Hackathon 2012: Projekt Wortwecker - Teil 2

Bereits am zweiten Tag unseres Events hatten Dirk und ich den Großteil der elektronischen Schnittmuster für die verschiedenen physikalischen Lagen des Wortweckers erstellt. Wie erwartet machte das Passepartout für die einzelnen Buchstaben den meisten Aufwand, zumal wir noch ein laserfähiges Icon für die Weck-Funktion erstellen mussten.


Am dritten Tag konnten wir dann bereits die ersten Platten laserschneiden. 

Nachdem die erste Holzplatte mit den Montagelöchern für die jeweils 112 LEDs geschnitten war, konnte auch hier die Bestückung beginnen:

Dirk setzte die Leuchtdioden ein und verlötete die Anoden so, dass alle mit einander verbunden waren.


Dirk verlötet die LEDs in der Halterungsplatte

Anschließend galt es, an jede LED ein 30cm langes Kabel zu löten, welches später mit der Lochraster-Platine verbunden werden sollte. Hierbei teilten Dirk und ich uns die Arbeit auf: Die Kabel schneiden, abisolieren und zu verzinnen übernahm Dirk  - das eine Ende der Kabel an die Platine zu löten, war meine Aufgabe.  Das Anlöten der anderen Kabelenden an die Kathoden der einzelnen LEDs war dann gemeinsame Arbeit.


Viele viele Kabel!

Um bei dem ganzen Kabelwust zumindest ein wenig den Überblick zu behalten, verwendeten wir bei jedem achten Kabel eine andere Farbe als bei den vorherigen sieben. Dadurch musste an jedem Schieberegister-Chip das erste Kabel immer die Sonderfarbe haben, sonst war wohl etwas falsch gelaufen. 

In der Zwischenzeit beschäftigte Thomas sich damit, den Produktionsprozess der Platinen zu optimieren um sowohl Zeit zur sparen, als auch die Qualität zu steigern. 

Mitten im Arbeitsvorgang verweigerte der Lasercutter dann überraschend den Dienst und verlangte nach einem neuen Luftfilter. Da dieser aber nicht kurzfristig beschafft werden konnte, mussten wir die Arbeiten an dieser Stelle unterbrechen. Von da an konzentrierten wir unsere gesamte Energie darauf, die vier Elektroniken und Verkabelungen fertig zu stellen. 

Am Ende des vierten Tages hatten wir dann tatsächlich für jede der vier Uhren die Elektronik fertig gestellt, getestet und ge-bugfixed. 

Interessante und zum Teil überraschende Fehlerquellen gab es auch hier wieder ausreichend in Form von defekten LEDs, defekten Schieberegistern und kontaktlosen Lötstellen. Wiederum wären wir hier ohne Jens´ Oszilloskop aufgeschmissen gewesen. 

Eigene Klebefolien schneiden

Gestern wurde mir bewusst, dass man mit dem Lasercutter auch Klebefolien schneiden kann. Das musste natürlich gleich getestet werden!

Also direkt mal ein Bild aus dem Netz geladen, vektorisiert und gelasert.


Das größte Element, bzw. das Stück mit der besten Möglichkeit zur Ausrichtung dient zur groben Positionierung.
Dabei ist egal, ob dieses Stück Folie am Ende auf der Fläche verbleiben soll.

Alle folgenden, kleineren Folienteile klebt man dann einfach von außen nach innen, bis die Fläche komplett zugeklebt ist.


Anschließend entfernt man die nicht gewünschten Teile, so dass nur noch das Motiv übrig bleibt.

Arduino Workshop Kit (unboxing)

Heute konnte ich das Kit Workshop Base (mit Arduino Board) von RS Components auspacken und mir einen ersten Eindruck davon verschaffen.

Bereits auf den ersten Blick fällt mir auf, dass die Zusammenstellung des Kits auf Qualität und langfristige Nutzbarkeit ausgelegt ist:

Die Box für die Aufbewahrung der Bauteile und Box für die Drahtbrücken machen einen soliden Eindruck. 

Die ausgewählten Bauelemente decken im Vergleich zu anderen Lernpaketen ein recht breites Spektrum an Komponenten ab. Daher sollten die Möglichkeiten, was man mit dem Kit so alles bauen kann recht groß sein. Auch das Breadboard ist im Vergleich zu den mir sonst bekannten, beiliegenden Steckplatinen schon fast luxuriös groß.

Dem Kit liegen keine Bauanleitungen in Papier bei. Stattdessen stellen RS Components auf ihrer Seite Video-Anleitungen bereit, mit denen man zum Beispiel ein Theremin, ein Love-O-Meter oder einen Wahrsager bauen kann.

Die Videos sind gut gemacht und leicht verständlich. Ein kleiner Wermutstropfen ist dabei vielleicht, dass sie ausschließlich in Englisch verfügbar sind. Das sollte aber aus meiner Sicht für den Arduino-Interessierten bestimmt kein Problem sein ;-)

Das Kit ist für ca. 50 € erhältlich und bietet aus meiner Sicht deutlich mehr Möglichkeiten als beispielsweise das teurere „Lernpaket für Arduino“ von Franzis.

Für Arduino-Einsteiger oder Elektronik-Interessierte bestimmt ein prima Weihnachtsgeschenk.

Ich werde die nächsten Tage darauf verwenden, ein paar Experimente mit dem Kit durchzuführen und werde natürlich hier darüber berichten.

Hackathon 2012: Projekt Wortwecker - Teil 1

Im September war es dann soweit: Dirk, Jens und Thomas fanden sich ein, damit wir gemeinsam 4 Tage und Nächte lang Pizza essen, Cola trinken und basteln konnten.

Unser Ziel war es, dass am Ende jeder der vier Bastler einen fertigen Wortwecker mit nach Hause nimmt - also eine Uhr, welche die aktuelle Zeit in Form von Sätzen anzeigt. Dabei werden die Buchstaben durch einzelne LEDs mit entsprechendem Passepartout dargestellt.

Geplanter Funktionsumfang des Wortweckers:

•Anzeige der Uhrzeit
•Automatische Zeitstellung per Funkuhr
•Helligkeit der Leuchtdioden je nach Umgebungshelligkeit
•Weck-Zeit einstellbar
•Weck-Melodie definierbar

Als „Gehirn“ der Uhr wählten wir einen Arduino Uno

Arduino Uno mit Funkuhr-Modul
Arduino Uno mit Funkuhr-Modul

Insgesamt sind pro Wecker 112 LEDs verbaut, welche alle einzeln angesteuert werden möchten. Da der Arduino natürlich nicht über so viele Ports verfügt, muss noch eine entsprechende Schaltung zwischen Arduino und LEDs eingesetzt werden. Kern dieser Schaltung sind bei unserem Projekt 14 Stück TPIC6C595 Schieberegister pro Uhr. 

Ohne Plan läuft nichts...
Ohne Plan läuft nichts...

Da wir nicht nur ein reines Löt- und Bestückungs-Projekt durchführen wollten, entschieden wir uns für die Verwendung von Lochrasterplatinen statt geätzte Platinen zu designen. Eine Wahl, welche wir bei einem „nächsten Mal“ sicher überdenken würden ;-)

Tag 1

Los ging es am ersten Tag mit der Programmierung des Arduino, wobei dieser Tag eigentlich nur ein halber war, da wir erst am späten Nachmittag begannen und zu diesem Zeitpunkt auch erst zu dritt waren.

Während Dirk und Thomas die LED-auf-Worte-Übersetzung und die Beschickung des Schieberegisters vorbereiteten, konnte ich mich mit dem Auslesen des Funkuhr-Modules befassen.

Dirk und Thomas programmieren die Schieberegister
Dirk und Thomas programmieren die Schieberegister

Was mich zugegebener Maßen an den Rand des Wahnsinns getrieben hat. Der verwendete Funkuhr-Empfänger ließ sich nicht korrekt auslesen und verweigerte jede sinnvolle Zusammenarbeit. Einer Stunde und viele Test-Programme später probierte ich ein zweites Exemplar aus, und – aha – dieses funktionierte dann augenscheinlich. Also war wohl der erste Empfänger kaputt. Am nächsten Tag funktionierte dann aber auch dieser zweite Empfänger nicht mehr bzw. nur noch sehr sporadisch.

Am Ende stellte sich per Zufall heraus, dass das Notebook den Empfang der Uhr störte: Der Abstand der Uhr zum Notebook bestimmte, ob diese ein (funktionierendes) Zeitsignal empfangen konnte oder halt nicht.

Wenn die Funkuhr ausreichend weit vom Notebook entfernt ist, funktioniert sie plötzlich
Wenn die Funkuhr ausreichend weit vom Notebook entfernt ist, funktioniert sie plötzlich


Impressionen vom Schieberegister-Test-Arbeitsplatz

Tag 2 

Der zweite Tag startete mit den Arbeiten an der ersten Platine. Die Aufgaben waren die Verteilung der Bausteine und die optimale Verdrahtung der Lochrasterpunkte als Ersatz für Leiterbahnen. Im Nachhinein betrachtet liegt die Anzahl an Drähten und Bauteilen pro Platine wahrscheinlich knapp an der Grenze (oder auch darüber), was man noch per Lochraster machen kann oder sollte.

Die Platine wird bestückt..
Die Platine wird bestückt...

... und verlötet
... verlötet, und gemessen

Nachdem Jens und Thomas die erste Platine fertig bestückt und verlötet hatten, ging es an das Hardware-Debugging. Prima war dabei, dass Jens sein Oszilloskop mitgebracht hatte, denn die Schaltung verhielt sich überhaupt nicht so wie erwartet.

Auch hier zeigte sich nach langem Suchen, dass wir – wie schon bei der Funkuhr – einem Phantom nachgejagt waren.

Gut dass Jens sein Oszilloskop dabei hatte
Gut dass Jens sein Oszilloskop dabei hatte

Arduino und die Arrays

Offenbar initialisiert ein Arduino Programm ein Byte-Array auf dem Heap mit Nullen, während es auf dem Stack den Speicher bereit stellt wird, jedoch der vorherige Inhalt der betroffenen Speicherzellen unverändert bleibt. Das frühe Testprogramm mit ausschließlich statischem Array funktionierte daher wunderbar. Für den Test der fertigen Platine hingegen waren die identischen Code-Zeilen bereits in Methoden ausgelagert worden und verhielten sich daher anders. Aber wer soll so etwas erahnen? Da liegt es näher, nach Fehlern auf der umfangreich verdrahteten und verlöteten Platine zu suchen... und das dauert dann durchaus mal mehrere Stunden.