Über WLAN zieht sich die LED-Säule Daten von den örtlichen Pegeldiensten und stellt diese in Form eines Lichtstreifens dar. Bei Sturmflut oder Warnungen pulsiert die Säule rot, ansonsten wird der Pegel in Blau dargestellt.

Über den Einsatz eines Akkus habe ich nachgedacht, die Idee jedoch schnell wieder verworfen. Bei 16 LEDs ergibt sich wenn alle drei Farben leuchten ein max. Stromverbrauch von 16 x 60 mA = 0,96 A  bzw. 16 x 20 mA  = 0,32 A bei einer der drei Reinfarben (Angaben vone Adafruit).

Funktionen

Mit blauem Licht wir der aktuelle Pegelstand in 16 Schritten dargestellt. Zusätzlich sind folgende Darstellungen eingebaut:

• Flut (Zunehmender Pegel): Das Licht geht kurz aus und baut sich stück für stück bis zum aktuellen Pegel auf
• Ebbe (Abnehmender Pegel): Das Licht geht ausgehend vom aktuellen Pegelstand nach für nach aus
• Sturmflut-Warnung: Die oberen 3 LEDs zeigen ein permenanet pulsierendes Licht, Verhalten ansonsten wie oben
• Sturmflut: Alle LEDs zeigen ein pulsierendes Licht, welches von unten nach oben aufsteigt

Komponenten

• Adafruit Feather M0 WLAN Microcontroller
• Adafruit NeoPixel Linear LED Streifen
• Micro USB Steckernetzteil 5 V 1,3 A
• Attend Micro USB Einbaubuchse  207G-BD00
• Plexiglasrohr matt

Software

Die Applikation wurde in C programmiert und via USB auf den Microcontroller geladen. Sie besteht aus den folgenden Funktionen:

1. WLAN Einrichtung
   Die LED Lichtsäule kommt ohne Display oder sonstige Eingabegeräte aus. Um die eigenen WLAN-Daten einzurichten stellt der Arduino zunächst ein eigenes WLAN zur Verfügung in welches man sich mit z.B. dem Handy einloggt. Ähnlich wie die Parametrisierung eines WLAN Routers können nun in einer kleinen Eingabemaske die SSID sowie das Passwort gesetzt werden.
2. WLAN Verbindung
   Herstellen einer WLAN-Verbindung alle 10 Minuten
3. Pegelstand auslesen
   Die Pegeldienste stellen den Pegelstand auf ihren Websiten öffentlich zur Verfügung. Die Daten sind jedoch für den Mikrocontroller noch zu reichhaltig, weswegen die Verarbeitung über einen zentralen Webserver stattfindet.
4. Anzeige
   Visualisierung der Pegeldaten, je nach vorliegender Situation (s.o.)

Elektronik

Neben dem Mikrocontroller und den LED Streifen wird noch eine einfache Schutzbeschaltung gegen Spannungsspitzen aufgebaut. Scheinbar ist vorallem der erste Pixel bei den NeoPixeln anfällig gegen Spannungsspitzen und fällt gerne mal aus.
Ein Widerstand mit 200 Ohm wird hierzu zwischen Datenleitung und NeoPixel gesetzt, ein Widerstand zwischen den Plus und Minuspol der 5V Spannungsversorgung. Letzterer soll die Spannungsspitzen beim Einschalten abfedern.

Aufbau

Aufbau von oben nach unten

1. Plexiglasrohr mit verklebtem Deckel
2. LED Streifen an einer 3D-gedruckten Säule montiert
3. Mikrocontroller Arduino M0 Feather mit WLAN
4. Sockeleinsatz, 3D-gedruckt
5. Sockel aus Aluminium, verleiht der Konstruktion die nötige Standfestigkeit

Eingangs hatte ich die Idee das Plexiglasrohr über ein Gewinde mit dem Socke zu verbinden. Schließlich hatten wir erst vor Kurzem ein umfangreiches Gewindedrehset für Innen- und Außengewinde gekauft. Nachdem die Gesamthöhe jedoch länger als geplant ausfiel wurde die Idee verworfen – es wird langsam Zeit für eine Lünette!

Fertigung

Los geht’s wie immer an der Bandsäge. Heute hatte sie einen guten Tag, das Sägeblatt ist drauf geblieben und der Schnitt ist auch einigermaßen gerade geworden.
Es wird Zeit für Ersatz zu sorgen. Für etwas richtiges haben wir jedoch aktuell leider keinen Platz.

Irgendwie war ich so in die Arbeit vertieft, dass ich ganz vergessen habe Fotos vom Drehen zu machen. Auf diesem Foto sieht man den Sockel bereits nach dem Abstechen und umgedreht eingespannt. Hier wird der Boden plan gedreht und bekommt eine kleine Fase.

Was bis dahin geschah:

Plandrehen, Zentrierbohren, Vorbohren mit 12mm, Bohren mit 40mm (die Zwischenstufen fehlen mir irgendwie), Ausbohren mit der Bohrstange, Aufnahmefläche für das Rohr drehen, Außendurchmesser abdrehen, Fase drehen.

Während die Drehbank lief hat der Makerbot in 1:35 das innenleben ausgespuckt. Damit der Schatten die Optik nicht all zu sehr stört wurde mit hochtransparentem PLA gedruckt. Die LED Streifen wurden mit M2,5 Schräubchen auf den 3D-Druck ausgeschraubt – eigentlich hätte ich auch direkt Clips drucken können.

Erster Test noch im eingespannten Zustand. Das Rohr hält sich ausgezeichnet auf dem kleinen Absatz – Kleben ist nicht nötig! Im Notfall kommt man so nochmal zerstörungsfrei an die Elektronik.

Im nächsten Schritt hat der Sockel noch eine dekorative Nut bekommen. Eigentlich war die nicht geplant, verdeckt aber eine unschöne Macke auf dem Werkstück.

Um den USB Anschluss für die Spannungsversorgung einzubauen ging es an die Korradi Universalfräsmaschine.

Beleuchtet sieht die Konstruktion dann in etwa so aus. Leider schafft die Kamera es auf Biegen und Brechen nicht die an sich super verteilte Lichtstreuung korrekt darzustellen.

Als nächstes soll noch eine witterungsbeständige Version für den Garten entstehen. Neben dem Nordseepegel ließen sich auch andere Daten mit dem Leuchtrohr darstellen, für interessante Ideen bin ich offen!

But let’s start with some background information.

When working with conventional milling machines a dividing head (sort of a turn table) will come handy whenever a workpiece needs to be positioned at an angle or moved. This way creating hole patterns or milling an outside radius becomes an easy task.

At a glance a dividing head consists of a base plate and a dividing plate, both connected through a bearing. The dividing plate usually holds a 3 or 4 jaw chuck, slotted plates are also commonly found.

Simple dividing heads need to be rotated by hand. More advanced types come with a gear for manual movement or motor powered movement.

The idea

The units will consist of 3 parts

1. The actual diving head with gearbox, workholding chuck and servo motor
2. A casing for power and servo amplifier
3. A control unit which can be fixed at any place of the machine for easier access.

The controller will be based on an Arduino and features a fully graphical user interface. Everything will be optimized for easy usability and quick access to most used functions. My first draft is still based on PowerPoint:

Functions

Modi

• Schrittweise Drehung [Drehzahl, Drehrichtung]
• Kontinuierliche Drehung [Drehzahl, Drehrichtung] Bei 3.000U/min Eingangs- bzw. 300U/min Ausgangsdrehzahl kann man so auch leichte Dreharbeiten mit der CNC Fräse durchführen
• Externer Step/Dir Betrieb zum Anschluss an bestehende CNC Steuerungen als weitere Achse

Weite Funktionen

• Speicher für Profile / Setups
• Erstellen von Programmen für unregelmäßige Teilungen

Ausstattung

• Sensor für Nullpunkt
• Pneumatisches Magnetventil für eine Bremse
• Relais für elektromagnetische Bremse o.ä.
• 128×64 Pixel Grafikdisplay

Teileliste

Hardware

Mechanik

Die Mechanik nebst 1,1 KW Servomotor gab es zusammen mit einem Röhm Vierbackenfutter für unter 130 Euro bei eBay.  Abgesehen davon, dass ich jetzt noch eine passende Servoendstufe mit Step/Dir finden muss welche mit dem Servoencoder funktioniert, erst mal eine super Ausgangsbasis. Das Vierbackenfutter wird später zur Drehbank wandern, an dessen Stelle wiederum ein noch vorhandenes Dreibackenfutter montiert.

Einzig die Gesamtlänge stört ein wenig. Der Servo besitzt hinten noch einen aufgeflanschten Drehencoder… Eventuell tauschen wir den Motor gegen einen deutlich kürzeren Closed Loop Schrittmotor mit elektrischer Bremse aus.

Arduino

Meine Wühlkiste gab aktuell einen Arduino Uno und einen Mega her. Ich habe den Mega genommen, da ich so mehr Pins und auch Speicherplatz für das Programm habe. So wirklich sparsam programmieren liegt mir irgendwie nicht. Gerade die Bibliotheken für das Grafikdisplay schlucken Unmengen an Speicher (wenn man zu faul ist diese herunter zu minimieren).

Tastatur

Ebenfalls ein eBay Zufallsfund. Ich hatte nach Folientastaturen mit Funktionstasten sowie vollem Nummernfeld gesucht. Gefunden habe ich eine neue FT 60018 D von BOPLA für weniger als 1/5 des Ladenpreises.

Das Ganze wird klassisch als Matrix angeschlossen. Unabhängig von der Anzahl der Tasten sind immer Zeilen und Spalten miteinander verknüpft (Siehe Schema). Für 18 Taster werden also nur 11 Pins benötigt.

Gehäuse

Ich wollte schon immer mal ein schickes Gehäuse für irgendetwas herstellen, nun habe ich die Gelegenheit dazu. Zumindest das Bedienteil erhält ein zweiteiliges Aluminiumgehäuse. Für die Leistungselektronik komm ein Gehäuse von der Stange zum Einsatz… wir wollen es ja nicht übertreiben.

Hier mein erster Entwurf des Gehäuses aus PowerPoint (noch nicht maßstabsgetreu).

Und hier das ganze nochmal weiter fortgeschritten im CAD. Aufgrund der Größe der Bauteile ist die finale Form dann doch etwas wuchtiger ausgefallen (190 mm x 111 mm x 30mm). Vor allem den Not Aus Schalter unterzubringen ist nicht ganz einfach. Die Wahl ist auf einen RAFI Lumotast25 mit 16,5mm Einbauöffnung gefallen.

Aktuell fehlen noch die Pfosten um die beiden Gehäusehälften miteinander zu verschrauben sowie die Abstandshalter/Hülsen für die elektronischen Komponenten.

Das Gehäuse besteht aus 2 Teilen, welche jeweils von 2 Seiten bearbeitet werden müssen.

Software

An der Software arbeite ich schon fleißig. Hier die ersten fertigen Screens / Funktionen.

Das Grafikdisplay wird mit der u8g Lib mit Daten beschickt. Das ist super komfortabel und ist einfach in der Umsetzung. Manchmal würde ich mir jedoch einen Offline Debugger wünschen…

1. Startbildschirm mit Auswahl interne (NC) oder externe (CNC) Steuerung. Entsprechend der Auswahl wird ein anderer Screen gezeigt.

2. Positionsbildschirm im Modus 2 (NC). Informationen zur aktuellen Position, eingestellter Teilung in Grad und als Zahl, verwendete Speicherbank und Status der Bremse.

3. Settings Screen mit Parametern und Einstellungen. In der rechten Spalte wird der aktuelle Wert angezeigt. Navigiert wird innerhalb des Menüs mit den Zifferntasten. Das spart viel Klickerei.

Montage

Details später…

Testlauf

Details später…