Wortuhr / Wordclock
- Skill levelNormal
- Costs50 €
- Duration2-3 Tage
Vorüberlegung, Quellen und Teile
- Bilderrahmen Ribba 25x25 cm, innen ca. 23x23 cm, von IKEA
Benutzen würde ich hiervon nur den Rahmen, die Plexiglasplatte und die Rückwand (Bild 01.01 / Bild 01.02) - LED-Stripe (5m Rolle. 60 LEDs pro Meter, Bild 01.03) und LED-Stripe-Verbinder (Bild 01.05)
- Microprozessor WEMOS D1 mini (Bild 01.04)
- Lichtgitter, Abstandshalter, Buchstabenplatte etc. ... selber entworfen, gezeichnet und 3D-gedruckt
- Diffusionsfilter: ein Blatt Papier
- Dupont-Stecker (hatte ich vorrätig)
3D-Druck
Dazu mußte ich zunächst die LED-Stripes vermessen und den Abstand zwischen den LEDs ermitteln. Abstand 17mm
Lichtgitter:
D.h. ich mußte das Lichtgitter so konstruieren, dass jede Einzel-LED für sich in einem Rahmen sitzt und nur in Richtung Vorderseite der Uhr strahlt. Herausgekommen ist ein Gitter mit 11 x 11 'Löchern' für das 121 LEDs Verwendung finden würden.
Konstruiert habe ich das Ganze mit Sketchup, auch weil ich damit immer noch besser zurechtkomme als mit Fusion 360 und letztendlich nur Vierecke zu zeichnen waren.
Das Lichtgitter ist 10mm hoch. Die Wandstärke beträgt 2mm.
Druckeinstellungen:
Layer: 0,2 mm
Infill: 10 %
Material: PLA schwarz
Boden- und Deckenmuster: Geradlinig
Druckzeit: 10,5 h
Trotz des geringen Infills und des 0,2er Layers hat der Druck wirklich 10 Stunden gedauert. - Der Drucker ware aber die meiste Zeit mit 'Fahren' beschäftigt.
Buchstabenplatte:
Die Buchstabenplatte habe ich so konstruiert, dass sie genau auf das Gitter paßt und einrastet. Bzgl. der verwendeten Buchstaben habe ich mich natürlich an den Vorlagen orientiert, bzgl. der Lückenfüller bin ich aber kreativ gewesen und habe andere Buchstaben untergebracht, mit denen ich ergänzend zu den vorhandenen Buchstaben noch weitere sinnvolle Texte anzeigen lassen kann (viel geht aber nicht).
Der Buchstabenplatte habe ich rundherum 5mm Rand spendiert, damit sie über dem Gitter übersteht. Die Buchstabenplatte ist 199x199 mm groß und war ebenfalls gerade noch so auf meinem Drucker in einem Stück druckbar.
Da nur die Umrisse der Buchstaben zu drucken waren, mußte eine Schablonenschriftart verwendet werden, d.h. eine Schriftart bei der die inneren Bereich der O's, A's , P's usw. durch Stege gehalten werden.
Ich fand die DIN Schablonierschrift passend und habe diese verwendet. Nach dem 'Zeichnen' wurden bei jedem Buchstaben die inneren Bereiche entfernt, sodass hier später das Licht durchscheinen kann.
Die Buchstabenplatte hat eine Stärke von 2mm. Verwendet habe ich blaues PLA, weil das schwarze leider geklumpt hat. Für den ersten Entwurf war das aber erstmal egal und das Blau des fertigen Drucks sieht richtig gut aus.
Druckeinstellungen:
Layer: 0,15 mm
Infill: 20 %
Material: PLA blau
Druckzeit: 8,5 h
3D-Druck, Teil 2
Abstandshalter (Ecken):
Druckeinstellungen:
Layer: 0,2 mm
Infill: 10 %
Infill: 10 %
Material: PLA blau
Boden- und Deckenmuster: Geradlinig
Druckzeit: knapp 44 Minuten (für 4 Stück)
Rahmen:
Infill: 15 %
Material: PLA blau
Boden- und Deckenmuster: Achterstern-Spirale
Druckzeit: 2 Stunden für 4 Teile
Layer: 0,15 mm
Infill: 15 %
Material: PLA blau
Boden- und Deckenmuster: Geradlinig
LEDs aufkleben & Lötarbeiten, Stecker anpassen
Für mich zählt aber erstmal das Ergebnis und ich schien den Wemos nicht gebraten zu haben, denn verbunden mit einem USB-Kabel hat die LED auf dem Board zumindest geblinkt.
Danach ging es an den Zuschnitt der LED-Stripes. Hier waren von meiner 5m Rolle jeweils 11 LEDs an den Kontakten abzutrennen (Bild 04.02) und mit wechselnder Richtung auf der Rückwand des Bilderrahmens aufzukleben.
Die Positionen auf der Rückwand habe ich mit meinem Lichtgitter (Bild 04.03) ermittelt und entsprechende Markierungen auf der Rückwand gezeichnet (Bild 04.04, Bild 04.05). - Danach wurden die gekürzten Stripes, jeweils wechselseitig orientiert, aufgeklebt (Bild 04.06, Bild 04.07).
Dann habe ich viele kurze Kabel zurechtgeschnitten, an beiden Ende abisoliert und die Litzen verzinnt. Das Verzinnen war sehr mühsam. Früher (vor 30 Jahren) hatte ich dafür Flußmittel verwendet. - Das aktuell verwendet Lötzinn enthielt angeblich Flußmittel, gewirkt hat es aber nicht so recht. Und das Anlöten der verzinnten Enden an die Kupferkontakte am LED-Strip funktionierte gar nicht. Mmh ...
Dann bekam ich den Tipp, LED-Verbinder zum Anklipsen zu verwenden (Danke Ferdi). - Hätte ich auch selber drauf kommen können, denn es gab passende vom gleichen Hersteller wie mein LED-Strip.
Ich habe 10 Verbinder geordert und damit jeweils die Enden der Stripes verbunden (Bild 04.08, Bild 04.10).
Damit hatte ich zwar aufwändige und für mich wohl nicht machbare Lötarbeiten umgangen, aber das nächste Problem: An meinem Lichtgitter hatte ich nach aussen Durchgänge für das Kabel vorgesehen und das entsprechend gedruckt. Meine Durchgänge waren 10 x 2mm groß. Hier hätten 3 Kabel lässig durchgepaßt. - Leider aber nicht die Stecker für die Verbinder, denn die haben das Maß 14,5 x 5mm. In der Produktbeschreibung stand zwar was anderes, aber ein Neudruck des Lichtgitters mit anderen Maßen war problemlos möglich.
Stecker anpassen
Der LED-Stripe wird über 3 Kabel angesteuert: 5V, Data und GND.
Data ist dabei im Quellcode der Software mit D4 definiert, siehe Schritt 6.
Am Stripe gibt es einen Pfostenstecker, an dem die Kabel in genau dieser Anordnung untergebracht sind. Leider passte das nicht zu den Anschlüssen am Wemos. Hier ist die Anordnung 5V, GND, Data.
Deshalb habe ich den vorhandenen Pfostenstecker abgeschnitten und mit meinem Dupont-Stecker-Kit 3 eigene bestückt und gemäß Beschriftung am Wemos angesteckt (Bild 04.11, Bild 04.12).
3D-Druck, Teil 3
Weil es aussen wegen der Verbinder (statt angelötete Kabel) größere Durchlässe brauchte, habe ich das Lichtgitter in Sketchup angepaßt und neu gedruckt (Bild 05.01 - Bild 05.04).
Das Drucken des Gitters hat diesmal mit den gleichen Druckeinstellungen 13 Stunden gedauert, denn es ist in dieser Version nicht nur 10mm sondern 13mm hoch.
Druckeinstellungen:
Layer: 0,2 mm
Infill: 10 %
Material: PLA
Boden- und Deckenmuster: Geradlinig
Druckzeit: 13 h
Ein Großteil davon ist aber wieder 'Fahrzeit', die der Druckkopf zum Anfahren der Positionen benötigt. Ausserdem ist das Gitter ja auch 3mm höher geworden als die vorherige Version.
Die Stecker haben perfekt gepaßt (Bild 05.05, Bild 05.06).
Software
Funktions-Check
Analyse / Anpassung Qellcode
mod-Berechnung:
Der Rest von 1 geteilt durch 5 ist 1
Berechnung des Rests:
Der Rest ist 1, denn 1 = (0 x 5) + 1
Zusammenbau, 3D-Druck Teil 4 und Nachbesserungen
Beim Zusammenbau fiel mir dann auf, dass es schwierig werden würde, alle Teile wie geplant in den Bilderrahmen einzulegen, da leider die etwas langen Kabel der LED-Verbinder seitlich verlegt werden mußten und das bevor die Rückwand in den Rahmen gesteckt wurde. Das ging aber nicht, da die LED-Stripes samt LED-Verbinder an der Rückwand angebracht sind.
Von vorne würde ich nichts richten können, da hier die Plexiglasplatte positioniert war und ich nicht von vorn in den Rahmen reingreifen kann.
Also habe ich schnell noch eine Bodenplatte entworfen und gedruckt (Bild 09.01 / Bild 09.02).
Der Druck hat zwar nochmal 5 Stunden gedauert. Das war aber allemal besser als ergebnislos verrenkte Finger und eingebüßte Nerven.
Druckeinstellungen:
Layer: 0,2 mm
Infill: 20 %
Material: PLA
Boden- und Deckenmuster: Geradlinig
Druckzeit: 5 h
Beim Funktionscheck ist mir aufgefallen, dass die 'Eins' auf der Buchstabenplatte nicht korrekt dargestellt wird. Statt 'N' hatte sich ein 'J' eingeschlichen. - Ja, das war ich selbst, weil ich annahm, dass das 'N' an dieser Stelle nutzlos wäre, nur Lückenfüller zwischen 'zwei' und 'sieben'. War aber nicht der Fall, sondern Bestandteil der 'Eins'.
Deshalb habe ich diesen gravierenden Fehler in der Zeichnung gleich ausgebessert, noch ein wenig die Optik verbessert (Pluszeichen in der unteren Reihe eingefügt) und den Druck der Buchstabenplatte erneut angestoßen.
Ein Neudruck der Buchstabenplatte hat weitere 7 Stunden gedauert, wurde aber über Nacht erledigt.
Druckeinstellungen:
Layer: 0,15 mm
Infill: 20 %
Material: PLA blau
Druckzeit: 8,5 h
Auch die neue Buchstabenplatte funktionierte, Bild 09.03 und Bild 09.04.
Nach einem kurzen Paßtest (Bild 09.05) ging es endlich an die Endmontage.
Zusammenbau
Zunächst habe ich die LED-Streifen von der Rückwand des Bilderrahmens abgelöst und auf der neu gedruckten Bodenplatte aufgeklebt. Durch die gedruckten Markierungen war vor allem die Ausrichtung sehr leicht, Bild 09.06.
Danach wurden die LED-Verbinder ausgerichtet und das Gitter aufgesetzt und eingerastet, Bild 09.07.
Damit das Licht etwas diffuser wird, habe ich als nächstes auf das Gitter ein Blatt Schreibpapier gelegt (Bild 09.08). Normalerweise wird hier eine Diffusionsfolie verwendet. Ein Blatt Schreibpapier tut es für den ersten Test aber auch.
Dann wurde die Buchstabenplatte aufgesetzt und eingerastet, Bild 09.09 und die Kabel seitlich verlegt (Bild 09.10). Danach wurde der Aussenrahmen aufgesetzt (Bild 09.11) und der ganze Block mit den Abstandshaltern im Bilderrahmen positioniert (Bild 09.12).
Fazit
Trotz nur rudimentärer elektronischer Kenntnisse und lange zurückliegender Löterfahrungen ist es mir gelungen, diese Wortuhr zu bauen.
Es ist ein erster Prototyp, der zumindest erstmal korrekt die Zeit incl. der Minuten anzeigt.
Trotz dem beim Zusammenstecken der Druckteile alles gepaßt hat, war es ein ganz schönes Gefummel, alles in den Bilderrahmen zu bekommen. Das innere Gehäuse für die Komponenten vor dem Einbau in den Bilderrahmen zu verschrauben, wäre wahrscheinlich die bessere Idee gewesen.
Bestimmt baue ich bald noch eine größere Wortuhr, dann mit selbst gefrästen Komponenten aus Holz, selbst gebautem Rahmen und für mich angepaßter Software. Der Entwickler der Software hat ausdrücklich dazu aufgefordert, an der Weiterentwicklung mitzuwirken.
Um erstmal in das Thema reinzukommen, hat dieses Projekt aber sehr geholfen.
Die Software, die im Smart Home Blog incl. Quellcode zur Verfügung gestellt wird, ist funktionell und leicht anpaßbar, wenn man sich etwas einarbeitet. Vielen Dank an napsio, unbekannterweise.
Zunächst einmal hoffe ich, dass es Euch dieses (etwas wirre) Projekt und das Ergebnis gefällt. Es war für mich mit einem Lernprozess verbunden, hat mir aber auch gezeigt, dass es keine unlösbaren Probleme gibt.
Projektkosten:
Microprozessor (Wemos D1 mini): 6,30 Euro
LED-Stripes: 16 Euro, anteilig (5m kosten 39,00 Euro)
LED-Verbinder, 10 Stück: 12 Euro
Ribba Bilderrahmen: 6 Euro
Druckfilament, PLA: ~ 7 Euro
Linksammlung:
Anderes Wortuhr-Projekt bei 1-2-do: https://www.1-2-do.com/projekt/word-clock-v2/bauanleitung-selber-bauen/4005309
Wortuhr aus 2011, Projekt war PdM: https://www.1-2-do.com/projekt/wordclock/bauanleitung-selber-bauen/4356#first_comment
Smart Home Blog
Wortuhr auf Thingiverse
P.S. Mit der Software lassen sich auch Icons und Temperaturen darstellen. Ist eine nette Spielerei, deshalb habe ich das auch mal ausprobiert (Bild 10.02 - Bild 10.04). Für eine automatische Darstellung braucht man noch einen Sender, der die Daten übermittelt.