PIE plaatwerk en constructie RGB ring klok
     Snel naar...

    VoorwoordExploded viewInleidingGebruikte onderdelenKlok functiesUren Minuten en Seconden

    WekkerThermometerBehuizingFrontjesVoorMiddenAchterh & mZijkantenPCBCH340

    Arduino INO softwareWindows app RainbowFilmpjeFoto'sSolid Edge 2020 - 2022

    Losse floddersAICopyright

Hiernaast is te 'zien' hoe de tijd op de RGB ringklok wordt weergegeven.
     Rood = uren
     Groen = minuten
     Blauw = seconden
Het aflezen van de klok is op 5 minuten nauwkeurig.

20-8-2022 Complete handleiding RGB ringklok
- Bouwbeschrijving
- Software Arduino
- Tekeningen
- Windows app
- enz.

         Voorwoord

De afdeling PIE heeft te maken met een jarenlange afname van het aantal leerlingen. Wij hopen met aantrekkelijker en modernere werkstukken i.i.g. te bereiken dat de interesse en bekendheid voor dit vak weer vergroot wordt. Op zich zegt de naam PIE veel kinderen en ouders namelijk niets.

Het is zeker de bedoeling dat het vakgebied PIE tot zijn recht komt, maar door het toevoegen van elektronica kan bijvoorbeeld een plaatwerkstuk functioneler en daarmee ook aantrekkelijker worden. Bijvoorbeeld werkstukjes waarbij de mobiel als ondersteuning of voor het vervullen van een bepaalde functionaliteit ingezet kan worden.

In principe kunnen de leerlingen met de Arduino IDE kennis maken met programmeren. Met een eenvoudig programma kan de leerling een ledje van de ring bijvoorbeeld laten knipperen.

Wanneer men/je zelf wil(t) programmeren zijn de arduino-lessen.nl een goed begin.
Binnenkort hoop ik een paar introlessen te maken waarbij, met een paar programmeer voorbeelden, de leerlingen 'zien' hoe ze een led van de ring aan en uit kunnen zetten of een looplicht kunnen maken. De broncode wordt dan ook als download beschikbaar gesteld.

28-8-2022 Nieuwe .hex versie.

Wanneer de klok voor het eerst aangezet wordt, staan er nog geen RGB waarden in het geheugen. Dat resulteerde in een fout waardoor de klok niet verder opstartte. Dat is in deze versie gerepareerd.

         Exploded view

De montage van de onderdelen kan in principe ook aan de binnenkant uitgevoerd worden. Het is alleen wel iets lastiger om te monteren.

De samenstelling kan ook als .stl bestand opgeslagen worden, maar .stl kan geen kleuren opslaan. Wel kan Solid Edge het opslaan als .PDF welke dan met de Acrobat Reader in kleur bekeken kan worden. Exploded View Samenstelling Veelal wordt dit bestand in de browser geopend, dan werkt het niet. Gebruik de Acrobat reader van Adobe.

         Inleiding

Hoewel deze beschrijving grotendeels over de elektronica van de klok gaat, is het plaatwerkdeel en het in CAD tekenen van de onderdelen de basis en het hoofddoel van dit werkstukje. Om boven genoemde redenen is het klokgedeelte toegevoegd.

De klok bestaat uit twee RGB ringen, elk met 12 led’s. Het geheel wordt bestuurd door een Arduino Nano die met een klokchip verbonden is om de juiste tijd in te lezen en weer te kunnen geven, ook wanneer deze uitgeschakeld is geweest.

Als voeding kan een Powerbank, Adapter of USB poort van een computer gebruikt worden. Deze moet minimaal een stroom van 0,42 A kunnen leveren,
Controleer van te voren of uw voeding geschikt is. Deze maximale stroom is van toepassing wanneer de ringen wit branden bij maximale helderheid. Dus bij R = 255, G = 255 en B = 255 voor uren en minuten. Bij de standaard instellingen is de stroom 0,04 - 0,10 A.

         Gebruikte onderdelen

Lang geleden had ik al al eens RGB ringen gekocht. Deze hebben echter 14 led's en zijn daarom niet geschikt voor het bedachte ontwerp.

Bij Tinytronics vier RGB ringen besteld om te te 'zien' hoe dat het beste gebruikt kan worden. Deze hebben een buitendiameter van 52 mm. Maar zijn echter wel 5 Euro per stuk.


Bij Amazon is de diameter 50 mm. maar 2,30 Euro per stuk.
De diameter van het gat in het 'front midden' is dus afankelijk van de bestelde RGB ringen

 

De klokchip, waar ik voor gekozen heb, is mede door de ingebouwde temperatuursensor erg nauwkeurig. De temperatuur kan ook ingelezen en op de ringen weergegeven worden. Momenteel wordt dat nog niet in de Arduino software weergegeven, maar wel beschikbaar in de Windows app.

De Arduino Nano biedt ruim voldoende aansluitingen om alle functies uit te voeren. Prijzen zijn helaas wel (on)behoorlijk gestegen. Er zijn goedkopere (compatible?) alternatieven te vinden welke ik nog niet getest heb.

De Arduino Nano en de klokchip worden op een speciaal ontworden printplaatje geplaatst en de bedrading naar de ringen en potmeter wordt met schroefklemmen uitgevoerd. De prijzen rijzen door het verre reizen momenteel wel de pan uit ;-}

De voeding kan via een USB adapter of bijvoorbeeld een USB aansluiting van een computer uitgevoerd worden. Als alle led's wit zijn (R = 255, G = 255 en B = 255) en de helderheid maximaal, dan is de stroom maximaal 0,42 A. Controleer of de door jou gebruikte adapter minimaal geschikt is voor 0,5 A (500 mA). Een computer USB poort levert normaal gesproken maximaal 500 mA.

Een regelbare weerstand wordt gebruikt voor het traploos instellen van de lichtsterkte. 's Nachts geeft de ringklok namelijk nogal veel licht.
Wanneer de lichtsterkte volledig 'teruggedraaid' wordt, stopt het blauwe ledje met knipperen,
Voor een goede werking wel even vooraf inspuiten met Kontakt 60-61. Anders 'juttert' de analoge ingang nogal.

Schroefklemmen (Terminal Block Connectors) worden gebruikt voor het bedraden van de onderdelen.

Omdat ze 'in elkaar geschoven' kunnen worden, kan eenvoudig een viervoudig aasluitblok gemaakt worden.

Voor de RGB ringen was ik van plan kleinere schroefklemmen te gebruiken. (pitch 2,5 mm.) Helaas breken deze snel af van de RGB ring en is er voor gekozen de draden er op te solderen. Als trekontlasting worden deze met secondelijm vastgezet en hebben de letters h en m een lipje gekregen.

Vier 3D geprinte pootjes worden met popnagels (3,2 mm.) vastgezet. De leerling tekent deze zelf in Solid Edge. Er is daarbij 'ruimte' voor een eigen ontwerp.

 

 

RGB ring 12 led's TinyTronics


RGB ring 12 led's. Amazon


Klokchip DS3231

 


Arduino Nano

 

 


Regelbare weerstand


Terminal Block Connector

 


3D geprinte pootjes
worden met popnagels
vastgezet.

         Klok functies
Er is van alles en nog wat als extra's te bedenken. Voorlopig ben ik al blij dat ik momenteel een werkbaar werkend model heb. Misschien maak ik er ooit nog een minuten ring of strip bij, voorlopig eerst maar eens zien of de leerlingen het 'leuk' vinden.
         Uren, minuten en seconden

In eerste instantie werd gedacht aan één ring waarop uren en seconden weergegeven zouden worden. Dat werd wat lastig met het aflezen van de tijd en het was esthetisch minder aantrekkelijk. Vandaar dat er gekozen is voor 2 ringen.

Een derde ring of strip voor seconden of delen van minuten is eventueel een optie.

         Wekker

Er kan een wekker functie toegevoegd worden. Dan moeten er echter wel meerdere bedieningselementen zoals druk- en draaiknoppen aan toegevoegd worden.

Het bedraden wordt dan wel behoorlijk lastiger.

         Thermometer

Op de klokchip DS3231 zit standaard een thermometer. Deze wordt gebruikt om de invloed van veranderende temperatuur op het kristal te compenseren.

De temperatuur kan ook ingelezen- en op de ringen weergegeven worden.
Momenteel alleen in de APP af te lezen.

         Behuizing

De behuizing wordt in Solid Edge Sheet Metal getekend.

Leerlingen moeten, ter beoordeling, de zelf getekende behuizing naar mij mailen. Dit is een deel van het formatieve eindcijfer.

Download Solid Edge PSM

Zijkanten (2 mm. messing?)

Download Solid Edge PAR
Download Solid Edge rechts PAR

 

De kunststof onderdelen voor het front worden met behulp van de lasersnijder geproduceerd. De behuizing kan van Aluminium, maar kan dan i.i.g. niet met onze eigen machine gemaakt worden. Daarom gebruiken wij 0,6 mm. RVS .

De bovenstaande uitslag komt direct uit Solid Edge. Opgeslagen als .DXF kan deze in MetalCut gelezen worden. De snij- en buiglijnen worden op verschillende lagen geplaatst.

Op de meest linkse na, zijn de buiglijnen niet nodig. De kleine uitsparingen in de hoeken geven precies aan waar het plaatje in de zetbank geplaatst moet worden. Bij het buigen wordt het 'uitstekende' randje net wel/niet geraakt, ik hoefde geen vulplaatjes op de buigbalk te leggen.

Het buigen viel mij enorm mee, let er wel op dat de hoeken voor de bevestiging van de frontjes nauwkeurig gebogen worden (75 en 15 graden), achteraf is dat slecht te corrigeren.

         Het tekenen van de behuizing

In het hiernaast staande filmpje wordt uitgelegd en voorgedaan hoe je de behuizing tekent in Solid Edge.

Het is handig wanneer je dit filmpje op je mobiel afspeelt terwijl je het tekent op de computer.

De hiernaast staande QR code is de link naar het filmpje.

 

Het tekenen van de behuizing

         Frontjes (Het tekenen van...)

Het tekenwerk moet door de leerlingen zelf uitgevoerd worden. Net als bij andere werkstukken zijn, wanneer dat van toepassing is, de tekeningen een onderdeel van het cijfer.

De onderstaande onderdelen worden tevoren gesneden omdat het nogal lastig is om elke tekening te controleren en 'per stuk" te snijden. Een persoonlijk tintje kan eventueel, met een strip aan de voorkant van de klok, gegeven worden.

         Front voor

Tijdens de corona crisis werden door de school spatschermen geplaatst. De beschadigde spatschermen gebruik ik als frontje voor de RGB ringklok.

Deze tekening kan als basis voor de onderstaande tekeningen gebruikt worden.

Download Solid Edge PAR
Download Solid Edge DFT

Maten

In het hiernaast staande filmpje wordt uitgelegd en voorgedaan hoe je het voorste frontje tekent in Solid Edge.

Het is handig wanneer je dit filmpje op je mobiel afspeelt terwijl je het tekent op de computer.

De hiernaast staande QR code is de link naar het filmpje.

 

Het tekenen van het voorste frontje

         Front midden

Er kan verschil tussen basis, kader en gl worden gemaakt door de rechthoekige uuraanduidingen weg te laten. Deze worden getekend met behulp van de functie Pattern

Download Solid Edge PAR
Download Solid Edge DFT

De kleur is afhankelijk van het gekozen materiaal.

Maten

         Front achter

Door de 'rechthoeken' worden de aansluitingen van de RGB ring gevoerd. Deze worden uitgevoerd met schroefverbindingen.

Download Solid Edge PAR
Download Solid Edge DFT

Maten

h & m

                   

Bij de gele geprinte voetjes, horen natuurlijk gele letters. Omdat ik geen gele plaat heb, is snijden niet mogelijk, maar printen natuurlijk wel.
De dikte is eenvoudig aan te passen. De letters worden er van achteren in ingedrukt.

De trekontlasting van de rgbring draden was nog een probleempje. Lijmen met secondelijm gaat op zich goed, maar het opvangen van de axiale krachten is het belangrijkst.

Met een lip aan de letters is dat goed op te vangen.

h.par h.stl m.par m.stl

         Zijkanten

De zijkanten zijn grotendeels gelijk. Hiernaast staat de rechter zijkant.

De rechter DXF zijkant kan gebruikt worden in MetalCut.

Wis voor de linkerzijkant gewoon de gaten voor USB en Potmeter.

Download Solid Edge par
Download Solid Edge.dft

Download Solid Edge dxf

Wanneer de aansluiting van het PCB per ongeluk links zit, moet een nieuw zijkantje getekend worden.

 PCB Printed Circuit Board

Het bovenstaande PCB is speciaal gemaakt om het aantal door de leerling uit te voeren elektronische bewerkingen te beperken. Wel is het de bedoeling dat de leerlingen zelf de componenten op het PCB solderen. Gezien de eerder opgedane ervaringen met een vergelijkbaar werkstuk mag dat geen probleem zijn.
Twee digitale aansluitingen (D2 en D3) en één analoge aansluiting (A7) zijn 'naar buiten' gebracht voor toekomstige uitbreidingen zoals bijvoorbeeld een wekker.

Prijs per st. +/- 2,99 Euro bij 10 stuks zonder verzendkosten.

b = 95 mm. hartafstand van de gaten horizontaal = 86,36 mm.
h = 50 mm. hartafstand van de gaten verticaal = 43,18 mm.

't Is nog wel een heel gepuzzel om zo'n printje goed te krijgen, vooral ook omdat ik zelden printjes ontwerp. Met het programma Fritzing is het wel te doen, maar het vergt gewoon veel tijd om er weer een beetje in te komen.

Omdat de batterij van de klok gewisseld moet kunnen worden, wordt de print ondersteboven gemonteerd.
De aansluitingen zijn dus anders dan de benamingen suggereren.

De pootjes worden 'recht' gebogen en aan de andere zijde worden nieuwe 'pootjes' toegevoegd.

CH340 windows driver

Wanneer de Arduino op een Windows computer aangesloten wordt moet er eenmalig een driver geïnstalleerd worden.

Soms gaat dat automatisch maar het kan ook zijn dat de driver gedownload en handmatig geïnstalleerd moet worden.

Hiernaast staan links met meer informatie daarover.

Installeren en downloaden

CH340 Windows driver download en info

         Arduino software (.hex en .ino bestanden.)

In een Arduino kun je software laden waardoor allerlei verschillende taken uitgevoerd kunnen worden. Vaak zit er in een nieuwe Arduino al een programma dat een ledje kan laten knipperen.

De RGB Ringklok werkt ook met zo'n programma, maar voordat de klok werkt moet dat programma er in geupload worden. Er zijn verschillende soorten programma's...

Bestanden die eindigen op .ino
de broncode van deze programma's kun je in de Arduino uploaden, bekijken en aanpassen. Deze programma's kunnen in de Arduino IDE bewerkt en geupload worden. Dat kan ook de online Arduino IDE, maar daarvoor is wel een gratis account nodig.

Bestanden die eindigen op .hex
De broncode kun je in de Arduino uploaden, maar niet bekijken of aanpassen. Voor het uploaden daarvan kun je het beste XLoader gebruiken.

De RGB Ringklok software plaats je als volgt in de Arduino.

  • Download het bestand
    RGB_ringklok.zip .ino versie 1.00 28-08-2022
  • Klik er met de rechtermuistoets op en pak het uit
  • Download XLoader en start het
  • Selecteer het gedownloade .hex bestand
  • Selecteer het juiste Device
  • De COM poort kan een cijfer van 0 tot 256 zijn
    Geen cijfer?
    - Sluit de RGB Ringklok aan op de computer!
    - Is de CH340 driver geinstalleerd?

  • Zet de baudrate op 115200
  • Klik op Upload

Als het goed is wordt het programma in de Arduino geladen en daarna meteen gestart. De tijd wordt dan ook op de ringen getoond, dat zal in de meeste gevallen 12:00 u. zijn.

         Windows app

Met de onderstaande Windows software kan/kunnen de...
     - tijd
     - datum
     - temperatuur in de klok
     - kleuren van de ringen
op eenvoudige manier ingesteld of ingelezen worden.

Het hier bovenstaande programma werkt onder Windows en hoeft niet geïnstalleerd te worden. Hiermee kan op eenvoudige manier de tijd en datum gesynchroniseerd worden.

Lees de handleiding voor meer informatie.

RGB ring klok.exe of
RGB ring klok.zip
versie 1.0.29 12-8-2022

Complete handleiding RGB ringklok.
versie 20-8-2022

Rainbow

In plaats van de tijd kan er ook een zogenaamd rainbow effect op de ringen weergegeven worden.

Die instelling wordt gestart wanneer de regelbare weerstand helemaal rechts om gedraaid- en daarna de klok aangesloten wordt.

Hiervoor dient minimaal .ino versie 0.99 27-08-2022 in de Arduino geladen te zijn.

Zie het onderstaande filmpje.

Filmpje Op de klok kan ook een rainbow animatie weergegeven worden.

         Foto's
 
 
 
         Solid Edge

Op school gebruiken wij Solid Edge (produceren) en Autocad (energie) voor het tekenwerk. Solid Edge was destijds gebruikelijk voor het vak Technologie en de licentie stond toe dat leerlingen een kopie konden krijgen om thuis te gebruiken.

Momenteel heeft onze school een licentiebeleid van 100 dagen. Dat lijkt lang, maar is zo voorbij en geeft regelmatig problemen wanneer je thuis wilt tekenen.

Thuis teken ik bij voorkeur op een systeem met twee monitoren en onlangs was de licentie weer eens verlopen. Het zou moeten kunnen werken na een aanpassing van de server waar de licentie op staat. NIET DUS.
Het blijkt dat de licentieserver bij ons op school draait, dus met de (vaste ;-) computer onder de arm om de 100 dagen even naar school. Gelukkig hebben we daar genoeg monitoren, toetsenborden en muizen, die hoef ik dus niet mee te slepen, tevens is systeembeheer zeer welwillend om te helpen wanneer ik daarom vraag.

Dan maar een versie bij Siemens gedownload. Versie 2022 Teacher Edition. Nou werkt prima, hier en daar wat anders, wat natuurlijk vervelend is wanneer je een filmpje in 2020 gemaakt hebt.

Na het tekenen wil ik verder gaan op de laptop. Dat werkt niet! Het lijkt er op dat het opslag format gewijzigd is. Waar je in Autocad een versie voor het opslaan kunt kiezen, is dat bij Solid Edge niet mogelijk. Op school gebruiken we versie 2020, het zou dus betekenen dat door mij gemaakte tekeningen daar niet meer te openen zijn. Dat geldt dan ook voor tekeningen die van deze site te downloaden zijn.

Dus weer terug naar 2020. Jammer want van wat ik er zo gauw van zag ondersteunt 2022 bij het renderen het gebruik van de grafische kaart.

Tijdens de vakantie wil ik nog wat instructiefilmpjes maken. U begrijpt het waarschijnlijk al...



De sleutel is gebroken
Is er dan geen 'smid' in 't land
Die de sleutel maken kan?

 

Twee dagen voordat ik op vakantie ging nog naar school geweest om de Lasermachine iets te laten snijden. Deze moet namelijk minstens eens in de drie weken gebruikt worden om schade (desintegratie) aan de laser te voorkomen.
Er zou een nieuwe licentie(server) aamgemaakt zijn, dus maar weer geprobeerd. Nu kon ik de licentie wel verlengen tot na de vakantie, daarna zien we wel weer.

3-9-2022

De problemen rijzen de pan uit. Het werkt nog steeds niet ondanks de inzet van externe specialisten. Maandag maar eens info betreffende SolidWorks aanvragen. Je kunt beter een betaald werkend, dan een gratis niet werkend CAD tekenpakket gebruiken.

En de lessen dan? Tja zeg het maar...

5-9-2022


         Losse flodders

Zomaar wat dingetjes die ik op internet tegenkwam of nog verzonnen heb.

Een geanimeerde lamp.
Mag van mij wel iets rustiger, maar mooi vormgegeven

Gekleurde RGB Ring animaties.
Op beide ringen worden flitsende en mooie rainbow animaties weergegeven. Binnenkort wordt de code een klein beetje aangepast en kan de lichtsterkte ook geregeld worden. Moet nog nadenken of ik deze apart houd of in de klok integreer.

Sensor gestuurde animaties.
Met de sensor apds-9960 kunnen handbewegingen gedetecteerd worden. Handig voor het toepassen van verschillende functies. Kan misschien achter het transparante frontje geplaatst worden.

Zomaar een eigen ideetje...
Een dobbelsteen functie in de RGB ringklok.
Door op een knopje te drukken of met een handbeweging wordt op beide ringen een random waarde van 1 t/m 6 weergegeven. (2 Keer is handig voor monopoly.)
Zolang de knop o.i.d. ingedrukt blijft verschijnt een animatie op de ringen.

 

Zelf creatief met kunstmatige intelligentie, is op de PCM website een item.

In NightCafe kun je zelf eenvoudig een aantal creaties maken.

Ik heb wat trefwoorden ingevoerd om te zien wat het doet. Hiernaast staan enkele kunstmatige afbeeldingen gemaakt n.a.v. de daar onderstaande trefwoorden.

Mijn IQ schiet te kort om de afbeeldingen helemaal te begrijpen. ;-)

         Copyright

Alle (auteurs)rechten op de inhoud van de internet site, te weten alle teksten, afbeeldingen, software of informatie in andere vorm, komen toe aan de eigenaren.

© 2003-2022 Clip art, Easy Computing SA.
© 2021-2022 H.O.Boorsma.