Wortuhr (Word Clock) selber bauen mit dem Arduino Uno

Eine Wortuhr (Word Clock) selber bauen gehört zu den Projekten, die Technik und Design besonders elegant verbinden: Statt Ziffern zeigt die Uhr die Zeit in Worten an – etwa „ES IST“, „VIERTEL“, „HALB“, „NACH“, „VOR“ – und wirkt dadurch wie ein modernes Wohnobjekt. Mit einem Arduino Uno lässt sich eine Word Clock zuverlässig umsetzen, wenn du die Grundlagen sauber planst: ein LED-Layout (meist als Matrix), eine präzise Zeitquelle (RTC-Modul), eine durchdachte Stromversorgung und ein Gehäuse mit Frontplatte, das die Buchstaben gleichmäßig ausleuchtet. Viele Einsteiger unterschätzen dabei zwei Punkte: Erstens die elektrische Seite – insbesondere den Strombedarf von LED-Streifen oder LED-Matrizen – und zweitens die logische Seite – nämlich die Abbildung der Zeit in „sprechbare“ Wortgruppen, inklusive 5-Minuten-Schritten, „UHR“ und der typischen deutschen Formulierungen. In diesem Tutorial lernst du Schritt für Schritt, wie du eine Wortuhr aufbaust, welche Komponenten sich bewährt haben, wie du eine LED-Matrix sauber ansteuerst (z. B. mit adressierbaren LEDs), wie du das Zeitkeeping stabil machst und wie du dein Layout so gestaltest, dass die Uhr nicht nur funktioniert, sondern auch hochwertig aussieht. Du bekommst außerdem praktische Hinweise zu Diffusor, Buchstabenmaske, Helligkeitsregelung und zur Wartung – damit deine Word Clock im Alltag zuverlässig läuft und nicht nur ein Wochenend-Prototyp bleibt.

Was ist eine Wortuhr und wie „denkt“ sie Zeit?

Eine Wortuhr zeigt die Zeit nicht als „18:20“, sondern als Satz. Im deutschsprachigen Raum sind Formulierungen wie „ES IST VIERTEL NACH“, „ES IST HALB“, „ES IST ZWANZIG VOR“ üblich. Fast alle Word-Clocks arbeiten in 5-Minuten-Schritten, weil sich die Zeit so mit einer überschaubaren Anzahl an Wörtern darstellen lässt. Die Minuten dazwischen (z. B. 18:22) werden häufig über zusätzliche Minutenpunkte angezeigt oder auf den nächsten 5-Minuten-Schritt gerundet – je nach Konzept.

• Basis: Wortmatrix mit fixen Buchstaben
• Anzeige: bestimmte Wörter werden hinterleuchtet
• Schrittweite: häufig 5 Minuten plus Minutenpunkte
• Design: Uhr ist Möbelstück und Anzeige zugleich

Für eine alltagstaugliche Wortuhr ist entscheidend, dass das Layout zur Sprache passt. Das betrifft besonders die „HALB“-Logik im Deutschen, die sich von vielen anderen Sprachen unterscheidet.

Projektplanung: Welche Bauweise passt zu deinem Anspruch?

Bevor du Bauteile auswählst, solltest du die Bauweise festlegen. Im Kern gibt es zwei gängige Ansätze: eine LED-Matrix aus einzelnen LEDs (z. B. 11×11) oder ein LED-Strip-Layout, bei dem die LEDs als Matrix verschaltet werden. Für Einsteiger sind adressierbare LEDs (z. B. WS2812B/NeoPixel) sehr beliebt, weil du viele LEDs mit nur einem Datenpin ansteuern kannst. Dafür musst du die Stromversorgung sorgfältig planen.

Variante mit adressierbaren LEDs (empfohlen für viele DIY-Uhren)

• Eine Datenleitung steuert alle LEDs
• Flexible Effekte möglich (Dimmung, Übergänge, Farbwechsel)
• Strombedarf kann hoch sein, abhängig von Anzahl und Helligkeit

Variante mit klassischer LED-Matrix und Treibern

• Strom und Ansteuerung über Treiber-ICs (z. B. Matrix-Treiber)
• Sehr stabil, oft weniger „Bastelgefühl“, aber mehr Elektronikaufwand
• Gut, wenn du bewusst ohne adressierbare LEDs arbeiten willst

Benötigte Komponenten: Arduino, Zeitquelle, LEDs, Gehäuse

Eine Word Clock besteht aus elektronischen und mechanischen Bauteilen. Die Elektronik sorgt für Zeit, Logik und Licht. Das Gehäuse sorgt dafür, dass das Licht gleichmäßig wirkt und die Buchstaben sauber lesbar sind. Gerade bei Wortuhren ist der mechanische Aufbau mindestens so wichtig wie der Code.

Elektronik-Grundausstattung

• Arduino Uno
• RTC-Modul (Echtzeituhr) für präzise Zeit, z. B. DS3231
• LEDs (z. B. WS2812B/NeoPixel oder vergleichbar) für die Matrix
• 5V-Netzteil mit ausreichender Stromreserve
• Optional: LDR oder Helligkeitssensor für automatische Dimmung
• Optional: Taster zur Zeitkorrektur und Moduswahl

Mechanik und Optik

• Frontplatte mit Buchstaben (Acryl, Holz, bedruckte Maske)
• Diffusorfolie oder milchiges Acryl für gleichmäßiges Licht
• Raster/Trennstege, damit Licht nicht in Nachbarbuchstaben „blutet“
• Rahmen oder Gehäuse (z. B. Holzrahmen oder 3D-gedruckt)

Die technischen Basisinformationen zum Arduino Uno findest du hier: Arduino Uno Rev3.

Warum ein RTC-Modul bei einer Wortuhr fast Pflicht ist

Ohne RTC kann der Arduino die Zeit zwar „hochzählen“, aber bei Stromausfall oder Reset ist die Uhrzeit weg. Außerdem driftet eine rein softwarebasierte Zeitmessung über Tage und Wochen. Ein RTC-Modul (Real Time Clock) löst beides: Es läuft mit eigener Batterie weiter und liefert stabile Zeit. Für DIY-Uhren ist der DS3231 besonders beliebt, weil er temperaturkompensiert und in der Praxis sehr genau ist.

• Stabile Zeit: geringe Drift
• Backup: Batterie hält die Uhrzeit bei Stromausfall
• Komfort: Zeit bleibt auch nach Update des Sketches erhalten

Viele RTC-Module nutzen I2C. Für die Grundlagen ist die Wire-Referenz hilfreich: Wire (I2C).

LED-Matrix aufbauen: 11×11, Minutenpunkte und saubere Zuordnung

Eine klassische Word Clock im deutschsprachigen Raum nutzt häufig eine 11×11-Matrix (121 LEDs) plus vier Minutenpunkte. Das ist kein Muss, aber ein bewährter Standard, weil sich damit gängige Wortlayouts gut abbilden lassen. Entscheidend ist, dass du jede LED eindeutig einem Buchstabenfeld zuordnest. Bei adressierbaren LEDs musst du außerdem die Reihenfolge (Serpentinenlayout vs. Zeile für Zeile) sauber im Code abbilden.

Planungsschritte für die LED-Zuordnung

• Raster definieren (Zeilen/Spalten)
• LED-Reihenfolge festlegen (wie der Streifen verläuft)
• Mapping erstellen: welches Wort entspricht welchen LED-Indices?
• Minutenpunkte als eigene LEDs/Indices behandeln

Licht „Bleeding“ vermeiden

Wenn das Licht unter der Frontplatte zu stark streut, leuchten Nachbarbuchstaben mit. Das wirkt unsauber. Trennstege (z. B. aus Karton, Holz oder 3D-Druck) sorgen dafür, dass jede LED nur „ihr“ Feld ausleuchtet. Diffusorfolie hilft zusätzlich, Hotspots zu reduzieren.

Stromversorgung richtig dimensionieren: Der häufigste Fehler bei Word-Clocks

Adressierbare LEDs können viel Strom ziehen. Auch wenn du die Uhr später gedimmt betreibst, sollte das Netzteil ausreichend Reserve haben. Außerdem braucht eine LED-Matrix saubere Einspeisung: Bei vielen LEDs entstehen Spannungsabfälle, wenn du nur an einer Stelle einspeist. Das führt zu Farbverschiebungen oder flackernden Bereichen. Die Lösung ist eine stabile 5V-Versorgung und – je nach Größe – Einspeisung an mehreren Punkten.

• Netzteil: auf genügend Ampere achten, nicht „auf Kante“ betreiben
• Einspeisung: bei größeren Matrizen besser mehrfach einspeisen
• Masse: gemeinsame Masse zwischen Arduino und LED-Stromversorgung ist Pflicht
• Schutz: Sicherung und saubere Kabelquerschnitte erhöhen Sicherheit

Auch wenn das Projekt mit 5V läuft: Sorgfalt bei Verdrahtung und Netzteil ist wichtig, weil hohe Ströme Wärme erzeugen können.

Logik der Wortuhr: Minuten in Worte übersetzen

Die Kernaufgabe im Code ist die Übersetzung der aktuellen Uhrzeit in Wortbausteine. Meist rundest du Minuten auf 5er-Schritte und schaltest entsprechend Wörter. Im Deutschen kommt die „HALB“-Logik hinzu: „HALB“ bezieht sich auf die nächste Stunde. Das heißt: 18:30 ist „HALB SIEBEN“, nicht „HALB SECHS“. Zwischen 18:25 und 18:35 wird oft die nächste Stunde referenziert.

Typische Wortbausteine

• ES IST
• FÜNF / ZEHN / VIERTEL / ZWANZIG
• NACH / VOR / HALB
• Stundenwörter (EINS, ZWEI, DREI …)
• UHR (bei vollen Stunden)

Minutenpunkte: Präzision zwischen den 5er-Schritten

Viele Word-Clocks lösen die Minuten 1–4 zusätzlich über vier kleine Punkte in den Ecken. Beispiel: 18:32 zeigt „HALB SIEBEN“ und zusätzlich zwei Punkte. Das ist elegant, weil du die bekannte Word-Clock-Ästhetik behältst und trotzdem genauer bist.

Helligkeit und Lesbarkeit: Automatische Dimmung mit LDR

Eine Wortuhr hängt oft im Wohnraum oder Schlafzimmer. Dort soll sie abends nicht blenden, tagsüber aber gut lesbar sein. Eine automatische Dimmung ist daher eine sinnvolle Erweiterung. Ein LDR (Fotowiderstand) am Analogeingang ist eine einfache Methode, die Umgebungshelligkeit zu messen und die LED-Helligkeit entsprechend zu regeln.

• Tagsüber heller, abends deutlich gedimmt
• Sanfte Übergänge vermeiden „sprunghafte“ Helligkeit
• Maximalhelligkeit begrenzen spart Strom und verlängert LED-Lebensdauer

Für analoge Messwerte ist diese Referenz hilfreich: analogRead().

Bedienung: Zeit einstellen, Sommerzeit und einfache Menüs

Im Alltag möchtest du die Uhrzeit ohne Laptop korrigieren können. Zwei Taster („Stunde +“, „Minute +“) sind oft ausreichend. Optional kannst du einen dritten Taster für Moduswechsel nutzen, etwa für Farbmodi, Helligkeitsprofile oder einen „Nachtmodus“. Wichtig ist dabei Entprellung, damit ein Tastendruck nicht mehrfach gezählt wird.

• 2-Taster-Konzept: Stunde erhöhen, Minute erhöhen
• 3-Taster-Konzept: zusätzlich Mode/Bestätigen
• Entprellung: per Zeitfenster oder Softwarelogik

Die Grundlagen für digitale Eingänge findest du hier: digitalRead() und pinMode().

Nicht-blockierendes Update: Warum deine Wortuhr „ruhig“ wirken sollte

Eine Wortuhr muss nicht 50-mal pro Sekunde neu zeichnen. Im Gegenteil: Sie wirkt hochwertiger, wenn sie ruhig und stabil ist. Die Zeit ändert sich meist nur einmal pro Minute (plus Minutenpunkte). Deshalb ist es sinnvoll, das Display-Update an echte Änderungen zu koppeln: nur neu schreiben, wenn Minute oder Helligkeit sich relevant ändern. Für Taster und Sensorik nutzt du eine nicht-blockierende Zeitsteuerung, damit die Uhr reaktionsfähig bleibt.

• LEDs nur aktualisieren, wenn sich Anzeige ändert
• Taster regelmäßig abfragen, ohne delay()
• Dimmung in kleinen Schritten anpassen

Für saubere Zeitsteuerung ist millis() der Standard: millis().

Gehäuse und Frontplatte: So wird aus Technik ein Designobjekt

Die optische Qualität entscheidet darüber, ob deine Word Clock wie ein Prototyp oder wie ein fertiges Produkt wirkt. Eine saubere Frontplatte mit präzise ausgeschnittenen Buchstaben, ein gleichmäßiger Diffusor und ein stabiler Rahmen sind die wichtigsten Faktoren. Achte darauf, dass die Buchstaben wirklich „schwarz“ bleiben, wenn sie nicht aktiv sind, und dass aktive Buchstaben klar und ohne Schatten leuchten.

Materialtipps

• Front: Acryl mit Folie, Holz mit Laser-Cut, bedruckte Maske
• Diffusor: milchiges Acryl oder Diffusorfolie
• Trennstege: Karton, MDF, 3D-Druck – Hauptsache lichtdicht
• Rahmen: Holzrahmen wirkt wohnlich, 3D-Druck wirkt technisch-modern

Fehlersuche: Wenn Wörter falsch leuchten oder die Uhr unruhig ist

Bei Wortuhren sind typische Fehler gut eingrenzbar. Wenn einzelne Buchstaben falsch leuchten, stimmt oft das Mapping nicht oder die LED-Reihenfolge wurde falsch angenommen. Wenn die Uhr flackert oder Farben „wandern“, ist häufig die Stromversorgung oder Einspeisung das Problem. Nutze den seriellen Monitor, um Zeitwerte und Zustände auszugeben, bevor du an der Hardware zweifelst.

Typische Probleme und Ursachen

• Falsche Wörter: Mapping-Fehler, Stundenlogik (HALB) falsch berechnet
• Einzelne LEDs fehlen: Kontaktproblem, defekte LED, Indexversatz
• Flackern: Netzteil schwach, schlechte Masse, zu dünne Leitungen
• Ungleichmäßige Helligkeit: Einspeisung nur an einem Punkt, Spannungsabfall
• „Bleeding“: fehlende Trennstege, Diffusor nicht passend

Für Debugging ist die serielle Schnittstelle hilfreich: Serial.

Weiterführende Informationsquellen

• Arduino Uno Rev3: technische Daten und Pins
• Wire (I2C): RTC-Module und I2C-Komponenten anbinden
• millis(): nicht-blockierende Zeitsteuerung
• analogRead(): LDR und Helligkeitssensoren auslesen
• digitalRead(): Tastereingaben verarbeiten
• Serial: Diagnose und Debugging

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