Circadiane lamp
het complete proces van idee tot aan functioneel product.
concept
Hoe kom ik op het idee om een circadiaanse lamp te maken, welke vorm moet deze lamp hebben en welke extra functies wil ik het geven zodat het boven de overvolle markt aan lampen uit steekt?
De afbeelding links is misschien moeilijk om te zien, maar dit was het exacte moment waarop ik wist wat ik wou gaan maken. Deze lamp die te zien was bij een kleine boutique in zuid-Duitsland sprak mij erg aan vanwege de abstracte vorm, de lamp is namelijk gemaakt uit één vel fineer berkenhout en hoogst waarschijnlijk gevormd door middel van laser snijden. Ik wist dat ik een abstracte hang lamp wou maken welke meerdere functies had dan een normale lamp, er was dus werk aan de winkel om een product te ontwikkelen.
de vorm
Het is aan het begin belangrijk om de vorm van je ontwerp vast te stellen, zo kan je bij het bedenken van de functies en binnen vormen rekening houden met de buitenkant. Omdat ik een abstracte vorm wou maken leek het mij een goed plan om gewoon eens wat te gaan schetsen. Na het maken van een paar schetsen, en wat ideeën online op gedaan te hebben ben ik op mijn uiteindelijke ontwerp gekomen.
Om het licht van de lamp overal te krijgen heb ik een vorm gekozen die normaal gesproken niet gebruikt word binnen de lampen industrie, namelijk een mobius strip. Dit word niet vaak gebruikt omdat het complex is om te produceren, daar ben ik ook achter gekomen.
Pitch en poster
Voor veel alleenstaande mensen die 5 dagen in de week van 9 tot 5 werken, is de wintertijd een sombere periode. Je gaat in het donker naar werk en komt ook in het donker weer thuis. Wanneer je dan thuis komt en het compleet donker is voel je je ook niet helemaal op je gemak als het binnen net zo donker is als buiten. Mijn idee voor het final project is om een lampencollectie te maken, elke lamp in deze collectie maakt gebruik van hetzelfde elektronische systeem. De lampen krijgen elk een circadiaan systeem, wat betekend dat de intensiteit van de leds aangestuurd worden aan de hand van hoeveel daglicht er is. In deze lampen zitten 3 led strips verwerkt met elk een andere licht temperatuur, zo kun je in de wintermaanden extra gevoelsmatige warmte toevoegen en in de zomer koelte. Omdat een vaste lamp best saai is om te maken en om naar te kijken wil ik ook graag een slome beweging toepassen, deze slome beweging zal iets worden als bijvoorbeeld een rotatie per 4 uur. dit zorgt ervoor dat je de lamp niet direct ziet bewegen, maar dat deze door de dag heen wel van houding veranderd.
eerste fysieke model
Toen wij begonnen aan het schuim model had ik mijn vorm nog niet helemaal duidelijk, wou ik een hang lamp of een sta lamp maken. En welke vorm moest deze dan hebben? En hoe groot moest deze dan worden. Het maken van dit schuim model stopte daar meer druk achter waardoor ik eindelijk de knoop door hakte en een hang lamp gekozen heb. Ik wou geen standaard hang lamp met ringen maken, maar ik wou daar ook niet te ver vanaf wijken, dus koos ik ervoor om een moeilijke vorm in de ringen te verwerken, namelijk een Mobius strip. Zoals op de afbeeldingen te zien is, was dit niet een mega groot succes. Desondanks heb ik wel een goed inzicht gekregen over de grootte van de lamp en hoe ik deze zou kunnen maken.
De afmetingen van het schuim model waren per onderdeel niet heel verschillend. De behuizing waar de twee ringen aan hangen was in totaal een diameter van 40 centimeter. De kleine binnenste ring was ook gemaakt met een diameter van 40 centimeter, terwijl de grote ring een diameter had van 60 centimeter.
Het schuim waar ik de ringen mee gevormd had bleef niet lekker zitten, hier was ik dan ook lange tijd mee bezig. Als eerste heb ik geprobeerd om de uiteindes aan elkaar te nieten maar dit ging niet, ik heb er na een tijdje voor gekozen om seconde lijm te gebruiken welke snel uithard.
Conclusie, het kartonnen model van de behuizing geeft niet veel duidelijkheid behalve hoe groot in diameter deze word. Ik was tijdens het maken van dit model er ook nog niet over uit hoe ik de beweging in de lamp wou configureren. De ringen van de complete lamp kunnen wel gebruikt worden als duidelijk model, hier zit namelijk het bevestigings mechanisme ook al aan vast. De dunne stalen assen heb ik wel vervangen voor draad, maar de manier waarop de lamp hangt is hetzelfde gebleven.
elektronica testen
Aan het begin van het project heb ik meteen een ledstrip bestelt. De ledstrip die Ik heb besteld was een WS2805 RGBCCT led strip, CCT staat voor Correlated Color Temperature, en deze chips waren redelijk nieuw op de markt. Doordat deze chips dus zo nieuw op de markt waren was er nog geen duidelijk vermelde library met duidelijke voorbeelden. Het zoeken naar zo’n degelijke library heeft mij een week gekost, Maar doordat er dus geen duidelijke voorbeelden waren kostte het communiceren met de ledstrip nog een extra week.
Links staat een foto van het moment wanneer ik eindelijk kon communiceren met de LED strip.
Omdat het wachten op ondersteuning voor de library vragen gericht op de ontwerper te lang duurde heb ik voor de nood alvast twee extra ledstrips besteld, een ledstrip had een warm witte kleur en de andere ledstrip had een koud witte kleur. Zo kon ik in het ergste geval deze twee ledstrips samenvoegen en door middel van een regelaar alsnog afstellen of de gebruiker warm of koud wit wil hebben. Gelukkig kreeg ik de RGBCCT strip op tijd aan de praat en waren deze led strips niet nodig.
Nadat het communiceren met de ledstrip gelukt was ben ik gaan kijken hoe ik de BH 1750 module kon integreren door gebruik te maken met een arduino uno. Voor de BH 1750 module is er ook een library op de IDE, hierin staan de juiste pinnen (SCL en SDA) al vermeld en hoef je deze niet nogmaals in je code te zetten. Het afstellen van de felheid van de ledstrip op de waardes die de module binnen krijgt bleek nogal tricky te zijn. Ik heb ervoor gekozen om uiteindelijk een waarde van 255 lux te nemen, wat betekent dat als de waarde die de module opvangt hoger is dan 255 dan zal de ledstrip niet aanstaan.
prototyping van de behuizing
Vanuit het CAD-model was al redelijk goed uitgedacht hoe de vorm van de behuizing eruit moest komen te zien. De maatvoering was bovendien zorgvuldig gedocumenteerd, mede door een opdracht die eerder werd uitgevoerd tijdens de lessen van de cursus ‘Mastering 3D Printen’. Hierdoor was er al een solide basis aanwezig voor het ontwerp, wat het proces aanzienlijk versneld heeft.
Het enige wat nog moest gebeuren, was het daadwerkelijk printen van de onderdelen. Om mogelijke fouten te minimaliseren en het ontwerp te testen, zijn de onderdelen in eerste instantie op een schaal van 50% geprint. Dit schaalmodel bood een praktische manier om de samenstelling van het planetaire gearsysteem en de positie van de stepper motor nauwkeurig te beoordelen.
Toen de tweede versie van het schaalmodel goed genoeg was, besloot ik het model op ware grootte te printen. Ik begon meteen met het grootste deel van de behuizing, omdat dit het meeste tijd zou kosten om te maken.
De buitenste ring van de behuizing moest in twee delen worden geprint, omdat het hele onderdeel niet op mijn printbed paste. Met een dovetail-verbinding werden de twee zijdes aan elkaar gekoppeld. Deze verbinding zorgde ervoor dat de delen perfect in elkaar pasten en stevig bleven zitten, wat echt fijn werkte en er ook nog eens netjes uitzag.
Pas toen alle onderdelen van de behuizing geprint waren, kon ik echt zien hoe groot deze behuizing uiteindelijk geworden was. Met een diameter van 40 cm is het best een fors ontwerp. Over de gears en de plaatsing van de stepper motor had ik in het begin mijn twijfels, maar uiteindelijk bleek alles goed te werken. De stepper motor paste perfect op zijn plek en kon met twee M3-bouten stevig worden vastgezet, zonder dat extra ondersteuning nodig was om speling tegen te gaan.
prototyping van de lichtgevende ringen
Voor de ringen is ervoor gekozen om deze niet direct op de grote printer te printen, aangezien dit te veel filament zou kosten als er iets mis zou gaan. In plaats daarvan is een deel van de ring op 50% schaal geprint met de kleinere A1 Mini. Op deze manier kon worden gecontroleerd of de printkwaliteit aanzienlijk verslechterde bij het aanpassen van de printoriëntatie.
Uit de testprint bleek dat de voorgestelde printoriëntatie van de slicer de beste optie was. Deze oriëntatie maakte optimaal gebruik van zoveel mogelijk rechtopstaande wanden en vereiste de minste hoeveelheid support. Dit resultaat gaf het vertrouwen om verder te gaan met het printen op ware grootte.
Daarna ben ik direct begonnen met het printen op ware grootte. De kleine ring werd opgesplitst in vier delen, waarbij elk deel een printtijd van drie uur had. Omdat er niet constant iemand thuis was om de printer te beheren, is dit proces over twee dagen verspreid.
Voor de grote ring was het aanvankelijk ook de bedoeling om deze in vier delen te splitsen, maar het printoppervlak van de printer bleek hiervoor niet groot genoeg. Daarom is besloten om de grote ring in zes stukken op te delen. Elk van deze zes stukken kreeg direct na het printen een nummer, zodat duidelijk bleef welk onderdeel waar moest komen bij de uiteindelijke assemblage.
De binnenzijde van de ring waar de ledstrip op geplakt zou worden heb ik uit voorzorg ingetaped met aluminium tape, dit heb ik gedaan Omdat ik bang was dat de ledstrip een temperatuur hoger dan 60 graden zou bereiken waardoor het PLA van de ring zou smelten.