Saa ya Neno (Mpangilio wa Kijerumani): Hatua 8

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Halo, ich möchte Euch hier mal mein letztes Projekt vorstellen. Ich habe eine Uhr gebaut. Allerdings keine "normale" Uhr, sondern eine Neno Saa. 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.

Hatufai 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 kofia. 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. 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 kofia.

Kama utakavyokuwa unanipatia utajiri wa vita vya Projekt, bin ich sicher, dass ich bestimmt nicht alles perfekt gemacht habe. Allerdings bin ich mit dem Ergebnis mehr als zufrieden (na meine Freundin auch:). Kwa sababu ya kuanguka kwake Anmerkungen und Tipps habt, gerne in die Kommentare.

Hatua ya 1: Nyenzo

Baumaterialen:

• MDF Holzplatte (n) (8mm na 12mm)
• Mbele ya mbele (Fotokarton)
• Plexiglasplatte
• Holzdübel

• Schrauben:

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

Mdhibiti Mikroc:

• Arduino Nano AtMega328p
• RTC-Modul

Elektroniki:

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

• Platine ya Bauteile:

  • Buchenleiste (1x15 polig)
  • 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

Hatua ya 2: Mpango

Zu Startn 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 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 kawaida 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) inazuia iPad umgestiegen. Die bekommt man als Mwanafunzi glücklicherweise kostenlos:). Jibu la kifo cha Uhr als 3D-Modell aufbauen, alikuwa die Planung deutlich erleichtert kofia (siehe picha)

Hatua ya 3: Mbele ya mbele

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 mwelekeo.

Bei der Positionierung der Buchstaben bzw. Wörter habe ich ein Muster gewählt, bei dem der Jina mpigaji Freundin senkrecht katika der katika 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.

Kufa Frontplatte kuchapishwa bora kwa njia ya picha Photokarton. Diesen habe ich bei formulor.de fertigen lassen. Das größtmögliche bestellbare rechteckige Maß beträgt 384mm x 384mm. Dieses Maß liegt somit der gesamten Uhr zugrunde.

Die Buchstaben im Karton werden kwa Laser ausgeschnitten. 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.

Mpango wa mpango huo ulikuwa Raster kwa sababu Buchstaben erstellt und die Buchstaben entsprechend positioniert. Hierbei mussten einige Buchstaben allerdings extra bebeitet werden, damit die Innenbereiche (sog. "Punzen") nicht herausfallen beim lasern. Dazu habe ich Pfade der betroffenen Buchstaben einzeln angepasst und "Stege" eingesetzt werden. Dabei anasimama kwa sababu ya Schriftstil na mpitaji Schriftstil wie ich finde.

Hatua ya 4: Konstruktion Und Fertigung Der Holzteile

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

Nyenzo:

Der Rahmen der Uhr bora kwa MDF-Platten (mitteldichte Holzfaserplatte). Kufa Holzbauteile habe ich im Internet mit den passenden Maßen bestellt. Kann mtu 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 die 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 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 lackiert (siehe spätere picha). Das habe ich von einem Malermeister aus dem Bekanntenkreis machen lassen. Vielen Dank an der Stelle nochmal Christoph:)

Mittelplatte:

Die Mittelplatte hafa kufa Uhr im Grunde von innen zusammen. Hier sind alle Teile des Innenlebens picha. 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 n.k eingelassen wurde. Hierdurch lässt sich die Uhr insgesamt etwas schmaler bauen. Die Fräse habe ich mir von einem Kollegen meines Vers hutafuta. Vielen Dank a dieser Stelle nochmal:)

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 amekufa 110 Löcher atakufa kwa taa za LED, akiangalia Löcher atakufa Minuten-LEDs na nochmal vier weitere Löcher an den Ecken zur Fixierung der Platte.

Zudem sind auf der Rückseite dieser Platte Kerben für die LEDs and Kabel ausgefräst, damit die Platte möglichst bündig auf der Mittelplatte aufliegen kann und so eine gute Lichtabschirmung ermöglicht wird. platziert ist.

Hatua ya 5: Elektronik

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 inaweza kufa Arduino über einen Infrarotempfänger (TSOP4838 38 kHz) empfangen. Habari kwa habari 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 Student bekommt sogar die Vollversion). Hier wurde der Schaltplan nachgebaut und die Platine entsprechend designt. Kufa Platine na kuchora bei JLCPCB.com bora. Vielen Dank ameajiri Jonas, der mir mit EAGLE und Bestellung geholfen kofia: D

Kufa Spannungsversorgung kwa sababu ya kufa kwa LED kutafikia maporomoko ya Platine. Kufa 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 Spannungsabfall is 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) leuchten soll. LED za Bei 114 zinatokana na nadharia stolze 6, 8A. Dawa za kuogelea bei der Anzeige der Zeit niemals kwa kila mwangaza wa taa za taa, ikiwa ni pamoja na huduma ya Netzteil verwendet werden. Ich habe mich für ein 3A Netzteil entschieden, das somit immer noch genug Reserven kofia. (Bei der Programmierung sollte man is 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 alikuwa 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 die Schraubklemmen der Platine geführt.

Der Fotowiderstand wurde oben in der Oberplatte ebenfalls festgeklebt und die Kabel zur Platine gelegt. Ebenso wim IR-Empfänger, der auf die 3D-gedruckte Halterung auf der Vorderseite an die Oberplatte geklebt wird (später mehr).

Hatua ya 6: 3D Druckteile

Zwei Teile der Uhr habe ich mit einem 3D-Drucker fertigen 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:

• Halterung der rückwärtigen Hohlsteckerbuchse
• Halterung des IR-Empfängers

Tundu Entwurf habe wieder mit der Shapr3D-App erstellt. Deraus generierte STL-Datei konnte ich an einen Freund senden, der ganz zufällig einen 3D-Drucker kofia. 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, obwohl die untere Buchse verdeckt ist. Kufa wakati huo Halterung ist an die Unterseite der Oberplatte geklebt und positioniert den IR-Empfänger genau hinter der entsprechenden Öffnung der Frontplatte.

Hatua ya 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 lackiert, damit sie nicht hivyo katika dem schwarzen Rahmen auffallen.

Mit dem zusammengebauten Rahmen konnte dann die Verkabelung für die Spannungsversorgung gemacht werden. Die beiden Hohlsteckerbuchsen sind dazu zusammengeführt (parallel) und gehen zusammen auf die Eingangsklemmen der Platine, damit die Uhr sowohl hängend an der Wand als auch aufrecht stehend betrieben werden kann. Kuhifadhi habari kwa jetzt der Fotowiderstand na 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 transparentem Papier überdeckt. Dadurch leuchten kufa Buchstaben gleichmäßig.

Hatua ya 8: Programu ya programu

Zur Programmierung der Uhr habe ich die Arduino IDE programu. Die Programmierung läuft daher vielleicht nachher zwar nicht so super effizient, aber man kann sich mehr auf sein Programu ya Programu inaweza kutumika kwa Ushughulikiaji wa Chips. Die Bibliotheken für die eingebauten Funktionen und Bauteile sind kufa watu:

• DS3231.h RTC-Modul
• Adafruit_Neopixel.h Steuerung WS2812b-LEDs
• IRremote.h und IRremoteInt.h Mpokeaji IR

Grundprinzip (einfach): dber das RTC-Modul werden bei jedem Zyklus des Mikrocontrollers die Zeitdaten bezogen. Diese werden katika 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. Kuanguka etwas davon zutrifft, mjinga katika ausgelagerte Funktionen gesprungen um z. B. einen Helligkeits-Fading-Effekt zu erzeugen. Hier kann man sich beliebig austoben. Meine über die Software realisierten Funktionen sind die folgenden:

• "Julia"
• 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 au manueller ya chini
• Automatische Zeitumstellung (Sommer / Baridi)
• Manuelle Zeitstellung (durch blinkendes "Menü" zum Durchschalten der Minutenbereiche und anschließendes flashen ins RTC) IRber IR-Fernbedienung
• Blinkeffekt mit zufällig vergebenen Farben über kufa aktiven Buchstaben
• Upinde wa mvua-Jaribio

Und damit ist die Uhr auch (schon) rutuba. Vielen Dank fürs leseni:)

Heri!