In den Weihnachtsferien war ich in Bastellaune und hatte Zeit, um mit LEDs, Alltagsgegenständen und Abfallmaterialien zu experimentieren und bizarre Lichtobjekte zusammenzustecken. Teigwaren, Eierschalen, Flaschendeckel, Plastikreste, nichts, was eine gewisse Transparenz aufweist, war sicher vor meiner Bastelwut! Aufgrund der geringen Stromaufnahme werden 5mm-LEDs kaum heiss, so dass man sie mit fast allen Materialien kombinieren kann. „Les Fleurs du Mal“ heisst das Projekt übrigens, weil die Lämpchen wie Blumen aussehen. Ansonsten gibt es keinen Zusammenhang mit dem Gedichtband von Baudelaire oder mit dem Bösen.

Projektziel

Ein Lichtobjekt aus Recyclingmaterial zusammenstecken, bei dem sich die einzelnen LEDs mit Klopfen ein- und ausschalten lassen

Komponenten

Das vorliegende Projekt hat einen hohen Bastelanteil, deshalb kommen auch solche seltsamen Materialien wie Plastiksäcke oder Bügelperlen vor. Die Bügelperlen benutze ich übrigens, um die Drähte zusammenzuklemmen. Sie passen ausserdem genau in einen Trinkhalm.

Für die Elektronik

• 1 Arduino UNO R3
• 1 Steckbrett UNO R3
• Isolierdraht 0.5 mm in zwei verschiedenen Farben, am besten rot und schwarz, je ca. 1m, z.B. Sonneriedraht
• 10 Jumperkabel M/F
• 5 5mm-LEDs ca. 2.2 Volt 10mA in verschiedenen Farben, konkret waren es bei mir 2 rote und 3 gelbe (Schweizer Lieferant)
• 5 dazu passende Widerstände, d.h. bei einer Stromversorgung von 5V durch den Arduino sollten 300 Ohm reichen, es ist aber nicht tragisch, wenn man etwas höhere Widerstände nimmt, z.B. 560 Ohm
• 1 Widerstand 1 Megaohm
• 1  Piezo-Summer, z.B. PS1420P02AT TDK 70 DB 14mm 2KHz (Datenblatt)
• ein Stück dickerer Isolierdraht ca 1 oder 1.5 mm (verwendet wird nur die Ummantelung)

Sonstige Materialien

• 5 Plastiktrinkhalme mit Gelenk (Durchmesser mindesten 0.5 cm)
• mehrere dünne halbtransparente Plastiksäcke, wie man sie in Supermärkten zum Verpacken von Gemüse bekommt
• 1 halbierter Tischtennisball
• 15 Bügelperlen
• Nadel und Gummifaden, um aus den Plastiksäcken Lampenschirme zu nähen (man kann auch normalen Faden nehmen, aber mit Gummifaden ist das Befestigen an den LEDs komfortabler)
• 2 A4-grosse Halbkartons für die Schachtel (so dick, dass sie gerade noch in einen Drucker passen)

Software

• Inkscape: Freeware-Vektorzeichenprogramm: Damit habe ich die Vorlage für die Schachtel gezeichnet und auf Halbkarton ausgedruckt

Bestückungsplan

Der Schaltplan enthält keine Überraschungen: jede LED hat einen Widerstand. Die LED hängen an den PWM-Pins 3, 5, 6, 9 und 10. Das vorgestellte Projekt nutzt deren Möglichkeiten zwar nicht aus, aber mit diesen Pins könnte man die LEDs auch dimmen. Speziell ist höchstens die umgedrehte Verwendung des Piezo-Summers als Inputsensor für Erschütterungen.

Bauanleitung

Wie man die Schachtel für den Sockel zusammenbaut, habe ich bereits im letzten Artikel beschrieben. Für die 5 LED-Blumen kürzt man die Trinkhalme auf ca. 12 cm und schneidet sich pro Blume je einen roten und schwarzen Draht, die ca 5 cm länger sind als die Trinkhalme. Der eine Draht sollte ca. 5 mm länger sein als der andere. Auf diese Art sind die nicht isolierten Stellen nicht am gleichen Ort, was Kurzschlüsse verhindert. Diese Drähte werden an beiden Seiten ca. 0.5 cm abisoliert, mit zwei Bügelperlen am Anfang und Ende fixiert (die Bügelperlen werden später an die richtige Position verschoben) und dann zu zweit durch die Trinkhalme gezogen.

Für die zwei Tennisball-Lampen halbiert man den Tennisball und macht mit einer Nadel möglichst in der Mitte zwei Löcher für die Beinchen der LED und fädelt je eine rote und eine gelbe LED in die Tischtennishälften. Verkabelt habe ich die LED mit den zwei vorbereiteten Drähten, indem ich vom dickeren Isolierdraht je ein ca. 1cm langes Stück Isolierung abgezogen habe. Nun steckt man von der einen Seite den Draht und von der anderen das Beinchen der LED in die abgezogene Ummantelung, bis sich diese überkreuzen und einigermassen festsitzen. Dabei muss man natürlich darauf achten, dass das längere Beinchen der LED mit dem roten und das kürzere mit dem schwarzen Draht verbunden wird, damit man später noch weiss, wo Strom und wo die Masse angehängt werden muss. Wenn die zwei Verbindungen stabil sind, zieht man den Trinkhalm über die Steckverbindung. Als Alternative kann man auch versuchen, LED und Draht zu löten und mit Schrumpfschläuchen zu ummanteln, aber ich bezweifle, dass nachher die verpackten Drähte noch in den Trinkhalm passen.

Für das andere Ende der Drähte macht man an der gewünschten Stelle im Deckel der Schachtel zwei Löcher, fädelt die Drähte ein und zieht auf der Unterseite des Deckels wieder eine Bügelperle über die Drahtenden. Indem man nun die zwei Bügelperlen von unten und oben gegen den Deckel presst, erhält das Lämpchen seine Standfestigkeit. Die abisolierten Drähte steckt man in den F-Teil der Jumperkabel und diese werden mit Arduino und Steckbrett verbunden, wie im Bestückungsplan aufgeführt.

Die LEDs für die restlichen drei Lämpchen werden ebenso vorbereitet, aber ohne Tennisball, so dass sie direkt aus dem Trinkhalm hervorstehen. Für die Lampenschirme aus Plastik schneidet man aus den Plastiksäcken 3 Kreise in der Grösse einer Untertasse. Mit groben Stichen näht man nun den Gummifaden am Rand des Kreises ein, zieht den Gummifaden so zusammen, dass noch ein fingerdickes Loch bleibt, und drapiert den Plastiklampenschirm um LED und Trinkhalm. Wenn man die richtige Position gefunden hat, zieht man den Faden ganz zusammen und verknotet.

Code

Natürlich sind mit LEDs verschiedene Lichtprogramme möglich: Flackernde Kerzen, ein langsames Aus- und Einblenden oder ähnliches. Für das vorliegende Projekt wollte ich allerdings die Lämpchen mit Klopfen oder Klatschen der Reihe nach ein- und dann wieder ausschalten. Dafür wird ein Piezo-Summer andersherum verwendet: Statt dass er Töne generiert, reagiert er auf sie beziehungsweise auf Erschütterungen. Dies klappt nur, wenn man das analoge Signal mit einem 1-Megaohm-Widerstand verstärkt.
Mit der Konstante THRESHOLD muss man etwas herumspielen: Bei mir reagierte die Klopfschaltung nur bei absoluten Minimum 1, aber bei Piezo-Summern anderer Bauart kann dieser Wert auch wesentlich höher sein und im Bereich von 10 bis 30 liegen.

/* piezo sketch
 * lights and LED when the Piezo is tapped
 */

const int sensorPin = 0;  // the analog pin connected to the sensor
const int THRESHOLD = 1;
int pos = 0;

int ledPins[5][2] = {
  {3, LOW},
  {5, LOW},
  {6, LOW},
  {9, LOW},
  {10, LOW}};

void setup() {
  Serial.begin(9600);       
}

void loop() {
  int val = analogRead(sensorPin);
  if (val >= THRESHOLD) {
    ledPins[pos][1] = !ledPins[pos][1];
    //mit analogWrite brennen die LED viel heller 
    //als mit digitalWrite(.., HIGH)!
    analogWrite(ledPins[pos][0], ledPins[pos][1]*255);
    if (pos < 4) {
      pos = pos + 1;
    } else {
      pos = 0;
    }
    Serial.println(pos);  
    delay(50);
  }
}

Demo

Im Video sieht man, wie die Lichter bei einem Klopfen oder einer Erschütterung der Reihe nach an- und dann wieder ausgehen.