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Horloge Wordclock, l'heure en mots !

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Difficulté:

Ce tutoriel a pour but de présenter et d'expliquer de quelle manière je m'y suis pris pour fabriquer cette belle horloge design. 

Mon objectif étant d'essayer de rester proche de l'originale la "Qlocktwo Classic" tout en restant le plus éloigné possible de son tarif vertigineux (complètement inabordable et inconcevable pour le petit maker du dimanche que je suis)

Des projets sur cette fabrication il y en a beaucoup, et heureusement, car cela est une source d'aide et d'inspiration précieuse. Cependant je n'ai pas réussi à trouver un tutoriel qui regroupe et corresponde totalement à mes attentes. 

J'entends par là :

  • - Une horloge qui affiche l'heure avec des mots en couleur 
  • - Une Led par lettre pour une plus grande qualité d'animation 
  • - Précise à la seconde (pas de dérive dans le tps), qui se règle et se gère toute seule
  • - Connectée : paramètres accessible depuis un smartphone (wifi) (aucun bouton)
  • - Une gestion de la luminosité en fonction de la lumière ambiante
  • - D'aspect esthétique mince, totalement vitrée et sans encadrement 
  • - Une volonté de conception intérieure-extérieure la plus propre possible
  • - Durable et donc réparable très facilement en cas de problèmes
  • - Un coût de fabrication abordable (en moyenne, une petite centaine d'euros).

Coté dimension, elle mesure 450x450mm pour 20mm d'épaisseur, le tout animé par 114 Leds RGB.

Sa fabrication et son assemblage en font un projet varié, intéressant, où l'on peut de mon point de vue, obtenir un excellent résultat. Et quelle satisfaction lorsqu'elle s'illuminera pour la première fois. Ne vous restera alors, plus qu'à trouver un bel endroit pour installer et admirer votre création utile, décorative et qui sort de l'ordinaire.

Afin de mener au mieux ce projet et faire le maximum de choses par mes propres moyens, j'ai eu recours à un petit routeur cnc que je possède. Bien entendu, il reste tout à fait possible de faire sans. En revanche, il faudra tout de même disposer de quelques outils électroportatifs tel que perceuse, défonceuse. 

Et si dans une étape, vous faites face à des incompréhensions, vous rencontrez des difficultés pour vous procurer ou réaliser votre vinyle, panneaux, carte électronique ou autres, n'hésitez pas à me contacter, je ferai de mon mieux pour vous venir en aide.

N'hésitez plus, Lancez-vous !

Matériel :

Budget : Non défini

  • 1 Carte électronique
  • 1 Bandeau 5m strip Led WS2813
  • 1 Vitre bords polis ep 2mm 450x450mm
  • 1 Feuille de vinyle avec lettres prédécoupées
  • 1 Panneau fibre composite ep 5mm 450x450mm
  • 1 Panneau MDF ep 18mm 450x450mm
  • 2 Feuilles calques

Etape 1 : La face avant vitrée

Le but ici va être de centrer et de coller le vinyle sur la vitre le plus proprement possible. Méfiance tout de même car l'exercice n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Petite précision, le vinyle sera au final derrière la vitre ; d'un point de vue esthétique, durabilité et nettoyage c'est le meilleur choix. Mais gare aux bulles et aux poussières lors du collage ! Exécuter l'opération à sec et en une seule fois me semble bien périlleux. 

Pour ce faire, je vous propose une méthode qui donne de bonnes chances de réussite, et niveau matériel pas besoin de grand-chose.

Il faut : 

  1. - La vitre de 450x450mm d'épaisseur de 2mm avec les bords non tranchant (sinon vous pouvez rajouter une boîte de pansement à la liste)
  2. - Du liquide vaisselle
  3. - Une grande boite en plastique du style celle qui sert de rangement et que l'on glisse sous le lit
  4. - Un scalpel
  5. - Une carte fidélité en plastique ou une spatule souple pour maroufler
  6. - Le vinyle autocollant avec les lettres préalablement découpées

Travaillez dans un endroit propre, dégagé, et être de préférence deux pour les manipulations. Concernant le vinyle, j'ai préféré pour ma part effectuer moi-même les découpes à l'aide de ma cnc plutôt que de passer par un prestataire.

Commencez par remplir la grande boite d'eau tiède de moitié, ajoutez un peu de Mir, nettoyez la vitre également au liquide vaisselle, rincez là à grande eau, puis plongez la dans le récipient.

Sur une table bien au propre, décollez soigneusement et délicatement chaque lettre à l'aide du scalpel puis retirer toute la protection du film (attention aux traces de doigts). Posez la face collante sur la surface de l'eau de la boite. Plongez le vinyle doucement bien à plat sans le froisser et faite l'ajustement avec la vitre sous l'eau (la face adhésive ne collera plus, elle deviendra totalement glissante). 

Une fois satisfait, ressortez l'ensemble et procédez au marouflage. L'air complètement chassée, vous constaterez des tâches blanches un peu partout, pas de panique, après environ une à deux semaines de séchage, tout aura disparu. 

Après séchage complet, il ne vous restera plus qu'à découper proprement l'excédent des contours au scalpel, en attendant passons à la face arrière.

Etape 2 : Le panneau arrière

Il va falloir découper le panneau en fibre composite selon la forme décrite, réaliser les quelques perçages et retirer un peu de matière (1 à 2mm) selon les endroits. Il faut savoir que ce panneau léger se travaille très facilement autant pour la découpe que pour réaliser les poches. Pour ma part, j'ai bien sûr usiné celui-ci afin de respecter parfaitement les dimensions que je m'étais fixé.

Ensuite, comme on peut le voir sur les images, mon idée a été de créer des pistes sur une plaque de bakélite en cuivre, ceci afin d'avoir le minimum de fils électriques et d'obtenir un résultat plutôt clean. 

Ces plaques gravées présentent un autre avantage, elles sont numérotées, fléchées et s'assemblent avec le panneau arrière (qui lui aussi est sérigraphié) à la manière d'un petit puzzle, ce qui permet d'éviter les erreurs en tout genre (tout ceci n'est pas obligatoire, il est tout à fait possible d'utiliser des fils pour réaliser l'intégralité des connections)

Après avoir positionné les plaques gravées, ce sera au tour des bandeaux de Led selon les emplacements sérigraphiés et en veillant bien à faire correspondre leurs sens avec le parcours fléché. 

Enfin, il sera temps de faire chauffer votre fer à souder, étamer chaque extrémité et réaliser toutes les connections. Il y a pas mal de soudures à effectuer, de ce fait, essayez de travailler dans un espace bien ventilé afin d'éviter les fumées. 

Une fois terminé, vérifiez bien qu'aucune des soudures ne viennent empiéter les pistes voisines (l'idéal étant de s'aider d'un multimètre)

Etape 3 : La structure principale


Tout le travail va s'effectuer sur le panneau de MDF, nous allons générer beaucoup de poussières, pensez à bien protéger vos voies respiratoires. 

Comme dans l'étape précédente, nous devrons créer des poches afin de pouvoir y loger plus tard le câblage, la carte électronique ainsi que le panneau arrière. Puis, il faudra réaliser avec précision pas mal de perçages (la qualité d'illumination des lettres en dépend). Je ne vous cache pas qu'exécuter toutes ces opérations à la fraiseuse numérique facilite bien les choses tout en garantissant un bon résultat. 

Si vous les pratiquez avec des outils plus classiques, bridez bien votre pièce, soyez précis dans vos mesures et prenez votre temps car une erreur est si vite arrivée.

Pour finir, il faudra s'occuper des chants. D'une manière classique, faire les masquages au scotch, pour un résultat lisse et bien fini appliquez de la pâte à bois, laissez sécher, poncez puis appliquez 2 à 3 couches de peinture. 

Une solution alternative (que je n'ai pas testé) serait d'appliquer des bandes de chant thermocollante.

Etape 4 : La programmation

Dans cette partie et la suivante, je me suis laissé guider par l'excellent blog "Tex Time Réalisation d'une horloge Qlocktwo homemade" que je ne peux que vous conseiller. 

Ici il vous faudra :

  1.  1 NodeMcu
  2.  1 Cable Micro USB 

Avant d'assembler la carte électronique, nous allons charger le code dans le NodeMcu. Afin d'y parvenir facilement et ne pas perdre de vue notre objectif principal, nous chargerons le programme compilé à l'aide du câble USB ce qui permettra d'éviter tout un tas de problèmes liés à l’environnement Arduino qui pourrait survenir : configuration, bibliothèques ou encore les erreurs lors de la compilation. 

Par la suite, si d'autres transferts devaient s’avérer nécessaires, ils pourront se faire en wifi directement sur un smartphone ou un pc via un navigateur web.  


En prérequis, il faut simplement installer l'environnement Arduino, suivre juste la première étape de cette procédure et placer le fichier .bin sur votre bureau.

Une fois fait, il n'y aura plus qu'à lancer la commande "Executer" à l'aide des touches "windows+r"  puis copier-coller les lignes ci-dessous en prenant soin d'adapter les champs en gras selon la config de votre pc.

C:\Users\User\AppData\Local\arduino15\packages\esp8266\tools\esptool\2.5.0-3-20ed2b9\esptool.exe -vv -cd nodemcu -cb 115200 -cp "COM3" -ca 0x00000 -cf C:\Users\User\Desktop\Wordclock.bin

(concernant ces deux lignes, vous constatez qu'il y a un premier chemin à indiquer pour lancer esptool.exe, quelques paramètres et enfin un deuxième chemin à indiquer pour localiser le fichier .bin)

Si tout est bien paramétré, une fenêtre doit s'ouvrir et le transfert débuter. Une fois terminé, les 2 leds bleu se mettront en activité.

Etape 5 : L'électronique

Il ne reste plus qu'a souder les composants sur la carte. Sans rentrer dans les détails, mes modifications apportées sur celle-ci portent principalement sur une implantation différente des composants. 

Concernant la liste, vous aurez besoin de :

  1. 1 NodeMcu
  2. 1 Circuit Intégré SN74HCT245N
  3. 1 PCB
  4. 1 RTC DS3231
  5. 1 résistance 470 ohm
  6. 1 résistance 2.5Kohm 
  7. 2 condensateurs 1000uF
  8. 1 condensateur 10nF 
  9. 1 capteur GA1A2S100SS (option.)
  10. 1 fusible (option)
  11. 3 connecteurs 2.54mm (option)
  12. 1 alim 5V 4-6A (env.)

Respectez la polarité des deux gros condensateurs et le sens du circuit intégré. Pensez à retirer les bouts de plastique noir du connecteur 6 broches du DS3231 pour gagner en épaisseur et souder le NodeMcu de manière surélevé et non plaqué contre le PCB. 

Niveau connectique, il y a une entrée à relier au 5v, une sortie vers le bandeau de Led et un emplacement pour relier le capteur de luminosité (optionnel)

Une fois la carte assemblée, vous pouvez la relier avec des fils à la plaque gravée n°1 du panneau arrière, l'alimenter en 5v et vérifier le fonctionnement. 

Si rien ne s'illumine il faut parfois attendre la minute suivante ou tenter d'appuyer sur le bouton reset du NodeMcu.

Etape 6 : L'assemblage

La première étape va consister à insérer dans la structure, les câbles d'alimentation 5v, le capteur de lumière (si vous avez prévu d'en installer un) et la carte électronique. Pour maintenir ce petit monde, vous pouvez utiliser de la colle chaude. 

Si vous le souhaitez, vous pouvez placer des bandes de scratch à l'arrière de l'horloge (partout ou le panneau de médium reste visible). Cela améliorera la finition, protègera le mur et laissera la possibilité de fixer celle-ci sans effectuer de perçages.

Vous pouvez à présent insérer le panneau arrière dans le cadre et le fixer avec des vis aux 6 emplacements prévus.


L'étape suivante va être d'assembler la face avant vitrée avec la structure principale sans oublier d'intercaler entre celles-ci, deux feuilles de papier calque pour diffuser la lumière de manière uniforme.

La vitre sera collée avec du ruban adhésif double face (largeur 25mm). Positionnez le proprement et sans pli sur le pourtour du cadre (ne retirez pas sa deuxième protection).

Concernant le papier calque, je vous conseille d'acheter des grandes feuilles pour éviter les assemblages hasardeux entre les emplacements des lettres. Découpez les deux feuilles de façon à ce qu'elles se positionnent à l'intérieur du contour scotché. Utilisez un peu de colle à papier pour les maintenir en place. 

Avant de retirer la 2ème protection du ruban adhésif, faites plusieurs essais de positionnement entre la vitre et le cadre, et surtout, gardez à l'esprit que le collage est définitif. Il sera très difficile voir impossible de décoller pour repositionner sans détériorer le vinyle.

Un dernier conseil d'ordre esthétique, utilisez du câble électrique adhésif extra plat que l'on peut peindre à la couleur du mur (si vous n'avez pas d'autres possibilités d'alimentation).

Etape 7 : Fonctionnement et résultat

Pour accéder aux paramètres de l'horloge, il faudra depuis un smartphone ou un ordinateur se connecter au réseau wifi du NodeMcu et dans un navigateur web saisir l'adresse http://192.168.1.1 

De là, il deviendra possible de saisir l'identifiant (ssid) et mot de passe de votre réseau wifi, l'horloge se mettra ensuite à l'heure d'elle même depuis un serveur temps. Vous pourrez également modifier les couleurs, les animations, l'intensité lumineuse etc...   


J'espère que vous avez apprécié ce tutoriel, qu'il vous aura inspiré ou mieux encore, donné l'envie de vous lancer dans sa fabrication !

Je vous remercie de m'avoir lu.

Sources :

http://www.psykokwak.com/blog/index.php/2017/04/04/64-textime-ralisation-d-une-horloge-qlocktwo-homemade-avec-wifi-leds-rgb-update


Cannelle
12 - 06 - 2019 : 23:06

Bonjour, votre horloge est vraiment réussie, j'aimerai trop me lancer, seulement voilà je ne possède pas de machine spéciale et niveau outillage je ne dispose pas de grand chose, comment puis-je faire ? pourriez vous me proposer une solution, sachant que pour l'assemblage et la pose du vinyle je m'en sent capable ? Merci par avance. 

Rin
12 - 06 - 2019 : 23:51

Bonsoir, je vous remercie pour l'intérêt que vous portez à ce tutoriel, je comprends la frustration que vous pouvez eprouver concernant le manque d'équipements... 

Aucun problème pour vous aider à réaliser votre horloge ! 

Mon adresse mail : rin.nohara0809@gmail.com 

N'hésitez pas à me contacter ! 

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