Project Description

[vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_column_text text_lead=“yes“]Vor einigen Jahren, an einer Messe in Zug, habe ich das erste mal die Clocktwo gesehen. Schon damals dachte ich mir, dass sowas doch auch selber gebaut werden könnte. Der horrende Preis von knapp CHF 2000.- motivierte zusätzlich, die Uhr in Marke Eigenbau zu kopieren.[/vc_column_text][vc_column_text]Um ein ungefähres Bild des Projektes zu erhalten, gleich zu den wichtigsten Fakten des Projekts. Total habe ich einen ungefähren Aufwand von mehr als 60 Stunden betrieben, bis die Uhr funktioniert hat. Der Materialwert der verbauten Komponenten beträgt ungefähr CHF 240.-[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/3″][uncode_counter value=“50″ counter_color=“accent“ size=“h2″ font=“font-762333″ weight=“600″ text=“Aufwand Hardware“ css_animation=“zoom-out“ animation_speed=“200″ suffix=“h“][/vc_column][vc_column width=“1/3″][uncode_counter value=“12″ counter_color=“accent“ size=“h2″ font=“font-762333″ weight=“600″ text=“Aufwand Software“ css_animation=“zoom-out“ animation_speed=“200″ suffix=“h“][/vc_column][vc_column width=“1/3″][uncode_counter value=“240″ counter_color=“accent“ size=“h2″ font=“font-762333″ weight=“600″ text=“Materialkosten“ css_animation=“zoom-out“ animation_speed=“200″ suffix=“.–“][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_column_text]Mit nichts anderem als dem Original vor Augen machte ich mich also daran, so einen quadratischen Kasten zu bauen, welcher je nach Zeit ein paar unterschiedliche Lämpchen leuchten lassen soll. Klingt einfach, stellte sich jedoch als ein bisschen schwieriger – oder vor allem aufwändiger – heraus als gedacht.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_custom_heading]Frontscheibe[/vc_custom_heading][vc_column_text]Die Grösse der Uhr ergab sich relativ schnell aus einer Glasplatte, die ich in einem Ikea Ribba-Rahmen gesehen habe. Diese war 3mm fest und 48x48cm gross. Da das gerade die einzige Glasplatte war, die ich zur Verfügung hatte, sollte diese die Front für die Uhr werden und die groben Eckdaten waren hiermit klar.

Zifferblatt – Vorbereitungen

Als erstes machte ich mich an das Zifferblatt – wenn man das so nennen kann. Ich habe mir relativ lange überlegt, wie ich das bewerkstelligen sollte, kam dann irgendwann zum Schluss, dass ich versuche, die Glasplatte zu lackieren und dabei die benötigten Buchstaben vorher abklebe. Ich habe mir ja schon gedacht, dass das ein bisschen umständlich werden könnte, aber dass es so eine nervenfressende Arbeit wäre, hätte ich nicht erwartet.

Zuerst wurden die benötigten Buchstaben auf Vinyl geplottet. Das ganze restliche Vinyl entfernt und die Buchstaben mit ein paar Hilfslinien aus Vinyl auf die Transferfolie geklebt. Da unser Plotter nur 12×12 inches (also gut 30cm) schafft, musste ich die gesamte Fläche aus 4 Matten herstellen und danach möglichst korrekt zusammen kleben. Während des Verbindens der einzelnen Matten ist es mir zweimal nacheinander passiert, dass sich die Folien durch die statische Ladung selbständig gemacht und sich völlig falsch und viel zu schnell irgendwo angeklebt hatten – die ganze Arbeit also nochmal von vorne.

Irgendwann, zu später Stunde, hatte ich es dann doch geschafft, die vier Teile zu verbinden und das Glas einigermassen gerade und mittig darauf zu platzieren. Das Ablösen der Transferfolie war der nächste Task. Auch nicht gerade gut geklappt, aber dennoch akzeptabel.

Lackierung Frontscheibe

Vor dem nächsten Schritt hatte ich Respekt. Ich wusste nicht genau, wie sich der Lack aus der Sprühdose auf dem Glas verhält und ob er sich wieder ablöst, sobald der Lack trocken wird – oder ob ich die Vinyl-Buchstaben nachher noch entfernen kann, ohne den gesamten Lack wieder vom Glas zu reissen. Trotzdem habe ich mich irgendwann dran gewagt und die Scheibe mehr oder weniger regelmässig besprüht.

Ich hatte mir eingebildet, dass ich die einzelnen Buchstaben sofort nach dem lackieren, in noch feuchtem Zustand der Farbe, ablösen muss, was sich als extreme Sisyphus-Arbeit herausstellte. Mit Pinzette und Nadel bewaffnet kniete ich mich also über das Glas und zog die einzelnen Buchstaben vom Glas. Ganz zu Beginn mit wenig Erfolg, schwarzen Fingern und Abdrücken auf dem Lack. Je länger ich daran machte, desto besser klappte es dann. Bis ich ganz zum Schluss 114 Buchstaben entfernt hatte und feststellte, dass es deutlich besser geklappt hätte, wenn ich doch nur ein paar Minuten mehr gewartet hätte. Das Resultat zum Schluss sah jedoch trotzdem deutlich besser aus, als ich mir gedacht hatte. Weit entfernt von Perfekt, aber durchaus okay.

Aber

Es gibt leider ein kleines aber. Keine Ahnung wie das passiert ist, aber bei dem Design der Frontscheibe habe ich doch tatsächlich vergessen, das Wort ZWANZIG einzubauen. Zwanzig nach Zwei oder Zwanzig vor Elf kann sie somit nicht darstellen. Ich habe mich durchaus ein bisschen geärgert, als ich das festgestellt hatte – kann man sich vorstellen, oder?[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“12,13,14,15,17,18,19,20,23,24,25,26″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][vc_custom_heading]Grundgerüst[/vc_custom_heading][vc_column_text]Das Grundgerüst der Uhr besteht schlussendlich lediglich aus ein bisschen MDF Holz. Für die Front habe ich eine knapp 48x48cm grosse MDF Platte von 11mm dicke gewählt. Das knapp bei der Grössenangabe rührt daher, dass ich vom schlussendlichen Format die Alu-Profile abgerechnet habe, die am Schluss das Holz möglichst schön verbergen.

LED-Aussparungen

Für die 114 LEDs habe ich ebensoviele Löcher von 25mm Durchmesser gefräst – hätte man entsprechendes Equipment wäre dieser Schritt vermutlich gar nicht so aufwändig – so hat es aber gefühlte 17 Akku-Ladungen meines Akku-Bohrers und ein paar Stunden Arbeit benötigt. Ein kurzer Check mit dem vorher vorbereiteten Ziffernblatt bestätigte mir glücklicherweise, dass sich die Löcher an der richtigen Stelle befinden.

[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“16,27,28,30,29,22″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][vc_custom_heading]LED Stripes[/vc_custom_heading][vc_column_text]Den LED-Streifen (welcher bereits einen kompatiblen Controller vor jeder LED enthält) habe ich insofern vorbereitet, dass ich ihn auf die 10 vertikal angeordneten LEDs zugeschnitten und mit einem kurzen Stück Litzendraht wieder zusammengelötet habe. So war es am Schluss möglich, die LEDs von hinten auf die gelochte Frontplatte zu kleben. Zusätzlich dazu wurden am Anfang und am Schluss jeweils zwei einzelne LEDs in den Ecken für die Minuten-Anzeige platziert.

Diffuses Licht

Natürlich habe ich es mir nicht nehmen lassen, den LED-Streifen gleich nach dem Verkleben mal leuchten zu lassen. Jedoch wurde mit vorgehaltenem Glas relativ schnell klar, dass das ziemlich bescheiden aussieht. Denn statt der gesamten Buchstaben wurde einfach nur ein zentraler Punkt davon ausgeleuchtet, was frontal betrachtet alles andere als den gewünschten Effekt hatte.

Aus der Not habe ich überlegt, wo man denn 25mm grosse Plättchen her bekommt, welche transparent sind und das Licht brechen. Viel zu lange hat es gedauert um festzustellen, dass ich den gerade eingetroffenen Bausatz eines 3D-Druckers dazu verwenden könnte, diese benötigten Teile selber aus transparentem Material zu drucken.[/vc_column_text][vc_column_text text_lead=“yes“]Hier wurde das Projekt Wordclock rasch unterbrochen – rasch entspricht ungefähr 50 Arbeitsstunden, denn den 3D-Drucker zu bauen war ebenfalls aufwändiger als gedacht, aber hierzu mehr im entsprechenden Beitrag über den 3D-Drucker.[/vc_column_text][vc_column_text]Jedenfalls hatte ich irgendwann ein paar der Linsen gedruckt und tatsächlich den gewünschten Effekt bemerkt, als ich diese vor den LED platziert hatte. Während des doch recht zeitaufwändigen Druck-Prozesses hatte ich dummerweise eine Google-Suche angeworfen und tatsächlich eine Folie gefunden, die genau das macht, wonach ich gesucht habe – nämlich das Licht brechen ohne viel an Helligkeit zu verlieren. Die Druckproduktion wurde somit erstmal eingestellt. Zuerst wollte ich prüfen, ob die Folie was taugt, welche sicherlich einfacher zu befestigen wäre. Und um den Spannungsbogen weiter anzuspannen warte ich mit der Auflösung dieser Frage bis zum Schluss. ;-)[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“31,32,33,34,35,36″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][vc_custom_heading]Elektronik[/vc_custom_heading][vc_column_text]Langsam aber sicher ging es dann an den spannend(er)en Teil: Die Elektronik. Von Anfang an war geplant, einen Raspberry Pi zu verbauen, welcher sich um die Ansteuerung der LEDs zur korrekten Zeit kümmern sollte. Dazu kamen drei Taster, eine Niedervolt-Buchse für die Stromversorgung, einen Helligkeitssensor und ein DC/DC Converter (von 3,3V auf 5V für die Ansteuerung der LEDs).

Die verschiedenen Elemente wurden im Innern der Uhr platziert und entsprechend verkabelt. Bei diesem Schritt kam ein kleiner Steve Jobs in mir zum Vorschein, es war mir nämlich wichtig, dass die Uhr auch ein einigermassen schön anzusehendes Innenleben erhält, auch wenn es niemals jemand sehen wird (ausser auf ein paar Fotos vielleicht).

DC/DC Converter

Die LED Stripes werden grundsätzlich mit 5V betrieben. Die Signal-Ansteuerung der LED Stripes wäre auch direkt über einen GPIO-Ausgang des Raspberry Pi (3,3V) möglich gewesen, jedoch empfiehlt der Hersteller die Volt-Anzahl möglichst an die Betriebsspannung anzugleichen.

Raspberry Pi

Nun war der Moment gekommen, um den Raspberry Pi vorzubereiten. Dazu wurde das aktuelle OS für den Raspberry auf die SD-Karte geflashed und die Konfiguration soweit angepasst, dass ein Zugriff per SSH über LAN möglich wurde, schliesslich hängt weder Tastatur, Maus noch Bildschirm am Mini-PC.[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“38,39,40″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][vc_custom_heading]Rahmen[/vc_custom_heading][vc_column_text]Um dem ganzen Gerät einen etwas ansprechenderen Anstrich zu verpassen, wurden an allen vier Seiten Alu-Profile montiert, welche deutlich schöner aussehen als rohe MDF-Hölzer. Ich hatte grosse Freude daran (Achtung, Ironie!), die Alu-Profile mit Gehrungs-Schnitt zu versehen, war jedoch am Ende etwas überrascht, als die Ecken tatsächlich einigermassen aufeinander passten und das ganze Gebilde langsam aber sicher passabel bis schön auszusehen begann.[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“41,42,43,44,45,46″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][vc_custom_heading]Final Touches[/vc_custom_heading][vc_column_text]

Die Uhr bekam so langsam ihre Form und die nächste Phase habe ich als Abschluss-Phase angesehen – selbst diese dauerte aber noch eine zweistellige Anzahl an Arbeitsstunden.

Vorbereitung der Rückwand

Für die Rückwand habe ich erneut MDF-Holz verwendet. Diese habe ich jedoch in drei Teile aufgeteilt und aus 3mm dickem MDF gefertigt.

Montage der Taster

Die drei Taster und die Strom-Buchse wurden in den unteren Bereich der Rückwand platziert und verkabelt.

Nochmal das diffuse Licht

Und jetzt kommen wir endlich zur Auflösung der spannenden Licht-Diffusions-Frage. Die Folie hat sich sehr bewährt. Zum einen durch die einfach Montage zum anderen durch den sehr positiven Effekt. Das Licht wird schön gebrochen und somit auf den gesamten Buchstaben verteilt. Dabei geht hingegen kaum Licht verloren, was selbstverständlich ein weiterer toller Fakt ist.

Sockel und Glas-Halter

Nun hatte ich die Frage, wie ich denn die Glas-Front befestigen würde bis zum aktuellen Zeitpunkt erfolgreich hinausgezögert. Ich dachte mir die ganze Zeit: „Irgendwas wird sich schon noch ergeben“. Und tatsächlich, plötzlich kam mir die Idee, wiedermal den 3D-Drucker zu behelligen. Also habe ich mir ein paar Teile modelliert und dem Drucker zur Umsetzung übermittelt. Der hat brav seine Arbeit getan und schon waren zwei Sockel und 4 Klammern vorbereitet, die das Glas zuverlässig an Ort und Stelle halten und dazu optisch auch noch ansehnlich sind.

Abschluss des Hardware-Teils

Damit war der Hardware-Teil der Uhr abgeschlossen. Alles war bereit um den Raspberry Pi mit einem entsprechenden Programm zu füttern. Es war sehr befriedigend, diesen Punkt (endlich) zu erreichen und die Wohnung mal wieder ein bisschen auf Vordermann zu bringen, nachdem sie ein paar Wochen einer Schreinerei geglichen hatte.[/vc_column_text][vc_gallery el_id=“gallery-197289″ medias=“47,48,49,50,51,52″ gutter_size=“2″ carousel_v_align=“middle“ screen_lg=“1000″ screen_md=“600″ screen_sm=“480″ single_text=“under“ single_width=“2″ images_size=“one-one“ single_overlay_opacity=“50″ single_h_align=“center“ single_padding=“2″ single_text_reduced=“yes“ single_icon=“fa fa-search“ single_css_animation=“bottom-t-top“ single_animation_speed=“200″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_single_image media=“54″ media_width_percent=“100″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_custom_heading]Software[/vc_custom_heading][vc_column_text]Zur Software möchte ich gar nicht all zu viel sagen. Diese Uhr ist nämlich das erste Projekt, in welchem ich Python verwende, entsprechend toll (schon wieder Ironie!) sind meine Kenntnisse. Ich habe viel probiert und rumgetestet, viel Kaffee getrunken (sehr viel!) und mir unzählige Male an den Kopf gelangt bis ich irgendwann sowas wie eine funktionierende Applikation auf dem RPi hatte, welche machte, was sie sollte.

Die fehlenden Zwanzig

Wie oben erwähnt ging bei der Frontscheibe das Wort ZWANZIG vergessen. Ich habe mich entschlossen, dieses Problem mit einem Software-Workaround zu lösen – auch wenn lösen ein etwas zu schönes Wort ist. Statt zwanzig nach vier oder zwanzig vor acht wird jetzt einfach zehn vor halb fünf bzw. zehn nach halb acht angezeigt. Nicht die schönste Lösung aber nach der Erfahrung mit der Herstellung der Front wollte ich tunlichst vermeiden den ganzen Prozess nochmal von vorne durchzuführen.

Die Specials

Da es sich bei der Wortuhr um Marke Eigenbau handelt, wollte ich unbedingt ein paar Specials in die Software der Uhr einbauen. Im Moment habe ich mich hierbei auf Special-Events eingeschränkt. Die Special-Events werden an bestimmten Tagen im Jahr ausgelöst und zeigen jeweils zur vollen Stunde eine kurze Animation, passend zum entsprechenden Tag. An Weihnachten flackern ein paar Kerzen an einem Weihnachtsbaum, am Geburtstag erscheint eine Geburtstagstorte und am 1. August sehen wir beispielsweise stündlich die Schweizer Flagge – denn das gute an dieser LED-Matrix ist, dass jedes einzelne LED einzel angesteuert werden kann und somit Farbwechsel und Animationen ermöglicht. Tolles Spielzeug! 🙂

Todo

Ausserdem schwirren mir noch einige Ideen im Kopf, die im Moment noch nicht umgesetzt sind. Schliesslich habe ich drei Taster und einen Lichtsensor eingebaut – diese habe im Moment noch keinerlei Funktion. Für die Taster könnte ich mir vorstellen, ein Menu zu bauen, welches beispielsweise Farbeinstellungen zulässt oder einen Demo- oder Test-Modus zulässt.

Weiter wäre es natürlich schön, die Farben und Funktionen der Uhr per Web-Interface oder iOS-App anzusteuern, auch wenn dann die Taster auf der Rückseite vermutlich obsolet werden würden. Jedenfalls fehlt es bisher nicht an Ideen sondern eher an der Zeit und teilweise an den Kenntnissen, diese umzusetzen.

Hilfe & Unterstützung

Sollte jemand aber ein ähnliches Projekt umsetzen wollen, kann ich einen Freund namens Internet empfehlen, ich habe es nicht anders gemacht und es hat schlussendlich zumindest zu einem Teilerfolg geführt. Trotzdem wenigstens ein paar Eckdaten oder Suchbegriffe, die weiterhelfen könnten:

• Neopixel Library
• Github: ws281x

Selbstverständlich können hier auch gerne Fragen gestellt werden, aber im Bereich Software kann ich bisher leider nur sehr begrenzt helfen.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_single_image media=“53″ media_width_percent=“100″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=“1/1″][vc_custom_heading]Fazit[/vc_custom_heading][vc_column_text]Während des Projekts war ich immer mal wieder am Ende mit den Nerven. Weil einzelne Arbeitsschritte nicht so funktioniert hatten, wie ich mir das gedacht hatte, weil die Schwerkraft (oder die statische Ladung bei den Klebefolien) mir einen Strich durch die Rechnung gemacht hatte oder einfach, weil es nicht geklappt hatte. Dennoch war ich mit den Resultaten der einzelnen Schritte immer wieder recht zufrieden. Das hat mich laufend motiviert weiter zu machen und das Endresultat kann sich durchaus sehen lassen. Trotz des verhältnismässig grossen Aufwand würde ich das Projekt wieder durchführen. Die Uhr ist ein tolles Deko-Objekt geworden, welches sogar einen Nutzen hat und laufend über die aktuelle Uhrzeit oder den einen oder anderen Special-Event informiert. Dieses Projekt würde ich somit jedem empfehlen, der Lust (und ein wenig Geduld) hat, ein cooles Gadget mit den eigenen Händen entstehen zu lassen.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]