Für ein anderes Projekt benötigte ich dringend eine relativ große Ziffer um eine Zeitdauer anzuzeigen. Daraus ist letztendlich dieses kleine “Unterprojekt” entstanden. Denn mit dem hier beschrieben 3D gedruckten Rahmen und ein paar WS2812 LEDs könnt Ihr leicht eine Sieben-Segment-Ziffer (oder auch mehrere) aufbauen und daraus Displays zum Darstellen von Zahlen aufbauen.
Mit der Zeit ist mir aufgefallen, dass sich diese Art Ziffern für allerhand Projekte eignen. So habe ich sie zum Beispiel auch schon für den Bau einer Uhr genutzt.
Vielleicht habt Ihr ja auch noch eine neue Verwendung dafür. Bin gespannt was Euch so einfällt. Lasst mir dann doch gerne einen Kommentar da. 🙂
Wie Ihr so eine Ziffer aufbaut ist im folgenden Artikel beschrieben.
Inhalte
- 1 Sicherheitshinweise
- 2 Affiliatelinks/Werbelinks
- 3 Voraussetzungen
- 4 Die benötigten Teile sammeln
- 5 LED-Elemente vorbereiten
- 6 LED Elemente in das Gehäuse einbauen
- 7 Weiterleitung an die nächste Ziffer installieren
- 8 Diffusor einlegen
- 9 Papier-Frontblende aufkleben
- 10 3D gedruckte Frontblende anbringen
- 11 Code zur Ansteuerung mithilfe eines Arduinos
- 12 Viel Spaß mit dem Projekt
Sicherheitshinweise
Ich weiß die folgenden Hinweise sind immer irgendwie lästig und wirken unnötig. Aber leider haben schon viele Menschen die es "besser" wussten aus Leichtsinnigkeit Augen, Finger oder anderes verloren bzw. sich verletzt. Im Vergleich dazu ist ein Datenverlust fast nicht der Rede Wert, aber auch diese können echt ärgerlich sein. Deswegen nehmt Euch bitte fünf Minuten Zeit um die Sicherheitshinweise zu lesen. Denn auch das coolste Projekt ist keine Verletzung oder anderen Ärger wert.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/
Affiliatelinks/Werbelinks
Die hier in aufgeführten Links zu Online-Shops sind sogenannte Affiliate-Links. Wenn Du auf so einen Affiliate-Link klickst und über diesen Link einkaufst, bekommt Nerdiy.de von dem betreffenden Online-Shop oder Anbieter eine Provision. Für Dich verändert sich der Preis nicht. Falls Du Deine Einkäufe über diese Links tätigst unterstützt Du Nerdiy.de dabei auch in Zukunft weitere nützliche Projekte anbieten zu können. 🙂
Voraussetzungen
Hilfreiche Artikel:
Bevor ihr mit diesem Artikel startet solltet Ihr euch mit den Grundlagen des Lötens beschäftigt haben. Informationen dazu findet Ihr in dem folgenden Artikel.
- Elektronik – Mein Freund der Lötkolben
- Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten
- Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten
Benötigtes Material:
In der folgenden Liste findet Ihr alle Teile die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.
Benötigtes Werkzeug:
In der folgenden Liste findet Ihr alle Werkzeuge die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.
Die benötigten Teile sammeln
Um eine Ziffer aufzubauen benötigt Ihr die folgenden Teile:
- 3D gedruckter Rahmen
- 7x 2x LEDs eines 60LED/m WS2812 Streifens
- ca. 15cm 3 polige Leitung
Weitere Ansicht der benötigten Teile
Die STL-Dateien zum ausdrucken auf Eurem 3D Drucker findet Ihr im Repository unter folgendem Link.
LED-Elemente vorbereiten
Damit Ihr die LED-Elemente später leicht in den Rahmen einkleben könnt, solltet Ihr diese zunächst vorbereiten.
Verzinnt dazu als erstes die Kontakte auf dem LED-Streifen.
Nun solltet Ihr sechs ca. 3cm lange Stücke von der drei-adrigen Leitung abschneiden.
Die abgeschnittenen Leitungs-Stücke und die die übrige Leitung könnt Ihr dann an den Enden ca. fünf mm weit abisolieren..
… und mit etwas Lötzinn verzinnen.
So vorbereitet, solltet Ihr die Leitungen leicht mit den vorbereiteten LED-Streifen…
…verlöten können.
Achtet dabei darauf, dass Ihr die Leitungen jeweils an dem Ende des LED-Streifens anlötet an dem der Pfeil zur LED zeigt.
Dies ist der Dateneingang der ersten LED auf dem LED-Streifen. So verlötet könnt Ihr Euch später Fehler beim endgültigen verlöten der LED-Streifen vermeiden.
LED Elemente in das Gehäuse einbauen
Nachdem Ihr die LED-Streifen vorbereitetet habt, geht es nun daran diese in den 3D gedruckten Rahmen einzukleben. Ich habe damals (die Aufnahme der hier gezeigten Bilder ist leider schon etwas her) nicht jeden einzelnen Schritt aufgenommen. Aber von jeder Verbindung existieren Detailaufnahmen welche es hoffentlich trotzdem möglich machen die Schritte nachzuvollziehen. 🙂
Als “grobe Orientierung” könnt Ihr diesen Schaltplan als Übersicht nutzen.
Die einzelnen LED-Segmente werden also nach folgender Reihenfolge verbunden.
- unten
- unten-rechts
- oben-rechts
- oben
- oben-links
- Mitte
- unten-links
Die blau gekennzeichneten Verbindungen sind nur der Vollständigkeit halber eingezeichnet. Diese sind natürlich schon vorhanden. Ansonsten entspricht “Rot” der 5V-Versorgung und “Schwarz” der Masse.
Bevor Ihr die einzelnen LED-Streifen miteinander verlötet solltet Ihr die einzelnen LED-Streifen wie abgebildet in den Rahmen kleben.
Weitere Ansicht der eingeklebten aber noch nicht verlöteten LED-Streifen.
Sobald Ihr alle LED-Streifen verlötet habt sollte Eure Ziffer in etwa so aussehen.
In den folgenden Absätzen kommen noch Detailaufnahmen der einzelnen Verbindungen.
Ansicht der Kreuzung wo sich die Segmente unten-rechts, Mitte und oben-rechts treffen.
Man kann dort sehen, dass das Segment unten-rechts mit dem Segment oben-rechts verbunden ist.
Natürlich sollte bei allen Verbindungen jeweils “5V” mit “5V”, “GND” und “DO” des einen LED-Streifens mit “DI” des anderen LED-Streifens verbunden werden.
Ansicht der Kreuzung wo sich die Segmente unten-links, Mitte und oben-links treffen.
Man kann dort sehen, dass das Segment unten-links mit dem Segment oben-links verbunden ist.
Ansicht der oberen rechten Ecke. Hier wird das Segment oben-rechts mit dem oberen Segment verbunden.
Ansicht der unteren rechten Ecke. Hier wird das Segment unten-rechts mit dem unteren Segment verbunden.
Ansicht der unteren linken Ecke. Hier werden keine Segmente verbunden.
Man kann aber dafür erkennen, wie die Zuleitung (über die später Energie und Daten an die LED-Streifen “gesendet” werden) nach unten aus dem Rahmen herausgeführt wird.
Ansicht der oberen rechten Ecke. Die Segmente oben-links und das obere Segment werden hier verbunden.
Ansicht des mittleren Segments.
Hier lässt sich erkennen, dass das Segment oben-links mit dem mittleren Segment und das mittlere Segment wiederum mit dem Segment unten-links verbunden ist.
Weiterleitung an die nächste Ziffer installieren
Für den Fall, dass Ihr mehrere Ziffern aufbauen wollt könnt Ihr diese auch zusammenschalten. Das heißt der Datenausgang der ersten Ziffer wird an den Dateneingang der zweiten Ziffer weitergereicht, usw. Dazu müsst Ihr natürlich Den Datenausgang aus der soeben aufgebauten Ziffer herausführen.
Lötet dazu eine einzelne Leitung an den “D0” Ausgang des LED-Streifens im unteren-linken Segment an.
Diese Leitung könnt Ihr dann im durch das Loch für die Zuleitung herausführen.
Diffusor einlegen
Damit das Licht der LEDs in einem einzelnen Segment später etwas besser gestreut, und die Ausleuchtung somit gleichmäßiger wirkt, solltet Ihr nun noch einen Diffusor in das Segment einlegen. Relativ gut geeignet ist ein kleiner Streifen aus Papier. Diesen Streifen könnt Ihr selber zuschneiden. Für den Fall, dass Ihr einen Papierplotter zur Verfügung habt, könnt Ihr diese aber auch zuschneiden Lassen. Die Vorlage dazu ist im Bereich der Materialliste verlinkt.
Bevor Ihr den Papierstreifen einlegen könnt, müsst Ihr ihn…
…leicht zusammenbiegen.
Draufsicht des eingelegten Diffusors.
Die sieben Papierstreifen sollten sich dann wie abgebildet in die einzelnen Segmente einlegen lassen.
Weitere Ansicht der eingelegten Diffusor-Papierstreifen.
Achtet darauf, dass die Diffusor nicht aus dem 3D gedruckten Rahmen hervorstehen.
Papier-Frontblende aufkleben
Es gibt mehrere Möglichkeiten eine Frontblende anzubringen. Der Einbau einer 3D gedruckten Frontblende ist im nächsten Absatz beschrieben. In diesem Abschnitt ist beschrieben, wie Ihr eine Papierblende, welche sich am besten mit einem Papierplotter zuschneiden lässt, als Frontblende aufkleben könnt. Dazu solltet Ihr die Blenden auf selbstklebenden “Etikettenpapier” plotten. So könnt Ihr diese leicht abziehen und auf den 3D gedruckten Rahmen aufkleben.
Nachdem Ihr die Frontblende geplottet habt könnt Ihr sie vorsichtig vom Trägerpapier lösen…
…und passend auf em 3D gedruckten Rahmen aufkleben.
Danach solltet Ihr die ganze Ziffer auf die Vorderseite legen und mithilfe eines schweren Gegenstands die Frontblende länger andrücken.
Die aufgeklebte Frontblende sollte dann in etwa so aussehen. 🙂
3D gedruckte Frontblende anbringen
Die 3D gedruckte Frontblende solltet Ihr am besten aus transparenten oder weißen Filament drucken. (Es muss natürlich Licht durchscheinen können. 🙂 ) Auf den gezeigten Bildern habe ich transparentes Filament verwendet um Blenden für die pxlBlck_digitClock anzufertigen. Diese werden dann mit etwas Heißkleber am Rahmen der Ziffer befestigt.
Dieser Bilder sind ein Auszug aus den Aufbaubildern der pxlBlck_digitClock.
Ihr seht Hier die vier 3D gedruckten Frontblenden.
Um diese mit dem Rahmen der jeweiligen Ziffer zu verbinden reicht…
…ein kleiner Tropfen Heißkleber auf der einen…
…und der anderen Seite.
Dann könnt ihr die Frontblende schnell auf den Rahmen der jeweiligen Ziffer auflegen.
Die Frontblenden zentrieren sich von selbst auf den Rahmen der Ziffern und sollten dank des Heißklebers nicht mehr herausfallen können.
Weitere Ansicht.
Ansicht der Ziffern inklusive 3D gedruckter Frontblenden im Betrieb.
Code zur Ansteuerung mithilfe eines Arduinos
Ein Beispiel wie Ihr diese Art von Sieben Segment Display zum Beispiel mit einem Arduino ansteuern könnt, werde ich in den kommenden Tagen posten und dann auch hier verlinken. 🙂 findet Ihr im folgenden Artikel
Darin enthalten ist ein erster Usecase wie Ihr “pxlDigit’s” einsetzen könnt. Der verlinkte Arduino Code hilft hoffentlich bei den ersten Programmierarbeiten. Ich werde demnächst aber noch einen separaten Artikel zur einfachen Ansteuerung verfassen. 🙂
Viel Spaß mit dem Projekt
Ich hoffe bei euch hat alles wie beschrieben funktioniert. Falls nicht oder ihr Fragen oder Anregungen habt lasst es mich in den Kommentaren bitte wissen. Ich trage dies dann ggf. in den Artikel nach.
Auch Ideen für neue Projekte sind immer gerne willkommen. 🙂
P.S. Viele dieser Projekte - besonders die Hardwareprojekte - kosten viel Zeit und Geld. Natürlich mache ich das weil ich Spaß daran habe, aber wenn Du es cool findest, dass ich die Infos dazu mit Euch teile, würde ich mich über eine kleine Spende an die Kaffeekasse freuen. 🙂
Klasse Arbeit! Vielen Dank für die tollen Projekte!
Vielen Dank! 🙂 Danke auch für den Kaffee! 🙂
Hallo!
Kann es sein, dass im Repo die Dateien für den Doppelpunkt fehlen? Kann natürlich auch durchaus sein, dass ich es einfach nicht gefunden habe, da ich in Sachen 3D Druck noch nicht sehr erfahren bin.
Hey Stefan,
ja da hast du Recht. Ich füge die STL-Dateien dafür noch hinzu. Falls sie morgen noch nicht drin sind, erinnere mich bitte nochmal. 🙂
Beste Grüße
Fabian
Hey Stefan,
habe die STLs gerade hinzugefügt. 🙂
Viel Spa? damit
Beste Grüße
Fabian
Vielen Dank für die schnelle Erledigung! Nun muss ich nur noch schauen, was ich für Pipes nehmen und was für einen Codeschnipsel ich zum ansteuern benutze.
Hey Stefan,
Gerne. 🙂 Ich habe 8mm Aluminiumstäbe genommen. Die Anleitung dazu gibt es auch bald. Ich arbeite quasi schon dran. 🙂
Ein kleiner Codeschnipsel zur Ansteuerung sollte auch diese Woche noch online gehen. 🙂
Viel spaß beim basteln.
Beste Grüße
Fabian
Hallo wenn kommt der Rest die ansteuerung und das anschließen vom arduino mfg
Guten Morgen Thomas,
ein Beispiel zum anschließen an einen Arduino Nano findest du im folgenden Artikel: https://nerdiy.de/howto-arduino-timer-time_timy-zur-visualisierung-von-zeitdauern-bauen/
Ich hoffe das hilft schonmal. 🙂
Beste Grüße
Fabian
I’m also eagerly awaiting the instructions for the aluminum rods, code snippet! I’m also guessing you changed your wiring around some to have the wires ending on the sides instead of going down. Awesome project!
Hey Matthew,
thanks for the kind words. 🙂
I posted some minutes ago another project that uses this digits. There is also an Arduino Sketch linked were some of the digit functionality is implemented. You can fnd the article here: https://nerdiy.de/en/howto-arduino-timer-time_timy-zur-visualisierung-von-zeitdauern-bauen/
Also I implemented these digits in my pxlBlck project. Most of the implementation is starting here: https://github.com/Nerdiyde/pxlBlck/blob/61e7425560fc868f5b20d4f1727bdc72e65b99fc/plugin/ESPEasy/_P205_pxlBlck.ino#L4271
I hope this is enough for a first start. I’m also working on the build instructions for the “aluminum rod”-version. But of course this needs some more time. 🙂
Best regards
Fab
The list says 144leds/m but instructions say 60/m which is it because the link takes you too 144/m
Hey david,
thanks for letting me know. I corrected the typo in the material list. Actually its a 60LEDs/m. The links should take you to shop where you have to select the correct kind of led stripe. 🙂
best regards
Fab
Thanks for updating I will be buying you more coffee.
Thanks a lot 🙂
I am building a 16 rocket semi-simultaneous launch control system for the Cub Scouts. Looking to “amp up” the excitement with an “NASA-Apollo-style” countdown & message clock. Need to source six of 8″-12″ 7-segment displays. Need to be low power (running on batteries in the middle of the rocket field). But need to be “daylight readable” (viewed from 25′-100′ across the field in the middle of July sunny days. Thanks for any suggestions.
Hey Robert,
from my point of view it should be possible to build this. Battery operation is of course possible with a suitable battery. The countdown could be started via wifi in case you want to use a wifi capable microcontroller.
Best regads
Fab
Servus!
Wie hast du die Kabel nach bei der Uhr aus dem Gehäuse geleitet bzw wo hast du den Microcontroller platziert?
Wie hast du die Punkte mit den anderen Digits verbunden?
mfg
Hi Floo33r,
ich habe leider noch kein detailliertes Tutorial zum Zusammenbau der Uhr erstellt. Ein paar Eindrücke kannst du aber durch die folgenden Postings auf meinem Instagram-Kanal bekommen:
Mikrocontroller (verbaut auf einem custom PCB hinter einem LED Segment):
https://www.instagram.com/p/B_-ATqcq92P/
https://www.instagram.com/p/B-aHFEmq0J_/
Weitere Ansichten:
https://www.instagram.com/p/B-4zcVJq0tg/
https://www.instagram.com/p/B_9wSexq7Q1/
https://www.instagram.com/p/B_SVyD_KovI/
https://www.instagram.com/p/B-65v19jFEE/
https://www.instagram.com/p/B-49RvVDpaY/
https://www.instagram.com/p/B-fHD4PIx08/
Beste Grüße
Fabian
Hallo,
ich bin vor einigen Tagen auf das Projekt gestoßen und möchte das so umbauen, dass eine Eingabe über ein 4×4 Keypad erfolgt. Nano, Keypad und WS2812 sind schon da.
was müsste ich den wie einbauen, damit die Eingegebende Zahl auch auf der 7 Segment angezeigt wird?
Bei uns geht es um die Rundenzeit im Sport.
vielen dank
Hi Lars,
du müsstest dann entsprechend viele Ziffern aufbauen und die miteinander verknüpfen. Dann den Code entsprechend anpassen, dass die Zeit welche du über das Keypad eingibst auf dem Display angezeigt wird. 🙂
Ich habe hier sowas ähnliches gemacht. Vllt. kannst du ja Teile des Codes gebrauchen: https://nerdiy.de/howto-arduino-timer-time_timy-zur-visualisierung-von-zeitdauern-bauen/
Beste Grüße
Fabian
Hallo!
Sehr cooles Projekt. Ich würde das gerne nach bauen. Könntest du den Code und den Schaltplan für die Uhr Posten? Danke schön Mal.
LG
Hey Manuel,
guck mal hier: https://nerdiy.de/de_de/howto-pxlblck-pxldigit_clock-mit-dem-pxldigit-pcb-aufbauen/
Da ist zumindest die Firmware verlinkt. 🙂
Beste Grüße
Fabian