Word Clock: 11 stappen (met afbeeldingen)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-13 06:57

Een paar jaar geleden ben ik begonnen met het maken van mijn eerste Word Clock, geïnspireerd door de leuke Instructables die er zijn. Nu ik acht Word Clocks heb gemaakt, die ik elke keer probeer te verbeteren, denk ik dat het tijd is om mijn ervaring te delen!

Een voordeel van mijn ervaring is dat de nieuwste versie van mijn Word Clock eigenlijk vrij eenvoudig is: als je alle componenten hebt, zou je het in één dag moeten kunnen bouwen.

Eerst de binnenkant van de Word Clock

Mijn huidige versie maakt gebruik van een RGB ledstrip: dit is een ledstrip waarbij elke 'lamp' bestaat uit een Rode, Groene en Blauwe led. Door de drie kleuren te combineren kan (bijna) elke kleur gecreëerd worden. De RGB ledstrip wordt aangestuurd door één ingang (nog steeds een beetje magie voor mij). Dus door één draad aan te sluiten, bedien je alle leds in de strip!

Achter elke letter op de voorkant van de Word Clock (zie later deze stap) verbergt een led van de RGB ledstrip. Dus als een led gaat branden, moet deze één letter oplichten. Om dit te bereiken, heb ik een lasersnijder gebruikt om een raster van houten plank uit te snijden. In andere Instructables is dit raster gemaakt met behulp van schuimstrips die in een raster zijn samengevoegd. Dit heb ik ook geprobeerd, maar dit is mij niet gelukt. In mijn eerste versie heb ik het raster echter gemaakt van dunne houten stroken die ik aan elkaar heb gelijmd. Dit werkt prima, maar kost veel tijd om te bouwen!

Het brein van de Word Clock is de Arduino Nano. Deze kleine computer kan de RGB ledstrip aansturen. Op internet kun je oneindig veel programma's vinden om mee te rommelen, best leuk!

Om veel soldeerwerk te voorkomen (wat tijd kost en best een ambacht is), gebruik ik een terminaladapter voor de Arduino Nano. Het enige dat een terminaladapter doet, is ons in staat stellen om onze draden met schroeven op de Arduino aan te sluiten.

Natuurlijk is het doel van elke klok, naast mooi te zijn, om de tijd weer te geven. In mijn Word Clock houdt een Real Time Clock module (RTC) de tijd bij. Het idee van deze module is dat als je eenmaal de juiste tijd hebt ingesteld, deze blijft tikken (totdat de batterij leeg is). Ik werk met de DS3231 RTC, die is vrij goedkoop en er is veel ondersteuning op internet.

Nu de binnenkant van de Word Clock duidelijk is, gaan we verder met de buitenkant

Uit ervaring weet ik dat het belangrijk is om uw project vanuit een handige basis te starten. Daarom bouw ik bijna al mijn Word Clocks met het RIBBA frame van IKEA. Het voordeel hiervan is dat je begint met een frame waarvan alle hoeken mooi 90 graden zijn en de afwerking van de buitenkant naadloos is. Je kunt natuurlijk je eigen frame bouwen als je wilt, maar ik zou het bij het RIBBA frame houden.

Het gezicht van de Word Clock wordt bepaald door de letters waardoor het licht de tijd aangeeft. Ik heb twee manieren gevonden om dit gezicht te maken:

1. Bedrukking op transparante folie. U kunt het negatief van de letters op de folie afdrukken. De zwarte inkt houdt het licht tegen. Een nadeel van deze optie is dat de inkt dicht genoeg moet zijn om niet-transparant te zijn. Een mogelijke oplossing is om het gezicht twee keer te printen en op elkaar te stapelen.
2. Lasersnijden papier. Als je een lasersnijder kunt gebruiken, is het een optie om de letters uit papier te knippen. Als het papier dik genoeg is, komt er geen licht door. U moet echter een 'stencil'-lettertype gebruiken. Dit soort lettertypen hebben geen gesloten cirkels. Zo zal de 'o' bijvoorbeeld niet zomaar een gaatje in het papier zijn, maar eigenlijk een 'o'.

Wat doet de Word Clock?

Natuurlijk moet de Word Clock u de tijd vertellen. Bovendien kun je, omdat we een RGB ledstrip gebruiken, elke letter oplichten in (bijna) elke kleur die je wilt! Je kunt de kleur van de individuele RGB-leds instellen door de Arduino Nano te programmeren. Als je de kleuren van de leds in realtime wilt kunnen veranderen, kun je een knop toevoegen die dit voor je doet. Omdat ik het voor nu echter eenvoudig wil houden, is dit niet opgenomen in deze Instructable.

Onlangs heb ik een Word Clock ontwikkeld die Bluetooth gebruikt om de kleuren en de tijd in te stellen. Als ik tijd heb zal ik hier een update over plaatsen!

Stap 1: Verzamelen van materialen en apparatuur

De benodigde materialen:

- RGB-ledstrip, 5 volt, 60 leds per meter, individueel adresseerbaar. Je hebt ongeveer 3 meter ledstrip nodig. Dit is bijvoorbeeld voldoende: RGB ledstrip. De 'ip' staat voor de mate van weerstand tegen water. Aangezien geen van de door ons gebruikte componenten bestand is tegen water, is de ip30-versie prima. Prijs: 4 euro per meter, dus 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Houd er rekening mee dat het handig is om maar een Arduino te hebben waarvan de pinnen al aan de Arduino zijn gesoldeerd. Prijs: 3 euro.

- Terminal-adapter voor Arduino Nano. Het gebruik van een terminaladapter bespaart u veel tijd! Ze zijn vrij goedkoop: Terminal adapterPrijs: 1 euro.

-RTC DS3231: RTC DS3231. Je mag een andere RTC gebruiken, maar deze bleek prima te werken! Prijs: 1 euro.

- RIBBA-frame: RIBBA-frame (23x23cm), zwart of wit. Prijs: 6 euro.

- Voor het gezicht heb je ofwel nodig:

1. Transparante folie die geschikt is om op te bedrukken (vraag ernaar bij uw plaatselijke drukkerij!)
2. Karton dat geschikt is voor lasersnijden (vraag ernaar bij uw lasersnijder!)

Prijs: 5euro.

- Overbruggingsdraden om de componenten aan te sluiten. Ik weet niet precies hoeveel we er nodig hebben, maar ze zijn goedkoop en overal verkrijgbaar: jumperdraden. Het is handig om mannelijke-mannelijke, mannelijke-vrouwelijke en vrouwelijke-vrouwelijke draden te hebben, maar mannelijk-mannelijke draden zullen ook werken (met een beetje extra solderen). Prijs: 3euro.

- Stroomvoorziening. De RGB ledstrip gebruikt 5V. Het is belangrijk om deze spanning niet te overschrijden, omdat de RGB ledstrips snel beschadigd raken. Elke led gebruikt 20-60mA. Aangezien we 169 leds gebruiken, is het amperage dat nodig is om de leds van stroom te voorzien vrij groot. Daarom raad ik aan om minimaal een 2000mA voeding te gebruiken, zoals deze: Voeding. Prijs: 5 euro.

- Eén weerstand van 400-500 ohm. Prijs: te verwaarlozen.

- Eén condensator van 1000 uF. Prijs: te verwaarlozen.

- Een prototype board, zoals deze: Protoboard. Prijs: 1 euro.

- Een stuk hout (board) om de achterkant van de klok te vormen. Prijs: 2 euro.

- Een houten strip van ongeveer 3x2cm om de achterkant van de Word Clock aan het frame te bevestigen. Prijs: 1 euro.

- Twee draadmoeren (aan te sluiten op keer 5 draden), verkrijgbaar bij uw plaatselijke bouwmarkt. Prijs: 2 euro.

Totale prijs: ongeveer 40 euro.

De benodigde apparatuur:

- Potlood - Soldeerstation - Striptang - Schroevendraaiers - Schaar - Dubbelzijdige tape (om de onderdelen te bevestigen) - Zaag (om het bord voor de achterkant van de Word Clock te zagen) - Een stuk stof (om krassen op de RIBBA te voorkomen) frame terwijl u eraan werkt)

Stap 2: Het overzicht

Nu we alle materialen hebben, is het leuk om een overzicht te hebben van het algemene idee van de Word Clock.

Het gezicht van de Word Clock bestaat uit de letters (ofwel gedrukt op transparante folie of laser gesneden uit karton). Achter elke letter verbergt zich een led van de RGB ledstrip. Aangezien het RIBBA frame 23x23cm meet en we een RGB ledstrip gebruiken bestaande uit 60 leds per meter (dus 100cm/60leds=1,67cm per led), passen we 23cm/1,67=13,8 leds in één rij. Aangezien 0,8 led misschien wat onhandig is, houden we het bij 13 leds per rij. Aangezien het RIBBA frame vierkant is, zullen we (later) een 'led-matrix' van 13x13 leds construeren.

Simpel gezegd, de Word Clock bestaat uit een kleine klok (de RTC DS3231) die, eenmaal ingesteld, blijft tikken. Dit klokje geeft de tijd door aan de kleine computer (de Arduino Nano). De kleine computer weet welke leds een bepaalde tijd moeten branden. Dus de kleine computer stuurt een signaal via de datadraad naar de RGB-ledstrip en schakelt de leds in.

Dit klinkt heel eenvoudig, nietwaar?!:)

Stap 3: Het gezicht van de Word Clock

We zullen 13 leds in één rij en 13 rijen gebruiken, wat neerkomt op een 13x13 led-matrix.

De RGB-ledstrip afsnijden

Knip 13 strips van de RGB led strip met een lengte van 13 leds. In het midden van de drie koperen ovalen moet je de RGB ledstrip doorknippen.

Montage van de 13 RGB ledstrips

De 13 ledstrips plakken we op het houten bord dat in het RIBBA frame zit. Aan het bord is een haak gelijmd, die eenvoudig met een schroevendraaier kan worden verwijderd. Met behulp van het raster (van de vorige stap), kunt u eenvoudig de positie van elke led op het bord markeren. De meeste RGB ledstrips hebben een plakkerige achterkant, zodat je ze gemakkelijk op het bord kunt plakken. Het is belangrijk om de richting van de RGB ledstrip te noteren. De pijlen op de RGB ledstrip geven de richting aan waarin de stroom vloeit. Omdat we de 13 RGB ledstrips willen aansluiten, moeten we een doorlopend pad creëren om de stroom te laten stromen. Onlangs heeft IKEA een hoek van het bord afgesneden, zodat het makkelijker is om het bord uit het frame te krijgen. Het is handig om deze afgesneden hoek te gebruiken om de draden van de ene kant van het bord naar de andere te krijgen. Zorg er met andere woorden voor dat de eerste led zich in de afgesneden hoek bevindt.

Solderen van de 13 RGB ledstrips

Nu zitten de 13 RGB ledstrips op het bord geplakt, die kunnen we met de soldeerbout aansluiten. Breng eerst een klein beetje soldeer aan op elke helft van de koperen ovalen. Ten tweede, knip de jumperdraden aan het ene uiteinde af. Breng opnieuw een klein beetje soldeer aan op het gestripte uiteinde van de draad. Laat het gestripte uiteinde van de draad nu het koperen ovaal aanraken en gebruik de soldeerbout, smelt het soldeer en sluit ze aan. Verbind de GND van de ene RGB ledstrip met de GND van de volgende RGB ledstrip. Doe hetzelfde voor de 5V- en datakabels.

Afwerking van de led-matrix

Soldeer een verbindingsdraad aan elk van de drie koperen ovalen van de eerste led van de RGB led-matrix. Zoals gezegd is het handig om de eerste led in de afgesneden hoek van het bord te plaatsen, zodat je de drie draden gemakkelijk naar de andere kant van het bord kunt krijgen.

Stap 6: Elektronica

Nu we klaar zijn met onze led-matrix, kunnen we beginnen met het aansluiten van de componenten.

We plakken de componenten (Arduino Nano in de terminaladapter, RTC DS3231, draadmoeren) aan de achterkant van het bord waarop we onze led-matrix hebben gemaakt. U kunt de dubbelzijdige tape gebruiken om de onderdelen te bevestigen.

RGB ledstrip

Plaats eerst de Arduino Nano in de terminaladapter. Het is handig om de terminaladapter in het midden van het bord te plaatsen, omdat er nogal wat draden op de terminaladapter moeten worden aangesloten. Sluit de datadraad van de RGB ledstrip (de middelste draad) aan op een van de digitale poorten van de Arduino Nano (meestal gebruik ik poort D6). Om de RGB ledstrip te beschermen tegen spanningspieken, kun je een weerstand van 400-500 ohm tussen de datadraad en de Arduino plaatsen.

RTC DS3231

Ten tweede, plak de RTC DS3231 ergens op het bord. Deze module heeft vier aansluitingen nodig: een massa, een 5V, een SCL en een SDA. We gebruiken de SQW- en 32K-poort niet. U kunt een vrouwelijke draad gebruiken om verbinding te maken met de pinnen van de RTC DS3231. Sluit de SCL aan op de vijfde analoge poort (A5) van de Arduino Nano. Sluit de SDA aan op de vierde analoge poort (A4) van de Arduino Nano.

Stap 7: De voeding

Welke voeding te gebruiken?

Spanning U kunt de Arduino Nano van stroom voorzien met een breed scala aan spanningen. De 'Vin'-poort kan 7-12V aan, de 5V-poort kan 5V aan (wat een verrassing) en je kunt de Arduino Nano van stroom voorzien met de usb-minikabel. De RGB-ledstrip is echter kieskeuriger in zijn eisen. De meeste fabrikanten schrijven een input van 5V +/- 5% voor op hun RGB ledstrips (voor meer informatie zie Neopixels voeden). Daarom zullen we een 5V-voeding gebruiken.

Current One RGB led bevat eigenlijk drie aparte leds (een rode, groene en blauwe) die samen de gewenste kleur vormen. Een van de drie leds verbruikt ongeveer 20mA. Dus een RGB-led die de kleur wit uitstraalt door de rode, groene en blauwe led tegelijkertijd aan te zetten, verbruikt 3*20mA=60mA. Als je alle 169 RGB leds tegelijk in de kleur wit laat branden, heb je 169*60mA=10140mA=10A* nodig. De meest voorkomende voedingen zijn ongeveer 2000mA. Dus met andere woorden, alle RGB leds in één keer in de kleur wit laten branden is niet zo'n slim idee**.

Ik raad aan om een voeding van 5V, 2000mA te gebruiken, omdat deze veel voorkomend en vrij goedkoop zijn.

* Let op: hoge stromen (boven 5mA) zijn gevaarlijk! Wees dus heel voorzichtig bij het aanzetten van de Word Clock!

** Er zijn enkele trucjes om alle RGB-leds tegelijk te laten branden, zoals het aansluiten van de voeding op beide uiteinden van de RGB-ledstrip, of het gebruik van de RGB-leds met een lagere helderheid.

De voeding aansluiten

We zullen de voeding op de componenten aansluiten. Over de positieve en negatieve draad van de voeding zullen we een condensator van 1000 uF aansluiten. U kunt een protoboard gebruiken om de verbinding te beveiligen (zie afbeelding). Omdat we nogal wat componenten hebben die stroom nodig hebben, verbinden we elk van de twee draden van de 5V-voeding met één draadmoer: we noemen ze de positieve draadmoer (die is verbonden met de positieve draad van de voeding) en negatieve draadmoer (die is aangesloten op de negatieve draad van de voeding). Sluit nu de 5V-draden van de RGB-ledstrip en de RTC DS3231 aan op de positieve draadmoer. Sluit op dezelfde manier de aardingsdraden (GND) van de RGB-ledstrip en de RTC DS3231 aan op de negatieve draadmoer. We zullen de Arduino Nano van stroom voorzien via de 5V-poort en een van de grondpoorten. Sluit hiervoor de 5V-poort van de Arduino aan op de positieve draadmoer en een van de GND-poorten op de negatieve draadmoer.

De voeding beveiligen

Om te voorkomen dat je al je mooi bekabelde elektronica uit elkaar scheurt, is het aan te raden om het snoer van de voeding aan de binnenkant van het RIBBA-frame te bevestigen. U kunt dit doen door eenvoudig een knoop in het netsnoer te maken voordat het door de achterkant van de Word Clock gaat. Een elegantere manier is echter om het snoer vast te zetten door het aan de binnenkant van het RIBBA-frame te klemmen. Dit doe je eenvoudig door een stukje hout te gebruiken en dit met twee schroeven aan de binnenkant van het RIBBA frame te schroeven. Klem het snoer van de voeding tussen het stuk hout en het RIBBA frame. In mijn nieuwste versie van de Word Clock heb ik een klein scharnier (ongeveer 3 cm) gebruikt om het netsnoer vast te zetten. Een voordeel hiervan is dat je geen stukje hout hoeft te zagen.

Stap 8: Alles samenbrengen

Nu we het gezicht van de Word Clock hebben geprint of gesneden, de led-matrix hebben voltooid en de elektronische componenten hebben aangesloten, is het tijd om alle lagen van de Word Clock samen te voegen.

1. Plaats het gezicht van de Word Clock in het RIBBA-frame.
2. Leg een (semi)dekkend papier (normaal drukpapier of calqueerpapier) om het licht mooi langs de letter te verdelen.
3. Plaats het rooster in het RIBBA frame.
4. Het bord met aan de ene kant de led-matrix en aan de andere kant de elektronische componenten kunnen voorzichtig in het RIBBA-frame worden geplaatst.

Stap 9: De achterkant van de Word Clock maken

De achterkant van de klok kan eenvoudig van houten plank worden gemaakt. Het mooiste is om een stuk plank te zagen met dezelfde afmetingen (ongeveer 22,5x22,5 cm) als de plank die in het RIBBA-frame werd geleverd. Boor twee gaten in de achterkant van de Word Clock: een om hem aan de muur te bevestigen (als je dat wilt) en een voor het netsnoer om de Word Clock te verlaten.

Zaag twee stukken met een lengte van ongeveer 20cm van de houten strip. Deze twee strips hebben twee functies:

1. Houd het houten bord met aan de ene kant de RGB ledstrip en aan de andere kant de elektronische componenten op hun plaats
2. Een oppervlak creëren waarop de achterkant van de Word Clock kan worden vastgeschroefd.

Schroef deze strips nu tegen de binnenkant van het RIBBA frame, zorg ervoor dat je ze stevig aandrukt tegen de plank waar de elektrische componenten in zitten. Vervolgens kan je de houten plank die je net gezaagd hebt bovenop de houten strips plaatsen en deze vastzetten met schroeven.

Als je de Word Clock aan de muur wilt hangen, zorg er dan voor dat de achterkant van de Word Clock stevig vastzit.

Stap 10: Programmering van de Arduino Nano

Als je nog niet bekend bent met het programmeren van Arduino, raad ik je aan om eerst een paar tutorials te doen (zoals Blink), die erg informatief (en leuk!) zijn.

Aangezien ik slechts een student Werktuigbouwkunde ben, is programmeren niet mijn favoriete onderdeel van het project. Gelukkig is mijn zwager een Master in Computer Science, dus het programmeren van de Arduino was een fluitje van een cent voor hem. Dus alle credits voor het programmeren zijn voor hem (dank Laurens)!

Het basisidee is dat je aangeeft welke leds bij welk woord horen. Merk op dat de eerste led wordt aangeduid als lednummer 0. We hebben dus 0-168 leds. Vervolgens vertel je de Arduino welke woorden op een bepaald moment moeten oplichten. De tijd stel je in op de RTC DS3231, zodat de Arduino weet wat de huidige tijd is.

De kleuren van de leds van de RGB ledstrip worden bepaald door een waarde van 0-255 voor rood, groen en blauw. Een rode led wordt dus aangeduid met (rood, groen, blauw) = (255, 0, 0) en een paarse led met (reg, groen, blauw) = (255, 0, 255). Een led die niet wordt gebruikt heeft de kleur (rood, groen, blauw) = (0, 0, 0).

U kunt de woorden groeperen op basis van hun doel:

• Een groep die altijd oplicht ('Het', 'is', je naam, etc.)
• Een groep voor woorden die de minuten aangeven
• Een groep koppelwoorden ('verleden', 'to', 'half', 'quarter', etc.)
• Een groep woorden die de uren aangeven
• Een groep die alle letters omvat die u op dit moment niet gebruikt

Voor elke woordgroep kun je een kleur instellen (dit is makkelijker dan voor elk woord of zelfs letter apart een kleur te definiëren).

U kunt uw programma uploaden door de Arduino Nano met een usb-minikabel op uw computer aan te sluiten.

UPDATE (januari 2019):

Ik heb het Arduino-bestand toegevoegd aan de Instructable. Het bestand is geschreven door mijn zwager, dus alle eer gaat naar hem! Het bestand is gebaseerd op een Word Clock die knoppen gebruikt om te schakelen tussen bepaalde kleurmodi en een digitale modus. Natuurlijk kunt u de knoppen programmeren zoals u dat wilt

Stap 11: Afwerking

Als alles volgens plan verliep, heb je zojuist je eigen Word Clock gemaakt!

Als je aanbevelingen hebt, twijfel dan niet om commentaar te geven! Ik zal proberen ze te beantwoorden, maar aangezien mijn tijd beperkt is, kan het even duren.