HowTo: FibonacciUhr – Zusammenbau

Im Beitrag FibonacciUhr – Ein ungewöhnlicher Zeitanzeiger habe ich die coole Idee von Philippe Chrétien vorgestellt. Wie in dem Beitrag erwähnt finde ich die Idee cool und habe daraufhin begonnen das ganze nachzubauen. Allerdings habe ich mir dabei eine eigene „Konstruktion“ überlegt die ich hier gerne zur Verfügung stellen will.

Dazu ist im folgenden Artikel den Aufbau des ganzen beschrieben.


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/

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Übersicht

Um den Aufbau der FibonacciUhr erfolgreich über die Bühne zu bringen benötigt Ihr neben einfachen Lötkenntnissen natürlich Werkzeug und die benötigten Teile. Im folgenden Liste ich dazu alles notwendige auf.

Hilfreiche Artikel:
Für den Aufbau der FibonacciUhr müsst ihr einfache Lötaufgaben bewältigen. Für den Grundaufbau der Uhr werden nur THT-Bauteile und keine SMD-Bauteile verwendet. Lediglich für den Einbau eines LDR’s müssen zwei 0805 SMD Widerstände verlötet werden. Die folgenden Artikel enthalten Tipps dazu.
Elektronik – Mein Freund der Lötkolben
Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten
Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten

Benötigte Werkzeuge:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Werkzeuge die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.

Falls ihr die Gehäuseteile selber drucken wollt braucht Ihr außerdem noch einen 3D Drucker (Falls nicht könnt ihr die Teile auch im Shop unter www.nerdiy.de/produkt-kategorie/fibonacciuhr/ bekommen)

Material:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Teile die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.

Alle benötigten Teile findet ihr auch im Shop unter: www.nerdiy.de/produkt-kategorie/fibonacciuhr/


Aufbau der FibonacciUhr

Um mit dem Aufbau zu beginnen solltet ihr nun alle Komponenten vor euch liegen haben.

Auf diesem Bild könnt ihr alle benötigten Bauteile(bis auf den Rückendeckel) sehen.

Die benötigten 3D-Teile drucken

Download aller benötigten STL-Dateien: FibonacciUhr – Zusammenbau

Rahmen: 

Ihr könnt die 3D-Ansicht der STL-Datei mit gedrückter Maustaste rotieren. Rein- und Raus-Zoomen könnt Ihr mit dem Mausrad.

Cover:

Ihr könnt die 3D-Ansicht der STL-Datei mit gedrückter Maustaste rotieren. Rein- und Raus-Zoomen könnt Ihr mit dem Mausrad.

Gitter:

Ihr könnt die 3D-Ansicht der STL-Datei mit gedrückter Maustaste rotieren. Rein- und Raus-Zoomen könnt Ihr mit dem Mausrad.


LED’s auflöten

Die LED’s welche später die Anzeige der Uhrzeit übernehmen kommen in Form eines LED-Streifens daher.
Um diese einzeln verlöten zu können müssen die LED’s also erst mal an den entsprechenden Stellen getrennt werden.

Hier könnt ihr den LED Streifen mit neun WS2812B LED’s erkennen. Dieser lässt sich nach jeder LED auftrennen.
Hier ist in Rot die Stelle markiert an der Ihr den Streifen in die einzelnen LED’s auftrennen könnt. Ihr müsst dazu genau auf der schwarzen Linie durch die kupferfarbenen Lötpads schneiden.
Habt ihr alle LED’s aufgetrennt sollten nun neun einzelne LED’s vor euch liegen.

Nun geht es daran die einzelnen LED’s auf der Platine aufzulöten.

Auf der Vorderseite der Platine befinden sich neun Positionen an denen die LED’s in korrekter Ausrichtung eingelötet werden müssen. Dazu ist es sehr hilfreich zuerst die LED’s auf die Platine zu kleben. Dazu muss die Schutzfolie auf der Rückseite der LED’s entfernt und recht genau, mittig zwischen die jeweiligen Lötpäds geklebt werden. Darauf muss auf die korrekte Ausrichtung geachtet werden.
Korrekte Ausrichtung bedeutet dabei, dass ihr die LED’s so zwischen die Lötpäds kleben müsst, das sowohl der Pfeil auf der Platine als auch der Pfeil auf der LED in die gleiche Richtung zeigen. Auf diesem Bild sind beide Pfeile rot eingekreist.
Habt ihr alle LED’s aufgeklebt sollte eure Platine nun so aussehen.
Um die einzelnen Lötpads zu verlöten empfiehlt es sich zuerst etwas Lötzinn auf das Lötpad der Platine und dann auf das Lötpad der LED aufzutragen. Dann ist es relativ einfach die beiden verzinnten Lötpads miteinander zu verbinden.
Sobald ihr alle LED’s und deren Lötpads korrekt verlötet habt sollte die Platine in etwa so aussehen.

Einbau der Taster

Nun geht es daran die Taster einzulöten mit denen die Uhr später bedient und eingestellt wird.

Dazu müsst Ihr als erstes die sechs Taster an den angezeigten Positionen durch die Platine stecken. Achtet darauf, dass die Taster von der Seite durch-gesteckt werden auf der auch die entsprechenden Beschriftungen sind
Um die eingesteckten Taster nun zu verlöten müsst ihr die Platine umdrehen und die einzelnen Pins mit der Platine verlöten.

Einlöten des Arduino Nano

Der Arduino Nano ist das „Gehirn“ der FibonacciUhr. In diesem wird später das Programm einprogrammiert, dass für die anzeige der Uhrzeit und alle anderen Funktionen zuständig ist. Bevor dies allerdings geschieht muss der Arduino-Nano zuerst auf der Platine eingelötet werden.

Zuerst müssen die Stiftleisten mit denen der Arduino-Nano auf der Platine verlötet wird an der Stelle über den Tastern durch die Platine gesteckt werden. Dabei wird der kürzere Teil der Stiftleisten durch die Platine gesteckt.
Um die Stiftleisten nun verlöten zu können muss die Platine umgedreht werden. Dabei fallen die Stiftleisten leider wieder sehr leicht aus der Platine heraus. Hier hilft ein kleiner Tesafilm-streifen mit dem man die Stiftleisten in der Platine fixieren kann bis die Stiftleisten korrekt eingelötet sind. WICHTIG: Noch nicht alle Pins der Stiftleisten einlöten!
Nach dem Umdrehen kann jede Stiftleiste fest gelötet werden. Dazu sollte zuerst nur ein Pin der jeweiligen Stiftleiste angelötet werden. Danach muss zuerst kontrolliert werden ob die Stiftleisten wirklich rechtwinklig und nicht schief auf der Platine stehen.
Auf diesem Bild kann man erkennen, dass die Stiftleisten noch nicht gerade auf der Platine stehen. Um dies zu korrigieren muss man den Lötzinn des bereits eingelöteten Pins einer Stiftleiste nochmal kurz mit dem Lötkolben erhitzen. Dann lässt sich die jeweilige Stiftleiste gerade einlöten.
Auf diesem Bild kann man beide Stiftleisten sehen wie sie aussehen müssten. Sie stehen nun genau rechtwinklig zur Platine. Nur so lässt sich der Arduino-Nano auf die Stiftleisten aufstecken.
Nachdem die Stiftleisten eingelötet sind kann der Arduino-Nano darauf gesteckt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass der USB Anschluss in die Platinenmitte zeigt. Bevor ihr den Arduino-Nano dann mit der Stiftleiste verlöten könnt, müsst ihr aber folgendes beachten.
Es ist wichtig, dass der Arduino-Nano nicht „bis zum Anschlag“ an die schwarzen Abstandshalter auf die Stiftleisten aufgeschoben wird. Er sollte etwas oberhalb des Abstandshalter sitzen, da nur so genügend Platz bleibt um ein Kabel in den USB Anschluss des Arduino-Nano einstecken zu können.
Nun kann der Arduino-Nano mit der Stiftleiste verlötet werden. Hilfreich ist es dazu wieder mit einem oder zwei Pins pro Stiftleiste zu beginnen, dann nochmal zu prüfen ob der Abstand zur Platine stimmt und der USB Anschluss auch in die Platinenmitte zeigt. Ist alles korrekt können auch die Übrigen Pins verlötet werden. Damit ist der Einbau des Arduino-Nano abgeschlossen. 🙂

Einbau des DS3231 RTC Moduls

Das DS3231 RTC Modul ist eine Batteriegepufferte Real Time Clock. Dieses hat zwei Funktionen, einmal sorgt das Modul dafür, dass die Uhrzeit auch gespeichert(und weiter gezählt) wird wenn mal der Strom ausfällt. Zum zweiten kann es die Uhrzeit sehr exakt weiter zählen. Dies hat den Vorteil, dass die Uhrzeit auch über einen langen Zeitraum immer korrekt läuft.

Damit das Modul eingebaut werden kann müssen wir zuerst die 5-Pin Stiftleiste(auf die das Modul später aufgesteckt wird) etwas „tunen“.
Die nachfolgende Modifikation der Stiftleiste ist wichtig, damit das Modul später nicht zu weit von der Platine absteht. Dazu muss der schwarze Abstandshalter der Stiftleiste(welcher die einzelnen Pins auch zusammen hält) verschoben werden. Dies ist am einfachsten wenn man den Abstandshalter mit einer Zange verschiebt. Wie das ganze aussehen soll kann man im nachfolgenden Bild erkennen
Fertig „getunt“ sollte die Stiftleiste nun so aussehen.
Nun kann die Stiftleiste so durch die Platine gesteckt werden.
Daraufhin kann die Platine umgedreht und die Stiftleiste darin verlötet werden. Falls die Stiftleiste beim Umdrehen herausfällt hilft wieder ein Stück Tesafilm um die Stiftleiste bis zum verlöten zu fixieren.
Fertig eingelötet sollte die Stiftleiste so aussehen.
Zu guter Letzt kann nun auch das RTC-Modul, wie abgebildet, auf die Stiftleiste gesteckt werden

Einbau des I2C OLED Displays

(Dieser Schritt ist Optional. Für die Grundfunktion der Uhr ist kein OLED Display notwendig.)
Das OLED Display wird für die eigentliche Funktion der Uhr nicht benötigt. Es hilft aber gerade am Anfang sehr dabei die Uhr lesen zu lernen, da man so nochmal schnell auf der Uhren-Rückseite die abgelesen Uhrzeit überprüfen kann. Davon abgesehen werden auf dem OLED Display auch zusätzliche Informationen wie das Datum, der eingestellte Modus, die aktuelle Helligkeit und weiteres angezeigt ohne, dass man die Uhr an einen Computer anschließen und diese Infos darüber anzeigen muss.

Zum Einbau des OLED Displays muss dies wie abgebildet in die Platine eingesteckt werden. Damit das OLED Display beim umdrehen der Platine nicht wieder herausfällt kann es wieder mit einem Tesafilm-streifen fixiert werden.
Nun können die Pins des OLED Displays mit der Platine verlötet werden. Am einfachsten ist es dabei wenn man wieder erst einen Pin verlötet, dann prüft ob das Display gerade sitzt und dann erst alle anderen Pins verlötet. Die überstehenden Pins können danach mit dem Seitenschneider etwas gekürzt werden.

Einbau eines LDR’s zur automatischen Helligkeitsregelung

(Dieser Schritt ist Optional. Für die Grundfunktion der Uhr ist kein LDR notwendig)
Ein LDR ist ein licht abhängiger Widerstand, mit dessen Hilfe die Uhr ihre Helligkeit automatisch der aktuellen Helligkeit des Umgebungslichts anpassen kann. Dies hat den Vorteil, dass die Uhr in einer dunklen Umgebung nicht zu hell und in einer hellen Umgebung nicht zu dunkel leuchtet wie es oft vorkommt, wenn man eine fest eingestellte Helligkeit vorgibt.

Damit der LDR korrekt funktioniert müssen zwei SMD Widerstände der Baugröße 0805 verlötet werden. Dazu muss an der Position „R2“ ein 10kOhm Widerstand und an der Position „R3“ ein 1kOhm Widerstand verlötet werden. Der Einbau des eigentlichen LDR’s erfolgt nachdem die Platine in das Gehäuse eingesetzt wurde. Dazu gibt es weiter unten weitere Infos.

Einbau der komplett bestückten Platine in das Uhrengehäuse

Nachdem die Platine der Uhr komplett mit allen Bauteilen bestückt wurde kann sie in das Uhrengehäuse eingebaut werden. Dazu benötigt ihr den Gehäuserahmen, das LichtLeitGitter und eine milchige/satinierte Plexiglasplatte mit den Maßen 160x80x3mm. Die Gehäuseteile könnt ihr euch entweder selber mithilfe eines 3D Druckers ausdrucken oder ihr bezieht sie aus dem Shop.

Als erstes müsst ihr die Schutzfolien auf beiden Seiten der Plexiglasplatte entfernen.(Wenn nicht bereits geschehen.)
Die vorbereitete Plexiglasplatte kann dann in den Gehäuserahmen eingesetzt werden.
Hier ist der Gehäuserahmen der FibonacciUhr mit eingesetzter Plexiglasplatte zu sehen.
Nun kann der LichtLeitRahmen so wie abgebildet in den Gehäuserahmen eingesetzt werden. Dabei müsst ihr darauf achten, dass sowohl die Plexiglasscheibe als auch der LichtLeitRahmen bis nach ganz unten durch geschoben ist. Hierbei benötigt ihr etwas Fingerspitzengefühl bis alles passt.
Fertig zusammengesetzt sollte das Gehäuse nun so aussehen.
Die zuvor aufgebaute Platine kann nun wie abgebildet in den Gehäuserahmen eingesetzt werden.
Falls ihr den Einbau eines LDR’s vorbereitet habt kann nun der LDR von außen durch das Gehäuse gesteckt werden.
Dann kann der LDR auf der Innenseite mit Kleber(am einfachsten ist es mit Heißkleber) verklebt werden.
Ist der LDR korrekt eingeklebt können die Anschlussbeinchen des LDR’s wie abgebildet an dem gezeigten Platz mit der Platine verlötet werden.
Der letzte Schritt beim Zusammenbau der Uhr ist das Einsetzen der Rückseite. Durch diese wird die Platine an ihrem Platz gehalten und alles nicht genutzte abgedeckt.
Eure fertig aufgebaute FibonacciUhr sieht nun so aus. Der Aufbau ist damit abgeschlossen. Nun muss sie nur noch Programmiert werden.

Vor der Inbetriebnahme solltet Ihr nun noch die Tipps aus dem Artikel Eektronik – Inbetriebnahme einer neuen Schaltung beachten.


Was Ihr tun müsst um eure FibonacciUhr zu programmieren habe ich in diesem Beitrag beschrieben:
FibonacciUhr – Programmierung

Für den späteren Betrieb könnt ihr hier außerdem eine Bedienungsanleitung finden:
FibonacciUhr – Bedienungsanleitung


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. 🙂

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2 Kommentare

  1. Hi Nerdiy!!! I’ve just discovered your website and I am really impressed about the amount of extraordinary projects you have develope for such a short period of time. i am a maker myself and I like to make new things with electronics and 3D printers. I fell in love with your Fibonacci clock and i would like to know how to get the PCB and the components to make my own. Otgher thing I am really interested in is your steppers project, Clockception. I’ve seen that you have already created your own library to control your devices. It’s fantastic to be able to create your own code adapted to the special requirements of your projects. Congratulations. Thanks a lot for sharing!!!

    1. Hey Jose,
      thanks a lot for your kind words. 🙂
      Uh that PCB thing is a good point. I just realized that I didnt publish the manufacture files for it.
      I will prepare this and then let you know. 🙂
      Best regards
      Fab

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