Analog-Style LED Persistence-of-Vision Uhr – DIY Arduino Nano Projekt

Benötigte Komponenten

Werkzeuge

• Lötkolben

Software

• Arduino IDE

Funktionsprinzip: Persistence of Vision (POV)

POV-Displays nutzen die Nachbildwirkung des menschlichen Auges. Eine rotierende LED-Leiste zeigt nacheinander Bildzeilen an – das Gehirn setzt sie zu einem stehenden Bild zusammen. Hier: 16 LEDs auf einem rotierenden Arm + 1 LED für den inneren Kreis.

LED-Gruppierung

• LED 1–11 (D2–D12): Stunden-/Minuten-/Sekundenzeiger (verschiedene Längen)
• LED 12–13 (A1–A2): Viertelstunden-Markierungen (3, 6, 9, 12 Uhr)
• LED 14–15 (A3–A4): Stunden-Markierungen (alle 5 Min)
• LED 16 (A5): Minuten-Markierungen (alle 1 Min)
• LED 17 (A0): Hall-Sensor-Eingang (Referenzposition)

Mechanik & Stromversorgung

• 12V DC-Motor an Labornetzgerät (Drehzahl einstellbar)
• Li-Ion-Akku + Step-Up-Wandler für Arduino + LEDs
• Wichtig: Akku im Drehzentrum montieren, sonst Vibrationen!

Synchronisation

Hall-Sensor + Magnet am festen Teil detektiert jede Umdrehung → Referenzpunkt (12-Uhr-Position). Im Code: Warten auf Hall-Signal, dann 60 Sektoren (Minuten) durchlaufen mit delayMicroseconds für Pixelbreite und Lücken.

Code

// ArduinoNanoPropellerLEDAnalogClock
int LED[16] = {2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,A1,A2,A3,A4,A5};
int sensorPin = A0;

unsigned long previousTime = 0;
byte hours = 12, minutes = 15, seconds = 0;

void setup() {
  for (int i=0; i<16; i++) pinMode(LED[i], OUTPUT);
  pinMode(sensorPin, INPUT_PULLUP);
  if (hours == 12) hours = 0;
}

void loop() {
  // Auf Hall-Sensor (LOW = Magnet erkannt)
  int val = digitalRead(sensorPin);
  while (val == LOW) val = digitalRead(sensorPin);

  // Uhrzeit hochzählen (jede Sekunde)
  if (millis() >= previousTime) {
    previousTime += 1000;
    if (++seconds == 60) { seconds = 0; if (++minutes == 60) { minutes = 0; if (++hours == 12) hours = 0; } }
  }

  // 60 Sektoren (Minutenpositionen) anzeigen
  int propeller_posn = 30; // Startoffset
  for (int n=0; n<60; n++) {
    drawMinuteMarker();        // LED16: jeder Minutenstrich
    if (propeller_posn % 5 == 0) drawHourMarker();      // LED14+15: Stundenstriche
    if (propeller_posn % 15 == 0) drawQuarterMarker();  // LED12+13: Viertelstunden
    if (propeller_posn == hours*5 || (propeller_posn==0 && hours==0)) drawHoursHand();   // LED1-7
    if (propeller_posn == minutes) drawMinutesHand();     // LED1-9
    if (propeller_posn == seconds) drawSecondsHand();     // LED1-11

    delayMicroseconds(140);  // Pixelbreite (an Motordrehzahl anpassen!)
    displayClear();
    drawInner_Circle();      // LED1 kurz für Mittelpunkt
    delayMicroseconds(600);  // Lücke zwischen Pixeln

    propeller_posn++;
    if (propeller_posn == 60) propeller_posn = 0;
    val = digitalRead(sensorPin);
    while (val == HIGH) val = digitalRead(sensorPin);
  }
}

// Hilfsfunktionen: displayClear, drawMinuteMarker, drawHourMarker, drawQuarterMarker,
// drawHoursHand, drawMinutesHand, drawSecondsHand, drawInner_Circle
// (siehe Originalcode für Details)

Einstellung der Timing-Werte

delayMicroseconds(140) und delayMicroseconds(600) hängen von der Motordrehzahl ab. Langsamer Motor → Werte erhöhen, schnellerer Motor → Werte verringern. Am besten per Try-and-Error einstellen bis das Bild stabil steht.

Schaltplan

Siehe Bild: 16 LEDs an D2–D12, A1–A5 mit je 100Ω an GND. Hall-Sensor an A0 (Pullup). Motor extern, Step-Up für Arduino-Versorgung.

Herausforderungen

• Mechanische Stabilität (Wuchtung, Schwerpunkt im Drehzentrum)
• Timing-Abgleich Code ↔ Motordrehzahl
• Kameraaufnahme schwierig (Rolling Shutter, fps) – Live wirkt es perfekt