Donnerstag, 7. Mai 2015

Where no man has gone before... Der Sternenhimmel

Der Weg zu den Sternen ist manchmal nicht nur weit, sondern auch mühsam.
Auch, wenn die Sterne nur an der Decke hängen.
Zum letzten Umzug gab es den Wunsch nach einem Sternenhimmel im Schlafzimmer.

Wie zu erwarten, ist eine Variante mit aufgeklebten phosphoreszierenden Aufklebern nicht wirklich im Sinne eines Roichi.
Es sollte dann doch etwas mehr und etwas schicker sein.


So entstand die Idee, mittels LED einen Sternenhimmel in einer abgehängten Decke zu installieren.
Hätte ich damals gewusst, was für eine Arbeit auf mich zu kommt, ich hätte es trotzdem gemacht. ;-)
Der Plan war zunächst ja noch einfach. Man kaufe 500 LED in gelb, einige in weiß und löte das Ganze zusammen.
Die Umsetzung hatte dann so einige Tücken.

Grundlage ist Gipskarton, der auf eine Stützkonstruktion aufgeschraubt ist. Darin eingeklebt sind die LED.

Vor Einbau der LED musste der Gipskarton gestrichen werden. Danach ist das etwas schwierig.
Decke streichen kann so bequem sein, wenn sie am Boden liegt.


Die Anordnung der einzelnen Platten wurde in Nachhinein noch geändert.

Die Löcher für die LED wurden in zwei Stufen eingebracht. Zunächst mit einem 3mm Bohrer die Löcher für die gelben LED. Einfach frei Schnauze rein in die Platte. Allerdings halbwegs verteilt.
Also vorher ausrechnen, wie viele LED pro Platte dem prozentualen Anteil an der Deckenfläche entsprechen. Und diese dann halbwegs gleichmäßig über die Platte verteilen.
Das funktioniert insofern ganz gut, wenn man zunächst etwa die Hälfte der Löcher verteilt. Danach ein Viertel auch gleichmäßig verteilen und das restliche Viertel zum Schluss.
So lässt sich vermeiden, dass irgendwo größere Löcher entstehen, da man diese mit der zweiten und dritten Runde auffüllen kann. Ansonsten erfolgt die Verteilung recht freizügig. Mal eine kleine Häufung, mal etwas mehr Platz.
Am Ende sieht die Platte aus wie eine Wiese mit Maulwurfshügeln.



Die weißen LED sind erst wesentlich später eingefügt worden, kommt noch weiter unten.

Als nächster Schritt folgt der Einbau der LED und die Verdrahtung. Dabei ist der Einbau noch nicht endgültig. Für den Fall, dass eine LED ausfällt. Die LED werden also erstmal nur gesteckt und noch nicht fixiert.
Für die Verdrahtung hatte sich Bob etwas cleveres einfallen lassen.

Die Stromversorgung erfolgt mit 12V Gleichstrom. Eine LED arbeitet aber mit wesentlich weniger Spannung. Diese würde also durchbrennen. Gleichzeitig macht sich eine reine Reihenschaltung zur Spannungsteilung schlecht, da dann bei einer defekten LED alles ausfallen würde.
Die Lösung: Parallel geschaltete Kreise von LED, die wiederum in Reihe geschaltet werden, bis die 12V ausreichend aufgeteilt sind und dann diese Reihenkreise wieder parallel.
Aufgeteilt auf die Platten ergab sich eine durchschnittliche Zahl von 9 LED im ersten Parallelkreis und je fünf Kreise in Reihe.
Um eine ernsthafte Gefahr eines Ausfalls zu erreichen müssten bei dieser Konstruktion vier oder mehr LED eines Kreises ausfallen. Bei einer defekten LED passiert nichts.

Zur besseren Übersicht sind die Parallelkreise markiert und nummeriert. Jeweils auch mit der Anzahl der LED im Kreis.
Am Beispiel der kleinsten Platte lässt sich das nachvollziehen.

Der erste Kreis der Platte ist  zur Hälfte verdrahtet
Verdrahtung weiterer Kreise. Die Nummerierung ist römisch, die Anzahl der LED  im Kreis arabisch.
Die Platte ist vollständig verdrahtet
Die Reihenschaltung über die Kreise ist erkennbar
Anschluss an andere Platten
In diesem Fall sind nicht genug Kreise auf der Platte, um die Reihenschaltung zu erreichen. Es muss also noch ein Kreis einer Nachbarplatte angebunden werden.
Bei den größeren Platten sind die Anschlüsse schon gebündelt, so dass es pro Platte nur ein Kabel mit zwei Adern gibt.

Die kleine Platte war noch die Einfachste. Die großen Platten wurden irgendwann einfach nur noch anstrengend. Man lötet doch einige Stunden an einer Platte. Dann muss das alles noch gemessen und getestet werden. Bei 500 LED  insgesamt ist das irgendwann wirklich anstrengend.

So sieht dann eine größere Platte während der Installation aus. In diesem Fall die erste Platte, die verdrahtet wurde. Bob hatte einer andere Form der Verdrahtung gewählt. Daher die spinnenartige Kabelei vorne Links.
Der Testaufbau sollte hier die grundsätzliche Funktion der Idee sicherstellen.


Fixiert wurden die LED schließlich nach Funktionstest mittels Heißkleber.

Die weißen LED sind in Form der Sternbilder von mir und meiner Süßen angeordnet.
Dafür hatte ich die relevanten zwei Sternbilder per Sternkarte und Screenshot auf die vorhandene Fläche projiziert. Darunter waren die Plattenformen gelegt. So ergab sich eine Möglichkeit mittels Umrechnung der Abstände von den jeweiligen Plattenkanten die Position auf der Platte zu ermitteln.


Die Verdrahtung erfolgt hier direkt parallel. So viele LED sind es nicht, dass eine Schaltung wie oben möglich wäre.
Der Zettel ist der Ausduck der Projektion. Der Taschenrechner dient der Umrechnung. Der Kuchen ist das Mittagessen. Das Labornetzteil kommt hier mal wieder zum Einsatz. Der grüne Modelleisenbahntrafo ist für die weißen LED zuständig und das Netzteil für die gelben.

Und es funktioniert.



Weiß einzeln.

Und alles zusammen.


Es lässt sich erahnen, wie das Ergebnis aussehen kann.

Der nächste Schritt ist die Stützkonstruktion.
Diese wurde schon parallel zur Verdrahtung angebaut. Zum Verdrahten reicht eine Person, für die Montage des Unterbaus braucht es zwei Leute.

Beim Umzug hatten wir auf dem Müllplatz der alten Wohnung einiges an Holz gefunden. Lange Balken und davon recht viele. Offensichtlich brauchte irgendwer das nicht mehr.
Das Holz selbst war größtenteils unbenutzt. Nur einige Balken wiesen Nägel auf.
Also eingesackt und wiederverwendet als kurze Verbinderstücken.

Für die tragenden Balken wurden dann doch neu gekauft. Die gefundenen reichten nicht und waren auch etwas zu verzogen. Die Balken sind mit den kurzen Stücken an der Decke befestigt. Pro Stück zwei Löcher. Die Nachbarn haben sich gefreut. Ganz sicher. ;-)



Damit auch alles gerade ist, kam High-Tech zum Einsatz.


In Fertig sieht es dann so aus.


Und bei Tageslicht noch besser.


Zur Montage der Platten kommen wieder Verbinderstücken zum Einsatz.
Aufgrund der Position der LED auf den Platten, mussten diese Stücken individuell angebracht werden, um nicht in Konflikt mit den LED zu kommen. Das wurde realisiert, indem die Position des Balkens auf der Platte markiert und dann von Bereichen ohne LED gemessen wurde. Die Auflagepunkte wurden dann noch auf der Platte markiert, damit dort nicht nachträglich ein Kabel hingelegt wird.

Zusätzlich wurden auf einer Zeichnung die Maße eingetragen. Damit man sie später wiederfindet.
Das Ergebnis an der Decke sieht dann so aus.





Die Kabel sind für die Lampen. Man hat ja keine Lampe mehr in der Mitte des Zimmers.

Die Platten kurz vor dem Einbau.


Der Einbau gestaltete sich dann noch etwas schwierig.
Die großen und leicht labberigen Platten mussten auf Position an die Balken gehalten werden und dann von unten mit Schrauben in die Verbinderstücke befestigt werden. Gleichzeitig müssen die Anschlussleitungen der Platten miteinander verlötet werden. Zu zweit eine gewisse Herausforderung. Aber mit einigen Hilfskonstruktionen hat es funktioniert
Die Fugen und Schrauben dann noch überspachteln und die Stellen mit dem Pinsel streichen.
Fertig ist die Decke.

Die Kabel sind für die Versorgung der Decke und gehen an die Schalter vom Bett.
Damit das besser aussieht, gibt es noch einen Kabelkanal in der Ecke.

Die Decke in Aktion.

Bei der Beleuchtung sieht man leider die Fugen.
Die Unterkonstruktion ist nicht so ganz gerade, wie gehofft.
Aber der eigentliche Einsatzzweck ist natürlich im Dunkeln.



Ja, es gibt auf Wunsch einer einzelnen Person eine rote LED. Den Mars.

Die Lampen für die Schlafzimmerbeleuchtung sind seitlich angebrachte Spots.



Insgesamt ist die Decke ca. 15cm abgehängt. Das fällt soweit nicht weiter auf.
Die Arbeit allerdings will ich mir nicht so schnell nochmal machen.
Leider ist das alles nicht auf eine andere Wohnung übertragbar. Es sei denn sie hätte die gleichen Maße im Schlafzimmer. Also entweder muss es ein Nachmieter übernehmen, oder das Zeug wird rausgerissen. So schade es auch ist.

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