PIE plaatwerk en constructie RGB ringklok

Hierboven is te 'zien' hoe de tijd op de RGB ringklok wordt weergegeven.

Voorwoord
Exploded view
Inleiding
Klok functies
   Uren, minuten en seconden
   Wekker
   Thermometer
Behuizing
   Het tekenen van de behuizing
Frontjes
     Front voor
     Front midden
     Front achter
PCB
Afbeeldingen
Filmpje zet het geluid zacht!
Solid Edge (2020 - 2022)

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.

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.

Inleiding

Hoewel deze beschrijving grotendeels over de elektronica van de klok gaat, is het plaatwerkdeel de basis en het hoofddoel van dit werkstukje. Om eerder 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.

De Arduino en de klokchip worden op een universeel printplaatje geplaatst en de bedrading naar de ringen en potmeter wordt met schroefklemmen uitgevoerd.

De voeding kan via een USB adapter of andere 5 volt voeding uitgevoerd worden.

 

 

 

Een regelbare weerstand wordt gebruikt voor het instellen van de lichtsterkte. 's Nachts geeft het namelijk nogal veel licht.

 

 

Schroefklemmen (Terminal Block Connectors) worden gebruikt voor het bedraden van de onderdelen.
Omdat ze 'in elkaar geschoven' kunnen worden, kan een viervoudig aasluitblok gemaakt worden.
Wanneer de pootjes gebogen worden, kunnen deze ook op de RGB ringen gesoldeerd worden.

 

 

 

 

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

 

 


RGB ring 12 led's.


Klokchip DS3231


Arduino Nano


Regelbare weerstand


Terminal Block Connector

 


3D geprinte pootjes
worden met popnagels
vastgezet.

Klok functies

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, maar het was esthetisch minder aantrekkelijk. Vandaar dat er gekozen is voor 2 ringen. Een derde ring 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. Dat is momenteel nog niet in de software opgenomen.

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 bovenste 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.

 

Frontjes

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

 

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.

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

Tijdens het ontwerpen gebruikte ik het lettertype Comic Sans. Alleen de letter m leidde altijd tot een foutmelding. De richting van de 'cut' was constant verkeerd georiënteerd.

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 probellem zijn.
Twee digitale en twee analoge aansluitingen 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 het 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 aanduidingen suggereren.

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

SLC = gnd
SDA = VCC
enz

Afbeeldingen (oud)

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.

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. Er lastig dus. Op school gebruiken we versie 2020, hat 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.

Erg lastig dus, ik kan niet met twee verschillende versies werken.