Hohle Uhr

KaiR · 10. März 2023

~~5% ist wohl etwas zu viel.~~ Der Controller hätte 96,5h * 60 * 60.000 = 34.740*10⁴ ms Takten müssen, hat aber nur 34.716 *10⁴ms geschafft. Also statt 5.790 Minuten nur 5.786 Minuten. Darum würde ich 34.716*10⁴ ms / 5790 = 59.958,55ms rechnen und es mal mit dem Wert 59.959 versuchen.

~~Ein um 5% reduzierter Wert von 60.000 wäre 57.000 was wahrscheinlich zu niedrig ist.~~

Ups... habe mich verlesen... Du hast ja 0,05% geschrieben....

Teckelfreund · 10. März 2023

Hallo Kai,

die Uhr läuft von Montag 12:00 Uhr bis heute 12:30 ca 4 Minuten nach.

In de Zeile

Code

constexpr long MILLIS_PER_MIN {60000}; // milliseconds per a minute

müsste ich den Wert 60000 MILLIS_PER_MIN um ca. 0,05% verringern. Oder bist Du anderer Meinung?

Grüße, Franz

Hans64 · 6. März 2023

Die Uhr ist super geworden

Gruß

Hans

Teckelfreund · 6. März 2023

Ich freue mich, dass Euch die Uhr gefällt.

@Pius, DCF77 Empfang habe ich in meiner Wohnung nur in der Küche und selbst in diesem Raum nur mit Einschränkung. Nach Batteriewechsel muss ich die Küchenuhr oft auf die Terrasse zur Synchronisierung bringen.

@Kai, Ich werde die Uhr ein paar Tage laufen lassen und dann berichten.

Grüße, Franz

KaiR · 6. März 2023

Sehr schön. Geht die Uhr denn auch nach ein paar Tagen noch genau?

Knisterbein · 6. März 2023

#Teckelfreund

Die Uhr ist super geworden, vorallem für einen, der sich mit 3D Druck und Co nicht auskennt.
Mein Respekt und nun eine DCF77 Synchronisierung?
Muss ja nicht sein, die staunenden Blicke auf die Uhr reichen aus.

Pius

Teckelfreund · 6. März 2023

Die Uhr ist fertig.

Es gibt sicher noch viel zu verbessern. Kritik ist erwünscht.

001.JPG 005.JPG

Teckelfreund · 3. März 2023

Die größere Box für die Uhr habe ich gezeichnet. Zusätzlich habe ich noch an der Innenwand eine Motorpositionierung angebracht.

Bis jetzt habe ich den Motor mit einer Schaumstoffunterlage positioniert.

Auf der linken Schmalseite will ich noch ein Loch für den Einbau einer Klinkensteckerbuchse und auf der rechten Seite ein Loch für den Taster hinzu fügen.

Unten im Bild sieht man zum Vergleich das jetzige Gehäuse.

uhrbox4.jpg

Teckelfreund · 3. März 2023

Wenn ich die Codes von Euch zwei C++ Spezialisten lese, wird mir schwindelig.

Kai, nach ein paar Tagen, drücken wir, wenn es notwendig ist, auf den Taster.

KaiR · 3. März 2023

Teckelfreund: Da bin ich gespannt, wie das nach ein paar Tagen aussieht.

Teckelfreund · 3. März 2023

Ich konnte heute Morgen keinen sichtbaren Zeitunterschied erkennen.

002.JPG

KaiR · 3. März 2023

Nach Pius' Hinweis mal eine Version, die auch funktionieren müsste, aber 24 Byte RAM einspart (43 statt 67 Byte):

C

constexpr byte NUM_SEQUENCES {8};
/* Alt
constexpr byte seq[NUM_SEQUENCES][NUM_PORTS] {
{LOW, HIGH, HIGH, LOW }, // = 0x06
{LOW, LOW, HIGH, LOW }, // = 0x02
{LOW, LOW, HIGH, HIGH}, // = 0x03
{LOW, LOW, LOW, HIGH}, // = 0x01
{HIGH, LOW, LOW, HIGH}, // = 0x09
{HIGH, LOW, LOW, LOW }, // = 0x08
{HIGH, HIGH, LOW, LOW }, // = 0x0C
{LOW, HIGH, LOW, LOW } // = 0x04
};
*/
// Neu
constexpr byte seq[NUM_SEQUENCES] {0x06, 0x02, 0x03, 0x01, 0x09, 0x08, 0x0C, 0x04};
void rotate(int step) {
static int phase {0};
int i, j;
int delta {(step > 0) ? 1 : 7};
int dt {20};
step = (step > 0) ? step : -step;
for (j = 0; j < step; ++j) {
phase = (phase + delta) % NUM_SEQUENCES;
//for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], seq[phase][i]); } // Alt
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], (seq[phase]>>i) & 0x01); } // Neu
delay(dt);
if (dt > DELAYTIME) { --dt; }
}
// power cut
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], LOW); }
}

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Nochmal als Ganzes:

C

#include <Button_SL.hpp>
class Timer {
public:
void start() { timeStamp = millis(); }
bool operator()(const unsigned long duration) const return (millis() - timeStamp >= duration) ? true : false; }
private:
unsigned long timeStamp {0};
};
Timer timer;
// Please tune the following value if the clock gains or loses.
// Theoretically, standard of this value is 60000.
constexpr long MILLIS_PER_MIN {60000}; // milliseconds per a minute
// Motor and clock parameters
// 4096 * 90 / 12 = 30720
constexpr unsigned STEPS_PER_ROTATION {30720}; // steps for a full turn of minute rotor
constexpr unsigned STEPS_PER_MINUTE {STEPS_PER_ROTATION / 60};
// wait for a single step of stepper
constexpr int DELAYTIME {2};
// ports used to control the stepper motor
// if your motor rotate to the opposite direction,
// change the order as {2, 3, 4, 5};
const byte NUM_PORTS {4};
// const byte port[NUM_PORTS] {5, 4, 3, 2};
const byte port[NUM_PORTS] {2, 3, 4, 5};
// sequence of stepper motor control
constexpr byte NUM_SEQUENCES {8};
constexpr byte seq[NUM_SEQUENCES] {0x06, 0x02, 0x03, 0x01, 0x09, 0x08, 0x0C, 0x04};
Btn::ButtonSL btn(PIN6, 200); // pinMode INPUT_PULLUP
// Btn::ButtonSL btn(PIN6, 200, HIGH); // pinMode INPUT
void rotate(int step) {
static int phase {0};
int i, j;
int delta {(step > 0) ? 1 : 7};
int dt {20};
step = (step > 0) ? step : -step;
for (j = 0; j < step; ++j) {
phase = (phase + delta) % NUM_SEQUENCES;
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], (seq[phase]>>i) & 0x01); }
delay(dt);
if (dt > DELAYTIME) { --dt; }
}
// power cut
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], LOW); }
}
//
// Checks if a minute has passed. If so, the stepper is rotated by the corresponding number of steps
// to display the next minute.
//
// The function returns false if no minute has passed since the last rotation, otherwise it returns true.
//
bool checkForNextMinute(Timer &t) {
if (!t(MILLIS_PER_MIN)) { return false; }
t.start();
rotate(-20); // for approach run
rotate(20); // approach run without heavy load
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
return true;
}
void setup() {
// Serial.begin(9600);
for (byte p : port) { pinMode(p, OUTPUT); }
btn.begin();
btn.releaseOn();
timer.start();
}
void loop() {
switch (btn.tick()) {
case Btn::ButtonState::longPressed:
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
timer.start();
break;
default: checkForNextMinute(timer); break;
}
}

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KaiR · 3. März 2023

Teckelfreund: Schön dass es klappt. Die Genauigkeit dürfte über einen längeren Zeitraum nicht besonders gut sein, weil die Nano Clones nur mit einem Resonator betrieben werden und die noch einmal etwas ungenauer als Quarze sind. Über die Dauer einer Nacht, dürfte es aber halbwegs passen….

@Pius: Danke für Deinen Kommentar und den Code Review . Deinen Aussagen kann ich nur zustimmen. Das „const“ bei der Operatorüberladung habe ich schlicht vergessen bzw. übersehen. Ich werde das dem Code noch hinzufügen. Der „Arduino-Compiler“ ist der Gnu C++ Compiler und ist, sofern man die Arduino IDE verwendet, auf den C++ 11 Standard eingestellt. Man kann den Standard über eine Konfigurationsdatei aber auch auf die aktuelle C++ 20 Version ändern.

Es wird zwar viel „Arduino“ genannt, aber was das Programmieren betrifft, so ist man relativ frei. Wenn man die Funktionen setup() und loop() nicht verwendet, kann man auch „klassisch“ mit void main() und einer eigenen Endlosschleife programmieren.

Der große Vorteil der Umgebung ist, dass man sich nicht so sehr mit den programmiertechnischen Details der μController herumschlagen muss und somit der Programmcode wesentlich portabler ist, als wenn man „hardwarenäher“ programmiert. Das ist weniger performant, was jedoch bei vielen Anwendungen keine Rolle spielt. Wenn man will kann man hier (fast) genau so Programme schreiben wie mit der Microchip (AVR) Studio Umgebung. Allerdings ohne Debugging und das sonstige "Zubehör" was die Studio Software mitbringt.

Die Phasentabelle habe ich so vom Originalcode übernommen ohne mir groß Gedanken darüber zu machen. Ich habe sie lediglich mehr zum C++ Style geändert und die Magic Numbers durch „sprechende“ typisierte Konstanten ersetzt und den Datentyp von int auf byte (unsigned char bzw. uint8_t) geändert. Das hat schon, ohne groß du Denken, 50% RAM gespart.

Was das „if“ bzw. „switch“ Statement betrifft… Ich mag If Bedingungen nicht so gerne, weil ich switch Anweisungen besser zu lesen finde. Wobei es stimmt, dass es bei solch einem kurzen Entscheidungszweig mit „If“ etwas kürzer formuliert werden kann. Das ist eher ein Spleen von mir.

Knisterbein · 2. März 2023

Super Kai

beeindruckend, echt da wird C++ auch benutzt.

Kleiner Hinweis, ich weiss nicht ob die Arduino C++ Compiler dies auch unterstützen (denke schon).

Code

class Timer {
public:
void start() { timeStamp = millis(); }
bool operator()(const unsigned long duration) { return (millis() - timeStamp >= duration) ? true : false; }
private:
unsigned long timeStamp {0};
};

In obiger Klasse fragt man mit dem Operator ab, ob die Zeit erreicht ist. Soweit ich feststelle verändert der Operator den Inhalt der Klasse Timer nicht.

In solchen Fällen, kann man den Compiler dies mitteilen mit "const" am Ende

Code

bool operator()(const unsigned long duration)const {
return (millis() - timeStamp >= duration) ? true : false;
}

In allen Fällen, wo man mit der Klasse Timer dann weiterarbeiten möchte und diese selbst als const deklariert haben möchte, weil vielleicht nicht alle "Benutzer" der Klasse eine Veränderung im Inhalt der Klasse erlaubt sein soll. Im obigen Fall denke ich, ist es nicht notwendig.

Aber ich habe mir angewöhnt alle Memberfunktionen einer Klasse, die den Inhalt der Klasse selbst nicht verändern mit dem const zu deklarieren.

Code

constexpr byte seq[NUM_SEQUENCES][NUM_PORTS] {
{LOW, HIGH, HIGH, LOW },
{LOW, LOW, HIGH, LOW },
{LOW, LOW, HIGH, HIGH},
{LOW, LOW, LOW, HIGH},
{HIGH, LOW, LOW, HIGH},
{HIGH, LOW, LOW, LOW },
{HIGH, HIGH, LOW, LOW },
{LOW, HIGH, LOW, LOW }
};

Bei dieser Tabelle könnte man nochviel Platz einsparen, da ich annehme dass der Compiler für LOW/HIGH jeweils ein Byte benutzt. Aber solange man nicht knapp mit Flash da steht, ist Deine Lösung schöner zu lesen.
Ich stehe im Augenblick in einem meiner Projekte ganz hart an der Grenze des verfügbaren Flash Speichers und verbringe Tage damit um vielleicht 100 Byte einzusparen. So bin ich soweit, dass ich

einen f(float n) Aufruf als f(float *pn) realisiere. Ein float belegt 4 Byte, ein Zeiger auf ein float belegt bei meiner 8-Bit CPU nur 2 Byte ...

Es ist anstrengend ja, aber wenn Du dubuggen willst und der Compiler meldet dass ich 4 Bytes zu viel Code produziere, dann muss ich im Debug Mode Texte verkleinern und eben auch *pfloat anstelle einer Kopie auf dem Stack benutzen. Eine weitere Erkentnis war, dass ich öffters mal das Schlüsselwort "register" für lokale Daten in Funktionen benutze, was oft zu kleinerem Code führt.

Code

switch (btn.tick()) {
case Btn::ButtonState::longPressed:
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
timer.start();
break;
default: checkForNextMinute(timer); break;
}

würde man das switch mit einem if() else ersetzen:

Code

if (btn.tick() == Btn::ButtonState::longPressed) {
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
timer.start();
}
else {
checkForNextMinute(timer);
}

spart man etwas Platz ein. Was aber nur Sinn ergibt, wenn das switch case wenige Überprüfungen hat.

Es macht Spass Code von Dir zu lesen!

schönen Abend

Pius

Teckelfreund · 2. März 2023

Herzlichen Dank! Es funktioniert!!

Ich habe die Uhr gestellt und bin gespannt, welche Zeit die Uhr morgen Früh zeigt.

Kann man eigentlich ohne Youtube ein Video hier hochladen?

KaiR · 2. März 2023

Teckelfreund : Ich habe da mal was gebastelt. Ohne Funktionsgarantie....

C

#include <Button_SL.hpp>
class Timer {
public:
void start() { timeStamp = millis(); }
bool operator()(const unsigned long duration) const return (millis() - timeStamp >= duration) ? true : false; }
private:
unsigned long timeStamp {0};
};
Timer timer;
// Please tune the following value if the clock gains or loses.
// Theoretically, standard of this value is 60000.
constexpr long MILLIS_PER_MIN {60000}; // milliseconds per a minute
// Motor and clock parameters
// 4096 * 90 / 12 = 30720
constexpr unsigned STEPS_PER_ROTATION {30720}; // steps for a full turn of minute rotor
constexpr unsigned STEPS_PER_MINUTE {STEPS_PER_ROTATION / 60};
// wait for a single step of stepper
constexpr int DELAYTIME {2};
// ports used to control the stepper motor
// if your motor rotate to the opposite direction,
// change the order as {2, 3, 4, 5};
const byte NUM_PORTS {4};
// const byte port[NUM_PORTS] {5, 4, 3, 2};
const byte port[NUM_PORTS] {2, 3, 4, 5};
// sequence of stepper motor control
constexpr byte NUM_SEQUENCES {8};
constexpr byte seq[NUM_SEQUENCES][NUM_PORTS] {
{LOW, HIGH, HIGH, LOW },
{LOW, LOW, HIGH, LOW },
{LOW, LOW, HIGH, HIGH},
{LOW, LOW, LOW, HIGH},
{HIGH, LOW, LOW, HIGH},
{HIGH, LOW, LOW, LOW },
{HIGH, HIGH, LOW, LOW },
{LOW, HIGH, LOW, LOW }
};
Btn::ButtonSL btn(PIN6, 200); // pinMode INPUT_PULLUP
// Btn::ButtonSL btn(PIN6, 200, HIGH); // pinMode INPUT
void rotate(int step) {
static int phase {0};
int i, j;
int delta {(step > 0) ? 1 : 7};
int dt {20};
step = (step > 0) ? step : -step;
for (j = 0; j < step; ++j) {
phase = (phase + delta) % NUM_SEQUENCES;
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], seq[phase][i]); }
delay(dt);
if (dt > DELAYTIME) { --dt; }
}
// power cut
for (i = 0; i < NUM_PORTS; ++i) { digitalWrite(port[i], LOW); }
}
//
// Checks if a minute has passed. If so, the stepper is rotated by the corresponding number of steps
// to display the next minute.
//
// The function returns false if no minute has passed since the last rotation, otherwise it returns true.
//
bool checkForNextMinute(Timer &t) {
if (!t(MILLIS_PER_MIN)) { return false; }
t.start();
rotate(-20); // for approach run
rotate(20); // approach run without heavy load
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
return true;
}
void setup() {
// Serial.begin(9600);
for (byte p : port) { pinMode(p, OUTPUT); }
btn.begin();
btn.releaseOn();
timer.start();
}
void loop() {
switch (btn.tick()) {
case Btn::ButtonState::longPressed:
rotate(STEPS_PER_MINUTE);
timer.start();
break;
default: checkForNextMinute(timer); break;
}
}

Alles anzeigen

Der Servo wird jede Minute angesteuert, um die Uhr eine Minute weiter zu drehen. Wenn Du den Taster dauerhaft gedrückt hältst, wird im 200ms Takt je eine Minute vorgestellt. Wenn Du den Taster los lässt, wird der Timer auf "NULL" gestellt und die Uhr läuft im Minutentakt von der eingestellten Position weiter.

KaiR · 1. März 2023

Mit dem Programm kann ich versuchen, kann aber etwas dauern, Was die Taster betrifft, ist so einer klein genug:

Taster?

Die sind ein bisschen teurer. Ich hatte mal billige von Amazon, aber die waren sch*§&!.

Teckelfreund · 1. März 2023

Das habe ich auch schon überlegt. Bei Tastendruck läuft das Testprogramm so lange bis die Uhr eingestellt ist. Wenn der Taster nicht gedrückt wird, läuft das Uhrprogramm.

Auf die Sekunde genau kann man die Uhr mit dieser Anzeige sowieso nicht einstellen. Was meinst Du?

Ich würde auch wieder auf den internen Pull up verdrahten. Denn der Taster zum Einbau hat ja auch nur 2 Anschlüsse. Kennst Du einen guten und Kleinen Einbautaster?

Kannst Du mir helfen bei der Verknüpfung der Programme? In meinem geänderten Sketch lief bei Start des Testprogramm die Uhr auch nur eine Minute, wie im Loop programmiert. Das Testprogramm muss laufen, so lange der Taster gedrückt ist.

KaiR · 1. März 2023

Kannst du nicht „einfach“ bei Tastendruck den Servo schneller drehen lassen um die Uhr zu stellen und wenn Du den Taster los lässt, läuft die Uhr in normalem Tempo weiter?

Teckelfreund · 28. Februar 2023

Die Lösung, nur den Kontakt zu benutzen mit einem internen Pull up habe ich nicht hinbekommen. Mein Sketch in #28 hat nicht funktioniert.

Als ich mich mit dem Taster näher beschäftigt habe und das Schmierblatt gezeichnet habe, merkte ich, dass wenn ich auf den + Eingang vom Taster 5V verdrahte und S vom Taster auf den Eingangspinn verdrahte, dass immer der Widerstand 10K auf dem KY-004 Platinchen in Reihe liegt. (siehe mein Schmierblatt)

Wenn nur der Taster vom KY-004 benutzt wird, muss 5V an - und S zum Eingangspinn. Leider hat Delivery nur eine Anschlussmöglichkeit gezeigt, mit externen Pull up. Das hat mich leider Stunden gekostet, aber ich habe das Innenschaltbild des Taster jetzt verstanden.

Es gibt zwei Sketche, Programm und Test. Mit Tastendruck möchte ich mit Test #32 die Uhr einstellen bis die gewünschte Uhrzeit erreicht ist.

Mit einem weiteren Tastendruck soll dann die Uhr gestartet werden. Ich hoffte, dass ginge mit einem Taster.

Bevor ich das neue Gehäuse drucke, muss ich entweder einen Taster oder 2 Taster einzeichnen.

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