Samstag, 13. Juni 2015

Licht! In Farbe und Bunt!

Das Problem


Um meine 3D-Drucke zu fotografieren nutze ich meist die Makrofunktion meiner Kamera. Bei ungünstigem Licht schalte ich dann auch mal den Blitz zu. Doch leider wirft dann das Objektiv einen Schatten auf das Motiv, wenn ich zu nah dran bin, wie man hier schön sehen kann:
Mit größerer Entfernung ist aber auch die Makrofunktion nutzlos. Einen externen Zusatzblitz kann ich auch nicht verwenden, weil das meine Kamera nicht vorgesehen hat. Ein Blitz hat auch noch weitere Nachteile - hier im Bild sieht man schön, dass das Motiv leicht überbelichtet ist - meine Kamera kann es halt nicht besser.

Eine Idee

Vor längerer Zeit hat Adafruit eine mögliche Lösung des Problems veröffentlicht, die mir ziemlich gut gefällt.
Allerdings gefällt mir die Klemmvorrichtung für das Objektiv nicht. Auch dass ein Trinket Microcontroller benutzt wird, um die 24 LEDs lediglich in weiß leuchten zu lassen, ist ein wenig übertrieben.

Meine Idee

Nur weißes Licht ist langweilig. Die Helligkeit wollte ich auch einstellen können. Also habe ich mir erst einmal auch so einen LED Ring besorgt. Glücklicherweise vertreibt Watterott baugleiche Ringe wie Adafruit. Ein kurzes Nachmessen an meiner Kamera ergab, dass ich ebenfalls einen 24er Ring benötige für mein Objektiv.

Da es sich hier nicht um normale LEDs handelt, sondern RGB-LEDs mit eigenem Controller (Datenblatt WS2812) braucht es einen Mikrocontroller, der den LEDs mitteilt, ob und wie sie zu leuchten haben. Jede einzelne LED kann adressiert werden und bekommt in 3 Bytes mitgeteilt, wie viel rot, grün oder blau sie leuchten soll. Natürlich gibt es nicht all zu viele Gelegenheiten wo man tatsächlich farbige Beleuchtung braucht - aber ich wollte es zumindest verfügbar haben. Die Helligkeit und Farbe wollte ich mittels Potentiometer einstellen können.
Neben dem 24er LED-Ring war noch ein geeigneter Arduino Mikrocontroller auszuwählen. Der braucht 2 analoge Eingänge für die Potentiometer und einen digitalen Ausgang für die Datenleitung des LED-Rings. Da müsste doch ein Attiny-85 vollauf genügen. Den hat ebenfalls Adafruit im Bestand. Er wird Trinket genannt.

Leider hatte Watterott damals keine Entsprechung verfügbar - deshalb musste Ebay aushelfen. Nach Erhalt der Teile habe ich die Schaltung auf einem Breadboard zusammengesteckt:

Als die Firmware dann zufriedenstellend lief, machte ich mich daran, die Druckteile zu konstruieren. Ich begann mit dem LED-Ring. Als Deckel für die LEDs hatte ich mir klares PLA zurückgelegt. Da es beim Drucken nicht klar bleibt, kann es gleich als Diffusor dienen und das Licht ein wenig streuen. Ich möchte auch möglichst auf Verschraubungen und dergleichen verzichten. Deshalb habe ich den Diffusor so konstruiert, dass er sich selbst fest klemmt.

Noch während ich am konstruieren der Elektronik-Box war, ergab sich eine Erwähnung eines Neo-Pixel-Controllers im Blog von Adafruit. Dessen Platine trägt lediglich einen Attiny-85, die beiden Potentiometer, einen Schalter und eine Kontroll-LED samt Widerstand. Im programmierten und eingebauten Zustand wird ja der USB-Teil nicht mehr benötigt - so ist das Trinket weiter für Experimente verfügbar.

Zwei Wochen später kamen dann die drei Platinen. Leider bin ich inzwischen mit dem Layout dieser Platine nicht zufrieden.


  • ohne Not wurde als Kontroll LED eine SMD-LED verwendet. Dessen Vorwiderstand ist ebenfalls SMD. 
  • Die Lötpads der beiden Potentiometer dagegen sind so dermaßen groß - das passt nicht zusammen.
  • Die Potentiometer, die einigermaßen zu den Lötpads passen, passen nicht durch die Löcher der Platine. Die mussten auf 11mm aufgebohrt werden. Dennoch muss man die Anschlüsse 2x umbiegen um Kontakt zur Platine zu bekommen.
  • Der Schalter sitzt so eng am IC-Sockel, da schmilzt es ein wenig beim Einlöten. Der Schalter ist auch zwischen den Potentiometern schlecht platziert.
Nun ja, wenigstens funktioniert die Platine und die Gehäusekonstruktion konnte weiter gehen.
Zur Verbindung mit der Kamera fehlt nun noch ein Steg, der den Ring auf die richtige Höhe bringt und mit einer 1/4" Stativschraube festgeschraubt wird.
Fertig zusammengebaut sieht das Teil nun so aus:












Die Stromversorgung kommt aus einer USB-Powerbank, die ich bereits hatte. Die Stativschraube hat neben dem 1/4" Außengewinde auch ein 1/4" Innengewinde - damit kann man die Kamera mit dem LED-Ring auf ein Stativ schrauben!

Die Kosten

17,85 €
  WS2812 24er LED Ring
6,40 €
  Neo Pixel Controller Platine
1,15 €
  Attiny 85
0,18 €
  IC Sockel
2,90 €
  2x Potentiometer 10kΩ
0,10 €
  Widerstand SMD 330Ω
0,14 €
  SMD LED
2,10 €
  Schalter
5,95 €
  Stativschraube
36,77 €
 Summe