Make: Beruhigender Energie-Kristall mit Farbwechsel-LEDs

Ich schaue mir gerne die Videos von Big Clive, dem sympatischem Schotten mit dem langen Bart und der beruhigenden, tiefen Stimme, der immer alles auf seinem Youtube-Channel auseinandernimmt, an.

Und mit einem seiner letzten Videos hat er mich voll erwischt. Ein in OpenSCAD entworfener Kristall mit 7 Zapfen, in den 7 Farbwechsel-LEDs kommen und dann in den unterschiedlichsten Farben leuchten.


Normalerweise stehe ich ja überhaupt nicht auf Kitsch, aber dieser Staubfänger sag echt cool in Big Clives Video aus, so dass ich beschloss, ihn nachzubauen.

Also habe ich gleich mein tranparentes Filament in meinen Anycubic i3 Mega 3D-Drucker getan und den Kristall ausgedruckt.

Außerdem habe ich entsprechende Farbwechsel-LEDs in Fernost bestellt. 50 Stück für 2.50 € (Stand 02/2020) hörte sich nach einem guten Deal an. Allerdings dauerte es geschlagene 46 Tage, bis sie bei mir waren. Da hieß es Geduld bewahren. Es bisschen schneller dürfte wohl diese geliefertwerden, kosten aber auch das Doppelte.

Emitted Colour: Red/Yellow/Blue/Green/White/Purple/Pink Multi Flash, Flash rate about 3-5 seconds. Size (mm): 5mm Lens Colour: Milk-White Forward Voltage (V): < = 3.6 Reverse Current (uA): < = 30 Luminous Intensity Typ Iv (mcd): 6000 - 7000 Life Rating: 100,000 Hours Viewing Angle: 160 ~ 180 Degree Max Continuous Forward Current IFM = 30 mA Reverse Voltage: 5 ~ 6 V Pin Length: 28.5mm and 26.5mm Diese LEDs haben nur zwei Pins und machen den Farbwechsel durch alle Farben des Regenbogens automatisch. Intern sind da natürlich 3 kleine LEDs in rot, grün und blau verbaut, aber man steuert sie wie gesagt, nicht einzeln, etwa mit einem Mikrocontroller an, sondern das macht die LED von sich allein aus.

Hier übrigens der OpenSCAD-Code für den Kristall, falls ihr das Projekt auch nachbauen wollt:
//Big Clive 21/Jan/2020 LED quartz //Source: https://www.youtube.com/watch?v=orOaQHuhr2g difference(){ union(){ difference(){ union(){ //six sub crystals rotate([45, 0, 0]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 0]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 60]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 60]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 120]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 120]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 180]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 180]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 240]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 240]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 300]) cylinder(h =80, d1 = 30,d2 = 20,$fn=6); rotate([45, 0, 300]) translate([0,0,80]) cylinder(h =10, d1 = 20,d2 = 0,$fn=6); //main central crystal translate([0, 0, 0]) cylinder(h =100, d1 = 50,d2 = 20,$fn=6); //main crystal tip translate([0, 0, 100]) cylinder(h =10,d1=20,d2=0,$fn=6); } //remove central crystal core translate([0, 0, -1]) cylinder(h =101.1, d1 = 48,d2 = 18,$fn=6); //remove centre crystal tip translate([0, 0, 100]) cylinder(h =9,d1=18,d2=0,$fn=6); //six sub crystal core removal rotate([45, 0, 0]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 0]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 60]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 60]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 120]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 120]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 180]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 180]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 240]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 240]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); rotate([45, 0, 300]) translate([0,0,0]) cylinder(h =80.1, d1 = 28,d2 = 18,$fn=6); rotate([45, 0, 300]) translate([0,0,80]) cylinder(h =9, d1 = 18,d2 = 0,$fn=6); } //Second solid additions //Add base cone translate([0,0,3]) cylinder(h =45, d1 = 100,d2 = 7,$fn=6); //led plinths rotate([45, 0, 0]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); rotate([45, 0, 60]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); rotate([45, 0, 120]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); rotate([45, 0, 180]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); rotate([45, 0, 240]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); rotate([45, 0, 300]) translate([0,0,30]) cylinder(h =5.5, d1 = 20,d2 = 8,$fn=20); //cable entry translate([0,-35,10]) rotate([45, 0, 0]) sphere (d=10,$fn=20); } //Second removals //Inner base area translate([0,0,2]) cylinder(h =45, d1 = 100,d2 = 6,$fn=6); //base removal cube translate([-50,-50,-47]) cube ([100,100,50]); //LED hole removal rotate([45, 0, 0]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); rotate([45, 0, 60]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); rotate([45, 0, 120]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); rotate([45, 0, 180]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); rotate([45, 0, 240]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); rotate([45, 0, 300]) translate([0,0,26]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); //main pillar LED hole translate([0,0,40]) cylinder(h =10,d1=5,d2=5,$fn=20); //cable entry translate([0,-35,10]) rotate([45,0,0]) cylinder(h =20, d1 = 4,d2 = 4,$fn=20); } Der Druck kommt ohne Support aus und man sollte ein klarsichtiges, möglichst farbloses Filament wählen, damit auch die Farben zur Geltung kommen.


Nach wie gesagt 46 Tagen waren meine LEDs dann endlich heute da. Es waren sogar 51. Dafür waren 2 oder 3 dabei, die arg kurze Beinchen hatte. Die hat irgendwie abgezwackt... ob die wohl irgendwo rausgeräubert wurden? Egal bei diesem Preis. Außerdem habe ich ja nun 50 und brauche nur 7. Da kann ich mir die schönsten aussuchen.

Zuerst galt es, den Wert für die Vorwiderstände zu berechnen.

Mein Tester zeigt mir eine Durchlass-Spannung von 2.5 Volt an. Bei einer Betriebsspannung von 5 Volt und einer Aufnahme von ~30 mA zeigte mir der Widerstandsrechner einen Vorwiderstandwert von 83.3 Ohm an. Also griff ich zu den 100 Ohm-Widerständen, von denen ich mal einen ganzen Schwung bestellt hatte (500 Stück :) ) und die ich im Überfluss hatte.




Die LEDs ließen sich wunderbar in die dafür vorgesehenen Löcher im 3D-Druck drücken und hielten da ohne Heißkleber oder dergleichen. Nur das Loch für das USB-Kabel war zu klein im Durchmesser, aber das war schnell mit einem entsprechend großem Schraubendreher korrigiert. Ich habe auch das erstbeste USB-Kabel genommen, dass ich irgendwann mal von einem defekten USB-Gerät abgezwackt hatte. So etwas schmeiß ich nicht gleich weg, irgendwann braucht man es. Und jetzt wird es recycelt.

Zu Löten ist eigentlich nicht viel: die Plus- (oder Minus-) pole der LEDs sind miteinander zu verbinden und dann mit mit dem entsprechenden Pol der USB-Leitung - hier ist meist schwarz Masse und Rot +5 Volt. Und an den anderen Pol der LEDs kommt jeweils ein Vorwiderstand und dahinter werden sie alle verbunden mit dem anderen Pol der USB-Leitung. Ob man nun die Widerstände an den Plus- oder Minuspol anlötet ist für die Funktion egal.


Wie man rechts im Bild sieht habe ich jetzt allerdings ein Problem, weil die Anschlussenden der LEDs kürzer als normal sind. Ich hatte eigentlich vor, die einen Pole alle in der Mitte zusammenzulöten und die anderen Polen mit den Vorwiderständen zu verlängern und dann woanders zusammenzulöten. Aber leider reichen die Anschlussbeine nicht aus. Es fehlen ein paar Millimeter, damit sie sich in der Mitte treffen können. Außerdem ist da die LED, die nach oben in der Mitte geht. Die muss ich auf jeden Fall mit Kabeln verlängern und an der Mitte vorbeiführen.

Meine etwas unkonventionelle Lösung besteht aus einer Beilagscheibe. Die passte wie die Faust aufs Auge, um die Verbindung herzustellen. Außerdem ließ sie praktischrweise in Loch in der Mitte für die Mittel-LED. Etwas mit dem Schmirgelschwamm bearbeitet nahm die Beilagscheibe dann auch Lötzinn auf. Alle Pluspole drangelötet, und da stand schon mal die Verbindung - noch dazu mechanisch stabil - da würde nichts verrrutschen.

Dann mussten nur noch die Minus-Pole mit den Vorwiderständen verlängert werden (macht man am besten vorher, dann muss man weniger "innen" löten - nicht das etwas Lot heruntertropft und ein Loch ins PLA schmilzt, da sähe unschön aus). Hinter die ganzen Widerständen treffen sich dann alle Verbindungen und werden an den Minuspol des USB-Kabels angelötet. Damit das Widerstand-Geflecht sich nicht bewegt und vielleicht einen Kurzschluss verursacht, wenn jemand am USB-Kabel zieht, wird das noch mit je einem Kabelbinder innen und außen versehen.

Fertig ist die Laube. Eventuell könnte man sich aus noch einen Fuß aus dem 3D-Drucker lassen, oder das ganze auf ein Brett kleben, damit es nicht so leicht umfällt. Denn im Grunde ist das Teil federleicht.

Natürlich habe ich auch wieder ein Video gemacht, sonst sähe man den schönen Effekt ja gar nicht richtig:



Ich finde, der Farbwechseleffekt wird erst so richtig schön, wenn er ein paar Minuten gelaufen ist, weil dann die einzelnen LED timing-technisch auseinanderlaufen und alle eine andere Farbe anzeigen. Das sieht dann erst so richtig gut aus.

Danke nochmal an Big Clive für die tolle Idee und das zur Verfügung stellen des OpenSCAD-Codes und die Anleitung.