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Samstag, 11. Januar 2020

So müssen Weihnachtsgeschenke aussehen Teil 2


Links zu Beispielvideos der Pyramide :



Einbau der Vollfarb-LED-Beleuchtung in die gotische Pyramide


Als Erstes drei dringliche Hinweise, die unbedingt beachtet werden müssen:

1. Für diese Art der Beleuchtung ist eine Nutzung der „Standard-Netzteile für LED“ mit 12 oder 24 Volt NICHT einsetzbar, da bei dieser Spannung die genutzten LED-Streifen sofort irreparabel beschädigt werden und Brandgefahr besteht, aufgrund der Überhitzung!

2. Kaufen Sie sich ein in Deutschland zugelassenes Netzteil in sicherer Bauform, dass auch die erforderlichen Stromstärken / Leistungen bereitstellen kann. Falls Sie nicht auf ein fertig einsetzbares Netzteil zurückgreifen wollen, beachten Sie UNBEDINGT DIE SICHERHEITSVORSCHRIFTEN für den Umgang mit elektrischen Geräten, da hier Lebensgefahr bestehen kann! Lassen Sie im Zweifelsfall einen Fachmann mit der erforderlichen Qualifikation die Anlage prüfen! Bei fahrlässig verursachten Unfällen oder Bränden zahlen auch die Versicherungen nicht oder nur teilweise!

3. Es sind für die Umsetzung dieser Idee Lötkenntnisse im Elektronikbereich erforderlich, da die Anschlüsse am Controller als auch an den LED-Streifen nur als Lötaugen vorliegen. Die Schaltung ist nicht schwer zu verstehen, aber es muss sorgfältig gearbeitet werden, um Unterbrechungen oder Kurzschlüsse zu vermeiden.



Grundprinzip:
An eine Stromquelle mit einer Spannung von 5 Volt wird ein Controllerbaustein angeschlossen, der entweder per IR-Fernbedienung oder per WLAN und App gesteuert werden kann. Auch der Einsatz eines Arduino oder Raspberry Pi sind möglich, setzen aber Programmierkenntnisse sowie die Nutzung von Programmbibliotheken wie NeoPixel von ADAFruit für die Ansteuerung der LED-Streifen voraus.

An diesen Controller werden LED-Streifen mit den LED-Typen WS2812 oder WS2812b bzw. für erhöhte Ausfallsicherheit mit dem Typ WS2813 angeschlossen. Diese LED-Streifen werden im Gegensatz zu einfarbigen Streifen mit nur 2 Polen für Masse und +12V oder den „Standard-RGB-Streifen“ mit je einer Leitung für Rot / Grün / Blau und einer Masseleitung über drei Leitungen für Masse / Daten /+5V oder für die neuesten, gegen den Ausfall von einzelnen LED in der Kette geschützten WS2813 mit 4 Leitungen Masse / Daten /Clock / +5V betrieben. Daher ist für die Ansteuerung ein Controller zwingend erforderlich, da nur dieser die benötigten Daten auf der Datenleitung zu den einzelnen LED erzeugen kann. Die Daten werden dann, wie auf einem Förder-/ Laufband durch die einzelnen LED transportiert, wobei sich jede LED die für sie bestimmten Informationen entnimmt und die anderen weitergibt.

Aufbau eines Systems mit WS2812-LED-Streifen



Aufbau eines Systems mit WS2813-LED-Streifen zum Erhöhung der Ausfallsicherheit



Ich habe mich für den Typ mit den vier Leitungen und WS2813 entschieden, da eine Reparatur der Beleuchtung nach dem Verkleben der einzelnen Etagen sehr schwer ist. Durch die Ausfallsicherheit bei Defekten einzelner LED spart man sich möglicherweise einen Eingriff.



Dies ist auch bei der Auswahl der steuernden Controller zu berücksichtigen, da diese auch die neue Technologie beherrschen müssen.
Um vielfältigere Steuerungsmöglichkeiten zu bekommen und auch erheblich feinere Einstellungen vornehmen zu können, fiel meine Wahl auf einen Controller / Steuerung vom Typ SP108E. Zu diesem gibt es eine fertige App für Android und iOS, so dass man hier schnell zum Ziel kommt, ohne erst lange programmieren zu müssen.
Um speziellere Anforderungen zu erfüllen wie z.B. Muster auf bestimmten Abschnitten zu bekommen, bedarf es dann aber doch Eigenentwicklungen, auf die ich hier aber nicht weiter eingehen will. Interessierte finden zu dem Thema haufenweise Anleitungen, die man nach ein paar Anpassungen schnell für sich nutzen kann.

Zur praktischen Umsetzung der Schaltung:

Dass die LED-Streifen selbstklebend sind und je nach Wunsch mit schwarzem oder weißem Untergrund verkauft werden, kommt dem Einbau sehr entgegen.
Nach einigen Fehlversuchen hat es sich bewährt, nicht wie geplant zwei Streifen parallel in die Etagen einzubauen, sondern für eine gleichmäßige Ausleuchtung einen „viereckigen Ring“ zu bauen und diesen dann so an die „Decke“ der Etage zu kleben, dass weder die Drehung der Achse behindert wird noch der LED-Streifenvon oben oder der Seite zu sehen ist. Außerdem bietet diese Art der Anordnung den Vorteil, dass die Verbindungskabel nur in einer Ecke der Pyramide verlaufen und sich final mit etwas Farbe tarnen lassen, wenn die bunten Kabel stören.

Im Bild ist die fertige Verkabelung mit allen Etagen und der Platzierung des Controllers zu sehen.



Die LED-Streifen gibt es mit 30 / 60 / 144 LED pro lfd. Meter. Bei der Auswahl spielt weniger die Helligkeit die Rolle, sondern der Strombedarf der einzelnen LED. Ich nutze hier einen LED Streifen mit 60 LED / m. Das ist ein guter Kompromiss...

In diesem Beispiel sind insgesamt 118 LED verbaut, wobei eine einzelne LED maximal 60 mA bei 5 Volt benötigt. Das heißt, wenn ich alle LED auf Weiß und 100% Helligkeit einstelle, fließt ein Strom von 7,2 Ampere und eine Gesamtleistung von 36W wird zu 70% in Wärme umgesetzt! Dies muss bei der Planung berücksichtigt werden, dann auch in der Spitze der Pyramide brauche ich noch die volle Spannung, sonst funktioniert das Ganze nicht.

Daher habe ich mich für ein Netzteil mit einer Sekundärleistung von 5V und 10 A entschieden, da so definitiv noch Leistungsreserve bleibt und sich auch die Abwärme in Grenzen hält. Dieses MeanWell-Netzteil kommt zwar aus China, ist aber vom TÜV Rheinland zertifiziert, entspricht also auch den deutschen Anforderungen.



Es hat sich herausgestellt, dass immer nur eine bestimmte Länge des Streifens und damit auch Anzahl von LED unauffällig pro Etage verbaut werden kann. Meine Erfahrungen sind auch auf dem Bild zu sehen, damit nun nicht jeder anfangen muss zu zählen, hier die Anzahl:

0.Etage: Pyramidenspitze, keine LED verbaut, da zu eng,
1.Etage: 4 Streifen zu je 2 LED =8
2.Etage: 4 Streifen zu je 3 LED =12
3.Etage: 4 Streifen zu je 4 LED =16
4.Etage: 4 Streifen zu je 5 LED =20
5.Etage : 4 Streifen zu je 5 LED =20
6.Etage : 4 Streifen zu je 8 LED =32
Summe: 118

Dies ist dann auch bei der Einstellung des Controllers dann so vorzunehmen, damit die Muster passen und es kein „schwarzes Loch“ bei den Animationen gibt.

Der Aufbau erfolgt zuerst mit dem Zuschneiden und der Verdrahtung der einzelnen Vierecke, wobei die Länge der Verbindungsdrähte je nach Erfordernis variiert. Die Verkabelung kann in den Ecken mit einfachem Schaltdraht erfolgen, da die Kurzschlussgefahr bei sorgfältiger Ausführung minimal ist. Gleichzeitig dienen die vier Drähte als Stabilisator des Ganzen beim Einbau in die Pyramide.

Als Tipp: Die vier einzelnen Streifen auf der OBERSEITE der jeweiligen Etage mit der Leitung GND nach innen anordnen, in Position schieben, so dass die Streifen genau an der inneren Kante (Kreisausschnitt für die Achse) liegen und so mit der Verdrahtung der ersten innersten Leitung GND zu beginnen. Das hat den Vorteil, dass nun die Anordnung und der Abstand der Streifen untereinander festgelegt ist und ein Verrutschen der Streifen bei der weiteren Lötarbeit verhindert wird. Wenn beim Löten mal etwas daneben geht, stört das auch weniger, da ja dieser Bereich größtenteils beim Aufkleben der darüber liegenden Etage verdeckt wird.

Achtung: Der Schutzstreifen für den Kleber wird erst unmittelbar beim Einbau in die Decke der Etage abgezogen, ansonsten klebt der Streifen überall, nur schlussendlich nicht mehr an der Decke!



An einer Ecke wird die Zuleitung von der unteren Etage und die Weiterleitung zur nächsten Etage vorgesehen. Um eine optimale Stromverteilung innerhalb der Etage zu sichern, sind auch an dieser Ecke sowohl GND als auch +5V miteinander zu verbinden. An diesen beiden Verbindungsleitungen können auch die äußeren Kabel (Blau und Schwarz) zur Stromweiterleitung in die nächsten Etagen angelötet werden. Jetzt kann auch, da wir ja oben beginnen, bereits das Kabel für den Übergang auf die nächst niedrigere Etage an die Eingänge DI und BI (Grün und Rot) angelötet werden. Die Länge entspricht der Höhe der Etage mit ca. 1-2 cm Reserve. Vorteilhaft ist, bereits jetzt die Kabelenden ca. 2 mm abzuisolieren und zu verzinnen, das erleichtert dann die Montage der nächsten Kette erheblich.

Achtung: Das Kabel für die unterste Etage muss dann bis zum Controller reichen, daher genug Leitungslänge vorsehen, denn ein nachträglicher Umbau ist schwierig!

Wir beginnen mit der Etage 2, die Krone kann dann zum Schluss final aufgeklebt werden. Die bereits vorgesehenen Löcher in Boden und Decke der nächstunteren Etage werden zu einem Schlitz nach innen erweitert, um hier das Kabel beim Aufkleben der Etage einzufädeln.

Warum der Schlitz und nicht die Nutzung der sowieso vorhandenen Löcher zum Durchstecken?

Wir müssen die weiteren LED- Streifen ja auch noch anlöten können, das macht sich IN der Etage denkbar schlecht. Daher werden die Streifen der nächsten Etage außerhalb der Pyramide angelötet und dann halb zusammengefaltet, so dass bei der Montage der nächsten Etage das Viereck einfach durch den Kreis gesteckt werden kann und dann an der Decke der neu montierten Etage nach Abziehen der Klebestreifen einfach angeklebt werden können. Das wäre unmöglich, wenn wir das Kabel IN die Löcher gesteckt hätten. Ohne den Schlitz würden bei dieser Methode die Kabel im Innenraum der Pyramide verlaufen, was a) unschön aussieht und b) den Lauf der Pyramide behindert.



Nach dem erfolgreichen Einbau der LEDs in die oberste Etage hängt nun das Kabel aus der Etage nach unten heraus. Hier wird nun an das fertig montierte Viereck der 3. Etage dieses Kabel an die Leitungen GND, BO, DO und +5V angelötet. Damit wäre der kniffligste Moment ganz entspannt gelöst und das Viereck kann nun etwas zusammengefaltet und durch die Decke der 4. Etage gesteckt werden. Nach der Kontrolle, ob der vorbereitete Schlitz auch wirklich in Boden und Decke der beiden Etage frei ist, und dem Aufkleben der 4. Etage wird nun in der 4. Etage wieder der Klebestreifen abgezogen und das Viereck genau passend in die Decke der 4. Etage geklebt. Nun hängt hier wieder das Kabel der 4. Etage unten heraus und kann an das Viereck der 5. Etage angelötet werden. Der Rest ist in gleicher Prozedur bis zur untersten Etage fortzusetzen.

Tipp: Ich habe nach jeder Etage VOR dem Festkleben der Streifen an der Decke an das heraushängende Kabel an den Controller angeschlossen und eingeschaltet, um sofort eine Funktionskontrolle zu haben. Falls es doch irgendwo einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung gibt, kann das jetzt sofort behoben werden, bevor überhaupt weitergebaut wird.

Nachdem nun alle Etagen fertig montiert wurden geht es an den Einbau des Controllers.

Einbau des Controllers und der Stromversorgung

Wer einen Unterbau unter seiner Pyramide geplant hat, kann diesen ganz entspannt dafür nutzen und den Controller im Inneren befestigen. Es ist bei dem von mir gewählten Controller KEIN Sichtkontakt nach Außen erforderlich, da dieser über WLAN angesteuert wird. Bei der Nutzung von Controllern mit IR-Fernbedienung muss die Empfangseinheit Sicht nach außen haben, da sonst die Bedienung nicht möglich ist.

Wir haben uns für die „klassische Variante mit Wachskerzen“ entschieden, daher ist der zur Verfügung stehende Platz für den Einbau sehr begrenzt.

Ursprünglich ist der SP108E mit den Maßen 85 x45 x 22 mm so groß, dass es nicht möglich ist, diesen unauffällig zu platzieren.



Daher musste ich das Gehäuse entfernen und auch die Schraub- und Steckverbinder auslöten. Da wir das Ganze aber sowieso dauerhaft einbauen wollten, war das kein Problem. Wichtig ist, dass die Beschaltung auf dem Gehäuse für die Nutzung der Schraubverbindung gedruckt ist, wir aber beim Einbau die ANDERE Seite oben haben. Bitte beachten, dass dann die Polung der Stromversorgung und die Reihenfolge der Anschlüsse umgekehrt ist!(Ich spreche da aus eigener Erfahrung...)



Da ich auch die Stromzuführung unbedingt unauffällig gestalten wollte, so dass die Pyramide ganz klassisch analog auch „stand-alone“ genutzt werden kann, schied ein handelsüblicher Rundstecker aus. Bei der Dimensionierung der Steckverbinder muss auch unbedingt auf die zulässige Stromstärke desVerbinders geachtet werden. Kleine Steckverbinder bieten meist nur 1 ... 3 A an, das ist selbst für die 118 LED in dieser Pyramide und den oben erwähnten 7,2 A viel zu wenig.

Ich habe die Stromzuführung über einen alten vierpoligen Diskettenlaufwerksstecker für 3,5“-Disketten und dem entsprechenden Anschluss von einem alten Netzteil „umfunktioniert“. Dieser passt sehr gut in einen Fuß der Pyramide, lässt sich absolut unauffällig „tarnen“ und kann pro Kontakt bis zu 4 A leiten. Daher habe ich die beiden inneren und äußeren Pole jeweils zusammengelötet und damit a) die Verpolungssicherheit gegeben (Plus ist immer Außen) und b) auch die notwendige Stromstärke gewährleistet. (Ja, der Stecker hat einen mechanischen Verpolungsschutz, aber es kann ja sein, dass man auf die Idee kommt .... Sie kennen bestimmt auch solche Leute... ;-) )



Die Weiterleitung der Kabel erfolgt dann in den für die Außenbeleuchtung der Pyramide vorgesehenen Schächten des Fußes und geht direkt auf den Controller.



Nach den Umbaumaßnahmen am Controller passt er von der Höhe her genau zwischen Bodenplatte und Sockel der 1. Etage. Lediglich ein Kondensator ist zu hoch, so dass hier eine kleine Auskehlung mit der Rundfeile in der Bodenplatte erforderlich ist. Danach kann der Controller mit doppelseitigem Klebeband von unten an dem Sockel der 1. Etage angeklebt werden. Durch die Montage der Bodenplatte hält er auch fest und ist von außen nicht zu sehen.



Nun muss noch final das Kabel der 1. Etage zum Controller geführt und angelötet werden.

Nach dem Aufkleben der 1. Etage auf die Bodeneinheit und der Montage der Bodenplatten kann ein erster Probelauf der gesamten Einheit stattfinden.

Steuerung der LED-Streifen im Betrieb

Für den Controller gibt es eine entsprechende App „LED Shop“ für Android und iOS. Über den QR-Code auf dem Gehäuse kann diese App gefunden werden. Mich störte dabei, dass ich auf eine Website in China gelenkt wurde und ich daher etwas Bauchschmerzen beim Installieren hätte. Eine kurze Suche in den üblichen Play Stores brachte auch eine sichere Quelle für die App zutage, damit steht der Nutzung nun nichts mehr im Weg.

Nach der Installation der App geht es weiter.

Die Anleitung ist etwas schwierig zu lesen, daher nur kurz:
Es gibt zwei Modi, in denen der Controller betrieben werden kann, entweder als eigenes WLAN-System oder als Einbindung in das häusliche WLAN. Am Anfang muss das controllereigene WLAN-System genutzt werden.
Ca. 20 Sekunden nach Stromzuschaltung baut der Controller einen WLAN-Accesspoint auf, zu finden wie jedes andere WLAN auch in den Einstellungen des Handys. Das WLAN hat den Namen „SP108E-xxxxx“,dabei hat jeder Controller seine eigene Nummer. Zum Verbinden mit dem WLAN braucht es den Schlüssel, der Top-Secret ist : 123456 ...

Nach dem Start können mit der App der zugehörige Controller und die Anzahl der LEDs eingegeben werden. Anschließend können dann entweder fertige Muster (180 verschiedene sind bereits vorbereitet) oder eigene Kreationen eingestellt werden.

Auf die Einbindungin unser WLAN habe ich verzichtet, da dann für 11 Monate im Jahr das Gerät ungenutzt im WLAN-System Ressourcen belegen würde.

Beim Ausschalten und auch bei Stromausfällen bleibt das zuletzt gewählte Programm im Controlelr und auch in den LEDs gespeichert. Daher muss man nicht jedes Mal neu suchen...

Viel Spaß beim Nachbau!
Steffen Uhlig


Links zu Beispielvideos der Pyramide :

So müssen Weihnachtsgeschenke aussehen Teil 1

Zum Teil 2 des Berichtes

Links zu Beispielvideos der Pyramide :

 

Bericht über den Aufbau unserer sechsstöckigen gotischen Pyramide in Schwarz / Gold mit spezieller Beleuchtung und erweitertem Figurensatz an Engeln



Eigentlich wollte ich nur Anregungen für den Bau einer einfach zu bauenden Pyramide sammeln, da meine Frau und ich neue Ideen für den Werk- bzw. Technikunterricht in der Schule sammeln. Die Arbeit mit dem Material Holz ist auch für die Schüler immer wieder ein Erlebnis, vor allem, wenn man mit eigenen Händen nach einer Idee, ganz gleich, ob man die selbst hatte oder vorgegeben bekam, etwas schaffen kann, was es so vorher nicht gab. Gerade in dieser technisierten Zeit, in der die eigene Kreativität bei den meisten von uns eher ein Schattendasein führt, wollen wir die jungen Menschen wieder an die Hand nehmen, etwas selbst zu schaffen.

Beim Stöbern im Internet stieß ich auf die Modelle von DAMASU, die mich sofort begeisterten. Sowohl von der Idee her als auch von der durch viele Kundenberichte bestätigten Ausführung und Qualität stellen diese Bausätze etwas Besonderes dar.

Nun liegt der Preis selbst der einfachsten Bausätze erheblich über dem Budget, dass für den Werkunterricht an den Schulen realisierbar ist, aber man darf ja trotzdem mal schauen, wie „sie es denn so machen...“.

Vielleicht ist die eine oder andere Idee in vereinfachter Form durch die Schüler selbst zu realisieren, denn über Maschinenbausätze können wir an der Schule neben Bohr- und Schleifmaschinen auch kinder-/ schülersichere Sägen, Dreh- und Drechselmaschinen, verschiedene Fräsen bis hin zu Teilapparaten für die präzise Herstellung von Pyramidenflügelrädern einsetzen.

Was ich aber hier sah, war davon weit entfernt!

Dieser Bausatz hatte mit dem, was ich kannte, nichts zu tun. Allein die wirklich bis zum kleinsten Teilchen komplett durchdachte Idee und die präzis gefertigten Teile, die so in dieser Feinheit niemals mit den üblichen Werkzeugen realisiert werden können, lässt sich so mit Schülern nicht, in den vorgegeben Zeiten, nachbauen. OK, da muss ich dann selbst wohl doch nochmal ran und mir etwas anderes als Vorlage nehmen.

Aber fasziniert hat mich das Ganze auch als Ingenieur schon... .
Wir hatten ja selbst auch noch keine größere Pyramide ... und ich auch noch kein Geschenk für meine Frau bzw. für uns alle ... man könnte die ganze Sache ja auch noch mit farbigem Licht gestalten ... das war dann wieder was für uns, da in der Schule auch Elektronik gelehrt wird... .

Die Problematik mit dem Elektro- und Elektronikgerätegesetz kannte ich zur Genüge, da ich früher auch etliche Elektronikprojekte selbst realisiert und auch Kunden damit versorgt hatte. Die Anforderungen waren für ein kleines Unternehmen so nicht zu stemmen, daher hatte ich mich auch aus dieser Richtung zurückziehen müssen.

Als ich die Preise der Fa. Neuhatronic für die Beleuchtung der Pyramiden sah, war mir klar, dass diese Preise aufgrund der Anforderungen so gerechtfertigt sind. Aber für privat gelten diese Gesetze so nicht, daher könnte man dann doch ... . Gut, dann frage ich einfach mal nach.

Also rief ich Herrn Suchfort einfach an. Schon nach den ersten Sätzen verstanden wir uns hervorragend, zumal wir zu vielen Dingen die gleiche Position haben. Die Idee, die Pyramide mithilfe von RGB-Vollfarb-LED zu beleuchten, war nun so neu nicht, aber die neueste Entwicklung über einzeln steuerbare LED auf einer Streifenfolie, die noch dazu über nur drei Leitungen anzuschließen war, war mir bekannt und vertraut, aber für Herrn Suchfort neu.

So kamen wir ins Fachsimpeln per Telefon mit dem Ergebnis: Ich bestelle jetzt einfach so einen Bausatz und realisiere meine Idee. Zusätzlich dokumentiere ich die einzelnen Schritte, damit Bastler das privat für sich umsetzen können. Leider darf das Ganze nicht (s. ElektroG) mit verkauft werden, aber es interessierte uns schon beide, ob das geht.

Das Ergebnis ist die nun fertige sechsstöckige Pyramide in schwarz / Gold OHNE Sockel, da es mein Ehrgeiz wollte, dass ich die ganze Elektronik weitgehend unsichtbar in der Pyramide unterbringe.
Das habe ich so auch geschafft.
Da wir die Pyramide auch ganz klassisch „analog“ betreiben wollten (Kerzenlicht ist einfach nicht durch Technik ersetzbar), wurde auch auf einen Motor verzichtet und der Antrieb per Flügelrad und Kerze genutzt.
Ich kann bestätigen, dass 2 (in Worten: zwei!) kleine Pyramidenkerzen ausreichen, die gesamte Treppe zu bewegen. Das verblüfft unsere Besucher immer wieder und zeigt die Präzision der gesamten Konstruktion!
Für den Aufbau der Pyramide incl. der gesamten Beleuchtung habe ich ca. 40 Stunden gebraucht, wovon die Hälfte der Zeit für die Konzeption der Beleuchtung, die Recherche nach den Bauteilen und den Einbau benötigt wurde. Beim Nachbau der Idee reichen bestimmt 5 Stunden für die Beleuchtung aus, je nach Vorkenntnissen.
Zusätzlich hat unsere Tochter noch rund 12 Stunden an den 41 Engel-Figuren gearbeitet, denn auch hier wollten wir unsere eigenen Ideen umsetzen. So haben wir also nicht den 33er Bausatz, sondern den 40er der siebenstöckigen Pyramide plus Schlagzeuger dazu geordert und die vier Musikgruppen mit zusätzlichen Figuren ergänzt. Siehe dazu die Fotos.





Die Pyramide wurde gerade noch rechtzeitig komplett fertig, um sie unbemerkt im Karton für die Bescherung bereitzustellen. Die Überraschung der gesamten Familie war perfekt gelungen. In den Stunden nach dem Auspacken und Aufstellen wurden immer wieder neue Details entdeckt, die Beleuchtung trotz eines „Transportschadens“ in Form von ausgefallener Beleuchtung der beiden obersten Stockwerke bewundert und seitdem hat die Pyramide den ihr gebührenden Platz eingenommen. Die Reparatur war dann was für die ganze Familie...
Meine Frau, die von der ganzen Aktion im Vorfeld absolut nichts bemerkt hatte, bedauerte nun, an dem Aufbau nicht beteiligt gewesen zu sein.... Daher ist nun die große Gründerzeit-Pyramide in den Focus gerückt, denn hier in Leipzig spielt die Gründerzeit ja eine enorme Rolle in der Entwicklung.

Wir hoffen, dass es doch noch eine Neuauflage der „Gründerzeit-Edition“ geben wird... ?

Zur Zeit steht an unserer Pyramide noch das Truss-System für die Rockband aus, das aus einem Zwei-Punkt- Traversen-System mit zwei an den Seiten stehenden Lautsprechern besteht und über an das Truss „angehängte“ fünf als Bühnenscheinwerfer getarnte RGB-LED mit eingebauten Chips die Rockband angemessen beleuchten werden. Die Stromversorgung erfolgt ganz einfach über eine Knopfzelle CR2032, die mit den 3 Volt ohne jede weitere zusätzliche Elektronik die LED direkt speisen kann. Platz dafür ist unter der Pyramide mehr als genug, zumal die 5 LED durch die Batterie auch bei „rein analogem Kerzen-Betrieb“ bis zu 50 Stunden versorgt werden können.

Ähnliche Bauten haben wir mit den Schülern bereits mehr als 120mal erfolgreich gebaut, ist also wirklich einfach. Nochmals ganz herzlichen Dank an die Familie Suchfort für die Idee, die Umsetzung und die Realisierung auch der vielen kleinen Dinge, die man als Kunde so nicht sieht, aber trotzdem notwendig sind und einfach gemacht werden müssen. Hinter jeder großen Idee, die ein Mann realisiert, steht eine starke Frau!

Beste Grüße aus Leipzig
Steffen Uhlig mit Familie























Donnerstag, 15. August 2019

Bastelanleitung für der Einbau von LED-Licht in Zaunsäulen

Bastelanleitung elektrische Zaunsäule



DAMASU-Holzkunst. Manufaktur mit Werksverkauf. 09544 Neuhausen/Erzgebirge, Olbernhauer Str. 31, 0173 3666 223, www.holzbastelsatz.de


Allgemeine Hinweise

Vorwort

Unser Sortiment an Zäunen ist für den Einbau von elektrischem Licht vorbereitet!
Diese Bemerkung finden Sie in vielen unserer Bastelanleitungen und Blogbeiträgen, die sich mit dem Zaunsortiment und den daraus aufgebauten Projekten beschäftigt. In dieser Anleitung erfahren Sie nun was sich dahinter verbirgt, welche Möglichkeiten Sie damit haben und wie Sie das Licht in die Zaunsäulen einbauen können.
Wir können Ihnen bei Ihren Projekten so weit helfen, dass wir die Säulen konstruktiv auf den Einbau vorbereitet haben und wir können Ihnen zeigen, wie man die LED-Technik darin einbaut. Wobei wir Ihnen leider nicht mehr helfen können, ist die Lieferung und Vorbereitung der entsprechenden Technik. Mit dem neuen ElektroG ( https://damasu-info-blog.blogspot.com/2018 /08/achtung-ab-sofort-keine-elektronik-mehr.html ) ist uns das leider nicht mehr möglich.
Der hier beschriebene Einbau bezieht sich auf alle Zaunsäulen aus unserem Sortiment, unabhängig davon, wie groß die Säule ist. Jede Säule kann mit bis zu vier LEDs bestückt werden. Das wird in den wenigsten Fällen sinnvoll sein, aber durch den kaskadierbaren Aufbau ist es möglich. Kaskadierbar heißt dabei, dass Sie die Säulen mit oder ohne einer Zwischenebene übereinander bauen können und es auch eine Vielzahl von Säulenabschlußhauben, Sockeln oder Zwischenteilen gibt. All diese Teile können je nach Verwendungszweck und Aufbau ebenfalls beleuchtet werden und in jedem Fall sind sie so gestaltet, dass die Stromleitungen ohne Probleme hindurchgeführt werden können.
Vorbereitet sind die Teile für runde Standardleuchtdioden mit 5 mm Durchmesser. Es können dabei alle uns bekannten LEDs dieser Bauform eingesetzt werden bis hin zu RGB-LEDs mit vier Anschlüssen.
Machen Sie sich schon zur Planung Ihres Projektes mit der Anleitung und den Möglichkeiten der Beleuchtung vertraut. Nicht alles was machbar ist ist auch sinnvoll. In vielen Fällen kann man schon mit einfachen Mitteln hervorragende Effekte erzielen. Auf der anderen Seite muss man bedenken, dass mit steigender Anzahl der LEDs und Komplexität des Projektes auch der Arbeitsaufwand, die Herausforderung an Ihre Lötkünste und damit natürlich auch die Fehlerhäufigkeit und Störanfälligkeit steigen. Es gilt, Aufwand und Nutzen abzuwägen. Weniger ist dabei manchmal mehr.
Dabei sind wir schon bei den Anforderungen, die die kommende Arbeit an Sie stellen wird. Es sollten Grundkenntnisse im Umgang mit elektronischen Bauteilen vorhanden sein. Sie sollten einfache LED-Widerstandskombinationen berechnen können. Dabei kann Ihnen vielleicht auch ein Beitrag aus unserem Blog helfen ( https://damasu-info-blog.blogspot.com/2015/06/led.html ). Des Weiteren sollten Sie das Löten von elektronischen Bauelementen mit einer Lötnadel oder einem kleinen Elektroniklötkolben beherrschen und die entsprechende Ausrüstung haben.

Die vorbereiteten Säulen

Die LEDs können in jeder Säule an zwei Stellen eingebaut werden. Dort können Sie jeweils nach oben oder unten herausragen. Die Abbildung zeigt die möglichen Einbauorte der LEDs. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass die Teile des Deckels und des Bodens eine zentrale Rolle spielen.


Drei Komponenten in den Deckel und Bodenteilen sind wichtig für den Einbau. Als Erstes die Mittelbohrung. Diese ist 5,6 mm groß. Diese Öffnung ist in jeder Platte vorhanden und ermöglicht das beliebige Einsetzen der LEDs an jeder Stelle. Dabei ist die Öffnung so dimensioniert, dass die LED straff eingerückt werden kann und keine weitere Befestigung nötig ist.


Als Zweites gibt es in jedem Deckel und Bodenteil vier kleine runde Löcher in den Ecken. Durch diese Löcher können bis zu vier Leitungen gezogen werden. Die Löcher sind immer an gleicher Stelle, damit können die vier Leitungen durch alle übereinandergestellten Teile ohne Probleme gezogen werden. Sie sind so angeordnet, dass die Kabel genau in der Ecke der Zaunfelder verlaufen und so verlegt werden können, dass sie von außen nicht sichtbar sind.


Die dritte Komponente befindet sich nur in einem Teil des Bodens oder des Deckels. Das sind die vier Verbindungskanäle zwischen der mittleren Öffnung und der kleinen Löcher in den Ecken. Hier stellen Sie die Verbindung her zwischen den LEDs in der Mitte und den stromführenden Leitungen in den Ecken.


Damit ist das Meiste schon gesagt. Wie Sie die daraus resultierenden Möglichkeiten nutzen, bleibt nun Ihrer Planung und Ihrem Projekt überlassen.

Die Möglichkeiten der Verdrahtung

Im ersten Schritt sollten Sie festlegen, wo LEDs in Ihrem Projekt notwendig sind. Sie können pro Deckel oder Boden zwei LEDs einsetzen. Was natürlich schwierig ist! Einfacher ist es, wenn Sie mit einer LED pro Deckel oder Boden auskommen. Ich möchte Ihnen das am Beispiel der Außensäulen unserer Pyramide Palmenhaus zeigen.


In diesen Säulen haben wir insgesamt vier LEDs eingebaut und damit die gesamte Säule ordentlich ins Licht gerückt.


Als Zweites sollten Sie festlegen, wieviel Stromkreise Sie benötigen. Sie haben die Möglichkeit, vier Stromleitungen zu verlegen. Eine Leitung benötigen Sie für das gemeinsame + oder -, jenachdem ob Sie die Anoden oder die Kathoden der Dioden als gemeinsamen Pol zusammenlegen möchten. Dann haben Sie noch drei Leitungen zur freien Verfügung. Daraus ergeben sich folgende Möglichkeiten:
- Sie können einfache LEDs einsetzen und alle LEDs gleichzeitig schalten. Dann benötigen Sie nur eine der drei freien Leitungen.
- Sie können die einfachen LEDs zu zwei oder drei Gruppen zusammenlegen und benötigen dann zwei oder drei der freien Leitungen. In unserem Beispiel wäre es sinnvoll, die gelben und die roten LEDs zu zwei Gruppen zusammenzulegen und mit zwei der freien Leitungen zu arbeiten. Damit könnte man das rote und das gelbe Licht getrennt ein- und ausschalten. Jede andere Kombination wäre natürlich auch denkbar.
- Sie können natürlich auch RGB-LEDs einsetzen. Dann müßten Sie für die drei Farben der LEDs immer alle drei Leitungen nutzen und die einzelnen LEDs parallel schalten und gemeinsam ein- und ausschalten.
Als Drittes sollten Sie sich Gedanken über die Unterbringung der Vorwiderstände machen. Auch hier gibt es wieder einfache und weniger einfache Lösungen.
Am einfachsten ist es, wenn Sie die nötigen Widerstände außerhalb der Säulen anbringen können. Das heißt, wenn Sie nicht zuviele Dioden in einer Säule verarbeiten und einen Unterbau haben, in dem Sie die Widerstände unterbringen können. Wenn Sie mit bis zu drei LEDs pro Säule arbeiten, dann können Sie drei Stromleitungen direkt aus der Säule herausziehen und die Widerstände außerhalb anbringen. Bei mehr als drei LEDs haben Sie die Möglichkeit, entweder diese in Reihenschaltung oder Parallelschaltung zu verknüpfen und damit die Widerstände auch außerhalb anzubringen oder die Widerstände mit in die Säule einzubauen.
Wenn Sie sich für eine Verknüpfung der LEDs und Außenwiderstände entscheiden, sollten Sie sich über die Vor- und Nachteile der Parallel- und Reihenschaltung im Klaren sein. Bei der Parallelschaltung können Sie bis zur Strombelastbarkeitsgrenze der stromführenden Leitungen die LEDs parallel anordnen. Diese Grenze sollten Sie hier nicht erreichen. Der Nachteil liegt in der Stromverteilung auf die einzelnen LEDs. Das Ganze funktioniert nur bei baugleichen Bauteilen. Selbst da können Herstellertoleranzen auftreten, die eine ungleichmäßige Stromverteilung bewirken. Bei unterschiedlichen LEDs funktioniert das in den meisten Fällen gar nicht. Mehr dazu finden Sie in dem oben genannten Blogartikel. Bei der Reihenschaltung können Sie nur so viele LEDs in Reihe schalten, wie die Gesamtspannung zuläßt. Das heißt, wenn Sie mit 5 V Netzspannung arbeiten, dann können Sie nur zwei rote LEDs mit 2,1 V Nennspannung in Reihe schalten. Bauteiltoleranzen spielen hierbei keine Rolle. Geht bei der Reihenschaltung eine LED kaputt und trennt damit den Stromkreis auf, dann leuchten auch alle anderen LEDs dieser Reihe nicht mehr.
Die beste Lösung ist immer, jeder LED einen eigenen Vorwiderstand zu geben. Damit haben Sie die Möglichkeit, den Strom jeder einzelnen LED gezielt festzulegen und bei Ausfall einer LED betrifft das die anderen LEDs nicht. Das ist ein wichtiger Aspekt bei den Zaunsäulen, weil eine Reparatur nur sehr schwer möglich ist.
Diese beste aller Möglichkeiten bringt natürlich auch Nachteile mit sich. Bei mehr als drei LEDs pro Säule müssen Sie die Widerstände im Inneren der Säule unterbringen. Auch dafür gibt es wieder mehrere Möglichkeiten. Wenn vorhanden, dann können Sie die Widerstände hinter den massiven Flächen der Säulenfelder verstecken oder Sie können die Widerstände in die Leitungen mit einarbeiten und in die Ecken zweier Felder legen. Für Lötprofis gibt es auch die Möglichkeit mit SMD-Widerständen zu arbeiten und diese in die Kanäle der Böden und Deckel zu legen. In jedem Fall bedeutet diese Variante einen Mehraufwand beim Aufbau der Säulen und Verlegen der Leitungen. EIn zweiter Nachteil ist auch die erhöhte Anzahl von Lötstellen und Bauteilen innerhalb der Säulen. Jede Lötstelle und jedes Bauteil erhöht die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Defekten und eine Reparatur ist schwierig.
An dieser Stelle noch ein Wort zum Verstecken der Widerstände. Ich kleide bei beleuchteten Säulen das Innere der Säule gern mit Pergamentpapier aus. Dadurch wird das Licht schön gleichmäßig gestreut und das Verstecken der Widerstände ist auch einfacher.
All die Bemerkungen und Hinweise zeigen Ihnen, dass eine umfangreiche Planung der eigentlichen Arbeit voran gehen sollte.

Der Einbau der LEDs

Der Einbau selbst ist nicht sehr schwierig. Dazu wird die LED entsprechend der Kabelführung abgewinkelt und in die Mittelöffnung eingesetzt. Danach werden die Leitungen angelötet und durch die Kabelführungslöcher nach unten geführt. Wie zuvor beschrieben, müssen evtl. auch noch Widerstände mit eingefügt werden. Auf den folgenden Abbildungen sehen Sie Lösungsbeispiele.


Zwei LEDs in einer Platte angeordnet.


Eine RGB-LED mit vier Anschlüssen.


Die Leitungen werden in der Ecke der Zaunfelder geführt. Widerstände können hinter der geschlossenen Fläche verborgen werden oder in der Ecke zweier Zaunfelder.












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