Bouwinstructies ESP32 12x12 LEDs RGB(W) woordklok

Terug naar Start

Deze woordklok gebruikt SK6812 RGBW of WS2812 RGB LEDs om de tekst van de klok te in een kleur te verlichten. De letters van de woordplaat vormen verlicht de woorden die de tijd weergeven. Deze woordklok wordt ook beschreven hier op Github. De software is op Github te downloaden. Ik houd de Github-pagina's het beste bij. Nu (2024) vertalen van een website zeer eenvoudig gaat is de Engels-talige Github-pagina snel in het Nederlands te vertalen. RGBW LED-strips hebben naast de RoodGroenBlauw-LED een witte LED ingebouwd. Hierdoor is het mogelijk om naast gekleurde letters ook helder witte woorden te zien. De software voor deze klok heeft de optie om WS2812 RGB LEDs te gebruiken. Met RGB LEDs krijgt wit een lichte kleurzweem. De LED's bevatten ieder een kleine processor waardoor de hele keten van LEDs met één draad is aan te sturen. De software voor deze klok is ontworpen voor 12 x 12 LEDs in een kast van 25 of 50 cm. LED-strips zijn te koop met 30 of 60 LEDs per meter zodat er precies één LED achter elke letter zit en de strip niet verknipt hoedt te worden. Dat maakt de bouw eenvoudiger en biedt de mogelijkheid voor een digitale klok display. De witte LED-klok is ook te overwegen om te maken.   De software source bevat code voor meerdere opties in uitvoering van de klok Met #defines in de software worden de diverse opties aan of uit gezet. De klok haalt via WIFI de tijd van een NTP-server en blijft tot op de seconde gelijk. Toch is het aangeraden om een RTC DS3231 ZS-042 clock module en een KY-040 Keyes Rotary Encoder mee te installeren. Als er geen WIFI-ontvangst is kan in de software de tijd door middel van een DS3231 RTC tijdmodule  tot op enkele seconden per jaar nauwkeurig getoond worden. Met de rotary encoder kan de tijd en wat opties worden ingesteld Een LDR light sensor GL5528 zorgt er voor dat de lichtsterkte van de LEDs in de klok zich aanpast aan de lichtsterkt van de omgeving. De handleiding beschrijft uitvoerig de bediening van de klok - met de rotarydraaiknop - of gecontroleerd via het menu met de Bluetooth apps voor IOS en Android - of besturing met een gekoppelde PC.

Kleuren zijn in werkelijkheid veel kleuriger dan op de foto.

 



De woordklok bestaat uit de onderdelen zoals in de tabel hieronder is weergegeven.
 
De woordklokonderdelen zijn voor 25x25cm en 50x50cm woordplaten ontworpen.
Hierbij is de hartafstand tussen de letter 1.67 of 3.33 cm. De LED-strips hebben 30 of 60 LEDS per meter op een strip.
De 25cm klok heeft 60 LEDs per meter strips en de 50cm klok 30 LEDs/meter.
In de tabel staan de prijzen waarvoor je de onderdelen, indien nog voorradig, bij mij als zelfbouwpakket kan bestellen.

De woordplaat zijn door een beletteraar met de hand gemaakt.

Ik heb printplaten en woordplaten te koop. Eventueel ook de onderdelen voor de PCB
De bouwtijd van een klok is 20 - 30 uur.

Frontplaat Font Thomaha NL, DE, FR, UK

Soldeerbenodigdheden
Multimeter

Excelsheet met onderdelen

	Kostprijs
1 x Kast	€ 20-70
1 x Woordplaat 25x25 cm met font Tomaha. Vinyl op museumglas.	+/-€70
1 x Spacerplaat, geschuimd PVC wit 10 MM RAL 9003, zonder gaten	€20
1 x Printplaat	€15-25
1 x 1000 µF condensator	€0,30
1 x 470kΩ weerstand (1-3 nodig)	€0,15
1 x LED rood	€0,15
1 x LED geel	€0,15
1  x 1N5817 diode (1-2 nodig)	€0,15
1 x 2-pin female connector	€0,25
1 x 3-pin female connector	€0,25
1 x 5-pin female connector	€0,25
2 x 6-pin female connector	€0,50
2 x 15-pin female connector	€0,75
1 x Arduino Nano ESP32	€25
74AHCT level shifter IC	€2
1 x  KY-040 Keyes Rotary Encoder	€2
1 x RCT DS3231 Precisieklok module ZS-042	€10
1 x CR 2032 3V lithium batterij	€3
1 x lichtsensor GL5528	€1
1 x 10kΩ weerstand (1-3 nodig)	€0,15
1 x Verlichtingsgrondplaat 3 x 300 x 300 mm MDF-plaat	€3
1 x Adapter 5V gelijkstroom, >=2 Ampere	€20
1 X Power connector KF350
100 LEDs (60 LEDs/m) SK6812 Full color led strip	€40
Gesoldeerde en geteste printplaat SK6812-klok	€60
Gesoldeerde en geteste verlichtingsplaat SK6812-klok inclusief LEDs	€150

De verlichtingsgrondplaat in elkaar zetten



De afstand tussen de LEDs op de strip zijn geschikt om een klok van 25 x 25 cm (60 LEDs/m) of van 50 x 50 cm (30 LEDs/m) te maken.
Je kan er voor kiezen om de 144 LEDs van de klok in 12 rijen met 12 LEDs te plakken of alleen achter de letter die moeten oplichten.
Dat laatste heeft als voordeel dat er minder LEDs nodig zijn en dat je minder gaten hoeft te boren in de spacerplaat.
Er zijn dan wel veel meer soldeerpunten die elk op zich storing kunnen opleveren. 
Mijn ervaring is dat niet perfecte solderingen op de strip na verloop van tijd soms losraken.
De software heeft ook een digitale tijdweergave die je niet kan gebruiken als je niet alle 144 LEDs installeert.
Je kan er ook voor kiezen om in een 1 cm dikke MDF-plaat de oplichtende woorden met een decoupeerzaag uit te zagen.
Schilder dan wel de binnenkanten helder wit anders wordt het witte licht groezelig.
Beter is om geschuimd PVC wit 10 MM RAL 9003 te gebruiken. Dan zaaht makkelijk, is wit en verkleurd niet. (Verf vaak wel)

Plak de strips van links naar rechts op de oneven regels en van rechts naar links over de even regels. Volg de pijltjes op de strip.

Breng soldeer aan op de LED-stripaansluiting en soldeer later de draad in de soldeerklodder.
 
Er gaat bij volle belasting redelijk veel stroom (>1A) lopen. Als je alle strips achter elkaar gaat doorverbinden loopt er bij de eerste LEDs veel stroom en moet de draad dik zijn.
Ik maak per twee regels een aansluiting vanaf de voedingsdraad met 30AWG = 0.25mm diameter. 30AWG-draad kan 0.9 A stroom verdragen
of ongeïsoleerd vertint koperdraad van 0.6mm aan de ene kant van de strips de 5V aansluiting en aan de andere kant de aarde aansluiting.
Zorg er uiteindelijk voor dat elke strip zijn voeding heeft.
Op de voorkant, op de LEDs, komt de spacerplaat te liggen en deze moet plat de ondergrond liggen om lichtlekkage te voorkomen.

Ik vind het handig om vertint koperdraad te gebruiken. Je soldeert dan bijvoorbeeld alle 5V aansluitingen aan de linkerkant van de strip en alle GND aan de rechterkant van de strip Boor hiervoor een klein gaatje door de plaat naast alle 5V aansluitingen aan de linkerkant van de strip en naar de GND aan de rechterkant Buig een hoek van 90 graden, steek de draad door het gaatje en soldeer de draad vast aan de LED-strip.

Voorkant	Achterkant na bedraden

In de signaaldraad tussen LED_PIN 5 (D5) van de Arduino en de SK6812 LED-aansluiting Di zit een 470 Ohm weerstand.
Over de GND en 5V naar de LED-strip zit een 1 mF (1000 uF) condensator om de inschakelspanning te dempen.
De LEDs werken wel zonder deze twee componenten maar kunnen dan bij aanzetten van de stroom beschadigd raken.
Je kan eventueel ook alle componenten zonder de printplaat direct op de pennen van de Arduino Nano aansluiten.
Er is een PCB waar alles op gesoldeerd kan worden. Deze printplaat kan ook gebruikt worden voor de fibonacciklok.

Op de PCB kan er voor gekozen worden de Nano ESP32 te voeden met 5V op de Vin pin van de Nano ESP32 of direct op de 5V-USB aansluiting van de Nano ESP32. Beide aansluitingen werken. Maar Vin heeft volgens de handleiding minimaal 6V nodig.
Mocht per ongeluk 12V spanning op de 5V-aansluiting aangesloten worden overleeft de Nano ESP32 deze fout.
Als het ontwerp definitief is dan is het raadzaam de "To 5V_USB" te gebruiken 

De klok in elkaar zetten

Het is handig om de onderdelen van de klok met papierafplakband vast te plakken. Dit plakband komt makkelijk los.
Plak de verlichtingsplaat en spacer aan elkaar vast.
Plak over de spacer een wit vel papier. Papier geeft een mooie tekening aan de verlichte letters.
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.
Als alles goed gelabeld is kunnen de klok, rotary encoder, LDR, voeding aangesloten worden.
Monteer de kast af.


Energieverbruik klok

De klok verbruikt bij 5V als de LEDs op halve sterkte branden 0.15A.
Als alle LEDs branden, is het verbruik 0.6 A.
Bij normaal gebruikt is een voeding van 5V 1A voldoende.

Source code

Op deze Github link zijn deze en nieuwere versies ook te vinden.

Ed Nieuwenhuijs dec 2024

E-mail