Horloge QlockTwo

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Introduction

Réalisation d'une horloge QlockTwo, mais pour un prix inférieur à 25€, et en bois.

J'ai découvert le principe de l'horloge en me baladant à Genève, ou je suis tombé sur une boutique Qlocktwo, et l'idée des lettres s'allumant pour donner l'heure m'a donné envie de m'en fabriquer une

Je suis d'abord parti sur la conception de cette horloge Qlocktwo a l'aide de portes logiques pour chacune des leds. mais on m'a finalement dit que cela serait trop compliqué, et j'ai ensuite cherché si il n'y a avait pas un équivalent à arduino avec 100 pins contrôlables (une pour chacune des leds), et on m'a orienté sur la programmation de micro-processeur.

Mais la encore, on m'a dit que piloter 100 leds avec 100 pins c’était un peu bourrin, et on m'a donc parlé de multiplexage. Hélas, malgré la motivation de HULK28 et mag1, le projet à été mis au point mort.

Jusqu'au beau jour ou j'ai découvert les bandes de leds programmables, qui permettent de piloter des leds avec 1 seul pin, (et j'ai découvert par la même occasion l'arduino Nano, qui est tout simplement parfait pour tout mes projets : petit et pas cher).

Sommaire

Fichiers

Matériel

Pour réaliser une horloge, on aura besoin de :

Ma liste

Voici le matériel que j'ai utilisé, mais vous n’êtes pas obligé d'utiliser exactement le même (voir partie sur les remarques du matériel) :

Ce qui fait un coût d'environ 30 € (auquel il faudra ajouter le prix de livraison, et le prix de la découpe laser)

Cependant, beaucoup des éléments de cette liste sont commandable uniquement par 10, alors que l'on en a besoin que d'un seul.

En construisant 3 horloges en même temps, on passe de 30€ à 20€ par horloge, et le prix de la commande n'est multiplié que par 2.

On ajoutera à cela de la colle à bois et un peu de soudure à l’étain, et des bâtons de colle pour pistolet à colle.

Remarques concernant le matériel

  • Composants :

    • J'utilise l'arduino Nano afin que cela puisse tenir dans le boîtier, mais en dehors de la contrainte de place, n'importe quelle carte arduino ferai l'affaire.

    • Afin d'avoir une meilleur précision de l'heure à travers le temps, et de conserver l'heure lorsque l'horloge est débranchée, j'utilise une horloge externe, une RTC, et plus particulièrement une DS3231, si vous avez une autre RTC à votre disposition, et si elle est assez petite pour rentrer dans le boîtier, vous n'aurez aucun mal à utiliser la votre en modifiant le code fourni.

    • Si vous n'avez pas de RTC, vous pourrez vous en passez en la remplaçant pas des variables globales qui sont incrémenté toutes les ms, mais cela sera moins précis, et nécessitera un réglage à chaque redémarrage.

  • Bande Led :

    • Le modèle que j'utilise dispose des puces WS2812B, je ne suis pas sur que cela fonctionne avec d'autre types de bande led.

    • Il faut au minimum 94 leds (1 pour chaque lettre), mais on peut vouloir avoir 1 led en plus pour faciliter le réglage. De même, si sur la ligne "ONZEPHEURES", vous ne voulez pas vous embêtez a faire 2 soudure pour économisez la led qui est sous le P, et qui ne s'allumera jamais, vous pouvez utiliser 11 leds pour la ligne, ce qui fera passer le nombre de led à 99.

    • La taille de l'horloge est prévu pour aller avec l'espace des leds sur une bande de 60 leds/m, mais si vous voulez une horloge plus petite ou plus grande, vous pourrez vous rabattre sur d'autres types de bandes, mais il faudra aussi refaire le fichier pour la découpe laser.

    • La bande led que j'ai utilisé est de type IP30, afin que l’épaisseur de la bande, entre 2 leds, soit négligeable, afin que la grille en bois poser par dessus n'est pas besoin de tenir compte de la bande.

  • Fils :

    • L'USB A mâle est utilisé pour alimenter l’arduino, et peut être facilement remplacé par un vieux câble de chargeur dont on soudera les fils à l'arduino (avec éventuellement, des fils soudés pour rallonger le câble). Si vous souhaitez alimentez l'arduino avec une autre source (alimentation JACK, etc..) libre à vous, mais attention à ne pas grillez votre matériel 5V !

    • Le fils électrique est utilisé pour les connexions internes et pour l'alimentation de l'horloge, le mieux est donc d'avoir beaucoup de petits fils fins monobrin pour les connexions internes, et un long câble avec 2 brins, un peu plus épais, pour l'alimentation, mais cela n'est pas indispensable.

  • Boutons :

    • Pour le réglage de l'horloge, j'utilise 2 petits boutons poussoir, qui sont actionnés via un bout de pique à brochette, mais on aurai pu utiliser ce type de bouton.

    • L'ergonomie du réglage que j'ai choisi, un bouton 'Mode', pour choisir le paramètre à régler, et un bouton 'suivant', pour changer la valeur du paramètre courant, mais on aurais pu avoir un bouton 'précédent' en plus.

  • Matériaux :

    • L'horloge peut être réalisé dans d'autres matériaux que le contreplaqué, la surface nécessaire pour l'horloge (hors façade) est d'environ 37 * 40 cm (en fonction du placement) et les fichiers sont fait pour une plaque de 3mm.

    • La façade (21 * 21 cm) peut quand à elle, être réalisé dans un matériau différent, dont l'épaisseur n'a pas d'importance (le boîtier peut être en MDF 3mm et la façade dans une plaque d'acrylique ou du bois massif, voir même une plaque de métal usiné à la fraiseuse).

Découpe de l'horloge

La première étape est de découper la plaque de contreplaqué afin d'obtenir les différentes pièces de l'horloge, pour cela, j'utilise la découpe laser du fablab le plus proche de chez moi.

Pour connaître le plus proche de chez vous, j'ai trouvé cette carte, mais j'ai l'impression qu'ils n'y sont pas tous (il n'y a pas celui de Chambéry).

Le fichier pour la découpe laser contient les différents éléments nécessaire.

Concernant l'usage de la découpe laser, et avec la machine et le bois que j'ai, les paramètres de découpe que j'ai utilisé sont :

Assemblage

L'assemblage de l'horloge n'est pas très compliqué, il suffit de ne pas se tromper de sens sur certaines pièces (bords de la boite et ordre de la grille).

J'ai également passé un certain temps à poncer les pièces, non seulement pour que cela fasse plus joli, mais aussi, dans le cas de la grille, pour que cela s’emboîte plus facilement.

Les quelques photos ci-dessous se chargeront d'expliquer le montage :

Concernant la grille, pour ne pas inverser les pièces, on peux se référer au marquage qu'il y a sur le fond.

La grille tient toute seule, il n'y a pas besoin de colle, et même si il y avait un peu de jeu, mieux ne faut pas la coller, ce qui permet de la démonter et de la réparer plus facilement.

J'ai utilisé, pour coller les bords de la boite, de la colle à bois, afin que cela tienne dans le temps, et cela soit moins visible.

Installation de la bande led

Il est maintenant temps de fixer la bande led au fond de la boite, celle que j'ai utilisé dispose d'une face autocollante au dos, ce qui est plus pratique que l'usage d'une colle (mais cela doit quand même se faire).

Le placement de la bande est faciliter par le marquage sur le fond, sur lequel on voit l'emplacement de la grille. On y voit également les lettres qui correspondent (normalement) au placement de la façade, ce qui permet de savoir plus facilement où économiser les leds.

Les soudures sont effectués avec du fil (monobrin de préférence) de cette manière :

Afin de vérifier en temps réel la qualité des soudures, j'ai transférer ce fichier test dans une carte arduino relier à la bande led. Ce code allume simplement toutes les leds, ce qui permet de voir si la soudure est bien faite ou non.

Et ensuite, il faut enchaîner les soudures :

(On voit que sur cette horloge, j'ai économisé les leds aux maximum en récupérant les leds inutilisé.)

Ensuite, il faut remettre la grille en place, ce qui nécessite de tailler un peu les bords de la grille pour faire de la place afin que les fils ne soit pas écrasés.

Il y a aussi, à certains endroits sur la bande leds, des soudures qui peuvent être suffisamment épaisse pour empêcher l'encastrement de la grille. Ici aussi, quelques coups de couteau permettent de régler le problème.

Schéma Électrique

Une fois la bande led soudés, il ne reste plus qu'a souder la bande led, ainsi que les autres composants, à la carte arduino.

Voici le schéma électrique :

Hormis les fils vers le port USB (où j'utilise le câble d'alimentation, coupé à la longueur voulue), j'utilise du petit fil.

Personnellement, je commence par les boutons (que je colle avec le pistolet à colle) :

Ensuite je m'occupe de relier les pins de l'horloge à la nano, puis la nano au fils du bouton et à la bande LED. Cela n'est pas le plus facile, mais avec un peu de patience et le schéma, cela n'est pas trop compliqué.

On peut également enlever la grille, ce qui permet d'avoir plus de place pour les soudures.

Il faut également entailler un peu les bords de la grille pour que les fils des boutons ne gêne pas l'enfoncement de la grille.

Finition

Voici maintenant à quoi ressemble l'horloge, il est maintenant temps d'uploader le code final dans l'arduino, car après elle ne sera plus accessible !

Je place ensuite un cache sur la partie qui contient l’électronique, afin que la lumière des leds rouge qui sont sur l'arduino et sur l'horloge soit masqué.

Pour la façade, je place une feuille de papier pour boucher les lettres.

Il faut ensuite fixer la façade à la boite, pour cela, j'utilise le pistolet à colle, car elle ne pénètre pas beaucoup le bois, ce qui facilitera le démontage en cas de besoin.

Pour être sur de l'alignement des leds avec la façade, je vous conseille d'allumer l'horloge pendant l'assemblage, ce qui permet de voir l'alignement des cases et des lettres.

Photos finales

Votre horloge est maintenant fonctionnel !

Fonctionnement

Le fonctionnement est basé sur l'usage des 2 boutons, et d'une LED pour faciliter le réglage.

Le principe est le suivant : L'un des 2 boutons est pour changer le mode, l'autre est pour changer la valeur du paramètre choisi par le mode.

Concrètement, en appuyant sur le bouton 1 (qui est celui de gauche ou de droite, selon votre câblage), on change le mode, ce qui est visualisé par le changement de led de la lettre V.

Voici la correspondance entre la couleur de la lettre V et le mode :

Et lorsque la lettre V est éteinte, on est dans le mode "Normal".

Ensuite, le 2eme bouton permet de changer la valeur choisi par le mode :

Pour résumer en un tableau, voici l'impact des boutons en fonction du mode :

Mode courant Bouton 1 Bouton 2
normal mode suivant (heure) rien
heure mode suivant (minute) +1 heure
minute mode suivant (couleur) +5 minutes
couleur mode suivant (luminosité) couleur suivante (selon un cycle)
luminosité mode suivant (normal) luminosité suivante (selon un cycle)

Idée d'amélioration

Voici quelques idées qui pourrait vous donnez envie d'améliorer l'horloge !