An einem der letzten Wochenenden habe ich mit zwei Bekannten ein Wortuhr-Bau-Wochenende gemacht. Dabei sind an zwei Tagen 3 Wortuhren entstanden. Nach dem Bestücken der Platinen, dem Erstellen der LED-Matrix und der Verkabelung sollte der Sketch auf den Mikrocontroller geladen werden.

Bei dem Versuch wehrte sich die Arduino IDE allerdings den Sketch auf den Mikrocontroller zu spielen. Grund dafür war ein fehlender Bootloader. Da hatte ich bei der Bestellung der Platinen und der Bauteile wohl das entsprechende Häkchen für einen bereits vorprogrammierten Atmel vergessen.

Warum ein Bootloader?

Der Bootloader auf dem Atmel AVR wird benötigt um den Arduino mittels serieller Schnittstelle einfach mit Programmen (Sketch) z.B. mit der Arduino IDE programmieren zu können. Hierbei übernimmt der Bootloader zwei Dinge:

1. Der Bootloader versucht beim Start festzustellen, ob ein neuer Sketch vom PC auf den Mikrocontroller geladen werden soll. Ist das der Fall, wird das Programm vom PC auf den Mikrocontroller geladen. Daher wird der Mikrocontroller beim Versuch neuen Code hoch zu laden, vorher immer durch die Arduino IDE resetet.
2. Wenn nicht mittels PC versucht wird ein Sketch auf den Mikrocontroller zu laden, wird der der bereits installierte Code ausgeführt.

Eine Möglichkeit um den Bootloader auf den Atmel zu laden, ist einen anderen Arduino als Programmer zu nutzen. Da ich noch einen Arduino Nano hier rumliegen hatte, musste der dafür herhalten.

Einen Arduino Nano als AVR ISP (In-System Programmer)

Folgende Schritte sind zu befolgen um den Bootloader auf einen Atmel AVR zu spielen:

1. ArduinoISP-Sketch auf Arduino laden

In der Arduino IDE das Beispiel „ArduinoISP“ öffnen. Eine aktuelle Version ist auch auf GitHub zu finden.

Den Arduino Nano mittels USB an den Rechner anschliessen und ggf. unter „Werkzeuge->Port“ den entsprechenden Port einstellen. Den geladenen Sketch anschließend mit der „Pfeiltaste“ auf den Arduino Nano laden.

Den Arduino Nano wieder vom Rechner trennen.

2. Arduino Nano mit dem Mikrocontroller verbinden auf den der Bootloader aufgespielt werden soll

Auf dem Arduino Nano müssen die Pins 10 (SS/RST), Pin 11 (MOSI), Pin 12 (MISO), Pin 13 (SCK), GND und VTG (5V) mit den entsprechenden ISP-Pins der Platine, auf die der Bootloader gebrannt werden soll, verbunden werden.

3. Den Bootloader aufspielen

Der PC kann nun wieder mittels USB mit dem Arduino Nano verbunden werden. Durch die Verbindung des Arduino Nano und dem Ziel-Mikrocontroller (was in meinem Fall die Platine für eine Wortuhr ist), sollten nun jeweils die Power LEDs leuchten.

Jetzt in der Arduino IDE unter „Werkzeuge->Platine“ das Board auswählen auf den der Bootloader gebrannt werden soll. Im Fall der Platine für die Wortuhr ist das ein „ARDUINO Duemilanove or Diecimila“

Dann unter „Werkzeuge->Programmer“ den Eintrag „Arduino as ISP“ auswählen.

Im letzten Schritt den Bootloader mit Klick auf „Werkzeuge->Bootloader brennen“ auf den Ziel-Atmel übertragen.

Im Ergebnis sollte in der Arduino IDE die folgende oder eine ähnliche Ausgabe mit dem Erfolg der Installation des Bootloaders zu sehen sein.

Während des Brennvorganges blinken die LEDs auf den Arduino Nano. Bei mir brauchte es, warum auch immer, ab und an einen zweiten Klick auf „Bootloader brennen„.

Die detailierte Ausgabe beim Hochladen des Bootloaders oder auch eines Sketches kann übrigens unter „Datei->Voreinstellungen“ eingestellt werden.

Viel Spaß beim Bootloader-Brennen!

Gruß

Chris

Download Wortuhr ScreenSaver (v1.1)

Gruß
Chris

Das BBRTCAD ist schnell aufgebaut. Wirklich etwas fisselig ist der Anschluss des Elkos und der Anschlusskabel an den LED-Stripe. Das ist aber etwas abhängig von der Größe der Anschluss-Pads des LED-Stripes die bei mir ziemlich winzig waren. Ich habe dann noch, anders wie in der Anleitung, nur einen Elko benutzt und den Stripe zu einem geschlossenen Ring zusammen gelötet. Das funktioniert auch tadellos anstelle der Nutzung von zwei Elkos wie in Christian´s Anleitung beschrieben. Der LED-Stripe und die Steuerplatine wurden dann auf einer rund ausgefräßten Leimholzplatte (~15mm Stärke) mit den entsprechenden Ausfräsungen für die Elektronik montiert. Nett ist, das der LED-Stripe mit doppelseitigem Klebeband daher kommt, was das Montieren des Stripes sehr einfach macht.

Die sichtbare Platte ist eine schwarze Acrylplatte von Evonik. Diese ist einigermaßen streuend und schön schwarz wo sie auf der Holplatte aufliegt. Befestigt ist die Acrylplatte mit doppelseitigem Klebeband. Das hält bombenfest und ich hatte echte Schwierigkeiten es nochmal ab zu bekommen weil ich die Platte im ersten Versuch etwas verdreht aufgesetzt hatte. Da ich vor dem Aufkleben leider keine Fotos gemacht hatte, gibt es daher auch keine weiteren Bilder vom Innenleben der Grundplatte.

In der Firmware habe ich alle der 60 Leds die aktuell nicht für die Anzeige von Stunde (blau), Minute (grün) und Sekunde (rot) benötigt werden, auf „Dauer an“ (weiß)  gesetzt. Das gibt einen schönen Korona-Effekt. Daher auch „Eclipse Uhr“. Dieser Effekt könnte allerdings noch etwas diffuser sein. Ich habe aktuell nur keinen weißen durchlässigen Schaumstoff zur Hand mit dem man das erreichen könnte. Sobald ich was passenden gefunden habe wird ein Bild nachgereicht.

Die fertige Uhr schaut dann im Dunkeln fotografiert so aus:

Gruß

Chris

Zum Aufbau der Elektronik will ich gar nicht viel sagen, da es eine fertige Platine war die nur bestückt werden musste. Mehr oder weniger Fleißarbeit…

Die Grundplatte mit dem Lichtgitter habe ich in QCAD als 2D-Model gezeichnet. Hier das DXF dazu.

Die Platte hat mir dann Ingo mit dem Wasserschneider aus einer etwa 15mm starken Resopal-Platte geschnitten. Das war ein „Versuch“, da die >3000 Bar des Wasserschneiders sich nicht wirklich mit Holzplatten „vertragen“. Letztlich ist die Platte dann wirklich leicht aufgequollen was ich aber mit einem Schleifer korrigieren konnte. Ein anderer Versuch die Platte zu erstellen war die CNC-Fräse eines Schreiners. Leider sind dort beim Fräsen immer die recht dünnen Seitenwände gebrochen.

Dann fehlte mir noch die Frontplatte. Dazu habe ich mir drei Acrylglasplatten und Buchstaben-Folien im Format 20×20 cm gekauft. Nach dem Folieren dann die erste „Anprobe“. Irgendwie passten aber die Buchstaben der Folie nicht auf das Raster meiner Grundplatte ??? Nach einigen Nachforschungen im Wortuhrforum stellte ich fest, das es mindestens zwei Version der 20er Wortwecker-Platine gibt. Ich hatte dann wohl die falsche Platine zur falschen Frontplatte. War ja klar…

Nachdem ich dann die richtige Frontplattengröße gefunden hatte (hier als DXF wortuhr_klein_wecker_frontplatte), wollte ich anstelle der Acrylscheibe mit Folierung lieber eine Metallplatte aus Edelstahl. Mit dem Wasserschneider konnte die Platte aufgrund der zu kleinen Buchstaben leider nicht geschnitten werden. Im Wortuhrforum bin ich dann auf geerscutting.com gestoßen. Eine Firma, die Bleche per Laser zuschneiden.

Dort im Shop habe ich mich für eine 0,8mm Edelstahlplatte entschieden. Die fertigen Platten waren dann schon nach drei!! Tagen im Briefkasten.

Nachdem die Schutzfolie entfernt war, sah man um die ausgeschnittenen Buchstaben teilweise u.a. leichte Verfärbungen durch die Hitze beim Schneiden mit dem Laser und irgendwelche anderen Rückstände..

Nach zwei Minuten Bearbeitung der Platte mit Nevr Dull sah das Ganze schon viel besser aus. Ein paar kleine Verfärbungen (beim „A“ und „R“) habe ich nicht entfernt bekommen. Diese fallen aber nur bei sehr genauem Hinsehen auf.

Auf der Rückseite ist bei einigen Buchstaben ein Grat entstanden, der teilweise auch in den Buchstaben zu sehen war. Auch hier war noch etwas Nacharbeit nötig. Alles in allem sind die Platten aber sehr gut geworden und waren m.E. mit 46€ inkl. Versand auch recht preiswert.

Nachdem ich dann die Diffusionsfolie auf die Grundplatte geklebt hatte, stand ich vor dem Problem die Frontplatte am Rahmen zu befestigen. Ich war zu ungeduldig um noch Vertiefungen für Magnete in die Grundplatte zu Bohren und Eisenplättchen auf die Edelstahlplatte zu kleben und habe die Edelstahlplatte direkt mit „Pattex 100%“ auf das Resopal-Gehäuse geklebt. Das hält!

Das fertige Ergebnis schaut dann wie folgt aus. Gut, ich hätte die Platte vor dem Foto nochmal polieren können. Nach dem Kleben sind dann doch einige Fingerabdrücke entstanden, die auf dem Foto deutlicher zu sehen sind als in natura.

Die Platte ist übrigens 23×23 cm groß da sie ursprünglich für den kleinen Ribba-Rahmen gedacht war. D.h. die Grundplatte könnte auch größer werden womit das Problem mit den schmalen Stegen an den Rändern gelöst wäre. Vielleicht klappt es dann auch auf der CNC. Werde das für die zweite Uhr die hier noch in Einzelteilen rumliegt mal versuchen.

Gruß

Chris

Bei der gemessenen Wortuhr nutze ich die Platine von Elmotex, das Netzteil MW 3N06GS und die LED´s LED 5-05000 WS von Reichelt.

Ich war überrascht, dass der Verbrauch doch relativ gering ist. Im Mittel etwa 0,45 Watt. Die LED´s schalte ich per Software zwischen 01:00 und 06:00 Uhr aus was auch in dem Graph zu sehen ist.

Gruß

Chris

Eine schöne Möglichkeit den manchmal stressigen Alltag etwas zu entschleunigen und mal nicht auf die Minuten zu schauen…

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Weiterhin viel Spaß mit dem Bildschirmschoner!

Gruß
Chris

Der alte Prototyp mit dem klassischen Drei-Platinen-Aufbau und Ribba-Rahmen bekommt die ursprüngliche Glasplatte mit der schwarzen Folie und ziert jetzt unser Büro.

[See image gallery at www.bubuxblog.de]

Ein befreundeter Schreiner mit CNC-Fräse hat mir den Rahmen freundlicherweise in 3D gezeichnet und anschliessend auch die Platte gefräst.

Ergebnis war eine 25 mm starke MDF-Platte in 500x500mm. Die MDF-Platte läßt sich einfach bearbeiten (falls doch noch irgendwas angepaßt werden muss) und gut lackieren. Für die LEDs sind separate Lichtkegel vorgesehen. Das Gleiche gilt für die Platine, die Schalter, den DCF-Empfänger, die Magnete und die Anschlusskabel für die Matrix und den DCF-Empfänger wo entsprechende Ausfräsungen vorgesehen sind. Die Platte paßt z.B. zu den Folien von plottflott.de.

[See image gallery at www.bubuxblog.de]

In der Galerie sind neben der Zeichnung und dem 3D-Bild noch zwei Bilder einer fertig aufgebauten Uhr (ohne Lackierung und Frontplatte) zu sehen.

Die 3D-CAD Datei findet ihr hier als dwg oder hier als dxf zum Download.

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Der Bildschirmschoner läuft mindestens unter den Windows-Versionen Win XP, Win7 und Win8 mit installiertem .NET 4 Framework. Die Datei muss in den Ordner /Windows/System32/ kopiert werden oder rechte Maustaste -> Installieren. Danach erscheint er in der Bildschirmschonerauswahl.

Wortuhr ScreenSaver

Bei Fehlern und für Anregungen schreibt mir einfach. Viel Spaß damit!

Chris