
OUTG2 K8-14 unverbunden unverbunden unverbunden
OUTG3 K8-15 unverbunden unverbunden unverbunden
OUTG4 K8-16 dcf Empfang dcf Empfang dcf Empfang

Beschaltungsvarianten der LEDs

Da die Schaltung genügend Power hat, um eine Unmenge an RGB-LEDs zu treiben, gibt es folgende Möglichkeiten, die auch mixbar sind:

1. Pro Wort für jeden Buchstaben eine RGB-LED (mit gemeinsamer Anode) in Parallelschaltung (natürlich mit geeignetem Vorwiderstand pro LED)

Prinzip (am Beispiel des Wortes "VIER"):

        /---|>|----| R1R |---- PWMR
     +--|---|>|----| R1G |---- PWMG     "V"
     |  \---|>|----| R1B |---- PWMB
     |
     |  /---|>|----| R2R |---- PWMR
     +--|---|>|----| R2G |---- PWMG     "I"
     |  \---|>|----| R2B |---- PWMB
OUTx-+
     |  /---|>|----| R3R |---- PWMR
     +--|---|>|----| R3G |---- PWMG     "E"
     |  \---|>|----| R3B |---- PWMB
     |
     |  /---|>|----| R4R |---- PWMR
     +--|---|>|----| R4G |---- PWMG     "R"
        \---|>|----| R4B |---- PWMB


2. Pro Wort für jeden Buchstaben eine RGB-LED in Reihenschaltung (mit nur 1 Vorwiderstand für die ganze Reihe, bzw. 3 wegen RGB). Das geht aber nur, wenn die RGB-LEDs unabhängige Anoden und Kathoden haben (ja, die gibt es).

Prinzip:

                        "V"    "I"    "E"    "R"
        /----| R1R |----|>|----|>|----|>|----|>|---- PWMR
OUTx --+-----| R1G |----|>|----|>|----|>|----|>|---- PWMG
        \----| R1B |----|>|----|>|----|>|----|>|---- PWMB

Theoretisch könnte man solche Streifen als Platine herstellen, welche man dann immer auf die gewünschte Länge kürzt, als 1, 2, 3 ... 7 Buchstaben.

Bei Verwendung von einfarbigen LEDs vereinfachen sich die Prinzip-Schaltungen wie folgt:

1. Parallelschaltung, eine LED pro Buchstabe im Wort:

      /----|>|----| R1 |---- PWMR     "V"
     +-----|>|----| R2 |---- PWMR     "I"
OUTx-+
     +-----|>|----| R3 |---- PWMR     "E"
      \----|>|----| R4 |---- PWMR     "R"


2. Reihenschaltung, eine LED pro Buchstabe im Wort:

                   "V"    "I"    "E"    "R"
OUTx ----| R1 |----|>|----|>|----|>|----|>|---- PWMR


Zum Berechnen der Vorwiderstände kann z. B. dieser Rechner verwendet werden: Vorwiderstands-Rechner oder Vorwiderstands-Rechner mit Unterstützung für Reihenschaltung

Damit die LEDs selbst nicht sichtbar sind, benötigt man hinter den transparenten Buchstaben einen Diffusor. Im einfachsten Fall kann das eine weiße Schicht Farbe sein.

"Beginner-Tipp":

In der Sammelbestellung wurden die Vorwiderstände für die Reihenschaltung berechnet.


LEDs & Platinen

Single-LED-Platine

Ende 2013 wurde eine neue Platine für die LEDs entworfen. Diese reduziert die notwendigen Löt- und Verdrahtungsarbeiten auf ein minimum.

Top Seite des Single Boards: Bottom Seite des Single Boards:
Singel LED Platine - LED Seite Singel LED Platine - Widerstand Seite

Das Board ist wie folgt konzipiert:

  • von der TOP Seite betrachtet, befinden sich rechts die 4 Platinen für die Minuten-LEDs
  • von der TOP Seite betrachtet, befindet sich oben rechts eine kleine Zusatzplatine, welche zur Stabilisierung des Pollin DCF Empfängers konstruiert wurde - DANKE an Thomas K.!
    Anbei der Schaltplan und der Bestückungsplan:
    Single Board v4 DCF77-Schaltplan.png Single-Board-v4-DCF-Bestueckung.JPG
    IC1 und C3 sind auf der Rückseite zu bestücken.


Die notwendigen Bauteile sind als Warenkorb bei Reichelt hinterlegt.

  • es besteht die Möglichkeit 2 zusätzliche PLCC-6 LEDs zu bestücken (D1 und D2 - links und rechts von SECHS) um so bis zu 6 Status-Anzeigen nach vorne zu führen (derzeit nicht in der SW gesondert verwendet). So kann zB die DCF77 Empfangsanzeige nach vorne ausgeführt werden. In der aktuellen Version sind diese wie folgt vorverdrahtet:
    • D1 ROT -> Out G4 (DCF Empfangskontrolle)
    • D1 GRÜN -> n/a - ausgeführt als Pin zur Verbindungsseite
    • D1 BLAU -> n/a - ausgeführt als Pin zur Verbindungsseite
    • D2 ROT -> Out G1 (Ambilight)
    • D2 GRÜN -> Out G2 - derzeit nicht in der SW verwendet
    • D2 BLAU -> Out G3 - derzeit nicht in der SW verwendet
  • möchte man zB nur die DCF77 Empfangskontrolle haben, so reicht es den ROT-Kanal von D1 mit einer PLCC-2 LED und den dazu gehörigen Widerstand zu bestücken
  • TSOP mit Stabilisierungskondensator und LDR werden direkt auf dem Single Board bestückt
  • das Single Board wird wie folgt mit der Hauptplatine verbunden:
    • 2 16polige Flachbandkabeln für K7 und K8
    • 4 Adern für PWMR / PMWG / PMWB / GND
    • 2 Drähten für den LDR
    • 3 Drähte für den TSOP
  • die Verbindungen zu den Minuten- / Ambilightplatinen erfolgt über die Kontakte an den jeweiligen Ecken / Seiten
  • für die weiter Verwendung sind die Minutenanschlüsse M1-M4 an der zentralen Verbinderseite ausgeführt
  • für die weiter Verwendung sind die OUT G1-G4 an der zentralen Verbinderseite ausgeführt
  • auf der BOTTOM Seite ist Platz für eine PLCC-2 LED als DCF77 Empfangskontroll LED vorgesehen

Die für die DCF77 Empfangskontrolle, D1 und D2 benötigten Bauteile sind nicht Bestandteil eines angebotenen Paketes.

Die Minuten-LEDs werden an den Ecken der Platine über kleine Drahtbrücken angeschlossen: (Bild ist noch vom Prototyp) Anschluß Minuten LED

Die Verbindung zwischen der LED-Platine und der Hauptplatine erfolgt mittels kurzem Flachbandkabel.
Anschluß an die Hauptplatine

Auf dem Prototyp waren die Buchsen für K7 und K8 verdreht. Daher mussten die Flachbandkabel beim verbinden verdreht werden. Dieses wird in der finalen Version korrigiert. Es erfolgt dann ein Austausch des Bildes.

Bitte beachtet, dass für das SingleBoard zusätzliche Bauteile benötigt werden. Diese sind in einem eigenen Warenkorb bei Reichelt hinterlegt.
Diese sind in einem eigenen WARENKORB bei Reichelt hinterlegt.
Die Bauteile für das DCF77 Stabilisierungsboard sind ebenfalls in einem eigenen WARENKROB bei Reichelt hinterlegt.



Streifenplatinen

Die Platine hat ein Maß von 314 x 12 mm und ist auf die Word-Clock-Front-Varianten A und B (also 450mm x 450mm) ausgelegt.

Der Abstand der einzelnen LEDs beträgt 28.1mm

Die Streifenplatine wird so ausschauen: (Version 8 vom 06.März 2010)

Streifenplatine für SMD RGB LEDs Version 8

Erster Streifen bestückt

Erste Streifenplatine bestückt.
Weitere Beispiel-Photos der bestückten Streifenplatinen sind hier zu finden.

Ausschnitt vergrößert dargestellt:

Aussschnitt

Datenblatt der LED mit Bestückungsinfos: Datei:SMD RGB PLCC-6 datasheet3.pdf

Hier ist die Bestückung aller Streifen schematisch detailliert gezeigt:
Beitrag
Bestückungstabelle: Datei:2012WordClockLEDMatrix.pdf
Bestückungsgrafik: Datei:2012WordClockLEDMatrix wiring v22.pdf


Technische Daten der SMD RGB PLCC-6 LEDs

Spezifikation

  • Source Material: InGaN
  • Emitting Colour: SMD SMT 5050 RGB
  • LENS Type: Water clear
  • Reverse Voltage: 5.0 V
  • Viewing Angle: 140 degree
  • Lead Soldering Temp: 260°C for 5 seconds

Absolute Maximum Rating (Ta = 250C)

PARAMETER Symbol RED GREEN BLUE UNITS
Power Dissipation PO 80 95 85 mW
DC Current IF 20 20 20 mA
Peak Forward Current IFP 100 100 100 mA
Reverse Voltage VR 5 5 5 V
Operating Temperature Topr -25 to +85 °C
Storage Temperature Tstg -40 to +85 °C

Electro-optical Characteristics (Ta = 250C)

PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT
Forward Voltage (B) VF IF = 20mA 3.4 3.6 3.8 V
Forward Voltage (G) VF IF = 20mA 3.4 3.6 3.8 V
Forward Voltage (R) VF IF = 20mA 1.9 2.1 2.5 V
Dominant Wavelength (B) lD IF = 20mA 465 470 475 nm
Dominant Wavelength (G) lD IF = 20mA 515 520 525 nm
Dominant Wavelength (R) lD IF = 20mA 625 630 635 nm

Pin / Farbzuordnung:

  • R: Pin 1 - 6
  • G: Pin 2 - 5
  • B: Pin 3 - 4

Plcc6 smd RGB.JPG


Widerstandswerte für die LED Streifen

Berechnet sind die Widerstände für eine Spannungsversorgung von 15V - abzgl. 1,4V durch den Spannungsabfall an den UDN2981. Ein solches Netzteil gibt es zB bei Pollin oder auch bei Reichelt.

"Beginner-Tipp":

Bitte lest zum Stichwort "Netzteil" im Forum nach. Es gibt hierzu einige Bemerkungen und Empfehlungen. So z. B. auch der Hinweis auf ein weiteres Netzteil von C*: Netzteil_15V_1.2A

....Widerstände E12.... ....Widerstände E24....
Streifen Wort LEDs Rot Grün Blau Rot Grün Blau Anschluss
1 ES 2 560 470 470 510 360 360 OUT14
1 K
1 IST 3 470 220 220 390 200 200 OUT14
1 L
1 FÜNF 4 330 33 33 300 27 33 OUT16
2 ZEHN 4 330 33 33 300 27 33 OUT17
2 ZWAN 4 330 33 33 300 27 33 OUT18
2 ZIG 3 470 220 220 390 200 200 OUT18
3 DREI 4 330 33 33 300 27 33 OUT19
3 VIER 4 330 33 33 300 27 33 OUT20
3 TEL 3 470 220 220 390 200 200 OUT20
4 TG
4 NACH 4 330 33 33 300 27 33 OUT21
4 VOR 3 470 220 220 390 200 200 OUT22
4 JM
5 HALB 4 330 33 33 300 27 33 OUT23
5 Q
5 ZWÖ 3 470 220 220 390 200 200 OUT13
5 LF 2 560 470 470 510 360 360 OUT13
5 P
6 ZW 2 560 470 470 510 360 360 OUT0
6 EI 2 560 470 470 510 360 360 OUT1
6 N 1 680 560 560 620 560 560 OUT2
6 S 1 680 560 560 620 560 560 OUT3
6 IEB 3 470 220 220 390 200 200 OUT4
6 EN 2 560 470 470 510 360 360 OUT4
7 K
7 DREI 4 330 33 33 300 27 33 OUT5
7 RH
7 FÜNF 4 330 33 33 300 27 33 OUT7
8 ELF 3 470 220 220 390 200 200 OUT12
8 NEUN 4 330 33 33 300 27 33 OUT10
8 VIER 4 330 33 33 300 27 33 OUT6
9 W
9 ACHT 4 330 33 33 300 27 33 OUT9
9 ZEHN 4 330 33 33 300 27 33 OUT11
9 RS
10 B
10 SEC 3 470 220 220 390 200 200 OUT8
10 HS 2 560 470 470 510 360 360 OUT8
10 FM
10 UHR 3 470 220 220 390 200 200 OUT15

Es werden somit folgende Widerstände aus der E24 Reihe benötigt:

  • 13x 27Ω
  • 13x 33Ω
  • 18x 200Ω
  • 13x 300Ω
  • 12x 360Ω
  • 9x 390Ω
  • 6x 510Ω
  • 4x 560Ω
  • 2x 620Ω

Ambilight-/LED-Streifenplatine bestücken

"Beginner-Tipps":

Die Beschreibung zum Thema Ambilight ist im Forum etwas unübersichtlich.

Sehr hilfreich zum Verständnis sind die Bilder von Matthias. Wichtig zum Verständnis ist auch der Hinweis auf die Drahtbrücken auf der Platinenunterseite vor der ersten LED eines Wortes. Es hat mir sehr geholfen, das Platinen-Layout-Schema und das Foto übereinander zu montieren.

LED-Platine.jpg

Anhand der Tabelle kann man erkennen, dass die Widerstände im Ambilight-Paket (300 Ohm = rot, 27 Ohm = grün, 33 Ohm = blau) für 2 x 4 LEDs in Serie ausgelegt sind.

Man kann also 2 x 4 LEDs hinter einander löten oder die Variante von Christian aufgreifen der die LEDs physikalisch in 2er Gruppen angeordnet hat. Durch Drahtbrücken werden diese 2er Gruppen aber dann elektrisch zu zwei 4er Gruppen: LED-LED-Bügel-LED-LED-frei-LED-LED-Bügel-LED-LED, so dass auch für diese Version die Widerstände passen.

Update Jan 2014: ich habe für die Amiblight-Platinen nach dem Muster LED-LED-Bügel-LED-LED-frei-LED-LED-Bügel-LED-LED diese Schemazeichnung mit Lötpunkten und ganz kurzen Drahtbrücken angefertigt:

Ambilight-wiring-2x2x2x2-Leds-KHK.png

Persönlicher Kommentar KHK: Ich habe inzwischen die zweite Wordclock fertig gestellt. Beim ersten Mal habe ich die LED-Streifenplatinen/Ambilight-Streifen ohne sie zu trennen bestückt. Das war schön übersichtlich und einfach zu löten. Das Trennen der fertig gelöteten Streifen war aber sehr schwierig. Bei der zweiten Wordclock habe ich die LED-Streifen vor der Bestückung mit einer Hebelschere getrennt. Das ging super einfach und hat mir viel Mühe gespart. Fazit: Trennt bitte die LED-Streifen vor der Bestückung ab! Ihr spart Euch viel Mühe und Stress.

Beginner-Tipp: Das Ambilight wird mit OUTG2 angesteuert (Steuerplatine Version 1.1).

LED-Streifen: Logik

  • Das Signal für die R/G/B PWM wird für jede Streifenplatine seitlich zugeführt ("R/G/B-Ausgangssignal"). Wichtig: nicht alle Platinen hintereinanderschalten, sondern die einzelnen Streifen parallel schalten (sonst werden die Leiterbahnen der ersten Platinen immer mit dem vollen Strom belastet).
  • Das "R/G/B-Ausgangssignal" wird vor jedem Wort auf den Vorwiderstand geführt. Dazu ist es notwendig das "R/G/B-Ausgangssignal" von den gemeinsamen Leiterbahnen (R,G,B) mit Draht- (R und G) bzw. einer Lötbrücke (B) auf die Vorwiderstände zu legen.
  • Innerhalb eines Wortes werden die vier Signale (PWM R/G/B + COM) über Lötbrücken von einem Buchstaben zum anderen weitergeführt.
  • Am Ende eines Wortes werden die Ausgänge 1, 2 und 3 der LED mit Lötbrücken zusammengeführt und gehen auf COM.
  • Eine Besonderheit ergibt sich bei "Leerzeichen" - wie z. B. beim Ambilight oder bei "Es(leer)ist":
    • Die COM Leitung wird durch zwei Lötbrücken links und rechts des zu überbrückenden Segments weitergeleitet.
    • Das "R/G/B-Ausgangssignal" für den ersten Buchstaben nach dem "Leerzeichen" wird wieder mit den Draht-/Lötbrücken zugeführt, die auch vor Wörtern verwenden werden.

Für jedes Wort wird (irgendwo) COM vom den Ausgängen OUTx zugeleitet.

LED-Streifen: Zusammenfassung Löten

  • Widerstände sind immer am Anfang eines Wortes. Individuelle Werte für R/G/B je nach Länge des Wortes.
  • Lötzinnbrücken sind
    • am Anfang eines Wortes bei B
    • am Anfang einer Streifenplatine bei B (hier sind keine Drahtbrücken nötig)
    • am Ende eines Wortes von LED1/LED2/LED3 auf COM
    • in der Mitte eines Wortes vor allen LED (außer der Ersten) zum Ersatz des Vorwiderstandes
    • Zusätzlich zum Überbrücken von "Leerstellen" nur bei COM vor und nach dem Segment (da, wo zwischen zwei Zeichen sonst alle 4 Lötbrücken gesetzt werden)
  • Drahtbrücken an der Platinenunterseite gibt es:
    • vor einem neuen Wort zu R und G
    • nach einer "Leerstelle" zu R und G (= identisch zu 1)
  • Für jedes Wort wird (irgendwo) COM vom den Ausgängen OUTx zugeleitet.

Sammelbestellung LED-Platinen

Es gibt an neue Variante der WordClock mit WS2812 Stripes. Dadurch verringert sich der Lötaufwand extrem.
Alle Details hierzu können dem >>>WordClock WS2812 Artikel<<< entnommen werden.

Für die WordClock Variante auf Einzel LED und ATMega Basis, werden folgende 3 Pakete angeboten:

  • Paket 1 (Uhr) - 66,20Eur : 1 Single-LED-Platine, 100 RGB-PLCC6-LEDs und 155 SMD-Widerstände
  • Paket 2 (Ambilight) - 17,00Eur : 4 Streifenplatinen, 32 RGB-PLCC6-LEDs und 45 SMD-Widerstände
  • Paket 3 (Uhr - alte Version) - 52,20Eur : 11 Streifenplatinen, 100 RGB-PLCC6-LEDs und 155 SMD-Widerstände

Für das neue SingleBoard (Paket 1) werden zusätzliche Bauteile benötigt. Diese sind in einem eigenen Reichelt Warenkorb zusammen gestellt:
>> http://www.reichelt.de/?ACTION=20;AWKID=847662;PROVID=2084

Und folgende Einzelpositionen:

  • RGB-PLCC6-LED einzeln - 0,35Eur
  • Streifenplatine einzeln - 1,00Eur
  • Single-LED-Platine einzeln - 25,00Eur
  • Zwischenboden mit Ambilightausfräsung (MDF 19mm gefräst) - 37,50Eur
  • Zwischenboden ohne Ambilightausfräsung (MDF 19mm gefräst) - 37,50Er
  • programmierter ATMega168 - 3,55Eur

Der Versand erfolgt bei nur LEDs / Widerständen / ATMega als GroßBrief

  • innerhalb BRD – 4,00Eur
  • Österreich – 6,00Eur
  • Schweiz - 6,00Eur

Der Versand mit Streifenplatinen erfolgt als kleines Paket:

  • innerhalb BRD (ohne Inseln) - 5,20Eur
  • Österreich und Schweiz - 9,00Eur

Der Versand mit Zwischenboden erfolgt als normales Paket:

  • innerhalb BRD (ohne Inseln) - 10,00Eur (bis 2 Böden)
  • innerhalb BRD (ohne Inseln) - 12,00Eur (bis 4 Böden)
  • innerhalb BRD (ohne Inseln) - 18,00Eur (ab 5 Böden)
  • Österreich – 20,00Eur (bis 2 Böden)
  • Österreich – 25,00Eur (bis 4 Böden)
  • Schweiz - 31,00Eur (bis 2 Böden)
  • Schweiz - 40,00Eur (bis 4 Böden)

Es fallen jeweils nur die höheren Versandkosten an.

Werden mehrere Pakete bestellt, können die tatsächlichen Versandkosten von den hier gezeigten Versandkosten abweichen. Diese ist dann von der bestellten Menge und dem Gewicht abhängig.

Bei Interesse bitte per PN melden (Benutzer wawibu)

Zeitplanung

DatumAktion
bis 03.Juni 2016Sammeln der Bestellungen
06.Juni 2016Bestellung geht raus
~01.Juli 2016Anlieferung bei mir
~08.Juli 2016Versand

Als Alternative können die Pakete 1, 2 und 3 auch ohne Widerstände bei mir bestellt werden. Es werden dann folgende Warenkörbe benötigt:

Widerstands-Warenkörbe bei Reichelt:
pro WordClock: https://secure.reichelt.de/?;ACTION=20;LA=5010;AWKID=292199;PROVID=2084
zusätzlich fürs Ambilight: https://secure.reichelt.de/?;ACTION=20;LA=5010;AWKID=292202;PROVID=2084
LEDs gibt es zB bei LED-Tech: http://www.led-tech.de/de/Leuchtdioden/SMD-LEDs/PLCC6-Superbright-RGB-SMD--5.0x5.0mm--LT-1178_1_2.html
Die LEDs von LED-Tech haben in der Zwischenzeit eine andere PinBelegung und sind somit nicht 1:1 nutzbar. Der R und B Kanal sind dort anders als bei den LEDs aus der Sammelbestellung. Werden die LEDs von LED-Tech verwendet, muss darauf geachtet werden, das diese beiden Kanäle vertauscht sind!


Anschluss eines DCF77-Moduls

Der Anschluss eines DCF77-Moduls ist optional. Wird ein DCF77-Modul angeschlossen, kann mittels einer LED der DCF77-Empfang angezeigt werden. Die LED blinkt dann im Sekundenrhytmus und zeigt direkt die empfangenen DCF77-Impulse. Der Empfang wird kurze Zeit nach dem Einschalten aktiviert bzw. jede Stunde wiederholt.

Die DCF77-LED kann folgendermaßen angeschlossen werden:

LED-DCF77.PNG

Wobei der Pullup (R3) zwischen 1k und 10k gewählt werden kann.

Bei Anschluss des DCF77-Moduls von Reichelt ist folgendes zu beachten:

  • Es sollte direkt auf den Lötaugen des Reichelt-DCF77-Moduls ein Abblock-Kondensator von 100nF zwischen den Pins +UB und GND aufgelötet werden
  • Der Eingang PON muss offen bleiben - entgegen den (falschen) Angaben im Reichelt Datenblatt!
  • Das DCF77-Modul von Reichelt braucht eine Synchronisierungszeit von mindestens 10 Sekunden. Erst dann arbeitet der Empfänger.

Beim Anschluss des Conrad-Moduls ArtNr. 641138 ist folgendes zu beachten:

  • Es muss der nicht-invertierte Open-Collector-Ausgang Pin 3 als Signal an die WordClock angeschlossen werden.

Ein Max232 der zur Kontrolle angeschlossen ist, kann den DCF Empfang stören. Ohne Max232 verbessert sich der Empfang deutlich.

Da einige berichtet haben, dass der DCF-Empfang bei den Reichelt-Modulen oftmals gestört ist, hier ein Tipp von Carsten Wille, wie man den Empfang durch Hinzufügen weniger Bauteile wesentlich verbessern kann: Beitrag: Brauche Hilfe beim Bau einer Uhr

Für Nutzer eines Pollin DCF77 Moduls ist aufgrund des nicht belastbaren Ausgangs eine kleine Hilfsplatine empfehlenswert. Siehe dazu auch Beitrag: Brauche Hilfe beim Bau einer Uhr Platinen sind vom Beitragsautor beziehbar

Software

Da die Software für die neuere Variante mit der gemeinsamen LED/Steuerplatine die gleiche ist, bitte da nachschauen, was Software, Downloads und Bugs angeht um. https://www.mikrocontroller.net/articles/Word_Clock_Variante_1#Software


Download

Siehe voriger Abschnitt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Word_Clock_Variante_1#Download


Mechanik

Folgende Anleitung gilt für die Frontplatte aus Plexiglas und die Word Clock mit Ambilight, d. h. die Wandmontage erfolgt ohne Rahmen/Bilderrahmen. Beim Bau meiner Word Clock habe ich definitiv mehr Zeit über mechanische Lösungen nachgedacht, als über die Elektronik/Programmierung. Vor allem die Recherche geeigneter Bezugsquellen hat Zeit gekostet und die Lieferzeit hat den Bau der Uhr sehr verzögert. Ich hoffe, dass diese Anleitung hilft, etwas Zeit zu sparen.

Vorbereiten der Zwischenplatte

Damit die Zwischenplatte optisch gut zur Frontplatte passt, muss diese lackiert werden. Im vorliegenden Vorschlag wurde die Zwischenplatte an den Seiten mit wasserbasiertem Acryllack schwarz lackiert.

Die MDF Platte kann grundiert oder gespachtelt werden. In diesem Beispiel wurde die Platte mit "Holz und MDF Spachtel” (z. B. Decotric, siehe Amazon) vorbehandelt. Eine geeignete Grundierung wäre z. B. “MDF Grundierung Grund Vorbehandlung” von Molto. Die Grundierung ist leichter zu verarbeiten. Mit der Spachtelmasse kann man allerdings unerwünschte Löcher verschließen. Die Masse muss einige Stunden aushärten, bevor sie geschliffen werden kann. Am besten beginnt man daher den Bau mit der Word Clock mit dieser Vorarbeit. In der Wartezeit kann die Elektronik zusammengelötet werden.

Nach dem Aushärten wurde die Oberfläche mit Schmirgelpapier geschliffen (P240) und anschließend dreimal lackiert. Die erste und zweite Lackschicht wurde jeweils mit P400 Schmirgelpapier geglättet.

Leider ist mir beim Einlöten der Komponenten nicht aufgefallen, dass die Batterie und IC2 (7805) sehr hoch sind. Da ich die Beinchen der Batterie schon zu kurz abgeschnitten hatte, konnte ich die Batterie nicht mehr einfach umbiegen, so dass dieses Problem nur noch durch angelötete Kabel zu lösen war. Die Batterie wird nun einfach neben die Steuerplatine gelegt. Den 7805 konnte ich durch Umbiegen etwas in seiner Höhe reduzieren. Der Platz für den umgebogenen 7805 wurde mit einer Fräse im Multitool/Dremel geschaffen.

Im Nachhinein betrachtet hätte ich mir diese Mühe sparen können, da durch die Befestigung mit dem Spiegelbefestigungsset (siehe unten) die Höhe kein Problem mehr ist. Ebenfalls etwas zu spät habe ich im Forum Bilder einer Lösung gesehen, bei der die Ausfräsung für Batterie und 7805 in Richtung des äußeren Randes und nicht wie bei mir in Richtung der LEDs gelöst worden war. Im äußeren Rahmen ist genug Platz für eine Ausfräsung, die es erlaubt, die Batterie und den 7805 horizontal einzulöten.

Befestigung der Frontplatte (“Plexiglasvariante”) an der Zwischenplatte

Für die Befestigung der Frontplatte an der Zwischenplatte wurden im Forum schon einige Lösungen besprochen.

Man kann die Frontplatte z. B. mit Magneten befestigen oder direkt auf die Zwischenplatte kleben.

Als Kleber wird meist ein Zweikomponentenkleber auf Epoxidharzbasis verwendet (z. B. Uhu Plus Sofortfest, Uhu Plus schnellfest, Uhu Plus Endfest 300...), da dieser keine Lösungsmittel enthält, die Plexiglas oder die Tinte des Frontplattendrucks anlösen. Im Forum wird bemerkt, dass der Kleber dünn aber vollflächig aufgetragen wurde.

Im Folgenden wird eine einfache Methode beschrieben, die Frontplatte mit Magneten zu befestigen. Diese Methode hat den Vorteil, dass man die empfindliche Frontplatte abnehmen kann, wenn man an der Word Clock arbeitet. Die Magnete können ohne aufwendige Werkzeuge befestigt werden.

Ich habe mich für runde Magnete entschieden, weil man diese mit einer einfachen Bohrung befestigen kann. Die Haftkraft von vier 8 mm x 4 mm Magneten reicht aus, die Plexiglas-Frontplatte sicher zu tragen. Ich habe die Haftkraft bewusst nicht überdimensioniert, da ich Bedenken habe, dass starke Magnete beim Abnehmen der Frontplatte die Farbschicht von der Plexiglasplatte beschädigen könnten.

Ich verwende zwei Magnete. Der dickere Magnet wird in der Zwischenplatte versenkt. Der dünnere Magnet wird an die Frontplatte geklebt. Der dünnere Magnet hat den gleichen Durchmesser wie der dickere Magnet, er ist jedoch nur 0.5 mm dick.

Ein wesentliches Argument für die Verwendung von zwei Magneten anstelle der im Forum beschriebenen Lösung “1 Magnet und eine angeklebte Beilagscheibe” ist die Positioniergenauigkeit. Bei meinen Versuchen mit der Kombination Metall + Magnet hatte ich immer das Problem, dass der Magnet leicht seitlich verschoben werden konnte. Dies ist bei der Kombination Magnet + Magnet nicht möglich. Der flache Magnet wurde ebenfalls bewusst ausgewählt. Der Grund ist, dass zwei aneinander haftende Magnete nur schwer in axialer Richtung getrennt werden können. Es ist dagegen relativ einfach, die beiden Magneten durch seitliche Verschiebung zu trennen. Um die Plexiglasscheibe mit angeklebten Magneten seitlich verschieben zu können, dürfen die Magnete, die auf das Plexiglas geklebt werden, nicht zu hoch sein. Da die Plexiglasplatte ohne Luftspalt bündig auf der Zwischenplatte aufliegen soll, muss der Platz für den 0.5 mm Magnet auf der Seite der Zwischenplatte geschaffen werden.

Theoretisch müsste man für beide Magneten in die Zwischenplatte ein 8 mm Loch mit einer Tiefe von 0.5 mm + 4.0 mm = 4.5 mm bohren. Damit der 0.5 mm dicke Magnet durch Verschieben entfernt werden kann, wird der Rand der Bohrung so angeschrägt, dass der Magnet seitlich verschoben werden kann.

Da ich keine Bohrständer habe, wurde die Bohrungen freihändig mit einem 8 mm Holzbohrer im Akkuschrauber ausgeführt. Mit Hilfe eines Klebestreifens wurde die ungefähre Bohrtiefe festgelegt. Im Zentrum der 8 mm Sacklochbohrung wurde zusätzlich eine 2 mm Bohrung durch die Zwischenplatte angefertigt. In diese kann man von der Unterseite mit den 2 mm Bohrer stecken und bei Bedarf den Magneten wieder ausstoßen. Ursprünglich dachte ich, den 8 mm x 4 mm Magneten festkleben zu müssen. Die Passgenauigkeit war jedoch so gut, dass ich den 8 mm x 4 mm Magneten einfach in die Bohrung pressen konnten (mit Hilfe eines kleinen Hölzchens und eines kleinen Hammers).

Der 8 mm x 0.5 mm Magnet wird gemeinsam mit dem 8 mm x 4 mm Magnet so in die Bohrung gepresst, dass seine Oberfläche mit der Zwischenplatte bündig abschließt. Anschließend wird der kleine Magnet mit einem spitzen Gegenstand (z. B. Taschenmesser) entfernt und der Rand abgeschrägt (Dremel und Schleifsteinchen bzw. Fräser).

Vor der Klebebefestigung an der Plexiglasscheibe wird das Holz und der 8 mm x 4 mm Magnet mit einer dünnen Folie vor Kleberüberschuss geschützt. In meinem Fall habe ich Haushalts-Alu-Folie verwendet. Für die Klebung werden die 8 mm x 0.5 mm Magneten an dem fest gepressten 8 mm x 4 mm Magneten fixiert. Der Kleber wird dünn auf die Oberfläche des 8 mm x 0.5 mm Magneten aufgetragen, die Plexiglasscheibe korrekt positioniert und mit Hilfe von Gewichten während der Aushärtphase fixiert. Ich habe alle Magnete auf einmal geklebt.

Die einzelnen Arbeitsschritte sind auf den Bildern zu erkennen.

Bezugsquelle der Magnete

Neotexx, Herweghstr. 11, 12487 Berlin ( http://www.neomagnete.com )

Folgende Magnete wurden verwendet:

  • Cylinder 8x0.5 mm, Dimension: D8x0.5mm, NdFeB Magnet in N48 (1.42 Tesla), Magnetized Direction: through 0.5mm (axial), Coating: Nickel, item # Z-008-000.5-N
  • Cylinder 8x4 mm, Dimension: D8x4mm, NdFeB Magnet in N48 (1.42 Tesla), Magnetized Direction: through 4mm, Coating: Nickel, item # Z-008-004-N

Wer den Mindestbestellwert (10€) und die vergleichsweise hohen Versandkosten (5,50€) scheut, kann mir (User Stoerte) eine PN-Schicken. Ich habe etwas großzügiger bestellt und würde die übrigen Magnete zu folgenden Paketen (Paket 2 für den Fall, dass man eine zweite Frontplatte zum Wechseln bestücken will) abgeben:

  • Paket 1: 4x D8x4mm + 4x D8x0.5mm = 4,50€ + 1,50€ Versand
  • Paket 2: 4x D8x4mm + 8x D8x0.5mm = 6,00€ + 1,50€ Versand

Befestigung der Platinen

An der Zwischenplatte müssen folgende Komponenten befestigt werden:

  • Steuerelektronik
  • LED-Platinen Word Clock
  • LED-Platinen Ambilight
  • Netzteil
  • DCF77-Modul
  • Kabel

Die einfachste Lösung ist die Klebebefestigung mit Heißkleber oder einem anderen geeigneten Kleber. Die Klebemethode hat jedoch den Nachteil, dass die Klebung nicht so leicht wieder gelöst werden kann. Aus diesem Grund wurde eine reversible Alternative gesucht.

Die vorgeschlagene Methode wirkt zwar auf den ersten Blick nicht sehr professionell, funktioniert aber sehr gut. So musste ich einige Male Korrekturen an den LED Platinen vornehmen, weil sich z. B. bei meinen „Manipulationen“ Kabel gelöst haben.

Die Lösung ist relativ einfach. Ein harter Draht (in meinem Fall 0,8 mm dicker Federdraht, wird z. B. bei Kieferorthopäden verwendet, als Alternative kann man aber auch Büroklammerdraht verwenden) wird etwas länger abgezwickt, als die Ausfräsung für die Platine oder die Kabel ist. Der Draht kann in die relativ weiche MDF Platte so verkeilt werden, dass die Platine oder Kabel gut halten. Es ist sinnvoll, den Draht an beiden Enden abzuzwicken. Dadurch entstehen zwei scharfe Enden, die sich leichter im MDF verankern lassen.

Als Befestigung für die Ambilight-LED Streifen sowie das DCF-77 Modul habe ich leider keine bessere Lösung gefunden, als die Befestigung mit Heißkleber.

Die Steuerplatine wird durch die angeschlossenen Kabel sicher in ihrer Position gehalten.

Das modifizierte Conrad-Netzteil hält durch Klemmpassung in der Aussparung. Achtung: an der Unterseite der Platine liegen die 220 V Anschlüsse frei. Das ist kein Problem, sobald die Uhr an der Wand befestigt ist. Um sicherzustellen, dass niemand aus Versehen die Platine von der Seite berühren kann, wurde das Oberteil des Gehäuses als Berührschutz belassen. Beachten Sie dies bitte bei der Montage.

Diese Lösung ist nur von Relevanz, wenn die Stromversorgung direkt hinter der Uhr möglich ist. Dann sieht die Lösung allerdings sehr elegant aus:

Als Vorbereitung musste das Netzteilgehäuse geöffnet werden. Folgende Bilder zeigen den Innenaufbau und sollen so das Öffnen des Gehäuses erleichtern helfen. Das Gehäuse ist fest verklebt. Der Kleber kann nicht aufgesprengt werden (vielleicht würde es gehen, wenn man den Kleber mit einer Heißluftpistole ausreichend erwärmen würde ?). Ich habe mich für die Lösung entschieden, das Gehäuse entlang der Klebenaht mit einer Puk-Metallsäge aufzusägen, da ich noch nicht wusste, wie das Netzteil aufgebaut ist. Heute würde ich nur noch die Steckerpins absägen. Als Alternative zu dieser brachialen Methode habe ich geprüft, ob man ein Netzteil selbst bauen könnte. Ich bin aber zu den Schluss gekommen, dass es nicht wirklich möglich ist, ein eigenes Netzteil so preiswert und auch so klein wie das Conrad-Netzteil zu bauen.

Verkabelung

P.N. (http://www.mikrocontroller.net/topic/156661#2511143) hat eine elegante Lösung zur Befestigung des LDR und TSOP vorgeschlagen:

"- Der TSOP sitzt bei mir hinter dem "S" ("WACHTZEHNRS") und ist direkt auf diese Streifenplatine eingelötet. Davor habe ich natürlich die PWM-Leiterbahnen des letzten Feldes durchtrennt und die 3 Beinchen auf Stiftleisten am Ende der Platine geroutet. Geht bei dem Layout ganz gut. Der IR-Empfang ist auch durch die Frontplatte einwandfrei

- Der LDR sitzt hinter dem "M" ("TGNACHVORJM") und wurde ebenso an der Steifenplatine befestigt und auf eine Stiftleiste gelegt. Zusätzlich hat er noch einen "Schirm" aus einer Lochrasterplatine gegen Streulicht von angrenzenden Buchstaben erhalten"

Wandbefestigung der Uhr

Minimal Montageset: Exzenterscheiben (oben), Spiegel-Haftmagnet (links und rechts aussen), Haftblech mit Kieme
Das Haftblech mit Kieme wird mit der Metallsäge getrennt und Bohrungen zur Befestigung mit Schrauben werden ergänzt (rechts Original, links Modifikation)
Fertig montierte Haftbleche


Die Word Clock kann wie jedes Bild an der Wand befestigt werden. Eine elegante, bewährte und gut funktionierende Variante stellt die Befestigung mit einer sog. Spiegelbefestigung mit Haftmagneten dar. Die Komplettsets sind meist ziemlich teuer und die Befestigungsbleche sind für die Word Clock viel zu groß.

Eine preisgünstige Lösung findet man bei:

Leha-Technik
Burger Straße 63 A
42859 Remscheid
www.leha.de

Hier kann man die Einzelkomponenten kaufen. Wichtig sind nur die Exzenterscheiben (2 Stück), die Haftmagneten (2 Stück) und die Haftbleche mit Kieme (2 Stück). Die Schrauben und Dübel sollten sich in der Bastelkiste finden (ich habe 6er Dübel, mit 4 x 50 mm Schrauben verwendet). Die Exzenterscheiben haben einen entscheidenden Vorteil. Wenn der Bohrer etwas verläuft oder wenn schon die Messung ungenau ist, kann man die Befestigung mit der Exzenterscheibe immer noch schön waagerecht ausrichten.

Theoretisch könnte man auf die Magneten verzichten. In meinem Fall war jedoch hinter der Uhr eine Stromversorgung und die Kabel waren etwas steifer als gewünscht. Das hatte zur Folge, dass die Uhr von den Kabeln von der Wand abgehoben wurde und somit leicht schräg stand. Die Magneten haben dieses Problem sehr elegant gelöst.

Das Haftblech mit Kieme wurde mit einer Eisensäge geteilt. Der Teil mit der Kieme ist mit 2.5 cm breit genauso breit, wie der Steg für die Befestigung. Da ich im Zusammenhang mit MDF kein Vertrauen zu dem Kleber hatte, wurden zwei Bohrungen ergänzt (3,5 mm Metallbohrer, improvisiertes Versenken der Schrauben mit einem 6 mm Metallbohrer, ich habe keinen speziellen Versenkbohrer). Das Blech wurde dann geklebt und mit 3 x 20 mm Spax-Schrauben befestigt. Die MDF Platte wurde vorher mit einem 2 mm Bohrer vor gebohrt.

Der untere, abgetrennte Teil des Haftbleches wurde für den Magneten verwendet. Seine Breite passte ebenfalls perfekt zu den Befestigungsstegen. Auch diese Bleche wurden zusätzlich mit Schrauben befestigt.

Anzahl x VPE Artikel Art.Nr.
2 x Stück Haftblech, mit Kieme - 70 x 70 mm (selbstklebend) 3 kg 5208608
2 x Stück Spiegel-Haftmagnet 5208601
2 x Stück Exzenterscheibe 5208602




Das erste Mal einschalten

LED-Streifen

Nach dem Verlöten aller Bauteile der LED-Streifen sollten diese vor dem endgültigen Verbau noch geprüft werden:

  1. Prüfung der drei PWM-Kanäle und der Steuerleitungen auf gegenseitige Kurzschlüsse
  2. Funktionsprüfung der LED-Streifen mittels direkter Versorgung durch ein Netzteil (PWM R/G/B an GND, OUT an 13.6V): Hierbei nacheinander die einzelnen Farben der jeweiligen Wörter anschließen und ggf. nacharbeiten, falls es 'mal dunkel bleiben sollte

-> "Beginner-Tipp": Die mangelhaften Lötstellen findet man am besten, wenn man mit dem Diodentest des Multimeters die Lötpunkte der angrenzenden LEDs berührt


Steuerplatine

Wenn alle Bauteile verlötet sind, sollten zur ersten Prüfung alle Sockel noch leer bleiben. Wer ein entsprechendes Netzteil hat, sollte den Strom auf ca. 50mA begrenzen. Wer dies nicht kann, sollte wenigstens ein (im Regelfall auf 200mA) abgesichertes Netzteil dazwischen schalten. Zum Bestücken der einzelnen Bauteile sollte stets die Spannungsversorgung unterbrochen werden.

  1. Prüfen der Spannungsversorgung auf Kurzschluss
  2. Anlegen der Versorgungsspannung (15V), am Spannungsregler sollten nun 5V anliegen. Tipp: Minus ist ganz außen, Plus ist die zweite Befestigung von außen. Kann man anhand der Unterseite der Platine kontrollieren. Im Schaltplan ist das bei der Belegung von KL1 nicht eindeutig zu erkennen!
  3. µC bestücken, die Stromaufnahme sollte nun knapp 20mA betragen
  4. Erst Fuses programmieren, dann Software flashen
  5. RTC, Schieberegister (74HCT595) und Treiber (ULN) einsetzen
  6. LED-Streifen anschließen
  7. Wenn alles funktioniert, dann blinken die 4 Minuten-LEDs nach dem Einschalten rund 5-6 mal gleichzeitig auf. Zu der Zeit fängt die RealTimeClock an zu ticken
  8. Während des Blinkens kann nun auch eine (beliebige) Taste auf der Fernbedienung gedrückt werden, und deren Anlernprozess gestartet werden (-> s. Manual). Für den Funktionstest muss keine dauerhafte Tastenbelegung gewählt werden, dies kann jederzeit nachgeholt werden.
  9. Wenn die FB angelernt ist, dann gibt es eine Taste, mit der alle Ausgänge (das heißt alle Wörter) nacheinander geschaltet werden ("Demo-Modus"). Den Demo-Modus kann man verlassen, in dem ein anderer Modus aktiviert wird. Drückt einfach im Anschluss an den Demo-Modus die Taste "Einfarb-/Modus/Farbprofile aktivieren".
  10. Mit der Fernbedienung und der Uhr spielen ... :o)
  11. Nun kann das DCF-Modul angeschlossen werden (wenn möglich, per UART den DCF-Status loggen). Nach einiger Zeit (mehrere Minuten!) sollte die Uhr die aktuelle Zeit anzeigen, sofern auf der DCF-Seite alles klappt.

Wenn eine Fernbedienung angelernt werden soll, dann muss man, während alle 4 Minuten-LEDs blinken, irgendeine Taste auf der Fernbedienung drücken. Wird die FB erkannt, dann hört das Blinken auf und die "eins" leuchtet. Jetzt musst man die Taste drücken, die zum Ein-/Ausschalten der Uhr verwendet werden soll. Als nächstes leuchtet die "zwei" usw..... --> Mehr dazu siehe Handbuch

Sollte nach dem "Neustart" der Uhr keine LED mehr leuchten, KEINE PANIK... es kann sein, dass einfach die "Helligkeit" der LEDs so gering ist, dass Ihr sie einfach nicht seht.

Tipp fürs erste Anlernen der FB: Einfach alle Tasten stur der Reihe nach durchdrücken. Dann kann man durch Zählen und Vergleichen mit der Tabelle im Handbuch solange "überleben", bis man die Muse hatte, eine sinnvolle Belegung zu überlegen und auch zu dokumentieren!


Abstimmungen

Eine Stimme ist ein Strich. Nach 5 Strichen bitte ein Leerzeichen einfügen.

offen:

IR-FB Anlernphase deaktivierbar (Default / keine FB angelernt: anlernen aktiv): |
ethernet ntp client: ||||| ||||| ||||| ||
Bewegungsmelder: ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||
| IR zum PC für Kommunikation/Bootloader |
RFM12 für Kommunikation/Bootloader |||
NTP Server (um eine genaue Zeit ins Netzwerk zu verteilen) |||
Beim Start, alle LEDs einmal der Reihe nach Durchlaufen lassen zum Funktionstest (statt "Volldampfmodus"): ||||| ||||| ||||| ||
Ton zur vollen Stunde (Beep/Piezo): ||||| ||
ZBus (Ethersex) zum einstellen der Uhr über das Netzwerk, evt holen der Zeitdaten über ZBus von einem Zeitserver: ||
zeitgesteuert Dunkelschalten wochentagsweise: ||||| ||||

bereits umgesetzt:

DCF: ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||
IR für Fernbedienung: ||||| ||||| ||||| ||
Ambilight: ||||| ||||| ||||| ||||| ||||
zeitgesteuert Dunkelschalten (z. B. nachts "Aus"): ||||| ||||| |||||
Bluetooth: || (Posting: Bluetooth mit Debug, Bootloader und Autoreset)
Möglichkeit, Zeiteinstellmodus bei "0 Minuten" von Normalmodus zu unterscheiden z.B. blinkendes "UHR" |||||
"ES IST" soll man ein- oder ausschalten können: ||||| |
Bluetooth per FB ein-/ausschalten: ||
Taste "Speichern" auf FB statt automatisch |||(On Off speichert)
kurzzeitiger "Volldampf-Modus" (alle Wörter an für bspw. 30sek): ||||| ||| - als Submodus des Demomodus, multiplexing, jeweils ein Kanal an jedem Treiber aktiv

An/Ausschalt-Logik

A: Manuell ausgeschaltete Uhr bleibt aus bei Erreichen der Einschaltzeit - hier könnte natürlich gleich der Stecker gezogen werden, sofern die Uhr nicht festeingebaut ist

B: Manuell ausgeschaltete Uhr geht wieder an bei Erreichen der Einschaltzeit

C: Es gibt eine OFF-Taste und eine STANDBY-Taste. Bei STANDBY schaltet sich die Uhr bei Erreichen der Einschaltzeit wieder ein, bei OFF bleibt sie aus.

D: Die Variante A oder B lässt sich vor dem Kompilieren der Software als define individuell nach eigenem Gutdünken festlegen. (Viele andere Werte sind bereits heute so einstellbar in der SW)


A Strichliste: |

B Strichliste: |||

C Strichliste: ||||| ||||| ||||| |

D Strichliste: ||||



Zurück zum Hauptartikel: Word Clock