HowTo: pxlBlck – pxlBlck_CassetteLamp aufbauen

Mittlerweile gehören MP3-Player, Smartphhones und USB-Sticks mit 128GB und mehr Speicher zum Alltag. Musik zu speichern und zu transportieren ist deshalb so einfach wie nie geworden.

Vor ca. 30 Jahren sah das noch anders aus. Der „USB-Stick der 80er/90er“ war die Kassette.

Natürlich habe auch ich noch eine Menge davon rumfliegen und bringe es bis heute nicht übers Herz diese zu entsorgen. Andererseits bricht es mir auch das Nerd-Herz, dass diese Kassetten in irgendeinem Karton im Keller Verrotten.

Deswegen habe ich nach einem Weg gesucht „das Alte“ mit etwas praktischem zu verknüpfen und somit die Kassetten aus Ihren Kisten herauszuholen.

Herausgekommen ist die pxlBlck_CassetteLamp. Eine Lampe, welche halb durchsichtige Kassetten als Lampenschirm nutzt und dank WiFi-Anbindung neben der Lampenfunktion auch als Informationsquelle für Ereignisse im SmartHome genutzt werden kann.

Was Ihr benötigt und tun müsst um Euch eine eigene pxlBlck_CassetteLamp zu bauen, ist im folgenden Artikel beschrieben.


Sicherheitshinweise

Ich weiß die folgenden Hinweise sind immer irgendwie lästig und wirken unnötig. Aber leider haben schon viele Menschen die es "besser" wussten aus Leichtsinnigkeit Augen, Finger oder anderes verloren bzw. sich verletzt. Im Vergleich dazu ist ein Datenverlust fast nicht der Rede Wert, aber auch diese können echt ärgerlich sein. Deswegen nehmt Euch bitte fünf Minuten Zeit um die Sicherheitshinweise zu lesen. Denn auch das coolste Projekt ist keine Verletzung oder anderen Ärger wert.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/

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Voraussetzungen

Für den Aufbau müsst ihr SMD Lötaufgaben bewältigen. Die folgenden Artikel enthalten Tipps dazu.

Benötigtes Werkzeug:

Benötigtes Material:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Teile die Ihr zum Aufbau benötigt.


Die benötigten Teile sammeln

Damit es mit dem Aufbau Eurer pxlBlck_CassetteLamp losgehen kann solltet Ihr zunächst alle benötigten Teile zusammensuchen.

Für den Aufbau der pxlBlck_CassetteLamp benötigt Ihr (unter anderem) die folgenden Teile.

  • 8x halb-transparente Audio-Kassetten
  • 1x Wemos D1 Mini 32x WS2812 oder SK9612 LEDs in 120LEDs/m länge
  • 3x Leitung ca. 10cm lang
  • 3D gedruckte Basis
  • 3D gedruckter Montagerahmen
  • 3D gedruckter Deckel (optional)
  • 4x M3x10 Zylinderkopfschraube
  • 8x M3 Mutter
  • 4x M3x16 Zylinderkopfschraube

Weitere Ansicht der benötigten Teile.

Für diesen Beispiel-Aufbau habe ich die Basis aus Kork- bzw. Holz-Filament gedruckt. Ihr könnt hier aber natürlich auch jedes andere 3D druckbare Material nutzen.

Außerdem sind auf diesem Foto die Teile aufgeführt mithilfe dessen Ihr die Lampe mithilfe des Gestensensors APDs-9960 steuern könnt. So lässt sich das Licht über Gesten ein- und ausschalten, heller und dunkler dimmen und die Farbe verstellen.

Als alternative könnt Ihr die Lampe aber auch über zwei Drehencoder steuern.

So lässt sich die Lampe mit einem Stift einstellen. Das ist eine kleine „Hommage“ an die Kombination von Stift und Kassette welche einem früher oft beim aufrollen abgespulter Kassettenbänder geholfen hat. 🙂

Weitere Ansicht der benötigten Teile.

Weitere Ansicht der benötigten Teile.

Die STL-Dateien zum ausdrucken auf Eurem 3D Drucker findet Ihr im Repository für die pxlBlck_RingClock unter folgendem Link.


Den Montagerahmen anschrauben

Als erstes solltet Ihr mit der Vorbereitung des Montagerahmens beginnen.

Dazu benötigt Ihr die folgenden Teile.

  • 4x M3x10 Zylinderkopfschraube
  • 8x M3 Mutter
  • 3D gedruckte Basis
  • 3D gedruckter Montagerahmen

Zu Beginn solltet Ihr den Montagerahmen wie abgebildet auf der 3D gedruckten Basis auflegen.

Positioniert diesen dann Deckungsgleich mit den Löchern in der 3D gedruckten Basis…

… und verschraubt Ihn mit den bereit liegenden M3x10 Zylinderkopfschrauben.

Wiederholt dies mit allen vier Ecken.

Auf der Unterseite solltet Ihr die vier Schrauben mit den vorbereiteten M3 Muttern verschrauben.

Ansicht von Unten auf die verschraubten M3 Muttern.


Die LED-Streifen aufkleben

Im folgenden Schritt werden die LED-Streifen auf der Basis montiert.

Dazu benötigt Ihr die vorbereitete Basis inkl. montiertem Montagerahmen und die vier LED-Streifen mit jeweils acht WS2812 oder SK9612 LEDs.

Nahansicht der benötigten LED-Streifen.

Klebt den ersten LED-Streifen nun mittig auf die Innenseite des Montagerahmens.

Achtet dabei und auch bei den folgenden LED-Streifen darauf, dass die kleinen Pfeile auf dem LED-Streifen immer in die gleiche Richtung zeigen.

Montiert nun den nächsten LED-Streifen mittig auf der Innenseite des Montagerahmen.

Achtet auch hier wieder darauf, dass die Pfeile in die gleiche Richtung zeigen. In diesem Fall zeigen alle Pfeile gegen den Uhrzeigersinn.

Klebt nun auch den dritten…

… und vierten LED-Streifen wie zuvor auf die Basis.

Sobald Ihr alle LED-Streifen aufgeklebt habt, sollte dies in etwa…

… so aussehen.


LED-Anschlussleitung anlöten

Nachdem Ihr die LED-Streifen montiert habt, müsst ihr diese nun noch miteinander verlöten und auch eine Anschlussleitung anlöten. Dies ist aufgrund der kleinen Lötpad-Größe bei dieser Art von LED-Streifen nicht immer leicht. Deswegen solltet Ihr Euch für diesen Abschnitt ruhig etwas zeit nehmen. Tipps zum Umgang mit dem Lötkolben findet Ihr auch in den folgenden Artikeln.

Als Anschlussleitung eignet sich eine ca. 10cm lange drei-adrige-Leitung sehr gut.

Isoliert die Enden der Leitungen dazu…

…ca. 5mm weit ab und…

…verzinnt sie mit etwas Lötzinn.

Sucht nun das Lötpad auf dem LED-Streifen welches mit einem Minuszeichen gekennzeichnet ist und relativ nah an der Durchgangsbohrung in der 3D gedruckten Basis liegt.

Verzinnt dieses dann mit etwas Lötzinn. So fällt das Anlöten der Anschlussleitung später leichter.

Das verzinnte Lötpad ist hier auf dem unteren LED-Streifen zu sehen.

Nun könnt Ihr auch eines der Lötpads die mit einem Pluszeichen gekennzeichnet sind mit etwas Lötzinn verzinnen.

Nachdem ihr die Lötpads vorbereitet habt, könnt Ihr mit dem anlöten der Leitungen beginnen. Lötet dazu zunächst die rote Leitung wie dargestellt an das mit einem Pluszeichen gekennzeichnete Lötpad.

Nahaufnahme der angelöteten Leitung.

Wiederholt diesen Schritt nun mit der Anschlussleitung für das mit einem Minuszeichen gekennzeichneten Lötpad.

Nahaufnahme der angelöteten Leitung.

Weitere Ansicht.

Nachdem Ihr die Versorgungsleitungen angelötet habt, kann nun auch die Leitung für den Dateneingang an den LED-Streifen angelötet werden.

Verzinnt dazu den (auf dem Bild sichtbaren) oberen linken Kontakt der LED mit etwas zusätzlichem Lötzinn.

Die Leitung wird in diesem Beispiel direkt an die LED angelötet, weil dies etwas leichter zu verlöten ist verglichen mit dem sehr kleinen Lötpad am Anfang des LED-Streifens.

Nun könnt Ihr die Anschlussleitung zur Weiterleitung der LED-Daten an den LED-Streifen anlöten.

Nahansicht der angelöteten Leitung.

Wichtig ist hier, dass beim verlöten kein Kurzschluss mit den benachbarten Kontakten und Lötpads entsteht.

Außerdem solltet Ihr darauf achten, dass die Pfeile auf dem LED-Streifen von der Anschlussleitung „weg zeigen“.

Fertig verlötet könnt Ihr die Anschlussleitung nun auch durch das Loch in der Basis in die Basis führen.

Weitere Ansicht.


LED-Streifen miteinander verlöten

Etwas kniffelig ist auch das verlöten der LED-Streifen untereinander. Auch hier solltet Ihr sorgfältig arbeiten und Euch lieber etwas mehr Zeit lassen. Achtet darauf, dass Ihr keine Kurzschlüsse mit benachbarten Kontakten herstellt und messt ggf. nochmal nach. 🙂

Hierzu solltet Ihr die Basis bereits wie abgebildet vorbereitet haben.

In diesem Schritt werden zunächst die mit einem Minus gekennzeichneten Kontakte miteinander verbunden.

Verlötet dazu wie gezeigt die mit einem Minuszeichen gekennzeichneten Lötpads der jeweils benachbarten LED-Streifen miteinander.

Wiederholt dies auch für die anderen LED-Streifen bis…

… Ihr letztendlich die Lötpads aller LED-Streifen…

…miteinander verlötet habt.

Wiederholt dies nun nochmal mit den mit einem Pluszeichen gekennzeichneten Lötpads.

Verlötet dazu die dargestellten Lötpads mithilfe …

…eines kurzen Stück Drahts.

Danach sollten die Verbindungen Eurer LED-Streifen wie dargestellt aussehen.

Weitere Ansicht.

Im letzten Schritt müsst Ihr nun noch die Datenverbindung der einzelnen LED-Streifen herstellen.

Wie zuvor solltet Ihr dazu die Kontakte an den LED-Streifen miteinander verbinden. Diesmal jedoch die mittleren Kontakte.

Wiederholt dies wieder für alle drei Ecken bis…

…Euer Aufbau in etwa wie dargestellt aussieht.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.


ESP8266 bzw. Wemos D1 Mini verbinden

Nachdem der Aufbau des LED-Streifens abgeschlossen ist, könnt Ihr den Mikrocontroller mit den LED-Streifen verbinden.

Dazu benötigt Ihr ein auf dem ESP8266-ESP12E basierendes Breakout-Board.

Ich empfehle hier das „Wemos D1 Mini“ zu verwenden.

Klebt den Wemos D1 MIni zunächst mit etwas Heißkleber…

…in die dafür vorgesehene Ausbuchtung…

… ein.

Bereitet die Kontakte des Wemos D1 Mini dann mit etwas Lötzinn vor.

Verzinnt dazu die folgenden Kontakte mit etwas Lötzinn.

  • G
  • 5V
  • D6

Nun könnt Ihr die erste Anschlussleitung an den Wemos D1 Min anlöten.

Verlötet dazu die schwarze Leitung mit dem Kontakt „G“ des Wemos D1 Mini.

Diese schwarze Leitung sollte die Leitung sein, welche Ihr zuvor mit dem mit einem Minus gekennzeichneten Kontakt an dem LED-Streifen verbunden habt.

Weitere Ansicht.

Wiederholt dies nun mit der roten Leitung und dem „5V“ Kontakt des „Wemos D1 Mini“.

Die rote Leitung sollte die Leitung sein, welche Ihr zuvor mit dem mit einem Plus gekennzeichneten Kontakt des LED-Streifens verlötet habt.

Letztendlich solltet Ihr die Signal-/Datenleitung des LED-Streifens mit dem Kontakt „D6“ des Wemos D1 Mini verlöten.


Option 1: APDS-9960 Gestensensor vorbereiten

Zur Steuerung der Farben und Helligkeit Eurer pxlBlck_CassetteLamp gibt es im Prinzip zwei Möglichkeiten. Die erste – hier beschriebene – funktioniert mithilfe des Gestensensors „APDS-9960“. Mithilfe dieses Sensors kann die Lampe durch Gestenbewegungen über der Lampe ein- und ausgeschaltet und auch in ihrer Farbe und Helligkeit verändert werden. Der Gestensensor funktioniert dabei je nach Umgebungshelligkeit recht zuverlässig. Manchmal erkennt er aber auch nicht jede Geste korrekt.

Weitere Informationen zum Anschluss des APDS-9960 Gestensensors an ESPeasy findet Ihr auch in dem folgenden Artikel.

Die andere Möglichkeit zur Ansteuerung wird über zwei Drehencoder realisiert. Infos dazu findet Ihr im Abschnitt Option 2: Drehencoder-Halterung vorbereiten

Für den Aufbau der Steuerung mithilfe des Gestensensors benötigt Ihr zunächst die abgebildeten Teile.

Weitere Ansicht der benötigten Teile.

Um die Anschlussleitung vorzubereiten solltet Ihr nun die Enden ca. 5mm weit abisolieren und mit etwas Lötzinn verzinnen.

Positioniert den Sensor nun wie abgebildet…

… und verlötet Ihn mit den zuvor vorbereiteten Leitungen.

Dabei solltet Ihr wenn möglich…

…die Zuordnung der Leitungsfarben zu den Kontakten beibehalten.

Nahaufnahme des APDS-9960 Sensors mit angelöteten Leitungen.

Zur korrekten Positionierung des Sensors, solltet Ihr diesen nun in der abgebildeten Halterung verbauen.

Setzt dazu die M3 Muttern in die abgebildeten Aussparungen ein.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht der beiden eingesetzten M3 Muttern.

Dann könnt Ihr die Anschlussleitungen des Sensors wie abgebildet durch die Kabeldurchführung ziehen.

Weitere Ansicht.

Der Sensor kann dann mithilfe der Montagelöcher und der M3x16 Zylinderkopfschrauben…

…mit der Halterung verschraubt werden.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.

Weitere Ansicht des verschraubten Sensors.


Option 1: APDS-9960 Gestensensor montieren

Nach der Montage des APDS-9960 Gestensensors auf der Halterung geht es nun daran die Halterung auf der Basis der Lampe zu montieren und zu verschrauben.

Dazu benötigt Ihr die abgebildeten Komponenten.

Teilt die Leitungen wie abgebildet…

… entfernt die Isolierung der Leitungen ca. 5mm weit…

…und verzinnt sie mit etwas Lötzinn.

Führt dann die Leitung wie abgebildet durch die mittlere Bohrung in der…

…Basis der Lampe.

Dann könnt Ihr die Sensorhalterung mithilfe der…

…M3 Muttern und M3x16 Zylinderkopfschrauben…

… verschrauben.

Steckt die M3x16 Zylinderkopfschrauben dazu von unten durch die Basis.

Habt Ihr den Sensor mit beiden Schrauben verschraubt…

…sollte Euer Aufbau in etwa so aussehen.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.

Nun müsst Ihr noch die Anschlussleitungen des Sensors mit dem Wemos D1 Mini verbinden.

Verlötet dazu die rote Leitung des Sensors mit dem Kontakt „3V3“ des Wemos D1 Mini.

Außerdem solltet Ihr die schwarze Leitung mit dem Kontakt „G“ des Wemos D1 Mini verbinden.

Achtet darauf, dass die rote Leitung mit dem Kontakt „VCC“ und die schwarze Leitung mit dem Kontakt „GND“ des Sensors verbunden ist.

Die letzten beiden Leitungen des Sensors sind für die I2C Kommunikation mit dem Wemos D1 Mini zuständig.

Verlötet dazu die blaue Leitung (Sensor SCL) mit dem Kontakt „D1“ und die grüne Leitung (Sensor SDA) mit dem Kontakt „D2“ des Wemos D1 Mini.


Kassetten auf dem Montagerahmen anbringen

Nach der Montage des Gestensensors könnt Ihr nun die Kassetten an der Lampe montieren.

Dazu benötigt Ihr die vorbereitete Basis der Lampe und acht halb-transparente Kassetten.

Ihr könnt natürlich auch Kassetten mit weniger Transparenz verwenden. Kombiniert hier wie es Euch am besten gefällt.

Weitere Ansicht der benötigten Komponenten.

In den folgenden Schritten werden die Kassetten mit etwas Heißkleber am Montagerahmen befestigt.

Achtet dabei darauf, dass die Kassetten jeweils versetzt auf den Rahmen geklebt werden.

Tragt dazu zunächst etwas Heißkleber auf die linke und…

…rechte Flanke der ersten Seite des Montagerahmens auf.

Ansicht des Montagerahmens inkl. (noch) flüssigen Heißklebers.

Nun wird die erste Kassette bündig mit der linken Flanke an den Montagerahmen geklebt.

Dabei steht die Kassette an der rechten Seite…

… leicht über den Montagerahmen hinaus.

Ansicht der linken Kassetten-Seite. Diese sollte bündig mit dem Montagrahmen abschließen.

Nun könnt Ihr die nächste Kassette an der nächsten Seite des Montagerahmens montieren.

Ansicht von oben auf die ersten beiden verklebten Kassetten.

Die nachfolgenden Kassetten könnt Ihr nun auf die gleiche Weise miteinander und dem Montagerahmen verkleben.

Weitere Ansicht der verklebten Kassetten.

Weitere Ansicht der verklebten Kassetten.

Weitere Ansicht der verklebten Kassetten.

Weitere Ansicht der verklebten Kassetten.

Weitere Ansicht der verklebten Kassetten.

Verklebt nun auch die die „nächste Etage“ der Kassetten auf die zuvor dargestellte Weise mit dem Montagerahmen.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.

Weitere Ansicht.


Option 2: Drehencoder-Halterung vorbereiten

Die zweite Option zur Steuerung der pxlBlck_CassetteLamp besteht aus zwei Drehencodern, welche so montiert werden, dass sie von außen mithilfe eines Stifts gesteuert werden kann. So lassen sich die Helligkeit und Farbe der Lampe einstellen.

Dazu benötigt Ihr die links dargestellten Komponenten.

  • 2x Drehencoder
  • 2x M3 Gewindeeinsatz
  • 2x M3x16 Senkkopfschraube
  • 8x Leitung ca. 10cm lang in verschiedenen Farben
  • 2x Leitung ca. 3cm lang
  • 1x 3D gedruckte Halterung
  • 2x 3D gedruckter Encoder-Aufsatz
  • 1x Halterungs-Klemme
  • ca. 20cm Schrumpfschlauch passend zum Leitungsdurchmesser

Nahansicht eines teils der benötigten Komponenten.

Nahansicht der benötigten Leitungen.

Nahansicht der benötigten Leitungen.

Nahansicht eines teils der benötigten Komponenten.

Schaltplan zur Übersicht. Hier ist gezeigt wie die Drehencoder an den Wemos D1 Mini angeschlossen werden. Weitere Infos zum Anschluss von Drehencodern findet Ihr auch im Artikel ESPEasy – Drehencoder an den ESP8266 anschließen und auswerten

Verlötet nun die abgebildeten Leitungen wie abgebildet mit dem ersten Drehencoder.

Weitere Ansicht der angelöteten Leitungen.

Wiederholt dies mit den anderen Leitungen auch mit dem zweiten Drehencoder.

Weitere Ansicht des vorbereiteten Drehencoders.

Weitere Ansicht des vorbereiteten Drehencoders.