KUKA Nachttischleuchte

Für das Studienfach “Kinematik und Kinetik von Robotern” im Jahr 2016 habe ich mir ein Spielzeugmodell eines KUKA-Roboters gekauft. Damit lassen sich z.B. Transformationen von Koordinatensystemen bei unterschiedlichen Achsstellungen leichter nachvollziehen. Nun ist die Prüfung schon seit längerem bestanden und ein neuer Verwendungszweck muss her! So habe ich mir überlegt, aus dem Miniatur-Roboter eine Nachttischlampe zu bauen, die sich durch die mechanischen Gelenke in Höhe und Neigung verstellen lässt. Daher habe ich ein Kabel von der Basis bis hin zum Roboterflansch gelegt, an dem eine 1W-Hochleistungs-LED mit Kühlplatine befestigt ist. Die Speisung erfolgt über 5V eines USB-Netzteils. Mit einem NE555-Timer-Chip habeeine Pulsweiten-Modulationsschaltung zur Ansteuerung der LED gebaut, die über ein Potentiometer in ihrer Pulsweite und damit der Helligkeit der LED verändert werden kann. Derartige Schaltungen finden sich zuhauf im Internet. Z.B. ist folgender Link ergiebig: https://www.instructables.com/id/Simple-555-PWM/. Da das Potentiometer über keinen Stift verfügte, sondern über einen Schraubendreher betätigt wurde, habe ich in die Mitte ein Loch gebohrt und die Schraube befestigt. Dabei wurde leider das Potentiometer beschädigt und die Helligkeitsdimmung funktioniert nicht fehlerfrei. Was lernt man daraus? – Potentiometer am besten nicht aufbohren, sondern sich etwas anderes einfallen lassen.

Update 21.08.2017

Vor kurzem habe ich die Nachtischleuchte noch einmal überarbeitet und merkliche Verbesserungen vorgenommen:
Der Roboter steht nun auf einem 3D-gedrucktem Gehäuse, welches das Ausgleichsgewicht, eine selbstgeätzte Platine, und eine 5V Spannungsquelle beinhaltet. Diese kann über einen Netzschalter mit dem Stromnetz verbunden bzw. getrennt werden, um einen Standby-Betrieb zu vermeiden.

 

 

 

Ich habe mich etwas in die Verwendung des 555-Timer ICs eingelesen und durch verschiedene Internetbeiträge eine Schaltung entworfen, die es erlaubt, die LED von komplett dunkel bis sehr hell mittels eines Potentiometers zu regeln. Dazu folgender Steckbrettaufbau und Schaltung

Das Schaltbild finden sich ebenfalls nachfolgend. Die Ätzvorlage kann, wie auch die 3D-Modelle (.stl-Dateien) am Ende des Artikels heruntergeladen werden.

Das Potentiometer wird hierbei nicht auf die Platine gelötet, sondern es führt ein fünf-adriges Kabel von der Platine, bis zum Roboterflansch: Drei Kabel sind für das Potentiometer vorgesehen und zwei für die LED. Letztere sollten etwas länger sein. Das Potentiometer wird in eine 3D-gedruckte Fassung und am Flansch des Roboters befestigt. Auf das Potentiometer wird wiederum ein weiterer Zylinder gesteckt, auf den die LED geklebt wird. So kann an der LED gedreht werden, um gleichzeitig deren Helligkeit einzustellen. Dazu werden die beiden Zuleitungen der LED innerhalb des hohlen Zylinders aufgewickelt. So wird eine einfache elektrische Drehdurchführung bewerkstelligt: Der Krümmungsradius der Drähte wird mal größer, mal kleiner. Aber es liegt auf ihnen kein Zug, sodass sie zuverlässig den Strom bis zur LED führen.

Hier sind noch die benötigten Dateien als Download:
KUKA_desk_lamp_hinge.stl (3 downloads)
KUKA_desk_lamp_base_top.stl (2 downloads)
KUKA_desk_lamp_base_bottom.stl (2 downloads)
KUKA_desk_lamp_Poti_holder-1.stl (2 downloads)
KUKA_desk_lamp_Poti_holder.stl (3 downloads)
KUKA_desk_lamp_pcb_bottom_layout_mirrored-1.pdf (5 downloads)