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Leuchtschild aus Plexiglas (Quelltext anzeigen)
Version vom 10. Dezember 2013, 21:37 Uhr
, 21:37, 10. Dez. 2013keine Bearbeitungszusammenfassung
[[Image:01_leuchtschilder.jpg|thumb|Leuchtschilder]]
[[Image:01_leuchtschilder.jpg|thumb|Leuchtschilder]]
[[Image:02_sockel2_seite.jpg|thumb|Seitenansicht]]
[[Image:02_sockel2_seite.jpg|thumb|Leuchtschild, Seitenansicht]]
Das '''Leuchtschild''' besteht aus einem Sockel (Keilstumpf) und einer beleuchtbaren Schriftplatte aus Plexiglas mit eingraviertem Schriftzug (oder Logo). Die Teile des Leuchtschilds können am Lasercutter geschnitten bzw. graviert werden. Der Sockel besteht aus undurchsichtigem Plexiglas, die Schriftplatte aus fluoreszierendem Plexiglas.
Konstruktionsdateien, Schaltpläne, Programme für Mikrocontroller:
Konstruktionsdateien, Schaltpläne, Programme für Mikrocontroller:
{{zip|Leuchtschilder_Plexi.zip|2411KB|Gesamte Dokumentation zum Download}}
{{zip|Leuchtschilder_Plexi.zip|2411KB|Gesamte Dokumentation zum Download}}
==Verwendete Materialien==
==Verwendete Materialien==
Sockel: Plexiglas, GS 3mm Schwarz 9H01
Sockel: Plexiglas, GS 3mm Schwarz 9H01<br>
Schriftplatte: Plexiglas, GS 3mm fluoreszierend Orange 2C01
Schriftplatte: Plexiglas, GS 3mm fluoreszierend Orange 2C01
==Der Sockel==
==Der Sockel==
[[Image:03_screenshot_autodesk.jpg|thumb|'''Screenshot: Autodesk123D Beta''' Die Konstruktion mit undurchsichtiger Oberfläche und in Gitternetz-Ansicht]]
[[Image:03_screenshot_autodesk.jpg|thumb|Screenshot: Autodesk123D Beta. Die Konstruktion mit undurchsichtiger Oberfläche und in Gitternetz-Ansicht]]
Die Grundform des Sockels wurde mit '''Autodesk123D Beta''' konstruiert und im Format STL gespeichert/exportiert (dazu muss man eingeloggt sein).
Die Grundform des Sockels wurde mit '''Autodesk123D Beta''' konstruiert und im Format STL gespeichert/exportiert (dazu muss man eingeloggt sein).
Als Beispiel siehe Datei: ''70_leuchtschild_sockel_gross__123d.123d''
Die weitere Verarbeitung erfolgte mit '''Autodesk 123D Make''':
Die weitere Verarbeitung erfolgte mit '''Autodesk 123D Make''':
[[Image:04_screenshot_123dmake.png|thumb|'''Screenshot 123D Make''']]
[[Image:04_screenshot_123dmake.png|thumb|Screenshot 123D Make]]
Als Beispiel siehe Datei: ''71_leuchtschild_sockel_gross_3mm_acryl__3dmk.3dmk''
Die einzelnen Bereiche am linken Bildschirmrand der Reihe nach durchgehen:
Die einzelnen Bereiche am linken Bildschirmrand der Reihe nach durchgehen:
'''Weiterbearbeitung mit CorelDraw - Vorbereitungen für Lasercut'''
'''Weiterbearbeitung mit CorelDraw - Vorbereitungen für Lasercut'''
[[Image:05_leuchtschild_sockel_klein_4laser.png|thumb|Alle Teile sind bereit für den Lasercutter]]
[[Image:05_leuchtschild_sockel_klein_4laser.png|thumb|'''Bereit für den Lasercutter''']]
Die von 123D-Make exportierte EPS-Datei wurde in CorelDraw importiert.
Die von 123D-Make exportierte EPS-Datei wurde in CorelDraw importiert.
Um Material zu sparen wurde die Anordnung der Einzelteile optimiert und die (automatisch von 123D-Make generierten) Beschriftungen wurden entfernt.
Um Material zu sparen wurde die Anordnung der Einzelteile optimiert und die (automatisch von 123D-Make generierten) Beschriftungen wurden entfernt.
Zwei zusätzlich benötigte Teile habe ich hinzugefügt: Die oberen und unteren Abdeckungen des „Leuchtkastens“ (siehe Bild zweite Reihe).
Zwei zusätzlich benötigte Teile habe ich hinzugefügt: Die oberen und unteren Abdeckungen des "Leuchtkastens" (siehe Bild zweite Reihe).
Die "Dreiecke" habe ich auch noch für die Verwendung von selbstklebenden LED-Streifen optimiert und eine Kabeldurchführung an den langen Teilen hinzugefügt.
Die "Dreiecke" habe ich auch noch für die Verwendung von selbstklebenden LED-Streifen optimiert und eine Kabeldurchführung an den langen Teilen hinzugefügt.
Im Bild zu sehen sind die Teile für den kleinere Sockel.
Im Bild zu sehen sind die Teile für den kleinere Sockel.
Kleiner Sockel siehe: ''55_leuchtschild_sockel_klein__cdr_4laser.cdr'' <br>bzw. ''55_leuchtschild_sockel_klein__eps_4laser.eps''
''Kleiner Sockel siehe: 55_leuchtschild_sockel_klein__cdr_4laser.cdr
''Großer Sockel siehe: 75_leuchtschild_sockel_gross__cdr_4laser.cdr'' <br>bzw. ''75_leuchtschild_sockel_gross__eps_4laser.eps''
bzw. 55_leuchtschild_sockel_klein__eps_4laser.eps''
Der Sockel wurde mit den Einstellungen laut Wiki für 3mm Plexiglas am Lasercutter geschnitten:<br>
''Acrylic 3mm cut: Speed: 1,1 Power: 100 PPI: 1000 Air: yes Fokus: -1,5mm''
Die Teile des Sockels wurden zusammengefügt und mit Acrylkleber (Acrifix) an mehreren Stellen (innen) verklebt. Die beiden Abdeckungen wurden aber erst später befestigt (verklebt), nachdem die Beleuchtung angebracht worden war.
Die Teile des Sockels wurden zusammengefügt und mit Acrylkleber (Acrifix) an mehreren Stellen (innen) verklebt. Die beiden Abdeckungen wurden aber erst später befestigt (verklebt), nachdem die Beleuchtung angebracht worden war.
==Die Schriftplatte==
==Die Schriftplatte==
[[Image:06_schriftplatte.jpg|thumb|'''Schriftplatte''']]
[[Image:06_schriftplatte.jpg|thumb|Gravierte Schriftplatte]]
Die Schriftplatte wurde direkt in CorelDraw entworfen. Den Schriftzug (mit einer speziellen Schriftart, die auf den Computern im HAPPYLAB nicht installiert ist) habe ich zuhause mit einem Grafikprogramm in Originalgröße mit 500 dpi erstellt und im TIF-Format gespeichert. Die TIF-Datei kann CorelDraw gut importieren.
Die Schriftplatte wurde direkt in CorelDraw entworfen. Den Schriftzug (mit einer speziellen Schriftart, die auf den Computern im HAPPYLAB nicht installiert ist) habe ich zuhause mit einem Grafikprogramm in Originalgröße mit 500 dpi erstellt und im TIF-Format gespeichert. Die TIF-Datei kann CorelDraw gut importieren.
Die Materialwahl fiel auf fluoreszierendes Plexiglas, weil dadurch die Leuchtwirkung intensiver ist. Es kann aber natürlich auch jedes andere durchsichtige Plexiglas verwendet werden.
Die Materialwahl fiel auf fluoreszierendes Plexiglas, weil dadurch die Leuchtwirkung intensiver ist. Es kann aber natürlich auch jedes andere durchsichtige Plexiglas verwendet werden.
===Schriftzug spiegeln===
Die Wirkung der gravierten Schrift ist viel besser, wenn die Schrift auf der Rückseite angebracht ist. Dazu ist es nötig die Schrift (bzw. das Logo) zu spiegeln.
Die Wirkung der gravierten Schrift ist viel besser, wenn die Schrift auf der Rückseite angebracht ist. Dazu ist es nötig die Schrift (bzw. das Logo) zu spiegeln.
===Tief gravieren===
Der gravierte Schriftzug (oder das Logo) sollte recht tief in das Material eingraviert sein, deshalb habe ich nicht die Einstellungen laut Wiki für Plexiglasgravur verwendet, sondern habe experimentiert und bin auf folgende Werte gekommen:
Der gravierte Schriftzug (oder das Logo) sollte recht tief in das Material eingraviert sein, deshalb habe ich nicht die Einstellungen laut Wiki für Plexiglasgravur verwendet, sondern habe experimentiert und bin auf folgende Werte gekommen:
===Hochkant für weniger Streifenbildung===
[[Image:07_streifen_gross.jpg|thumb|Unregelmäßige '''Streifenbildung''' bei "horizontaler Gravur"]]
[[Image:07_streifen_gross.jpg|thumb|Unregelmäßige '''Streifenbildung''' bei "horizontaler Gravur"]]
Während des Graviervorganges bewegt sich der "Laserkopf" ja, ähnlich dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers, schnell von links nach rechts und wieder zurück und der Schriftzug wird von oben nach unten graviert. Nun ist mir aufgefallen, dass es zu unregelmäßiger Streifenbildung in den recht großen gravierten Flächen des fetten Schriftzuges kommt.
Während des Graviervorganges bewegt sich der "Laserkopf" ja, ähnlich dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers, schnell von links nach rechts und wieder zurück und der Schriftzug wird von oben nach unten graviert. Nun ist mir aufgefallen, dass es zu unregelmäßiger Streifenbildung in den recht großen gravierten Flächen des fetten Schriftzuges kommt.
Ich bin diesem Phänomen nicht sehr tief auf den Grund gegangen (es sieht ja auch durchaus interessant aus...), ich habe aber den Eindruck, dass es etwas mit der Länge des (je nach Buchstabenkombination unterschiedlich langen) Laserfahrweges zu tun hat. Höchstwahrscheinlich kühlt das Material bei längeren Fahrwegen auch stärker ab und die Streifenbildung wird dadurch begünstigt.
Ich bin diesem Phänomen nicht sehr tief auf den Grund gegangen (es sieht ja auch durchaus interessant aus...), ich habe aber den Eindruck, dass es etwas mit der Länge des (je nach Buchstabenkombination unterschiedlich langen) Laserfahrweges zu tun hat. Höchstwahrscheinlich kühlt das Material bei längeren Fahrwegen auch stärker ab und die Streifenbildung wird dadurch begünstigt.
[[Image:08_streifen_reduziert_gross.jpg.jpg|thumb|'''Reduzierte Streifenbildung''' bei "vertikaler Gravur"]]
[[Image:08_streifen_reduziert_gross.jpg|thumb|'''Reduzierte Streifenbildung''' bei "vertikaler Gravur"]]
Jedenfalls kommt es zu weniger Streifenbildung, wenn das Schild im Lasercutter um 90 Grad gedreht wird und der Laserkopf somit jeden Buchstaben einzeln abarbeitet und nicht den gesamten Schriftzug auf einmal.
Jedenfalls kommt es zu weniger Streifenbildung, wenn das Schild im Lasercutter um 90 Grad gedreht wird und der Laserkopf somit jeden Buchstaben einzeln abarbeitet und nicht den gesamten Schriftzug auf einmal.
Zum Schneiden wurden die Einstellungen laut Wiki für 3mm Plexiglas verwendet (siehe oben).
Zum Schneiden wurden die Einstellungen laut Wiki für 3mm Plexiglas verwendet (siehe oben).
Das Schriftschild wird nicht fix mit dem Sockel verbunden, sondern nur hineingesteckt, so kann es leicht gewechselt und zum Transport entfernt werden.
Das Schriftschild wird nicht fix mit dem Sockel verbunden, sondern nur hineingesteckt, so kann es leicht gewechselt und zum Transport entfernt werden.
Kleine Schriftplatte siehe: '''56_leuchtschild_schriftplatte_klein__cdr_4laser.cdr''' <br>bzw. '''56_leuchtschild_schriftplatte_klein__eps_4laser.eps'''
'''Kleine Schriftplatte siehe: 56_leuchtschild_schriftplatte_klein__cdr_4laser.cdr
Große Schriftplatte siehe: '''76_leuchtschild_schriftplatte_gross__cdr_4laser.cdr''' <br>bzw. '''76_leuchtschild_schriftplatte_gross__eps_4laser.eps'''
'''Große Schriftplatte siehe: 76_leuchtschild_schriftplatte_gross__cdr_4laser.cdr
===Selbstklebende LED-Streifen und Steckernetzteil===
===Selbstklebende LED-Streifen und Steckernetzteil===
[[Image:09_LED-streifen.jpg|thumb|'''Selbstklebender LED-Streifen für 12 Volt''']]
[[Image:09_LED-streifen.jpg|thumb|Selbstklebender LED-Streifen für 12 Volt]]
Das ist die unaufwändigste Form der Beleuchtung.
Das ist die unaufwändigste Form der Beleuchtung.
Eine andere Möglichkeit: Einzel-LEDs. Wichtig ist dabei: jede LED braucht einen Vorwiderstand, der den Strom auf ein verträgliches Maß reduziert.
Eine andere Möglichkeit: Einzel-LEDs. Wichtig ist dabei: jede LED braucht einen Vorwiderstand, der den Strom auf ein verträgliches Maß reduziert.
''Beispiel:''
''Beispiel:''<br>
LED Weiß, 3mm, 3400mcd, 60°, 20mA, 3.2V, Nichia NSPW315DS
LED Weiß, 3mm, 3400mcd, 60°, 20mA, 3.2V, Nichia NSPW315DS<br>
3 x NiMH AA-Akkus, 1.2V, 2000mAh
3 x NiMH AA-Akkus, 1.2V, 2000mAh
Die Akkus haben also ca. 3,6 Volt, die LED will aber nur 3,2 Volt.
Die Akkus haben also ca. 3,6 Volt, die LED will aber nur 3,2 Volt.<br>
Am Vorwiderstand muss also 0,4 Volt bei 20mA (0,02A) abfallen.
Am Vorwiderstand muss also 0,4 Volt bei 20mA (0,02A) abfallen.<br>
0,4V x 0,02A = 20 Ohm
0,4V x 0,02A = 20 Ohm <br>
Der Vorwiderstand wäre also ca. 20 Ohm.
Der Vorwiderstand wäre also ca. '''20 Ohm'''.
Platz für Akkus ist eher im Sockel des größeren Schildes. Das schmälere Schild betreibe ich mit Steckernetzteil und ein Kabel führt von hinten zum Sockel.
Platz für Akkus ist eher im Sockel des größeren Schildes. Das schmälere Schild betreibe ich mit Steckernetzteil und ein Kabel führt von hinten zum Sockel.
===Variante Arduino===
===Variante Arduino===
[[Image:10_LEDsteuerung_m_Arduino_Steckplatine.png|thumb|'''Lichtsteuerung mit Arduino - Steckplatine''']]
[[Image:10_LEDsteuerung_m_Arduino_Steckplatine.png|thumb|Lichtsteuerung mit Arduino - Steckplatine]]
[[Image:11_LEDsteuerung_m_Arduino_Schaltplan.png|thumb|'''Schaltplan mit Arudino''']]
[[Image:11_LEDsteuerung_m_Arduino_Schaltplan.png|thumb|Schaltplan mit Arudino]]
Das Arduino Controller-Board ist einfach und schnell zu programmieren, es gibt eine große Community. Bei diesem Projekt habe ich mich für den Arduino Mini entschieden, da er weniger Strom verbraucht als seine "größere Brüder", ausserdem ist er kleiner, der Platz reicht aber auch, um z.B. einen Arduino UNO oder Leonardo unterzubringen.
Das Arduino Controller-Board ist einfach und schnell zu programmieren, es gibt eine große Community. Bei diesem Projekt habe ich mich für den Arduino Mini entschieden, da er weniger Strom verbraucht als seine "größere Brüder", ausserdem ist er kleiner, der Platz reicht aber auch, um z.B. einen Arduino UNO oder Leonardo unterzubringen.
[[Image:12_sockel1a_arduino_unten.jpg|thumb|Unterseite des größeren Leuchtschildes, betriebsbereit, mit Aurduino Mini.]]
[[Image:12_sockel1a_arduino_unten.jpg|thumb|Unterseite des größeren Leuchtschildes, betriebsbereit, mit Aurduino Mini.]]
Code für Arduino siehe: ''pwm_led_pulse_with_bat_check.ino''
Näheres über das Arudino Controller-Board siehe [http://arduino.cc/]
Näheres über das Arudino Controller-Board siehe http://arduino.cc/
===Variante PIC 12F683===
===Variante PIC 12F683===
[[Image:13_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_Steckplatine.png|thumb|'''Lichtsteuerung mit PIC 12F683 ohne Akkuüberwachung''' Steckplatine]]
[[Image:13_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_Steckplatine.png|thumb|Lichtsteuerung mit PIC 12F683 ohne Akkuüberwachung - Steckplatine]]
[[Image:14_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_Schaltplan.png|thumb|'''Schaltplan - ohne Akkuüberwachung''']]
[[Image:14_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_Schaltplan.png|thumb|Schaltplan - ohne Akkuüberwachung]]
Der Mikrocontroller 12F683 der Firma Microchip kostet weniger als zwei Euro und hat alles, was zum Steuern des Leuchtschildes nötig ist, sogar ein Anschluss mit PWM (Pulsweitenmodulation) ist vorhanden. Es kann also auch ein Leuchtmuster mit sanfter Ein- und Ausblende programmiert werden.
Der Mikrocontroller 12F683 der Firma Microchip kostet weniger als zwei Euro und hat alles, was zum Steuern des Leuchtschildes nötig ist, sogar ein Anschluss mit PWM (Pulsweitenmodulation) ist vorhanden. Es kann also auch ein Leuchtmuster mit sanfter Ein- und Ausblende programmiert werden.
Wer also mit möglichst wenigen Bauteilen auskommen möchte, kann diesen Code und diesen Schaltplan verwenden.
Wer also mit möglichst wenigen Bauteilen auskommen möchte, kann diesen Code und diesen Schaltplan verwenden.
Assembler-Code für PIC 12F683 siehe: ''pwm_long_pulse_12f683.asm''
Und hier die "Luxusvariante" mit Akkuüberwachung und automatischer Abschaltung bei niedriger Akkuspannung.
Und hier die "Luxusvariante" mit Akkuüberwachung und automatischer Abschaltung bei niedriger Akkuspannung.
[[Image:15_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_bat-watch_Steckplatine.png|thumb|'''Lichtsteuerung mit PIC 12F683 mit Akkuüberwachung''' Steckplatine]]
[[Image:15_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_bat-watch_Steckplatine.png|thumb|Lichtsteuerung mit PIC 12F683 mit Akkuüberwachung - Steckplatine]]
[[Image:16_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_bat-watch_Schaltplan.png|thumb|'''Schaltplan - mit Akkuüberwachung''']]
[[Image:16_LEDsteuerung_m_PIC_12F683_bat-watch_Schaltplan.png|thumb|Schaltplan - mit Akkuüberwachung]]
Assembler-Code für PIC 12F683 siehe: ''pwm_long_pulse_with_bat-watch_12f683.asm''
Die beiden Dioden D1 und D2 erzeugen eine Referenzspannung von ca. 1,4 Volt, die relativ unabhängig von der Akkuspannung ist. Diese Referenz wird dem nicht-invertierendem Eingang des Komparators zugeführt (Pin 7). Ausserdem wird mit der Akkuspannung über R10 und R11 der invertierende Eingang des Komparators gespeist (Pin 6). Bei vollen Akkus ist die Spannung an Pin 6 höher als an Pin 7. Mit sinkender Akkuspannung sinkt aber auch die Spannung am Pin 6, die Spannung an Pin 7 bleibt aber einigermaßen konstant. Sinkt die Akkuspannung unter 4Volt (unter Last) wird die Spannung an Pin 6 kleiner als an Pin 7 und der Komparator "kippt". Das Programm fragt regelmäßig der Zustand des Komparators ab und kann so erkennen, wann der Akku leer ist. In diesem Fall werden LEDs und Mikrocontroller abgeschalten.
Die beiden Dioden D1 und D2 erzeugen eine Referenzspannung von ca. 1,4 Volt, die relativ unabhängig von der Akkuspannung ist. Diese Referenz wird dem nicht-invertierendem Eingang des Komparators zugeführt (Pin 7). Ausserdem wird mit der Akkuspannung über R10 und R11 der invertierende Eingang des Komparators gespeist (Pin 6). Bei vollen Akkus ist die Spannung an Pin 6 höher als an Pin 7. Mit sinkender Akkuspannung sinkt aber auch die Spannung am Pin 6, die Spannung an Pin 7 bleibt aber einigermaßen konstant. Sinkt die Akkuspannung unter 4Volt (unter Last) wird die Spannung an Pin 6 kleiner als an Pin 7 und der Komparator "kippt". Das Programm fragt regelmäßig der Zustand des Komparators ab und kann so erkennen, wann der Akku leer ist. In diesem Fall werden LEDs und Mikrocontroller abgeschalten.
[[Image:16_sockel1b_pic_unten.jpg|thumb|'''Unterseite des größeren Leuchtschildes, betriebsbereit, mit PIC 12F683'']]
[[Image:16_sockel1b_pic_unten.jpg|thumb|Unterseite des größeren Leuchtschildes, betriebsbereit, mit PIC 12F683]]
Um ein Programm auf einen PIC-Mikrocontroller zu bekommen wird spezielle Software und Hardware benötigt.
Um ein Programm auf einen PIC-Mikrocontroller zu bekommen wird spezielle Software und Hardware benötigt.
Die Software, ein Entwicklungstool (z.B. MPLAB-IDE), kann kostenlos von der Microchip-Website heruntergeladen werden http://www.microchip.com/mplab8
Die Software, ein Entwicklungstool (z.B. ''MPLAB-IDE''), kann kostenlos von der Microchip-Website heruntergeladen werden [http://www.microchip.com/mplab8]
Die Hardware - ein Programmiergerät auch "Brenner" genannt - gibt es vom Hersteller des Mikrocontrollers (z.B. PICkit3), von anderen Herstellern oder zum Selberbasteln (z.B. http://www.sprut.de/).
Die Hardware - ein Programmiergerät auch "Brenner" genannt - gibt es vom Hersteller des Mikrocontrollers (z.B. ''PICkit3''), von anderen Herstellern oder zum Selberbasteln (z.B. [http://www.sprut.de/]).