Der WortWecker ist fertig

Nachdem das Projekt nun ein paar Monate in der Schublage lag (siehe Teil 2 und Teil 1) ist die Uhr nun endlich einsatzbereit.

Ein erster Funktionstest vor dem endgültigen Zusammenbau:

Die Taster zur Einstellung der Alarmzeit und der Lautsprecher müssen noch angebracht werden:

Noch ein letzter Blick in das Innenleben:

Ein abschließender Test aller LEDs:

Die Uhr an ihrem Bestimmungsort :-)

Wird es dunkel, dimmt das Licht der LEDs (gesteuert durch den verbauten Helligkeitssensor) entsprechend ab:

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. 

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.