WordClock 19 cm
Nachdem ich bereits eine WordClock mit Manuels QlockWiFive Firmware als prinzipiell auch mit einem ESP-01 zu befeuern gezeigt habe, bin ich jetzt einen Schritt weiter gegangen und habe auch das passende Gehäuse dafür entworfen.
Zur Erinnerung:
Meine LCF-1 Fräse kann maximal ca. 20 cm breite Teile bearbeiten. Um die 23 cm im Quadrat messenden Gehäuse meiner bisherigen WordClocks zu bearbeiten, musste ich die Teile jeweils mehrfach umspannen und wieder justieren, das Ganze für die Frontplatte von vorn für die Buchstaben hochkant und für die Minuten-LEDs vier mal diagonal sowie von hinten für die Lichtschächte und die Ausschnitte für die Elektronik hochkant, quer und diagonal sowie für die Grundplatte von vorn hochkant und quer. Kein Spaß!
Das neue Gehäuse musste also kleiner werden, so dass die Front von vorne und von hinten jeweils in einem Rutsch bearbeitet werden kann.
Damit die Verdrahtung genauso übersichtlich bleibt wie bei den Vorgängern, brauche ich LED Stripes mit 90 LEDs/m. Die sind zur Zeit (02/2020) aber überall vergriffen, so dass ich notgedrungen auf Stripes mit 144 LEDs/m ausgewichen bin, wobei ich die LEDs so ansteuere, dass nur jede zweite LED in Betrieb gesetzt wird. Die reine Verschwendung aber nur so komme ich auf Gehäuseabmessungen von 19 cm Kantenlänge.
Die kleinere Kantenlänge bewirkt auch, dass die Rahmen seitlich der Buchstabenmatrix schmäler sind, die Elektronik darf also ebenfalls ein wenig abspecken. Die Leiterplatten meiner ESP-12E Hirne passen mit etwas über 20 mm Breite nicht in den zur Verfügung stehenden Platz.
Nun, oben habe ich ja bereits angedeutet, dass der ESP-01 zum Einsatz kommen soll. Dessen Board ist 15 mm breit und passt damit prima in den Rahmen. Es gilt also eine Leiterplatte zu entwerfen, die ebenso breit daher kommt und die Verbindungen zum Ambient Light Sensor BH1750 sowie Anschlüsse für die Versorgungsspannung und den LED Stripe zur Verfügung stellt.
Dazu habe ich meinen vorhandenen Entwurf der Expanderplatine für den ESP-01 etwas überarbeitet und so auf ebenfalls knapp über 15 mm Breite getrimmt. Im gleichen Zug habe ich den IO-Expander über Bord geworfen, meine WordClock braucht keine Tasten. Das RTC-Modul entfällt ebenfalls, dessen Steckplatz dient jetzt als Anschlussleiste für Versorgung und LED-Daten. Wichtig bei der Platzierung war die Zentrierung aller Stecker auf die Längsachse der Platine, damit der ESP-01 und der BH1750 innerhalb der Grenzen des Adapters liegen. Das ist gegenüber dem ersten Design geändert.
Hier das Schaltbild des schmalen Adapters:
(Click auf das Bild für größere Darstellung)
Das Board dazu präsentiert sich so:
(Click auf das Bild für größere Darstellung)
Die LEDs werden wie immer mit 5 V aus einem USB-Netzteil versorgt. Im Rahmen der Uhr findet ein 3,3 V StepDown Schaltreglermodul Platz, das die Versorgungsspannung für den ESP-01 zur Verfügung stellt. Um keine Probleme mit der Einstellung der Spannung zu haben, verwende ich Module mit Festspannungseinstellung.
Soweit zur Elektronik.
Die Grundplatte wird nach dem gleichen Prinzip erstellt wie bei den anderen, größeren Wordclocks. Eine 3 mm dicke HDF Platte bekommt Ausfräsungen für Leitungen, die LED Stripes und die elektronischen Komponenten.
Die Stromzufuhr für die LED Stripes erfolgt über zwei Streifen aus selbstklebender Kupferfolie, eingangsseitig sitzt ein 2200 µF Kondensator, der Stromspitzen glättet. Der ESP-01 erhält seine Versorgungsspannung über den links unten sichtbaren StepDown-Schaltregler.
Die Zeit der Aufnahme ist 9:36 Uhr. Rechts oben die FÜNF, darunter NACH, dann links HALB und unten ZEHN. Dazu noch die eine Minute der Ecke links oben, macht 6 nach Halb Zehn. Ist natürlich einfacher abzulesen, wenn die Front mit den passenden Buchstaben montiert ist ;-)
Hier sieht man schön, dass jede zweite LED nicht eingeschaltet ist. Diesen Kompromiss musste ich leider eingehen.
Die Front wurde ebenfalls in gleicher Weise hergestellt wie bei den größeren Versionen. Diesmal sollen aber die Buchstaben komplett unsichtbar hinter einer Echtholzfolie, sogenanntem Microwood der Firma Modulor, verschwinden und nur durch das Holz hindurch sichtbar werden, wenn sie beleuchtet sind.
Der erste Versuch, das Microwood auf die Front zu bannen, ist leider schief gegangen.
Ich habe die Front erneut dünn mit Harz eingestrichen und dann die Holzfolie aufgelegt und mit einem Kunststoffrakel angestrichen. Dabei ist stellenweise das Harz in die auf der Rückseite der Folie vorhandene Papierschicht eingedrungen und hat das Holz verdunkelt. Die schöne Holzstruktur ist damit so gut wie unsichtbar geworden, von der fleckigen Ansicht ganz zu schweigen. Die hellen Bereiche sind übrigens keine innige Verbindung mit dem MDF eingegangen, dort hat sich die Folie wieder ganz leicht lösen lassen. Ich habe die Folie inzwischen wieder runtergefräst und sinne auf neue Möglichkeiten der Fixierung - die ich mit Ponal express gefunden habe.
Auf einem Stück schwarz lackiertem Plexiglas sind zwei Proben Microwood aufgeklebt. Oben wurde das Holz mit Harz fixiert, unten ist Ponal verwendet worden. Das Ponal macht einen vielversprechenden Eindruck. Ich schwanke noch zwischen Ponal classic und Ponal express. Beim Classic ist mehr Zeit, die Folie korrekt auszurichten und anzustreichen, allerdings hat hier das Ponal auch mehr Zeit das rückseitige Papier zu durchfeuchten, was wieder in dunklen Flecken wie beim Harz resultieren könnte.
Beide Proben wurden nach dem Kleben mit einer Plastikfolie abgedeckt und dann zwischen zwei Holzbrettern mit Schraubzwinge bis zum Trockenen bzw. Aushärten gepresst.
Inzwischen habe ich die Uhr erneut mit Microwood beklebt, diesmal das Furnier mit Ponal express fixiert. Auch diesmal sind leichte Durchfeuchtungen des rückseitigen Papiers erfolgt, aber akzeptabel gering, so dass das gute Stück jetzt seinem ursprünglichen Zweck zugeführt werden konnte - Anzeige der Uhrzeit im Büro meines Sohnes.
Ein echter Blickfang. Die Folie wurde so platziert, dass der Ast in der linken Hälfte nicht auf einen Buchstaben fällt. So durfte dieses optisch interessante Detail des Furniers erhalten bleiben.
Der Lichtsensor für die Umgebungshelligkeit sitzt, wie die LEDs, unsichtbar hinter dem Holzfurnier, für ihn ist es also recht dunkel und die LEDs werden stark gedimmt. Da ich den Algorithmus zur Helligkeitsregelung noch nicht angepasst habe, wird die Regelung abgeschaltet und die Helligkeit fest auf 100% eingestellt.
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