HowTo: pxlBlck – pxlBlck_SlotClock aufbauen

Die pxlBlck_SlotClock besteht aus einer 1×60 LED Matrix. So kann sie die Uhrzeit nach dem gleichen Schema wie eine Analoge Uhr darstellen. Die Farben der einzelnen Zeiger lassen sich einstellen. Zusätzlich lassen sich Stundenmarkierungen anzeigen. Dadurch wird die Orientierung und das ablesen der Uhrzeit etwas leichter. 🙂

Um über Ereignisse zu informieren können auf dem LED-Display außerdem Animationen dargestellt werden.

Alles was Ihr benötigt um Eure eigene pxlBlck_SlotClock aufzubauen findet Ihr im folgenden Artikel.

So könnte Eure eigene pxlBlck_SlotClock aussehen.

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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Voraussetzungen

Für den Aufbau müsst ihr Lötaufgaben bewältigen. Die folgenden Artikel enthalten Tipps dazu.

Benötigtes Werkzeug:

Benötigtes Material:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Teile die Ihr zum Aufbau benötigt.


Übersicht

Hier seht Ihr eine kleine Übersicht, wie die Anzeige von Animationen und der Uhrzeit auf der pxlBlk_SlotClock aussehen kann.


Die benötigten Teile sammeln

Bevor es mit dem Aufbau Eurer eigenen slotClock losgehen kann, solltet Ihr die benötigten Teile zusammen haben.

Für den Aufbau der slotClock benötigt Ihr die folgenden Teile.

  • 1x WS2812 oder SK6812 LED Streifen 144LEDs/m 60 LEDs lang
  • 1x runde Pleixglasscheibe, milchig, Durchmesser 133mm
  • 3D gedruckte Basis
  • 3D gedruckter Standfuß
  • 3D gedruckter Deckel für den Standfuß
  • 3D gedruckter Haltering
  • 2x M8x40 Zylinderkopfschraube
  • 1x Wemos D1 Mini (ESP8266)
  • 4x Selbstschneidende Schraube 2×6
  • 3x Leitung ca. 10cm lang

Die STL-Dateien zum ausdrucken auf Eurem 3D Drucker findet Ihr im Repository für die pxlBlck_SlotClock unter folgendem Link.


LED Streifen vorbereiten

Zunächst solltet Ihr den LED Streifen für den Einbau vorbereiten.

Isoliert dazu die enden der drei Leitungen wie abgebildet ca. 5mm weit ab…

…und verzinnt diese mit etwas Lötzinn.

Verzinnt nun auch – wie abgebildet – die Kontakte auf dem LED Streifen.

Weitere Ansicht der verzinnten Kontakte des LED Streifens.

Lötet nun die vorbereiteten Leitungen wie abgebildet an die entsprechende Kontakte.

Hier ist die rote Leitung mit dem 5V-Kontakt, die schwarze Leitung mit dem GND-Kontakt und die grüne Leitung mit dem DIN-Kontakt der ersten LED verbunden.

Die Signalleitung ist dabei mit dem DIN Kontakt direkt an der ersten LED verbunden. So lässt sich der LED Streifen später leichter einbauen.

Weitere Ansicht des LED Streifens inklusive der angelöteten Leitungen.


LED Streifen in Halterung einlegen

Der vorbereitete LED Streifen kann nun in die Halterung eingelegt werden.

Dazu benötigt Ihr den vorbereiteten LED Streifen und die 3D gedruckte halterung der SlotClock.

Die Leitungen solltet Ihr nun von vorne…

…durch das abgebildete Loch in der Halterung fädeln.

Achtet dabei darauf, dass die Leitungen in Richtung der Basis vom LED Streifen wegführen.

Nun wird es etwas kniffelig: Die Leitungen sollten nun so zusammengeführt werde, dass sie beim Hineinschieben des LED Streifens nicht verklemmen.

Hinweis: Die Halterung auf dem Bild sieht etwas anders aus als die oben angebotene STL-Datei. Die STL Datei ist aber die korrekte Version. Nur so sind die Zwölf- und Sechs-Uhr Positionen senkrecht ausgerichtet.

Weitere Ansicht.

Hinweis: Die Halterung auf dem Bild sieht etwas anders aus als die oben angebotene STL-Datei. Die STL Datei ist aber die korrekte Version. Nur so sind die Zwölf- und Sechs-Uhr Positionen senkrecht ausgerichtet.

Dann könnt Ihr den LED streifen langsam über den gesamten Umfang wie abgebildet …

… in den Spalt der Halterung ein.

Das Ende des LED Streifens könnte etwas mit dem Anfang des LED Streifens überlappen.

Achtet hier darauf, dass keine Kurschlüsse entstehen.

Falls notwendig, könnt Ihr hier etwas Heißkleber oder Isolierband hinter das Ende des LED Streifens kleben um eventuelle Kurzschlüsse zu vermeiden.

Sobald Ihr den LED streifen überall komplett eingelegt habt, sollte Eure SlotClock so aussehen.


Standfuß montieren

Der Standfuß ist dazu da (wie der Name schon sagt) Die SlotClock aufrecht hinstellen zu können. Außerdem wird in Ihm der ESP8266 zur Ansteuerung des LED Streifens untergebracht.

Für den Zusammenbau benötigt Ihr den Standfuß, zwei Selbstschneidende 2×6 Schrauben und die vorbereitete LED-Streifen Halterung.

Fädelt nun die Leitungen wie abgebildet durch das Loch im Standfuß und legt diesen…

…Deckungslgeich auf die Rückseite der LED-Streifen-Halterung.

Nun könnt Ihr die Halterung mithilfe der zwei Schrauben…

…mit der LED-Streifen-Halterung verschrauben.

Achtet dabei darauf, dass Ihr die Schrauben nicht zu fest anzieht.

Weitere Ansicht der eingeschraubten Schrauben.

Die LED-Streifen-Halterung sollte nun fest mit dem Standfuß verschraubt sein.


Frontscheibe einlegen

Um den LED Streifen abzudecken könnt Ihr nun eine Plexiglasplatte in die LED-Streifen-Halterung einlegen.

Dazu benötigt Ihr die vorbereitete Einheit aus LED-Streifen-Halterung und Standfuß sowie eine 3mm dicke Plexiglasscheibe mit dem Durchmesser 133mm.

Die Pleixglasscheibe könnt Ihr dann einfach…

…von Vorne in LED-Streifen-Halterung einlegen.

Die Plexiglasplatte sollte nun schon von alleine in der LED-Streifen-Halterung halten.

Falls Ihr die Plexiglasplatte noch zusätzlich befestigen wollt, könnt Ihr nun noch…

…den 3D gedruckten Haltering wie abgebildet aufsetzen.

Weitere Ansicht der eingesetzten Plexiglasplatte inkl. Haltering.


Gewichte in Standfuß einbauen

Die SlotClock sollte nun bereits von alleine aufrecht stehen bleiben. Trotzdem solltet Ihr im Standfuß zwei zusätzliche Gewichte verbauen um die Standsicherheit zu erhöhen.

Als Gewichte eignen sich zwei M8x25 Schrauben sehr gut.

Steckt die Schrauben nun wie abgebildet…

…in die Aussparungen im Standfuß.

Damit die Schrauben nicht wieder heraus fallen, könnt Ihr die Schrauben mit einem Tropfen Heißkleber einkleben.


ESP8266 einbauen

Um den LED-Streifen ansteuern zu können, muss natürlich noch ein ESP8266 verbaut werden. Dieser Mikrocontroller übernimmt später die Steuerung des LED Streifens.

Der ESP8266 ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Für den Einbau in der SlotClock empfehle ich den „Wemos D1 Mini“ zu verwenden.

Vor dem Einbau des ESP8266 solltet Ihr …

…die folgenden Kontakte mit etwas Lötzinn verzinnen.

  • 5V
  • G
  • D4 (oder D6)

Nun solltet Ihr die Leitungen dazu vorbereiten mit dem ESP8266 verlötet zu werden.

Schneidet die Leitung dazu auf die richtige Länge…

… zu und…

…entfernt die Isolierung der Leitungen ca. fünf mm weit.

Damit das verlöten der Leitungen später leichter fällt solltet Ihr die Leitungsenden nun noch mit etwas Lötzinn verzinnen.

Dann könnt Ihr die vorbereiteten Leitungen mit dem vorbereiteten ESP8266…

…verlöten.

Dabei sollten die Verbindungen folgendermaßen verbunden werden.

ESP8266LeitungsfarbeLED-Streifen
5VRot5V
GSchwarzGND
D4GrünDIN

Nachdem Ihr die Leitungen angelötet habt, könnt Ihr den ESP8266 in den Standfuß einlegen…

…und mit etwas Heißkleber fixieren.


USB Kabel anschließen und Deckel anbringen

Bevor Ihr die Rückseite des Standfußes mit einem Deckel verschließt solltet Ihr ein USB Kabel an den ESP8266 anschließen.

Dazu eignet sich ein USB-Kabel mit Micro-USB-Anschluss und relativ kleinem Micro-USB-Stecker am besten.

Steckt das USB-Kabel wie abgebildet in den Micro-USB-Port des ESP8266.

Weitere Ansicht des verbundenen USB-Kabels.

Nun könnt Ihr den Deckel…

…auf den Standfuß auflegen…

…und mit den vier Selbstschneidenden 2×6 Schrauben mit dem Standfuß verschrauben.

Die Leitung des USB-Kabels sollte dabei wie abgebildet durch die Aussparung aus dem Standfuß herausgeführt werden.

Fertig aufgebaut sollte Eure SlotClock nun so aussehen.


LDR zur Helligkeitserkennung einbauen

Der hier beschrieben Schritt ist optional. Er ist nur notwendig, wenn Ihr wollt, dass Eure SlotClock Ihre Helligkeit automatisch an die Umgebungshelligkeit anpassen kann.

Dazu benötigt Ihr die folgenden Bauteile.

  • 1x LDR
  • 1x Widerstand 1k
  • 2x Schrumpfschlauch zwei cm lang
  • 2x Leitungen ca. fünf cm lang

Damit die Anschlüsse des LDRs in das Gehäuse hinein geführt werden können, müsst Ihr zunächst…

…zwei 1mm Löcher in den Standfuß bohren.

Entfernt nun die abdeckklappe des Standfuße…

…und klappt den ESP8266 nach oben ohne die angelöteten Leitungen zu beschädigen.

Nun könnt Ihr den 1k Widerstand wie abgebildet…

…auf der Unterseite des ESP8266 anlöten.

Die Anschlusspins des LDR könnt Ihr dann wie abgebildet durch die zuvor gebohrten Löcher…

… im Standfuß stecken.

Um die Leitungen dann mit dem LDR zu verbinden, solltet Ihr diese wieder vorbereiten.

Entfernt dazu jeweils fünf mm der Isolierung an beiden Enden der Leitungen und verzinnt diese mit etwas Lötzinn.

Verlötet die Leitung dann…

…mit den Anschlüssen des LDR und…

…isoliert die offen liegenden Kontakte des LDRs mit etwas Schrumpfschlauch.

Die Leitungen des LDRs könnt Ihr dann bereits grob im Standfuß verstauen.

Um den LDR dann mit dem ESP8266 zu verbinden, solltet Ihr die folgenden Kontakte des ESP8266 mit etwas Lötzinn verzinnen.

  • 3V3
  • A0

Verbindet dann die erste Anschlussleitung des LDRs…

…mit dem Kontakt „A0“ des ESP8266.

Die übrige Anschlussleitung verbindet Ihr dann mit dem Anschluss „3V3“ des ESP8266.

Fertig verlötet sollte Euer Aufbau…

…nun so aussehen.

Nach dem Einbau könnt Ihr den Deckel des Standfußes wieder aufschrauben.

Achtet dabei darauf keine Leitungen zu beschädigen.


Firmware programmieren

Nach dem Aufbau der pxlBlck_SlotClock müsst Ihr nun noch ESPEasy inklusive pxlBlck-Plugin auf dem ESP8266 installieren. Wie Ihr dabei vorgehen könnt ist in folgendem Artikel beschrieben.


pxlBlck-Plugin konfigurieren

Nach der Installation der Firmware müsst Ihr das Plugin noch korrekt konfigurieren. Infos dazu findet Ihr ebenfalls in dem Artikel pxlBlck – Das pxlBlck-Plugin installieren und konfigurieren.

Als zusätzliche Orientierung könnt Ihr aber auch die Einstellungen aus dem hier gezeigten Screenshot übernehmen.


Animationen, Icons und Befehle

Weitere Infos zur Anzeige von Animationen, Icons und zu den möglichen Befehlen mit denen Ihr Euren pxlBlck konfigurieren könnt, findet Ihr auch in den folgenden Artikeln.


Skalierung auf andere Größen und LED-Streifen „dichten“

Die WS2812 LED-Streifen gibt es in verschiedenen Längen bzw. „dichten“ (LEDs/m). Theoretisch lassen sich diese (längeren LED-Streifen) also genauso zum Bau einer SlotClock verwenden. Oliver von https://huf.org/wp/ hat sich die Mühe gemacht und ein Google Sheet erstellt mit dem Ihr leicht die Skalierungsfaktoren berechnen könnt. Mit dem zu Eurem LED-Streifen passenden Faktor solltet Ihr also auch eine passende STL (ggf. aufgeteilt in mehrere Teile) drucken können.

Vielen Dank Oliver! 🙂

Link zum Google Sheet:

LEDs pro m
auf dem Streifen
Anzahl LEDs
im Kreis
Länge [m]Radius [m]Durchmesser [m]Vergrößerungsfaktor
zum Original 3D Modell
(rechnerisch)
144600,4170,0660,1331,000
96600,6250,0990,1991,500
74600,8110,1290,2581,946
60601,0000,1590,3182,400
30602,0000,3180,6374,800
Hier seht Ihr einen Auszug aus dem GoogleSheet.

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. 🙂

Fab

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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16 Kommentare

  1. Wie schon per Mail geschrieben ein super Projekt! Danke für die viele Zeit die du darin offensichtlich investiert hast!
    Zum Design der Base habe ich noch einen Vorschlag in Sachen Druckoptimierung:
    Wenn die Wandstärke der Unterteilungen ein vielfaches von 0.4mm wäre, würde der Druck noch etwas schneller und sauberer gehen. Gerade druckt man ansonsten bei jeder Unterleitung einen ganz schmalen Infill mit was die Druckzeit nach oben treibt,
    Man könnte natürlich über den Slicer und die Infill Settings etwas hacken, aber sauberer wäre es direkt im Design:)

  2. Hi,
    ich habe vor die Uhr nachzubauen und habe dafür schon mal den ESP mit LED-Strip vorbereitet. Ich habe alle Einstellungen nach dieser Anleitung gemacht. Der ESP steuert jedoch nur 59 Pixel an, zwischen Sekunde 30 und 32 fehlt ein Pixel. Was kann da bei mir falsch gelaufen sein?

    Gruß Myrng

    1. Hi Myrng,
      hast du die Firmware mit der Arduino IDE (also den aktuellen Code) geflasht oder die vorkompilierten binaries genommen? Ich plane noch die binaries automatisch erstellen zu lassen (bisher füge ich die manuell in das repository ein) was zur Folge hat, dass die binaries nicht auf dem aktuellsten Stand sind.
      Ich habe auch gestern einen Fehler gefixed der so ähnlich klingt wie der von Dir beschriebene. Also falls du die binary geflasht hast sag mir mal bescheid. Dann kannst du es mit dem programmieren aus der Arduino IDE probieren oder ich aktualisiere die binary manuell. 🙂
      Beste Grüße
      Fab

      1. Ja, hab die fertige Binary genommen. Werde es dann nochmal mit der IDE probieren. Hab zwar schon relativ viel mit ESPs gemacht, aber finde ESPeasy bis jetzt nicht so intuitiv, deshalb die fertige IDE.

        Gruß Myrng

        1. Ja ähnliche Probleme hatte ich am Anfang auch damit. Ist wie mit allen Sachen: Hat man sich erstmal etwas damit auseinandergesetzt wird es leichter. 😀 (Sorry für den doofen Ratschlag). Das flashen der Firmware ist aber letztendlich relativ easy. Also wenn du schonmal mit der Arduino IDE firmware auf den ESP geflasht hast, solltest du das hinbekommen. 🙂 Wenn du willst sag mir gerne bescheid ob es geklappt hat und der Fehler darin behoben ist. 🙂
          Beste Grüße
          Fab

          1. Die Uhr ist fertig und die selbst kompilierte Version funktioniert! Keine Fehler mehr mit fehlenden LEDs 🙂

  3. Hey Fab,
    Sau geil, hab es fast hin bekommen 😀
    Mega Erfolgserlebnis gerade 🙂
    Hab nur etwa anders gemacht als du, habe die Uhr an sich doppelt so groß gemacht, sprich Pro Sekunde sollen zwei LEDs angesteuert werden, insgesamt nutze ich also 120 LEDs.

    Gibt es eine Möglichkeit, in der Benutzeroberfläche von ESP-Easy diese Änderungen anzupassen ?

    Danke und Gruß,
    Lukas

    1. Hey Lukas,
      super, freut mich. 🙂
      In der Benutzeroberfläche gibt es diese Option (noch) nicht. Aber wenn du mir ein bisschen Zeit gibst, sollte sich das (zumindest in den Code) einbauen lassen. 🙂

      Beste Grüße
      Fabian

      1. Hey Fab,
        Alles klar, dann warte ich einfach noch ein bisschen, Danke! 🙂
        Hätte noch eine kleine Frage, hab nun die kleine Uhr aus Fun nochmal gebaut, jetzt hat die Große Uhr nen kleinen Bruder 😀

        Dort habe ich das Problem, dass mir in der Benutzeroberfläche die Meldung angezeigt wird, dass noch keine RTC zur Anzeige gewählt ist. Hab mich daraufhin ein bisschen im Netz belesen, benötige ich trotzdem noch zusätzlich ein RTC-Modul oder fragt die Uhr normalerweise die Zeit über das WIFI ab ?
        Vlt. hab ich da auch was in den Settings übersehen, bzw. muss da noch was aktivieren.

        Sonst funktioniert alles super, schaue ständig auf die Uhr :DD

        1. Hey Lukas,
          kann es sein, dass dort etwas von „…NTP…“ stand? 🙂 Du musst nicht zwangsläufig eine RTC verbaut haben. Wenn der pxlBlck mit einem WLAN verbunden ist, ist es genauer/einfacher die Zeit über NTP abzurufen. Ich habe dazu einen Artikel geschrieben in dem erklärt ist wie du das ganze konfigurieren kannst: https://nerdiy.de/howto-espeasy-ntp-zeitabruf-aus-dem-internet-aktivieren/
          Ich hoffe das klappt alles. 🙂
          Beste Grüße
          Fabian

          1. Hey Fab,
            Ja hat alles funktioniert, dank deinen Anleitungen läuft jetzt alles.
            Danke für die geilen Projekte!

            Beste Grüße,
            Lukas 🙂

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