Bouwinstructies WS2812 kleurenwoordklok

Om de plaat te testen kan het testprogramma hieronder gebruikt worden. Hiervoor dient eerst de WS2812 library in de Arduino IDE geinstalleerd te worden. https://github.com/cpldcpu/light_ws2812 Er zijn ook libraries zoals FASTLED en Neopixel van Adafruit maar deze zijn een overkill voor ons gebruik. Verder krijg ik met de FastLed en Neopixel libraries niet een mooie witte kleur. Dat lijkt in deze kleine library beter te lukken. Waarschijnlijk omdat er minder te kiezen en corrigeren valt. De site Tweaking4all geeft een heldere uitleg over de werking van de WS2812 kleuren-LEDs en het gebruik van deze laatste twee libraries.

Geen paniek als het niet meteen werkt. Het zijn, bijna, altijd draadbreuken of slechte solderingen die de storing veroorzaken.

De klok in elkaar zetten

Het is handig om de onderdelen van de klok met papier afplakband vast te plakken. Dit plakband komt makkelijk los.
Plak de verlichtingsplaat en spacer aan elkaar vast.
Plak over de spacer een wit vel papier. Bij een 30x30 cm klok is een A3-vel nodig of twee aan elkaar geplakte A4-tjes. Zorg en dan voor dat het plakbank niet door de letters te zien is. Het papier geeft een mooie tekening aan de verlichte letters. Gebruikt niet te goedkoop papier. Mogelijk dat dit op de duur verkleurd.
Leg de woordplaat over het papier en fixeer deze ook met plakband.
Bij een hardhouten klok wordt, afhankelijk van de uitvoering, de woordplaat in de sleuf in de kast geschoven. Monteer daarna de vierde, onderkant van de kast. Verlijm dit of plak het met plakbank tijdelijk vast. Zie: “Ontwerp kast 30 cm-klok”.
Als alles goed gelabeld is kunnen de klok, rotary encoder, LDR, voeding aangesloten worden.
Monteer de kast af.


Bluetooth-verbinding

Met de HC05 Bluetooth-module kan er een Bluetooth-verbinding met de klok gemaakt worden.
In onderstaande link staat beschreven aan welke pins de module aangesloten en hoe de naam van de module aangepast wordt.
Met een Bluetooth-terminal app op de telefoon kan de tijd als hhmmss of hhmm naar de klok gestuurd worden.
De klok stuurt elke minuut gegevens, naar de terminal app terug.
Voor Windows phone, Android en Iphone zijn Bluetooth terminal apps te vinden.
De Bluetooth terminalprogramma’s zijn ook voor PC’s te vinden

Bluetooth module HC-05/ZS-040
Verbind VCC en GND, pin 6 aan de TXD en pin 7 aan RXD van de Bluetooth-module.
Laad de volgende sketch om tussen de Arduino en de Bluetoothmodule te kunnen communiceren.
-------------------------
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BTSerial(6, 7); // RX | TX
void setup()
{
 pinMode(9, OUTPUT);     // this pin will pull the HC-05 pin 34 (key pin) HIGH to switch module to AT mode
 digitalWrite(9, HIGH);
 Serial.begin(9600);
 Serial.println("Enter AT commands:");
 BTSerial.begin(38400); // HC-05 default speed in AT command more
}

void loop()
{
                       // Keep reading from HC-05 and send to Arduino Serial Monitor
 if (BTSerial.available())
 Serial.write(BTSerial.read());

                       // Keep reading from Arduino Serial Monitor and send to HC-05
 if (Serial.available())
 BTSerial.write(Serial.read());
}
---------------------------------
Ontkoppel de Arduino van de USB-kabel zodat de Arduino en Bluetoothmodule spanningsloos zijn geworden.
Leg een draadje tussen de 5V van de Arduino en pin 34. (rechtsboven in de Bluetooth-module als de pinnen naar beneden wijzen. Zie foto).
Sluit de Arduino weer op de PC aan en open de serial monitor in de Arduino software. (icoon rechtsboven onder X (kruisje))
De rode LED op de Bluetooth-module gaat nu langzaam 2sec aan, 2 sec uit, knipperen

Tik in:
AT ? OK
AT+NAME=ED-KLOK
AT+RESET

Default passkey = 1234
--------------------------
Here is an important note, if the key pin is not high, i.e. not connected to Vcc while receiving AT commands(if you did not solder the wire and released it after the module entered AT mode), it will not show the default name even after giving right command. But you can still change the name by the command mentioned above. To verify if the name has really changed, search the device from your pc/mobile. The changed name will appear. To change baud rate, type AT+UART=desired baud rate. Exit by sending AT+RESET command.
Most useful AT commands are
AT : Check the connection.
AT+NAME : See default name
AT+ADDR : see default address
AT+VERSION : See version
AT+UART : See baud rate
AT+ROLE: See role of bt module(1=master/0=slave)
AT+RESET : Reset and exit AT mode
AT+ORGL : Restore factory settings
AT+PSWD: see default password
--------------------------------



De Bluetooth-module communiceert tussen RX en TX met 3.3V.
Het is mogelijk om hem direct op de Arduino-poorten aan te sluiten maar het verlengt de levensduur van de module als de spanning naar 3.3V wordt verlaagd.
Dit kan met een 3.3V-5V TTL Level Logic Level Converter module, of met een “voltage divider”-schakeling zoals hieronder weergegeven.
Je kan de weerstanden in de bedrading van de module naar de printplaat monteren.



Bluetooth met de HM10 BLE voor Apple IOS
Met deze HM10 BLE module kan gecommuniceerd worden met Apple IOS.
Er moet dan wel met BLE connector of scanner (App store) contact worden gemaakt. (mij nog onduidelijk waarom)
Daarna kan met een serial terminal programma (HM10 Bluetooth serial light) commando's worden overgestuurd en de klokuitvoer opgevangen worden.
Gekoppeld via een FTDI kan met de Arduino serial monitor met de Bluetooth-module AT commandos gegeven worden.
Zie vorige paragraaf voor AT commandos
AT+NAMEnieuwenaam geeft de module de naam: nieuwenaam



DCF77-ontvangst met DCF-2 module


Helaas storen de IC's in de kleuren-LED's de DCF-ontvangst enorm. Zelfs op een paar meter afstand wordt de ontvangst te veel gestoord.
Met deze kleuren-LEDs moet de DCF ontvangstmodule dus een paar meter van de klok opgehangen worden

Deze DCF77-module heeft drie aansluitingen; +, - en signal.
Sluit de + aan op 5V en de - op GND.
Signal gaat naar pin 2.
NB Pin 2 werd gebruikt voor de rotary encoderPinB left (labeled CLK on decoder). Deze wordt nu aangesloten op P8.
(Pin 2 is een interrupt pin. Voor een optimale DCF-ontvangst is het reageren op een interrupt noodzakelijk voor de rotary encoder niet.
Kijk in de source van de versie van de software onder "PIN assigments" voor de juiste aansluiting. over DCF
Hier wat achtergrondinformatie over DCF.

Energieverbruik klok

De 30x30 cm klok verbruikt bij 5V met 96 WS2812 LEDs op halve sterkte 0.2A.
Bij volle sterkte loopt het verbruik naar 500 mA op.
Bij het starten, als alle LEDs even branden, is het verbruik 1.5 A.
Bij normaal gebruikt is een voeding van 5V 1A voldoende

Source code

Dit is de laatste versie voor een klok met 96 of 113 LEDs.
Character_Clock_WS2812_Nov2020.ino
En een handleiding voor de bediening

Hieronder oudere versies
De source code om de klok aan te sturen is te gebruiken voor de Arduino Nano Uno en mini.
Tevens kan deze ook voor het project gebruikt worden met de ATMEGA1284 processor.
Character_Colour_Clock_WS2812_1284-328-V023.ino

Deze versie bevat diverse verfijningen en is betreft coding vergelijkbaar met V106 van de zwart/wit klok
Character_Colour_Clock_WS2812_1284-328-V024.ino

WS2812 library

Light weight library to control WS2811/WS2812 based LEDS and LED Strings for 8-Bit AVR microcontrollers.
https://github.com/cpldcpu/light_ws2812


 <- Startpagina

Ed Nieuwenhuys

10 januari 2022

19 Nov 2020
29 October 2018