LiquidClock

Erstes Projekt: Die LiquidClock!

Aufgeschnappt habe ich das Projekt von Christian Aschoff, der schon die QlockTwo als Nachbau einer berühmten Wortuhr entworfen hat.

Die LiquidClock zeigt die Zeit mit Hilfe von WS2812B LED-Stripes an, die über einen ATMEGA328 angesteuert werden.

Christian hat dazu eine kleine Steuerplatine namens BBRTCAD (BareBonesRealTimeClockArduinoDing) entworfen, die alle notwendigen Module für die Steuerung von Uhrenprojekten anhält und mit Hilfe der Arduino-IDE programmiert werden kann:

Eine Arduino kompatible Steuerplatine
Eine RealTimeClock auf Basis eines DS 1307
Ein DCF-77 Modul, um die Uhr in eine funkgesteuerte Variante zu verwandeln

Ich habe mir auf Christians Seite Liquid-Clock die Aufbauanleitung angesehen und kam dabei auf die Idee, den kompletten Stripe und alle verwendeten Bauteile in eine Schaumpolsterplatte einzuarbeiten. Nachdem es bei PlottFlott bereits fertige Frontfolien gab und ich nicht – wie andere – über Werkzeuge verfüge, mit denen ich ein randloses Gehäuse anfertigen kann, habe ich mich dazu entschlossen, den Aufbau in einem Rahmen eines schwedischen Möbelhauses durchzuführen. Allerdings wollte ich die Komplettfolie von PlottFlott verwenden, um diese auch einmal austauschen zu können. Durch die PE-Platte liegt die Frontfolie – ohne sie verkleben zu müssen – plan an der Glasscheibe an und die Glasscheibe wird wie vorgesehen im Rahmen gehalten.

Die PE-Platte füllt den Rahmen komplett aus.

Wie der Aufbau von statten ging, habe ich hier einmal dokumentiert.

Zunächst musste ich eine geeignete PE-Platte finden. Sie sollte weiß sein, mindestens 25 mm stark und natürlich in den Rahmen passen. Da eine Niederlassung der Firma ratioform direkt in meiner Nähe ist, habe ich dort mal nach Bezugsmöglichkeiten gefragt. Freundlicherweise konnte ich ein Muster von ratioform erhalten. Dafür möchte ich mich noch einmal recht herzlich bedanken.

Die von mir gewählte PE-Platte ist eine spa2 in den Maßen 60 x 60 cm von Ratioform — Die von mir gewählte PE-Platte ist eine spa2 in den Maßen 600 x 600 x 25 mm von ratioform.

Bearbeiten kann man PE-Platten relativ leicht. Sie lassen sich schneiden oder fräsen, so dass ich die gewünschten Formen und Einschnitte mit meinen vorhandenen Werkzeugen durchführen konnte.

Die PE-Platte musste zunächst mal auf die Maße des Rahmens zugeschnitten werden.

Der Zuschnitt der Platte auf 500 x 500 mm kann am besten mit Hilfe einer Stichsäge mit Metall-Sägeblatt vorgenommen werden.

Mit dem Rest des Zuschnitts habe ich etwas experimentiert, bevor ich mich an die eigentliche Bearbeitung gewagt habe.

Ich habe zwei verschiedene Fräser ausprobiert.

Der versenkte LED-Strip mit dem schmalen Fräser.

Dann ging es an das Ausfräsen des Kreises. Den habe ich zunächst mit einem Zirkel angezeichnet und dann mit dem schmalen Fräser von Hand ausgefräst. Da der verwendete LED-Strip 1 m ( = 100 cm) lang ist, kann man mit Hilfe der Formel U = 2π r den passenden Radius ausrechnen: r = 100 cm / ( 2π ) ≈ 15,9 cm (genauer 15,9154946 cm, aber das ist bei den verwendeten Werkzeugen ziemlich irrelevant).

Anschließend wird der Bereich für den Anschluss des LED-Strips noch ausgefräst. Dazu habe ich den breiten Fräser genommen. Hier kommt es auch nicht unbedingt auf den Millimeter an.

Um zu prüfen, ob man beim Kreis fräsen sauber gearbeitet hat, zeichnet man die 12, 3, 6 und 9 Uhr Positionen mit einem Edding, legt den Stripe in die Kerbe und prüft, ob die LED im Stripe auf der korrekten Position sind. Die Erste LED des Strips muss genau auf der 12-Uhr Position liegen.

Dabei ist mir aufgefallen, dass ich beim Fräsen des Kreises teilweise auf der mit dem Zirkel angezeichneten Linie gefräst habe. Es hängt natürlich davon ab, wie man den Kreis angezeichnet hat: Eher großzügig oder eher knapp bemessen. Je nachdem muss man also entweder auf der Linie, innen an der Linie oder außen der Linie entlang fräsen. Wenn man den LED-Strip in eine Rundung bringt, muss man daran denken, dass die LED’s auf dem Strip natürlich auch noch etwa 1,5 mm auftragen. Entscheidend ist, dass der Klebestreifen des LED-Strips im Kreisumfang möglichst genau einen Meter lang ist, wenn man den Strip in die Aussparung legt. Für Perfektionisten ist dieser Hinweis eventuell wichtig!

Da nun der Strip versenkt ist und auch eine Aussparung in der PE-Platte für den Anschluss gemacht ist, geht’s nun weiter mit der Anschlussbuchse für das Netzteil, dem LDR und den Tasten.

Die Anschlussbuchse habe ich unten, mittig und zentriert in den Rahmen gesetzt. Da das Gewinde etwa 8mm Durchmesser hat, habe ich in den Rahmen zunächst ein 8 mm Loch gebohrt. Ein Holzbohrer ist am besten und wichtig ist: Von außen nach innen bohren, evtl. erst mit einem kleineren Bohrer vorbohren! Danach habe ich auf der Innenseite des Rahmens die Anschlussbuchse noch etwas tiefer versenkt (15 mm Forstnerbohrer, nicht zu tief!). Das ganze sollte dann so aussehen:

Den LDR kann man mit 5 mm ∅ bohren. Was passiert, wenn man zu schnell bohrt, sieht man hier.

immer langsam bohren, sonst gibt’s Fransen!

Nun zu den Tasten: Hier handelt es sich um sogenannte Print-Taster. Diese gibt es mit unterschiedlich langen Stiften. Da ich bei meinem örtlichen Elektronik-Händler 2 verschiedene Längen erhalten habe, musste ich die Versenkungen unterschiedlich tief machen. Dazu aber später noch mehr.

Zunächst brauchen wir 3 Löcher mit einem 4 mm ∅ Bohrer an geeigneter Stelle. Ich habe diese Bohrungen an der Seite des Rahmens gemacht. Da die 3 Tasten die Funktionen

Moduswechsel (Mode)
Stunden (H+)
Minuten (M+)

haben, habe ich diese mit etwas Abstand angeordnet, so dass die Taste für Mode etwas weiter von den anderen Tasten weg ist.

Nach den 4 mm Bohrungen muss man auf der Rahmeninnenseite die Tasten entsprechend der Stiftlänge mit dem 15 mm Forstnerbohrer versenken. Um die richtige Tiefe zu erhalten, schneidet man sich aus dem Passepartoutkarton des Rahmens zwei Streifen ab und legt diese untern den Rahmen. Dieser Abstand ist wichtig, damit man die Tasten von Außen auch gut drücken kann. Ein paar Bilder sagen hier mehr als Worte.

Wir brauchen 4 Kabel für die Tasten: 3 mal Signal, einmal gemeinsame Masse. Wie man diese Kabel am sichersten an die Print-Taster anlötet, sieht man hier.

Danach werden die Tasten mit Heißkleber vergossen. Wichtig dabei ist, dass man den Heißkleber nicht zu dick aufträgt, da man ja noch die Glasscheibe einsetzen muss. Ist im Bild nicht zu sehen, hat mich aber eine Menge Nerven gekostet, die Scheibe einzusetzen. Die Kabel sollte man so lang lassen, dass man die PE-Platte noch um mindestens 180° zur Seite wegklappen kann. Auch hier wieder ein paar Bilder, die mehr sagen als… (lassen wir das):

Im letzten Bild sieht man auch die Kabelführung in der PE-Platte.

Noch ein paar Aussparungen in die Platte gemacht für den DCF-Empfänger (ich nehme immer den von Conrad bei meinen Projekten) und den BBRTCAD, dann ist man mit dem mechanischen Aufbau eigentlich schon fertig.