Iterative Illumination

2 Dez

Weiter geht’s mit Leuchtding 3!

Schritt 1: Stab-Halter drucken und ausprobieren. Danach: Stab-Halter nochmal drucken, diesmal so geformt dass er sehr nah am Glas-Rand befestigt werden kann. Das wird dann die Rückseite, weil dort der Schatten des Stabes sichtbar sein wird.

Bauteile zusammensuchen:

  • Ein ESP8266 WLAN-Microcontroller
  • Ein einstellbarer Step-Down-Regler mit 3A Maximallast (ja genau. Da würde ich mich nicht unbedingt drauf verlassen, aber die 32 LEDs in weiß und Dauerlast kann er zumindest stemmen)
  • Ein Steckernetzteil mit 5,6 Volt (eher unerwartet … aber hier ein Glücksfall!) und passende Verbinder
  • Eine Schottky-Diode (um Einspeisung vom ESP in den LED-Streifen zu verhindern wenn er über USB programmiert wird)
  • Ein Widerstand mit ca. 500 Ω (als Schutz-Begrenzer für den ESP-Ausgang)
  • Zwei Kondensatoren 680 µF / 16 V (oder so ungefähr)
  • Diverse Pfosten- und Buchsenleisten: 2-, 3- und 6-polig.
  • Silberbeschichteter Kupferdraht (ich liebe es!)
  • Ausreichend isolierte Kabel: 2- und 3-polig
Grober Schlachtplan
Grober Schlachtplan

 

Den Step-Down-Regler noch ohne beschaltete Ausgänge auf ca. 4,4-4,5 Volt einstellen. Damit ergibt sich die Signal-Schwelle der LEDs später als 70 % von 4,5 Volt = 3,15 Volt. Da der ESP mit 3,3 Volt arbeitet und die bei 4,5 Volt auch trotz der Schottky-Schutzdiode noch selbst stabil regeln kann, reicht das für die saubere Kommunikation zwischen EPS und LED aus. Wäre die Original-Spannung von 5,6 Volt in der Schaltung, würden die LEDs das Signal nicht erkennen, weil es nicht 70 % von 5,6 Volt = 3,92 Volt erreichen kann. In dem Fall wäre noch eine zusätzliche, verdeckt eingebaute LED nötig, um über einen Zwischenpegel die nötige Schwelle zu erreichen.

Beim Testlauf zeigt sich schon, dass selbst dieser kurze Streifen mit 32 LEDs die dünnen Kabel und schwachen Steckverbindungen im Testbrett deutlich fordert. Am LED-Streifen bleiben von den 4 Volt, die der Regler hier problemlos austariert, wegen der Kontaktverluste nur knapp 3,2 Volt übrig. Das wird im endgültigen Aufbau, wo alles mit dickeren Leitungen ausgestattet und fest verlötet ist, sich wieder ganz anders darstellen.

Testlauf mit provisorischer Verkabelung
Testlauf mit provisorischer Verkabelung

 

Weiter im Aufbau: In die Anschlüsse des Reglers löten wir stabile Kupferdrähte. Damit kann er senkrecht bzw. leicht schräg zur Hauptplatine eingelötet werden, damit die Stellschraube zugänglich ist. Außerdem hilft die Position beim Kühlen auf Ober- und Unterseite der Platine durch Luftzug und hält den Chip und seine Abwärme (unter Last kann er mehr als 60 °C erreichen!) auch vom Holz fern. Die restlichen Bauteile auf der Platine dann noch einlöten und die Strippen ziehen, um alles passend zu verbinden: Je ein Kondensator zusätzlich am Ein- und Ausgang des Reglers, Strom an die Steckverbinder, und über die Schottky auch vom Ausgang des Reglers zum 5-Volt-Eingang des ESP. Das werden zwar keine 5 Volt mehr, aber es reicht noch.

Um den Controller einzusetzen, reicht es eine 6-polige Stiftleiste einseitig am ESP festzulöten. Wir brauchen sowieso nur 5V, GND und D1, die anderen drei Pins sind für die mechanische Stabilität. Die grundlegende Schaltung ist damit fertig. Wenn die Software auf dem ESP läuft, sollte die Lampe sich schon am Heimnetz anmelden und ihr Farbspiel ohne Störungen oder Flackern zeigen können:

Nächster Schritt: Eine ausreichende Vertiefung in den Holzsockel senken, und die Bauteile darin unterbringen. Auf der Seite mit dem ESP habe ich den Boden etwas höher stehen lassen, weil dort auf der Unterseite keine Lötstellen sind. Gegenüber brauche ich zwei Abstandshalter. Die kurzen Holzschrauben 3 x 12 greifen gerade mal so, aber in der Summe robust genug, dass man auch die Schnapp-Stecker problemlos ziehen oder stecken kann.

Und das war’s auch schon. Ein letzter Test noch ohne Glas-Haube, und dann: Superbunte vertikale Regenbogen-Wanderdeko!

 

Einige Stunden später zeigt sich, dass in einer der LEDs der winzige Draht zum blauen Leuchtkörper lose ist und bei kalter Lampe keinen Kontakt findet. Statt störende Farb-Aussetzer mitten in der Kette anzuschauen, ersetze ich die betroffene LED. Das aus- und einlöten mit Heißluft zeigt sich weniger erfolgreich, besonders weil ich die falsche LED auslöte. Statt noch mehr des Streifens zu braten, muss das Skalpell ’ran. Schneiden, abziehen, neu einkleben: Diesmal schneller als aus- und einlöten …

Eingeflickt und funktioniert.
Eingeflickt und funktioniert.

 

Und hier noch ein viel zu schneller Regenbogen zum Abschluss.

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