Küchenarbeitslampe

Im letzen Jahr haben wir unserer Küche ein zusätzliches Regal(-brett) spendiert, um die Arbeitsplatte etwas frei zu halten. Also haben wir uns ein weißes Pressspanregalbrett im örtlichen Baumarkt gekauft und dazu einen Haltewinkel, Ja genau einen Winkel. Ich fand es geschickt das Brett an der linken Seite anzuschrauben während die rechte Seite auf dem Kühlschrank aufliegt. Das ist nämlichgenau die Höhe die wir uns gewünscht hatten und ich spare mir dadruch einen Winkel.

Nun hing das Brett also, aber da tauchte dann das Problem auf an dass ich natürlich nicht gedacht hatte.: Jetzt kommt kaum noch Licht an die Arbeitsfläche. Es war so schon manchmal mühsam, weil die Küchenlampe natürlich in der Mitte des Raumes hängt und wenn man an der Arbeitsfläche steht und Gemüse schnippelt, dann steht man dem Licht im Weg.

Die Lösung: Aus der Not eine Tugend machen!

Eine Unterbaulampe muss her

Erstmal wieder in den örtlichen Baumarkt gestiefelt und nachgeschaut, was es dann da für Lösungen gibt.

Das Ergebnis war leider ernüchternd. Man hat quasi die Wahl zwischen einer schnöden Leuchtstoffröhre oder muss immens viel Geld ausgeben.

Es soll keine Leuchtstoffröhre sein. LEDs wären schön. Das vorhandene Brett soll genutzt werden.

Im Internet habe ich LED Unterbaulampen gefunden, die aber auch entweder viel zu Teuer, oder aber viel zu Dick oder beides waren. Es sollte schon nicht so dick auftragen, sondern schön flach sein.

Im Baumarkt selbst kam mir dann die Idee das selbst zu bauen. Man könnte die LEDs ja in unser Brett integrieren. Vielleicht sogar darin einlassen. Aber wie schaltet man die Lampe dann an? Über die Steckdosenleiste mit dem Ein- und Ausschalter? Das erschien mir keine aktzeptable Lösung zu sein, zumal ich alle zwei Tage mein Handy an dieser Steckdose lade und die Lampe soll die Nacht über natürlich nicht leuchten und die Lampe jedesmal ausstecken tut der usability nicht gerade gut. Gar nicht zu reden vom WAF. Eine Touchsteuerung wäre ziemlich cool und ich wollte immerschon mal was mit kapazitivem Touch machen. Also die Entscheidung steht.

Wir bauen die Lampe selbst

Bau einer Unterbaulampe

Ich habe mich dann zuhause erstmal hingesetzt und gelesen. Über Touchsensoren... viel über Kapazitivem Touch. Nur was ich nicht finden konnte ist jemand, der das durch Pressspan probiert hat. Auf Wikipedia ist eine Aliexpress ausgewählter Materialien und ihrer Permittivität, also ihrer Leitfähigkeit für Elekrische Felder.

Leider ist dort keine Spanplatte verzeichnet, aber der Eintrag Holz machte mir Hoffnung, dass das gut gehen wird.

Also fing ich an, eine Platine für die Lampe zu designen. Das Touchsensorelement sollte dicht an die Vorderseite des Brettes kommen. Mit einem 5mm Fräser und der Oberfräse kann man ja einen Schlitz hineinfräsen, dabei sollten 2mm ja dicke reichen. In einem kleinen Versuch mit etwas Lötzinn auf einer Lochrasterplatine bin ich schließlich auf einen detektierbaren Abstand von 8mm Plastik gekommen.

Da unser Brett anfangs zu lang war, hatte ich ein Stück Probebrett übrig. Mit der Hilfe meines Papas haben wir einen Schlitz in das Brett bekommen, der weniger als 1mm von der Vorderseite entfernt ist. Aber schon da haben die ersten Versuche gezeigt, dass Holz (und im besonderen Pressspanplatte) kein Plastik ist. Die Erkennung war nicht gerade überragend, aber es sollte reichen.

Ich entwickelte eine Platine mit folgenden Komponenten:

• Mikrocontroller (STM8S105)
• 4 N-Kanal MOSFET
• Spannungsregler für die MCU
• diverses Hühnerfutter
• Anschlüsse für
  • Eingangsspannung
  • LEDs
  • Touchsensor

Das Touchsensorfeld hat 5 Sensorflächen mit einer Größe von jeweils 15x8mm². Das Touchmodul kommt damit auf eine Abmessung von 100x12mm² und die Steuerplatine auf 66x27mm². Es werden vier Transistoren verwendet um anstatt weißer LEDs auch RGBW verwenden zu können.

Als LEDs kommen sowohl warm- als auch kaltweiße zum Einsatz. Es ist angedacht die Lichtfarbe variieren zu können.

Fräsen

Zum Fräsen haben wir eine Oberfräse mit 8mm Schaft verwendet. Leider war der vorhandene 5mm Fräser nicht lang genug um 15mm (16mm Brettdicke, 1mm Abstand zur unteren Fläche) tief zu fräsen. Ein Fräser mit 5mm und 16mm Frässchaft hätte mich mehr als 30€ gekostet. Das ist etwas happig für so eine kleine Ausfräsung. Bei Aliexpress habe ich einen Fräser mit 6mm Schaft gefunden. Mit einem Stück Aluminiumrohr mit 6mm Innnedurchmesser und 1mm Wandstärke wurde kurzerhand ein Adapter gebaut. Ein länglich eingesägter Schlitz sorgte dafür, dass der Fräser da hinein passt und dass sich diese Hülse auch unter Spannung der Fräsmaschine etwas spannte. Mit dem 5mm Fräser wurde dann auch gleich noch der Kabelkanal vom Sensor zur Steuerplatine gefräst. Dieser misst 5x5mm², leider stellte sich im nachhinein heraus, dass das etwas eng für 10 Leitungen ist.Den Ausschnitt für die Steuerplatine haben wir mit einem größeren Fräser gefräst, weil der kleine schon langsam Stumpf wurde. Der Leim im Pressspan fordert die Schneiden aufs Höchste. Der zusätzliche Kanal mit dem "Hammerkopf" oberhalb dem großen Ausschnitt ist für die Stromversorgung gedacht.Auf der anderen Seite des Brettes müssen noch die Bahnen für die LED-Streifen gefräst werden. Ich habe mich für Streifen des Typs 5050 in Kalt- und in Warmweiß entschieden. Die Bahnen haben die Abmessungen 1100x10x3mm³ und es sind 6 Streifen vorgesehen. Jeweils zwei liegen dichter beieinander, sodass immer ein kaltweißer und ein earmweißer Streifen nebeneinander liegen. Die Flächen die nun das blanke Holz zeigen haben wir noch aus optischen und Feuchteschutz Gründen mit weißem Lack überpinselt.

Einbau der Elektronik

Den Sensor habe ich mit 2k Epoxidkleber im Frässchlitz befestigt. Wichtig ist hierbei, auch die Sensorfläche komplett damit zu überziehen und mit Druck an die Außenwand pressen. Der Kleber quillt dabei zwar etwas raus, aber es minimiert den Luftspalt zwischen Holz und Sensor.

Auf der Platine haben sich leider zwei Fehler eingeschlichen. Zum einen habe ich den Programmierpin (SWIM) an den falschen Pin gehängt und zum anderen war eine Leiterbahn zu nah am Rand, sodass der Fertiger diese "Clearance" Probleme beseitigt hat und ein Teil der Leitbahn fehlt. Diese beiden Fehlerchen konnte ich aber mit etwas Kupferlackdraht korrigieren.

Die LED-Streifen wurden einfach mit ihrem doppelseitigen Klebeband eingeklebt. Das Anlöten der Kabel war etwas lästig, wenn ich nochmal ein Redesign der Platine mache, wird auf jedenfall für jeden LED-Streifen eine eigene Versorgungsleitung fällig. So musste ich die 12V durch alle Streifen durchschleifen, was ziemlich mühsam war und die Kabelkanäle waren auch etwas knapp dimensioniert.

Den Anschluss für das Netzteil habe ich auch wieder mit 2k Kleber eingeklebt, der muss schließlich einen ganzen Batzen Kraft aushalten, wenn man den Stecker reinsteckt.

Nun war ein erster Test möglich, noch ohne Touchsensor, nur um zu schauen ob auch alles Tut. Leider leuchteten nur die Kaltweißen LED-Stripes. Ich hatte da noch einen Fehler in meiner Verdrahtungslogik den ich aber recht schnell gefunden hatte und korrigieren konnte. Nun leuchteten fast alle, bis auf 3 LEDs. Offensichtlich war eine LED in einem Streifen defekt. Mit dem Multimeter und der Diodentestfunktion hatte ich schnell den Übeltäter gefunden und mit einer LED von einem Reststreifenstück ersetzt. Nun leuchteten Alle.

Es sieht ein wenig wie eine Startbahn vom Flughafen aus :-)

Die Kabelkanäle, und die meisten anderen Ausfräsungen bis auf die Steuerplatine wurden dann noch mit weißem Silikon ausgegossen. Die LEDs bekamen einen Überzug aus klarem Silikon.

Zum Schluss haben wir noch über die Unterseite, also da wo die LEDs sitzen eine Milchglasfolie aufgeklebt, um das Licht noch etwas mehr zu brechen und somit zu verteilen.

Die Lampe hängt nun seit mehr als zwei Wochen in der Küche und verrichten klaglos ihren Dienst.

Ein kleines Etikett über dem Sensorfeld hilft ungemein dabei die Elemente zu finden.