Weihnachtsstern aus dem 3D-Drucker: Bunt blinkend und per WLAN steuerbar

Dieses Jahr peppen wir einen Weihnachtsstern aus dem 3D-Drucker mit einem Mikrocontroller und tollen Lichteffekten auf.

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Von
  • Gerald Lechner
Inhaltsverzeichnis

Endlich ist es wieder soweit – die Welt ist in ein stimmungsvolles Lichtermeer getaucht und als Maker kann man endlich seine Leidenschaft für leuchtende und blinkende Installationen ausleben. Daher haben wir auch dieses Jahr wieder ein funkelndes Weihnachtsprojekt vorbereitet: Die Version 2.0 unseres 3D-Druck-Weihnachtssterns aus dem letzten Jahr.

Bislang wurde der Stern nur durch eine einzelne Leuchte in einer zweiteiligen Basiskonstruktion mit 18 quadratischen sowie acht dreieckigen Pyramiden illuminiert. Dieses Jahr wollen wir aber einen drauf setzen: Jede Ecke des Sterns soll bunt leuchten! Dafür bringen wir je eine intelligente RGB-LED in den Sternzacken unter. Die WS2812B SMD-Dioden werden auf einer kleinen Trägerplatine verwendet. Die LEDs gibt es zum Beispiel beim chinesischen Hersteller Chinly im 100er-Pack. Zur Befestigung der LEDs dienen Adapterplättchen, ebenfalls aus dem 3D-Drucker. Die blinkenden Lichteffekte können dann mit einem Mobilgerät per WLAN eingestellt werden.

Kurzinfo
  • Weihnachtsstern aus dem 3D-Drucker
  • Beleuchtung mit intelligenten RGB-LEDs
  • über Browser einstellbare Lichteffekte

Checkliste

  • Zeitaufwand: maximal ein Wochenende
  • Kosten: weniger als 50 Euro
  • Programmieren: Arduino IDE

Werkzeug

  • 3D-Drucker
  • Lötkolben
  • Kunststoff-Kleber
  • Lochrasterplatte oder Herstellung einer Platine

Material

  • Transparentes Filament
  • 18 intelligente RGB-Led WS2812B einzeln auf Trägerplatine
  • ESP8266-01S Mikrocontroller
  • 3.3 Volt SMD-Spannungsregler für Leiterplatte oder bedrahtet für Lochrasterplatte
  • einseitige Leiterplatte 20x25 mm, alternativ Lochrasterplatte
  • 2x4 zweireihige Federleiste
  • 2 Widerstände mit 10kOhm
  • 2 Elektrolyt-Kondensatoren 47µF/10V
  • Molex Steckverbinder 3-pol
  • Molex Steckverbinder 2-pol
  • USB-A-Stecke
  • Schaltdraht
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Zur Ansteuerung verwenden wir den Mikrocontroller ESP8266 in Form des Moduls ESP-01S. Da der Controller mit 3.3 Volt arbeitet und die Versorgung über ein USB-Ladegerät erfolgen soll, wird ein 3.3 Volt-Spannungsregler benötigt. Der Mikrocontroller mit Spannungsregler werden wir dann im Verlauf des Projekts in der Basiskonstruktion des Sterns unterbringen.

Die Schaltung ist vergleichsweise einfach: Die 5 Volt via USB werden über einen Spannungsregler auf 3.3 Volt reduziert. Der Pin GPIO2 (General Purpose Input/Output, Allzweckeingabe/-ausgabe) des ESP8266 wird zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Dieser Anschluss sowie der Chip-Enable Pin (EN, Steuersignal) und GPIO2 werden über einen 10 kOhm Widerstand mit 3.3 Volt verbunden. Die Versorgung der LEDs erfolgt mit 5 Volt. Der GPIO2 des ESPs wird als DOUT verwendet und mit dem Lötpad DIN der ersten LED verbunden.

Platine

Den Aufbau der Schaltung kann man entweder auf einem Stück Lochrasterplatte oder auf einer kleinen Platine umsetzen. Auf meiner hier vorgestellten Platine kommt ein MC1711 3.3 Volt SMD-Spannungsregler zum Einsatz. Für den Aufbau auf einer Lochrasterplatte sollte aber besser ein 78L033 verwendet werden.

Die Platine ist einseitig vorgesehen und kann entweder geätzt oder gefräst werden. Für beide Varianten stehen hier die entsprechende Produktionsdateien zum heruntergeladen zur Verfügung.

Meine gefräste Platine samt Bestückung. Bilder von links nach rechts: gefräste Platine, die bestückte Unterseite, die bestückte Oberseite ohne Mikrocontroller (MCU) und mit aufgesteckter MCU.