ClockSquared

This page is available in English.

Ongeveer een half jaar geleden bouwde ik mijn eerste Word Clock (een klok met letters). Deze kreeg enorm veel aandacht nadat ik hem op internet plaatste. Daarom ben ik doorgegaan met de ontwikkeling van een nieuwe en betere versie. Ik denk dat dat best goed is gelukt. Het resultaat is wat ik ClockSquared noem: een Word Clock die de tijd in alle kleuren weer kan geven, je feliciteert op je verjaardag, een speciale gegraveerde achterkant heeft en daarnaast ook een aantal extra mogelijkheden heeft. Elk van de leds (of letters) kan individueel aangestuurd worden.

De behuizing van de klok bestaat volledig uit hout: het frame is gemaakt van notenhout en de voor- en achterkant zijn gemaakt van berkenhout. De letters zijn met een lasersnijder uitgesneden en op de achterkant is op dezelfde manier het logo en wat andere tekst gegraveerd.

De klok geeft de tijd weer in stappen van vijf minuten. In de praktijk heb je er eigenlijk geen last van dat de tijd minder vaak dan normaal bijgewerkt wordt.

De klok heeft drie verlichte knoppen. Met de onderste knop kan de tijd vijf minuten terug worden gezet en met de middelste knop vijf minuten vooruit. De bovenste knop wordt gebruikt om de kleur van de letters te veranderen. Daarnaast kunnen sommige knoppen ook tegelijkertijd worden ingedrukt om andere dingen weer te geven, zoals bijvoorbeeld sfeereffecten.

Zoals eerder vermeld is een van de mooiste dingen aan deze klok dat de tijd in alle kleuren weergeven kan worden. Het veranderen van de kleur gaat eenvoudig door een knop ingedrukt te houden tot de letters de gewenste kleur krijgen.

De klok heeft een speciale verjaardagsstand die op vooraf ingestelde dagen geactiveerd wordt. De tekst ‘Fijne verjaardag’ licht dan op en de kleuren veranderen in een regenboogpatroon.

De klok heeft een aantal animatiestanden waarvan deze er een is. In een kamer die wat donkerder is ziet dit er mooi uit als een sfeerlicht.

Nadat ik de klok af had heeft deze een aantal dagen op mijn slaapkamer gestaan. Het licht was echter zo fel dat ik er last van had, dus heb ik een nachtmodus geprogrammeerd die de woorden op lage helderheid in het rood weergeeft. Zo geeft de klok nauwelijks licht af en kan hij prima op een slaapkamer staan.

Een groot verbeterpunt van deze klok ten opzichte van mijn eerste klok is dat deze klok veel mooier is afgewerkt. Alle onderdelen passen precies in elkaar en dit verbetert de kwaliteit van het eindproduct gewoon enorm veel.

Aan het einde van dit artikel zijn meer foto’s van de klok te vinden!

Het bouwverslag

We beginnen met het frame voor de klok. Ik heb deze frameonderdelen eerst in Sketchup ontworpen en vervolgens aan de hand daarvan een technische tekening gemaakt met de benodigde afmetingen. Aan één kant zit er een gleuf. Deze gleuf houdt later de voorkant van klok op zijn plek.

In een van de latten moeten drie gaten worden geboord om plek te maken voor de verlichte knoppen, die later in het frame worden geplaatst.

De knoppen hebben een diameter van 16 mm. Ik heb de gaten eerst uitgeboord met een 3mm boor om het gat vervolgens verder uit te boren tot de uiteindelijke diameter van 16 mm.

Het frame wordt in elkaar gezet met houtlijm en zonder schroeven. Om dit te doen worden alle framestukken naast elkaar gelegd, en vervolgens wordt er een lange strook tape over de buitenkant geplakt zodat de stukken op hun plek blijven zitten tijdens het in elkaar zetten.

Op de plek waar de latten elkaar zullen raken als het frame in elkaar is gezet wordt nu houtlijm aangebracht.

De voorplaat is ontworpen in Adobe Illustrator, en is voornamelijk een opgeschaalde versie van het ontwerp van mijn oude klok, omdat ClockSquared ook ietsje groter is. Nadat de ontwerpen af waren zijn de bestanden opgestuurd voor productie.

De voorkant van de klok is gemaakt van een stuk berkenhout van circa 30×30 cm met een dikte van 3 mm en heeft een rooster van 11×11 letters. De gleuf in de framestukken is ook 3 mm breed, dus passen die twee onderdelen precies in elkaar. Zoals te zien is heb ik twee kleine ontwerpfoutjes gemaakt bij de letter ‘P’ en ‘D’ (dit is al opgelost in de Illustratorbestanden), maar dit los ik later op.

Nadat er op elk van de uiteinden van de framestukken lijm zit wordt de voorplaat in een van de groeven geplaatst.

Vervolgens kan het frame als het ware om de voorplaat heen worden gevouwen. Hier kun je goed zien hoe goed de tape van pas komt, omdat het alles netjes bij elkaar houdt.

Als laatste wordt er nog tape geplakt op de plek waar de twee frame-uiteinden samenkomen, zodat het hele frame in elkaar gelijmd is. Het frame wordt een dag te drogen gelegd voordat de tape er weer af wordt gehaald.

Zoals in bovenstaande foto is te zien ziet het frame er na het weghalen van de tape nagenoeg perfect uit.

Om ervoor te zorgen dat elke led/letter individueel aangestuurd kan worden moet elke led zijn eigen afgesloten ‘hokje’ hebben om te voorkomen dat er licht tussen letters lekt. Hiervoor heb ik dit rooster ontworpen, wat vervolgens met een lasersnijder is uitgesneden en is gemaakt van 9 mm dik MDF-hout.

Het rooster wordt aan de binnenkant van de klok vastgelijmd aan de voorplaat, dus wordt één kant ingesmeerd met lijm. Het rooster is zo ontworpen dat elke ruimte precies over één letter past.

Zakken maar.

Et voilà.

Het licht van de leds is normaal best scherp als je er recht in kijkt, maar door een stukje semitransparant acrylaat achter elke letter te plakken wordt het licht gediffuseerd waardoor de kleur er wat zachter uitziet en gelijkmatig over de letter verspreid wordt.

In totaal moeten er 121 stukjes acrylaat in het rooster worden gelijmd. Nogal tijdrovend en best wel saai. Om de stukjes acrylaat vasts te lijmen gebruik ik eensecondelijm.

Zoals hierboven al te zien was had ik bij het ontwerpen van de voorplaat een fout gemaakt bij de letter ‘P’ en ‘D’. Nu de acrylaatstukjes op hun plaats zitten kan dit opgelost worden. Het probleem is simpel op te lossen door de stukjes hout in de letter te leggen, en vervolgens het middelste stukje vast te lijmen. De letter zelf kan vervolgens weer worden weggehaald.

Nu de framestructuur grotendeels af is kan begonnen worden met het solderen van de elektronica. Ik gebruik APA102-leds met R-, G- en B-leds, en deze leds zijn individueel te besturen, wat noodzakelijk is voor de klok.

Om de strip te kunnen plaatsen moet hij eerst in 11 aparte strips worden geknipt met een lengte van 11 leds.

De strips worden zigzaggend aan elkaar gesoldeerd zodat het geheel straks als een rooster in de klok geplaatst kan worden. Hiervoor moeten de juiste in- en uitgangen van de strips aan elkaar worden gesoldeerd. De draadjes moeten ook lang genoeg zijn dat de afstand tussen de strips ongeveer klopt met de afstand tussen letters.

Nadat alle individuele strips weer aan elkaar zijn gesoldeerd tot een geheel ziet het resultaat er zo uit. Alle leds worden straks dus bestuurd via twee data- en clockpins. Het voordeel hiervan is dat er geen grote dradenspaghetti ontstaat en de kans op kortsluitingen e.d. veel kleiner wordt.

Eerst check ik nog even of er geen kortsluitingen zitten in de soldeerverbindingen en of de verbinding tot het einde van de strip in orde is. Vervolgens test ik alle leds op een Arduino Uno met behulp van een simpel controlescriptje dat alle leds aanzet.

Deze stukjes karton hebben dezelfde dikte als de ledstrips, en zorgen ervoor dat de hoogte van het rooster straks overal gelijk is zodat er geen hobbels zitten in de achterkant van de lichtbak. Volg je het nog? Dit voorkomt dat licht van de ene letter naar andere letters doorlekt.

De ledstrip kan nu worden vastgelijmd aan het rooster met letters. De leds wijzen hier dus richting dus de stukjes acrylaat.

De ledstrips worden vastgelijmd met een lijmpistool. Aan beide uiteinden wordt een beetje lijm op het rooster gebracht en vervolgens wordt de strip ertegenaan gedrukt. Na een paar seconden zit het dan vast.

In deze foto is goed zichtbaar wat het nut is van de dunne stukjes karton die bovenop het rooster liggen.

En zo ziet het eruit als dat ook klaar is.

Voordat de lichtbak volledig wordt geseald wordt eerst nog een keer gecheckt of alle leds naar behoren werken en er geen draadjes kapot zijn gegaan bij het vastlijmen van de ledstrip.

De afdichting wordt compleet gemaakt door een stuk zwart stof op de achterkant van de lichtbak te plakken. Dit stuk stof wordt ook weer met een lijmpistool vastgezet, door tussen elke rij een laag lijm aan te brengen.

Als het hele stuk stof is vastgelijmd is de lichtbak voltooid.

Nu kan begonnen worden met het in elkaar zetten van de rest van de elektronica van de klok. In deze foto zijn de achterkanten van de knoppen zichtbaar met hun aansluitpunten.

De knoppen hebben ingebouwde verlichting die 12V nodig heeft. Deze spanning komt rechtstreeks van de voeding van de klok. Eerst wordt er tin op de bevestigingspunten aangebracht zodat er zometeen draden aan deze punten gesoldeerd kunnen worden.

Hier zijn de draden die knoppen van stroom voorzien al gesoldeerd. Om kortsluitingen te voorkomen zijn alle aansluitpunten voorzien van krimpkous.

Vervolgens is de rest van de bedrading van de knoppen gesoldeerd. De knoppen zijn bedraad met pull-up weerstanden (10K Ohm).

De klok houdt intern de tijd bij via een Real Time Clock (RTC), zodat de tijd niet elke keer dat de klok uit het stopcontact wordt gehaald verloren gaat. De gebruikte RTC is een DS3231-module. Deze is rechtstreeks met de microprocessor verbonden.

Het hart van de klok is de microprocessor, een ATMega328-chip op een Arduino-printplaat. Op deze chip wordt de broncode van de klok geladen.

De ingangsspanning van de klok ligt idealiter rond de 9-12V. De ATMega328 en de ledstrip werken echter onder een voltage van 5V. Deze module zet het voltage dus eerst om van 12 naar 5 volt om deze componenten van stroom te voorzien.

In de achterkant van de klok is tijdens het laserproces een klein gat in de achterplaat van de klok gesneden waar dit 12V-aansluitpunt in past. De draden van deze ingang gaan naar de spanningsomzetter van de vorige afbeelding.

Aan de binnenkant van het frame bevinden zich in de hoeken kleine stukjes hout waar de schroeven in gedraaid kunnen worden die de achterplaat op hun plek houden. Deze schroeven zijn verzonken in het hout om de afwerking beter te maken.

De laatste stap is om de klok aan te sluiten…

…en dan zijn ze klaar! Bonusplaatjes:

Bedankt voor het lezen van dit bouwverslag!

De bronbestanden voor dit project zijn beschikbaar op Github.

Dit werk valt onder een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel 4.0 Internationaal-licentie.

7 thoughts on “ClockSquared”

  1. Beste meneer/mevrouw,

    Ik vroeg mij af of het ook mogelijk is om de klok bij jullie te bestellen? Tenslotte vroeg ik mij af wat de prijs hiervan is?
    Alvast bedankt voor uw tijd.

    Met vriendelijke groet,
    Keresztély

  2. Hello,
    Voor het vervaardigen van het “front” paneel , waar kan ik terecht om dit te snijden met een laser ?

    Groeten,
    Gilles

    1. Hallo Gilles,

      Hiervoor kun je bijvoorbeeld terecht bij Laserbeest of Snijlab. Als je nog op school zit/studeert heeft je instelling misschien ook de faciliteiten in huis om hout te lasersnijden!

      Willem

      1. Beste Willem,
        Ik zou graag een klok van je kopen, wat zijn de kosten?
        Met vriendelijke groet Iwan

  3. Beste,

    Is deze klok bij u te koop ? Wat is de vraagprijs ?

    Met vriendelijke groeten,

    Sandra Saey

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.