Eine Wordclock ist immer ein Blickfang. Wer es auf die einfache Art mag, kann diese Uhr fertig kaufen – allerdings zu saftigen Preisen. Weil vermutlich nicht jeder ganz soviel Geld für eine Uhr ausgeben möchte, hat sich die Wordclock seit Jahren als beliebtes Bastlerobjekt etabliert. Im Netz gibt es zahlreiche Bausätze und Foren mit Bauanleitungen.
mikrocontroller.net als Ideengeber
Für meine Uhr habe ich mich an das Bastler- und Elektronikerforum www.mikrocontroller.net gehalten. Dort gibt es einen Hauptartikel zur Wordclock sowie einen Thread, der mittlerweile auf einige tausend Beiträge angewachsen ist.
Entscheidung für 12- oder 24-Stunden-Anzeige
Der Aufbau einer Wordclock ist bei mikrocontroller.net als 12- oder 24-Stunden-Variante beschrieben. Diese unterscheiden sich im Erscheinungsbild und der Genauigkeit der Zeitanzeige. In erster Linie ist es aber eine Geschmackssache. In meinem Fall habe ich eine 12-Stunden-Uhr gebaut, da die Buchstaben größer und somit auch von weitem besser lesbar sind.
12-Stunden
Anzeige in Textschritten von 5 Minuten und 4 Leuchtpunkten für die Minuten dazwischen. D.h. 12:13 Uhr wäre:
ES IST ZEHN NACH ZWÖLF . . .
Es gibt keine Unterscheidung zwischen Vor- und Nachmittag.
11×10 Zeichen, 36 LEDs pro Meter
24-Stunden
Anzeige in minutengenauen Textschritten mit Unterscheidung zwischen Vor- und Nachmittag. Beispiel 20:34 Uhr:
ES IST ZWANZIG UHR UND VIERUNDDREIßIG MINUTEN
18×16 Zeichen, 60 LEDs pro Meter
Benötigte Komponenten
Die Beleuchtung der Buchstaben wird über RGB-LED-Streifen realisiert. Für die 12-Stunden-Version benötigt man einen speziellen LED-Streifen mit 36 LEDs pro Meter. Die 24-Stunden-Version ist mit Standardstreifen mit 60 LEDs pro Meter realisierbar.
Beide Uhrentypen benötigen eine spezielle Unterkonstruktion sowie eine Deckplatte aus einem Material der Wahl (Kunststoff, Edelstahl, Corten-Stahl,…). Für die Elektronik sind in der Bastlerwelt verbreitete Komponenten verwendbar, die man am besten über ein geeignetes Basisboard verbindet.
Unterkonstruktion
Die Teile für die Unterkonstruktion können über mikrocontroller.net beschafft werden. Dazu gibt es im Forum regelmäßige Sammelbestellungen. Alternativ kann man auch die CAD-Daten für Zwischenboden und Frontplatte herunterladen.
- Grundplatte, z.B. MDF mit Ausfräsungen für LEDs und Elektronik.
- Diffusorplatte/-folie aus mattem Plexiglas für gleichmäßige Ausleuchtung der Buchstaben
- Deckplatte mit Buchstabenausschnitten, z.B. aus Edelstahl
- Aluplatte als Trägerplatte und Kühlkörper für LEDs
Elektronik
Die hier aufgelisteten elektronischen Teile können über Amazon, ebay oder direkt in China z.B. bei AliExpress bestellt werden. Am besten verbindet man diese über ein Basisboard, das ebenfalls bei mikrocontroller.net per Sammelbestellung erhältlich ist.
- LED-Streifen mit WS2812-LEDs (mit integriertem Controller, Sonderabstand 27,8 mm = 36 LEDs/Meter)
- Grundplatine als Verbinder und Träger aller Komponenten
- Controllerboard STM32F103*
- WLAN-Modul ESP8266*
- Echtzeituhr DS3231 und EEPROM*
- Temperatursensor DS18B20*
- Spannungsregler AMS1117 für 3,3V*
Zur Versorgung der Uhr benötigt man außerdem noch ein Netzteil. Die Elektronik arbeitet mit 5 Volt:
Netzteil 5V/2A zur Spannungsversorgung*
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Aufbau einer Uhr
Der Aufbau ist auf mikrocontroller.net sehr ausführlich beschrieben.
Wer sich zunächst einen Überblick verschaffen möchte, kann sich an der hier aufgezeigten Schrittfolge orientieren.
Benötigte Aufbauzeit ca. 8 Stunden. (Die Zeit hängt natürlich stark von den handwerklichen Fähigkeiten und dem verwendeten Werkzeug ab – oh Wunder 😉 )
- Aufbau der Elektronik
Anschließend Programmierung des Controllers per ST-Link* und des WLAN-Moduls mit USB-UART-Brücke*. Software siehe hier.Verlöten der Basisplatine nach Anleitung auf mikrocontroller.netVerbinden der elektronischen Komponenten und elektrischer Test (Kurzschluss, Stromaufnahme, etc…) - Aufbringen der LEDs auf die Trägerplatte
Die LED-Streifen in gleichmäßigem Abstand auf die Alu-Trägerplatte aufbringen. Anschließend elektrisch verbinden,
dabei die Anleitung im Forum befolgen. - Diffusor auf Trägerplatte kleben
Wenn möglich, von der Trägerplatte über allen LED-Öffnungen mit der Oberfräse ca. 1 mm abnehmen. So kann die Diffusorfolie (Empfehlung: Plexiglas Weiss 99532 GT) versenkt aufgeklebt werden und die Frontplatte ist später bündig mit dem MDF.
Die empfohlene Folie in der Größe DIN A3 reicht aus, um den kompletten Anzeigebereich abzudecken, wenn man Teilstücke zusammensetzt (siehe auch die Beispielbilder oben).
Schutzfolie abziehen nicht vergessen! - Einbau der LED-Platte und Anschließen der Elektronik
Die LED-Platte von der Rückseite einbauen, Elektronik in eine dafür vorgesehene Tasche einbauen und mit den LEDs verbinden. Anschließend Funktion testen.
Ggf. Rand der MDF-Grundplatte in einer gewünschten Farbe anstreichen, lackieren oder mit einem Umleimer versehen (Alternativ kann man die Uhr auch in einen Rahmen packen). - Frontplatte anbringen
Im Forum werden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, die Frontplatte anzubringen. Wer die Platte abnehmen oder wechseln können will, kann dies über Magnete oder Gewindestifte lösen, die auf die Rückseite der Frontplatte aufgebracht werden.
Da die Diffusorfolie in meinem Fall versenkt ist und ich keine wechselbare Front benötige, habe ich die Metallplatte direkt auf das MDF geklebt. Hierfür habe UHU PolyMax* verwendet. Je nach Material empfiehlt sich auch ein passender 2K-Kleber, der höhere Scherfestigkeit aufweist. - Optional: Rückseitigen Deckel aufbringen
Ich habe mir eine 8 mm starke MDF-Platte mit 43×43 cm zuschneiden lassen und Öffnungen für die Aufhängung sowie Belüftungslöcher für die Elektronik gebohrt. Danach habe ich die Platte farbig angestrichen und auf die Grundplatte aufgeschraubt. Mit dieser hinteren Platte ergibt sich rundherum eine Schattenfuge, wenn die Uhr an der Wand hängt.
Stromversorgung und Ästhetik
Einen Punkt sollte man bei der späteren Platzierung der Uhr unbedingt bedenken: Sie benötigt eine dauerhafte Stromversorgung, ein Anschluss ans Netz ist also ein Muss. Wer die Möglichkeit hat, sollte am Aufhänge- oder Aufstellort eine unsichtbare Stromversorgung installieren. In meinem Fall stand eine Renovierung an, weshalb ich gleich eine Unterputzdose für die Uhr platziert habe. So wird die Stromversorgung elegant hinter der Uhr versteckt.
Da gängige 5 V-Unterputz-Netzteile meist nur 5 W Leistung haben (entspricht max. 1 A), die Uhr jedoch bis zu 2 A benötigt (wenn alle LEDs mit voller Helligkeit leuchten), habe ich das folgendermaßen gelöst:
In der UP-Dose findet ein 12W -Netzteil* Platz (hier sind sowohl 12 V als auch 24 V möglich). Über einen DC/DC-Wandler*, der in der Uhr Platz findet, wird die Eingangsspannung auf 5 V herabgesetzt.
Aus 24 V mach 5 V
Mit einem DC/DC-Wandler (Buck Converter) kann die Spannung des Unterputz-Netzteils von 24 V auf 5 V herabgesetzt werden.
Versteckte Versorgung
Das Unterputz-Netzteil verschwindet in einer UP-Dose und speist den DC/DC-Wandler der Uhr. Dieser erzeugt 5 V Versorgungsspannung für die Steuerelektronik.
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