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Holz-Wecker

Im Rahmen eines Kontaktes ĂŒber das Wort-Uhr Forum hat Andreas die Idee aufgebracht, einen Wort-Wecker zu bauen, der nicht mit LED Stripes sondern mit einzelnen RGB LEDs beleuchtet wird um ein möglichst kleines GehĂ€use zu erhalten. Das GehĂ€use soll komplett mit Microwood ĂŒberzogen werden um dem Ganzen ein monolithisches Aussehen zu geben :-)

Im Zuge der aufkommenden Diskussion sind wir die verschiedenen Möglichkeiten der Verkleinerung der LED Matrix mit vorhandenen, kÀuflichen Lösungen durchgegangen.

Eine Idee war die Verwendung von LED Panels, die es in verschiedenen AusprÀgungen zu kaufen gibt. Lest nach, was aus zwei LED Panels mit jeweils 8x8 LEDs geworden ist.

LED-Stripes mit hoher Pixeldichte, z.B. 144 LEDs/m, haben den Nachteil, dass die Streifen deutlich breiter als der LED-Abstand auf dem Streifen sind, man bekommt also keine annÀhernd quadratische Matrix damit hin.

Letztlich haben wir uns dann entschlossen, eine Platine zu entwerfen, auf die die LED-Pixel aufgelötet werden.

Der Wecker soll ein GehĂ€use mit 12 - 13 cm KantenlĂ€nge bekommen. Da meine Freeware-Version von Eagle maximal 80 x 100 mm große Platinen unterstĂŒtzt, bin ich fĂŒr dieses Design auf EasyEDA umgestiegen.

Der Wecker wird mit einem Wemos D1 mini befeuert, der auf der RĂŒckseite der Platine einen Steckplatz spendiert bekommt. Die Bedienung erfolgt ĂŒber drei Sensortasten vom Typ TTP223, die Anschlusspins fĂŒr die Sensoren sind auf andere als die normalen Pins gewandert, da ich die Möglichkeit Debugausgaben an den Rechner zu senden gerne behalten habe. Über LötbrĂŒcken kann jedoch bei Bedarf die Originalbeschaltung hergestellt werden.

Das Schaltbild ist aufgrund der vielen Bauteile etwas unĂŒbersichtlich.

HolzWecker - Schaltplan         (Click auf das Bild fĂŒr grĂ¶ĂŸere Darstellung)

Gleiches gilt auch fĂŒr das Board.

HolzWecker - Board         (Click auf das Bild fĂŒr grĂ¶ĂŸere Darstellung)

Beim sukzessiven BestĂŒcken und der testweisen Inbetriebnahme habe ich herausgefunden, dass der jeder LED zugeordnete Blockkondensator eigentlich absoluter Overkill ist. Ich vermute, auf den LED-Stripes ist diese 1:1 Zuordnung notwendig, weil die Stripes an jeder Stelle getrennt werden können und im Extremfall auch eine einzelne LED betrieben werden soll und diese LED dann ihren Blockkondensator benötigt.

In der gegebenen Konstellation, mit festgelegtem Layout, genĂŒgt es hingegen vollkommen, wenn je zwei LEDs einen gemeinsamen Blockkondensator bekommen.

Ich lehne mich so weit aus dem Fenster, weil ich anfangs immer ein Zeile LEDs bestĂŒckt und dann sofort getestet habe, ob diese LEDs funktionieren. Dabei habe ich glatt vergessen , die Kondensatoren ebenfalls zu bestĂŒcken und es kam auch ohne die Kondensatoren zu keinerlei besonderen Effekten.

Zum Schluss habe ich dann die zweite HĂ€lfte der LEDs auf einmal bestĂŒckt und getestet, diese untere HĂ€lfte der LEDs war komplett ohne Kondensatoren und auch hierbei sind keine LEDs ausgefallen oder FarbverfĂ€lschungen aufgetreten.


Die Layouterstellung in EasyEDA hat den Charme, dass das Design sofort und ohne große Umwege beim angegliederten Boardhersteller JLCPCB geordert werden kann, was Andreas auch sofort umgesetzt hat.

Ziemlich genau zwei Wochen spĂ€ter liegen die georderten Platinen im Briefkasten und wir können anfangen zu bestĂŒcken.

Holz-Wecker Platinen

Die Platinen sind sehr sauber gefertigt und alle denkbaren Features sind im - Ă€ußerst gĂŒnstigen - Preis enthalten: Freie Farbwahl der Lötstoppmaske, Maske beidseitig, Beschriftung vorne und hinten, BestĂŒckungsdruck und sonstige Texte.

Andreas verwendet GRBW LEDs, meine Wahl fiel auf die gĂŒnstigeren RGB LEDs ohne expliziten Weißanteil. Die Platine ist fĂŒr beide Varianten geeignet, die Pinouts aller gĂ€ngigen, adressierbaren Mehrfarb-LEDs sind zum GlĂŒck identisch.


Damit aus der bestĂŒckten Platine eine Uhr wird, ist ein Lichtgitter zu entwerfen, das die einzelnen LEDs und deren Lichtemission voneinander trennt um Übersprechen zu verhindern. Der ursprĂŒngliche Gedanke, dafĂŒr weißes Material zu verwenden, um möglichst viel Licht nach vorne an die Buchstaben zu bringen, wurde recht schnell ad adsurdum gefĂŒhrt. Das Lichtgitter aus weißem PLA kann das Übersprechen zwischen benachbarten Licht-Bins nicht verhindern.

Lichtgitter in Weiß

Bei der schwarzen Variante sind dann gleich noch ein paar Optimierungen eingeflossen.

Lichtgitter in Schwarz

Das GehĂ€use wird im ersten Ansatz aus 19 mm dicken MDF-Platten gefrĂ€st. Damit sich mit einer GrĂ¶ĂŸe von 12 x12 cm ein gefĂ€lliges Aussehen ergibt, werden 3 Schichten vorgesehen.

Holz-Wecker GehÀuse-Aufbau

Die Platte in Orange stellt die Leiterplatte dar, die von hinten an die acht VorsprĂŒnge angeschraubt werden wird. Diese VorsprĂŒnge zentrieren auch das Lichtgitter im Rahmen.

Lichtgitter im RahmenDie Rahmen fĂŒr die Minuten-LEDs sind in der endgĂŒltigen Version des Lichtgitters noch einmal verkleinert worden, da die Front von der RĂŒckseite her ziemlich dĂŒnn ausgefrĂ€st werden muss um Übersprechen innerhalb des Leiterplattenmaterials zu verhindern. Da dadurch die StabilitĂ€t der Frontplatte leidet, muss wenigstens am Rand genĂŒgend Material stehen bleiben um ein Verwerfen zu verhindern und gleichzeitig FlĂ€che zum Ankleben am GehĂ€userahmen zu bieten.

In der Explosionszeichnung oben fehlt noch die Front, die Ă€hnlich aufgebaut sein wird, wie beim Testboard, also aus FR4-Material mit ausgefrĂ€sten Buchstaben. Die Front wird von vorne an die VorsprĂŒnge und den Rand des Rahmens angeklebt und somit ein fester Bestandteil des GehĂ€uses werden.

Der Deckel verschwindet flĂ€chenbĂŒndig im hintersten Rahmen.

RĂŒckwand als Deckel

Dieser Rahmen erhĂ€lt dafĂŒr eine Kante, die verhindert, dass der Deckel zu weit ins GehĂ€use rutscht.

Kante im Rahmen

Vorderes und mittleres Rahmenteil sind bereits fertig gefrÀst.

Rahmenteile

Das oben als 3D-Modell abgebildete Lichtgitter in den Rahmen eingebaut.

Platine und Lichtgitter im Rahmen

Detail

Die vorderen beiden Rahmenteile mit Platine und Lichtgitter bestĂŒckt.

Holz-Wecker

 


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