Leuchtturm

Januar 2015

Ausgangssituation

Zu Weihnachten hat meine Tochter ein 3D-Puzzle von einem Leuchtturm bekommen und erfolgreich zusammengesetzt. Das Ding sieht wirklich nett aus, leuchtet aber kein bisschen.

Also musste da eine Lampe rein. Und die soll sich natürlich drehen. Dazu müsste ich aber irgendwie Schleifringe haben um die sich drehende Lampe mit Strom zu versorgen. Man könnte dafür vielleicht einen alten Gleichstrommotor missbrauchen und irgendwie die Rotorwicklungen rausflexen um sie durch eine LED zu ersetzen.

Meine Lösung

Da ich sowieso einen Schrittmotor verwenden wollte um die schön langsame Drehgeschwindigkeit zu erreichen, lasse ich den Motor einfach keine volle Drehung machen, sondern ihn blitzschnell zurückdrehen.

Als Erstes habe ich ein neues Lichthaus mit dem 3D-Drucker gebaut. Da der Drucker die Fenster nicht vernünftig drucken kann (der obere Rahmen würde durchhängen), wurde alles in Einzelteilen gedruckt und dann zusammengeklebt. Overheadfolie dient als Fensterscheibe.

Zusammengebaut sieht das so aus:

Der Schrittmotor wird von einem kleinen Pololu-Modul angetrieben, welches zusammen mit einem ATtiny25 Prozessor auf Lochraster wild zusammengehäkelt wurde.

Mit den Potis kann ich Winkel und Geschwindigkeit einstellen.
Die 5V Versorgung kommt aus einem recycleten 5V Schaltregler

Um zu erkennen, wann eine Umdrehung voll ist dient eine Gabellichtschranke, in die ein Stück Kupferblech ragt, das an der Motorachse festgeklebt ist.

Oben auf der Achse sitzt eine Ein-Watt LED auf einem Kupferstreifen als Kühlkörper. Die LED scheint durch einen Trichter auf eine Linse mit 17mm Brennweite und erzeugt damit einen gut gebündelten Lichtstrahl.

Im Hintergrund sieht man schon das geschlitzte Abflussrohr. Darin ist eine Holzscheibe festgespaxt. Unter den Motor habe ich festen Schaumstoff geklebt, der dann auf die Holzscheibe gegipst wurde um die Achse präzise ausrichten zu können.

Die Elektronik baumelt einfach unter dem Holzboden.

Montiert und eingeschaltet sieht das so aus:

Da der ganze Krempel recht warm wurde, habe ich die hintere Fensterscheibe entfernt. Nun wird der Heisskleber nicht mehr weich.
Der kleine Prozessor liefert die Schrittpulse für die mit 16-fach Microsteps arbeitende Stepper-Endstufe. Das schnelle Rückdrehen ist nicht ganz trivial, weshalb da in der Software ein wenig Aufwand für die Generierung passender Beschleunigungsrampen getrieben wurde und dabei das Poti für den Drehwinkel wegrationalisiert wurde.
Das Ergebnis ist ein beeindruckend schnell zurückdrehender Motor.

Hier kann man das in einem kurzen Video sehen: Leuchtturmrückdrehvideo

Die kleine 1W LED macht mit der Linse davor einen Lichtkegel, der durchaus in den Augen blendet. Daher habe ich den Leuchtturm nun so ausgerichtet, dass genau der Sofa-Bereich beim Rückdrehen übersprungen wird.

Download

Die Software und die .stl Dateien der 3D-Objekte: 149leuchtturm.zip