Wie man eine Mondlampe baut

“That’s one small step for man, one giant leap for mankind.”- Neil Armstrong

Vor einiger Zeit entdeckte ich auf Thingiverse ein detailliertes Modell des Mondes. Ich war sehr beeindruckt von dem Detailgrad und der Idee, dass man den Mond zum Leuchten bringen kann. Jedoch finde ich ein weißes Licht alleine langweilig und wollte deshalb, dass er in verschiedenen Farben leuchtet, die man am besten noch steuern kann. Das Ergebnis ist diese Lampe:

Wie ich diese Lampe im Detail gebaut habe, möchte ich hier kurz erklären, damit auch Du diese Lampe bauen kannst!

Benötigte Materialien:

NodeMcu ESP8266 (z. B. vom makershop.de)
5,5x2,1mm DC Stecker (z. B. vom makershop.de)
NeoPixel Ring mit 16 LEDs (z. B. von Amazon)
Button (z. B. von Amazon)
Netzteil mit 5V, 1A oder mehr und einem 2,1x5,5mm Anschluss (z. B. von Amazon)
4x M3 Schrauben mit max. 20mm Länge (am besten Sechskant-/Zylinder-/Rund-Kopf oder Holzschrauben)
verschiedene, farbige Kabel
etwas Lochrasterplatine (z. B. von makershop.de)
Buchsenleisten female (z. B. von makershop.de)
Optional: 300–500Ω Widerstand + 1000µF Kondensator (Neopixel best practices)

Benötigtes Werkzeug:

3D Drucker
Lötkolben
M3 Gewindebohrer (Wenn keiner vorhanden ist, einfach Holzschrauben nutzen, die “fressen” sich in das Plastik rein und halten)
Zange zum Schneiden der Drähte
Cutter/Skalpell und Dremel/MultiTool/Feile zum Nachbearbeiten der gedruckten Elemente
Heißkleber

Hardware Prototyp:

Beim Mikrocontroller entschied ich mich für den ESP8266. Er hat den Vorteil, dass er einen Access Point öffnen bzw. sich mit einem W-LAN verbinden kann. Dadurch gestaltet sich die Kommunikation mit dem Controller unkompliziert und simpel. Außerdem kann man ihn auch für andere IoT Projekte nutzen.

Bluetooth und andere Kommunikationswege habe ich ausgeschlossen, da dies mit dem größeren Aufwand verbunden gewesen wäre, eine geeignete App zu programmieren. Das hätte das Projekt unnötig verkompliziert. Der Mond sollte jedoch so einfach wie möglich steuerbar sein.

Den Neopixel Ring mit 16 LEDs hatte ich vor Ewigkeiten bei Ebay gekauft. Man weiß ja nie, wofür man das gebrauchen kann 😉. Ich bin vollkommen begeistert davon und den WS2811 Chips/LEDs. Man braucht nur drei Pins, um sie anzusteuern!

Prototyp auf dem Breadboard

Ich fügte noch einen Button hinzu, da ich wollte, dass der Mond auch ohne Smartphone gesteuert werden kann.

Der Kondensator hilft, die Lasten des Neopixel Rings auszugleichen.

Die Pin-Belegung:

D1 -> Button
3.3V -> Button
Vin -> 5V + vom Netzteil
Gnd -> - vom Netzteil
3.3V -> Neopixel + (Zwischen den Neopixel und dem Esp8266 kommt der Kondensator; hierbei die Polung und Spannungskapazität beachten, sonst macht es 💥!)
Gnd -> Neopixel Gnd
D5 -> Neopixel Data in

Software:

Für die Software gab es einige Überlegungen:

Es sollte keine App zum Steuern geben. Der Aufwand war mir zu groß und da es sich hierbei um ein Geschenk handelt und die betreffende Person ein iPhone hat, gestaltet sich dies auch nicht als einfach, da die App über den App Store bezogen werden müsste.
Es sollte keine Fernbedienung geben. Die liegen immer nur da, wo man sie nicht findet! 🤷
Der ESP8266 sollte nicht im gleichen W-LAN sein. Wenn das der Fall ist, wird dem ESP8266 irgendeine IP zugewiesen und der Nutzer kann nicht nachvollziehen, wie er sich dann mit ihm verbinden soll.

Also überlegte ich mir, dass es doch am einfachsten wäre, wenn der ESP8266 im AP-Modus läuft, also ein eigenes W-LAN bereitstellt, man sich mit ihm verbindet und den Mond dann über ein Webinterface steuert.

Ich fand ein Projekt auf Github, welches fast genau diese Vorgaben erfüllte, sodass ich nur noch kleine Änderungen vornehmen musste.

Zum einen habe ich die Webseite angepasst, sie sieht nun so aus:

Steuerung des Mondes über das Webinterface

Zum anderen änderte ich im Code folgende Punkte:

Der ESP8266 stellt ein W-LAN bereit mit dem Namen “the moon” (Passwort in Datei “Secrets.h” ändern, damit nicht jeder den Mond steuern kann!)
Auf dem Chip werden alle DNS Anfragen zu der Steuerungs-Webseite geführt
Über den Button kann man nun auch die Animation ändern

Prototyp funktioniert!

Wie man den ESP8266 mit VS Code programmieren kann, habe ich auf meinem Blog erklärt.

Es werden noch folgende Bibliotheken benötigt, die über den Library Manager installiert werden können:

FastLED

3D Modell:

Das Mond-Modell findet man auf Thingiverse in verschiedenen Detailgraden. Zuerst wählte ich ein hochauflösendes Modell, jedoch hatte Fusion360 hier schon zu kämpfen und die Slicer CraftWare war nicht mehr bedienbar. Das gewählte Modell war einfach viel zu komplex. Also nutzte ich ein weniger detailliertes Modell und entwarf ein Gehäuse für den ESP8266, auf den der Mond gesteckt werden kann. Die Bearbeitung erfolgte mit Fusion360; es würde aber auch mit Blender oder einer anderen beliebigen 3D-Modellierungssoftware gehen.

Nun zum Drucken. Wir haben bei den BRICKMAKERS seit neuestem einen CraftBot 3, den wir bei den Jungs von ruhrsource direkt auf der Formnext gekauft haben. Der CraftBot 3 überzeugte uns vollkommen, da er mit seinen zwei Extrudern (die Druckköpfe) verschiedene Materialien gleichzeitig drucken kann und er auch verschiedene Modi unterstützt, so dass man (unterschiedliche) Modelle z. B. gleichzeitig mit beiden Köpfen drucken kann. Und das Beste: die Installation. Diese gestaltet sich simpel und unkompliziert: Man packt ihn aus, schraubt vier Schrauben fest, kalibriert ihn und schon kann man in Top Qualität drucken! Kein nerviges Fehlersuchen vor jedem Druck, wie bei anderen Selbstbau-3D-Druckern, wie ich einen besitze 🙄. Hier gibt es ein Unboxing mit Jörg von ruhrsource.

Ich musste das Gehäuse noch überarbeiten, da ich die Länge des DC Steckers nicht beachtet und die Unterseite keine Nut hatte, so dass ich nicht wusste, ob sie richtig sitzt. Auch waren die “Kammern” für die Schraubköpfe viel zu dünn. Nach kurzer Überarbeitung druckte ich das Gehäuse erneut. Schnelles und günstiges Prototyping sind die absoluten Vorteile des 3D-Drucks.

Es ist einfacher, wenn man den Neopixel fest lötet, nachdem man die Kabel durch das Gehäuse geführt hat. Außerdem sollte man bei dem Button überprüfen, ob man ihn richtig verlötet hat, bevor man alles mit Heißkleber festklebt 🙃

Passt!

Funktionscheck: Klappt alles noch!

Nun ging es an den Druck des Mondes:

Etwas über 40 Stunden in einer Minute

Dann sollte der Boden des Mondes noch nachbearbeitet werden, damit er perfekt in das Gehäuse passt. Hierbei sind ein Skalpell und ein Dremel/Multitool sehr nützlich.

Ta-daa (das Endergebnis) 🎉:

In echt sehen die Krater noch beeindruckender aus!

Zu guter Letzt noch Links zu dem Modell und dem Source Code: