Projekt 25: Umbau einer Designerlampe zu einer aktiven steuerbaren Lampe

Im Rahmen des Kurses "Angewandte Elektrotechnik" des Moduls "Ingenieurwissenschaftliche Vertiefung II" des 2. Semesters Business and Systems Engineering (M. Eng.) wurde dieses Projekt realisiert. Hierbei wurde die klassische PS 2014 Hängeleuchte von Ikea so umgebaut, dass diese per Bluetooth bzw. mit Hilfe eines Potentiometers angesteuert werden kann.

Autoren: Huber Lisa, Müller Kristina, Kleeschulte Leonard

Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabe

Erweitern Sie die IKEA Hängeleuchte „PS 2014“ um einen Stellmotor und realisieren Sie eine Ansteuerung per App sowie per Potentiometer.

Erwartungen an die Projektlösung

Recherche bisheriger Lösungen
Entwurf der Schaltung , Konstruktion und Beschaffung der Bauteile, damit sich die Lampe elektrisch angetrieben öffnen und schließen lässt!
Realisierung der Schaltung durch Fertigung eines prototypischen Arduino-Uno-Shields
Programmierung mit Simulink
Test und wiss. Dokumentation
Machen Sie ein tolles Videos, welches die Funktion visualisiert.
Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Schwierigkeitsgrad

Anspruchsvoll (***)

Verwendete Bauteile

1x Ikea Hängeleuchte PS 2014
1x Arduino Uno R3
1x Arduino Proto Shield R3
1x 360° Servomotor (Andoer SpringRC SM-S4303R)
1x LED-Streifen (ca. 30 cm)
1x Mosfet (IRLZ34N)
1x Bluetooth-Modul (HC-05)
1x Steckernetzteil (12 V, 1500 mA)
1x Dreh-Potentiometer (10 kOhm)
2x Mikroschalter (Cherry Switches DC3C-L1LC)
3x Widerstände (10 kOhm)
3x Widerstände (1 kOhm)
Kabel
Schrauben
Befestigungsmaterial

Projekt

Projektplan

Projektplanung
Recherche
BOM erstellen
Beschaffungsprozess
Zusammenbau und Verkabelung
Programmierung der Steuerung
Test
Dokumentation abschließen
Präsentation vorbereiten
Präsentation

Projektziel

Ziel dieses Projektes ist es, die Hängeleuchte mit Hilfe einer App (Bluetooth) sowie eines Potentiometers anzusteuern. Dabei sollen bisherige Lösungen recherchiert, eine Schaltung entworfen, diese auch realisiert, eine Konstruktion ausgearbeitet und ein Programm für die Ansteuerung programmiert werden.

Projektdurchführung

Nachdem das Projekt in der Einführungsveranstaltung ausgelost wurde, musste zunächst eine BOM (Bill of material) erstellt werden, um die benötigten Teile für das Projekt zu bestellen (siehe "Verwendete Bauteile"). Um die Zeit bis zum Eintreffen der Teile sinnvoll zu nutzen, wurde im Vorfeld bereits ein vorläufiger Zeitplan für das Projekt erstellt, sowie sich in das Thema eingearbeitet. Hierbei konzentrierte man sich hauptsächlich darauf, wie man die einzelnen Komponenten miteinander verbinden könnte und wie man mit einem Arduino programmiert. Nachdem die Teile eingetroffen sind, wurde zunächst die Leuchte nach Anleitung halb zusammengebaut, um ein Gefühl für den Platz innerhalb der Leuchte zu gewinnen und das endgültige Gewicht der Lampe einzuschätzen. Letzteres war vor allem für die Leistung des Servomotors relevant. Da nach dem Zusammenbau absehbar war, wie viel Platz für die einzelnen Komponenten war, konnte so der Innenaufbau geplant werden. Zu diesem Zeitpunkt hat man sich dazu entschieden, die Glühbirne als Leuchtmittel zu verwerfen und stattdessen entschlossen, aus platztechnischen Gründen ein LED-Streifen zu verwenden. Da die Hängeleuchte als diese erhalten bleiben sollte, musste nun die Stromversorgung angepasst werden. Hierzu wurde das Steckernetzteil durchtrennt und die zwei Teile mit den passenden Enden des Leuchten-Kabels verbunden: das Teil mit dem Eurostecker wurde mit dem oberen Ende des Leuchten-Kabels verbunden, sodass man die Lampe immer noch

aufhängen und in eine Steckdose stecken kann, und das Teil mit dem Hohlstecker wurde mit dem unteren Ende des Leuchten-Kabels verbunden, sodass dieser den Arduino mit Strom versorgen kann. So konnten nun auch die restlichen Komponenten verkabelt werden, an ihrem Platz befestigt werden (siehe Bilder) und durch den Arduino mit Strom versorgt und angesteuert werden. Als nächstes wurde die Programmierung des Arduinos ausgearbeitet und so angepasst, dass die Leuchte sowohl per Bluetooth als auch durch das Potentiometer angesteuert werden kann.

Zum Schluss wurde die Leuchte dann final zusammengebaut und das ganze System nochmal getestet.

Projektfortführung

Die Leuchte könnte man in ihrem jetzigen Zustand bereits als Möbelstück an die Decke hängen. Des Weiteren könnte man aus der Hängeleuchte ggf. auch eine Standleuchte machen. Hierfür müsste man jedoch die Stromversorgung nach unten verlegen. Da es Teil der Aufgabe war, die Leuchte per Potentiometer anzusteuern, ragt dieser noch oben aus der Leuchte hinaus, was ein optischer Störfaktor sein kann. Um dies zu verbessern, könnte man komplett auf die Potentiometer-Ansteuerung verzichten und die Lampe nur per Bluetooth steuern.

Ergebnis

Die Ikea PS 2014 Hängeleuchte ist nach dem erfolgten Umbau nun sowohl per an der Leuchte angebrachtem Potentiometer, als auch per Bluetooth steuerbar. Mit der aktuellen Programmierung ist die gleichzeitige Steuerung per Potentiometer und per Bluetooth noch nicht möglich. Separat funktionieren beide Varianten. Das verbaute LED-Band wird ebenfalls bei Öffnen der Leuchte ein- bzw. beim Schließen automatisch ausgeschaltet.

Zusammenfassung

Mit Hilfe eines Mikrocontrollers und einigen weiteren Bauteilen lässt sich die IKEA Leuchte von einer gewöhnlichen Hängeleuchte zu einer aktiven steuerbaren Leuchte umfunktionieren. Die Fernsteuerungsmöglichkeit bietet perspektivisch ebenfalls die Möglichkeit der Einbindung in Smart-Home-Systeme.

Weblinks

Der Todesstern fürs Wohnzimmer (Heise)

Projektunterlagen

YouTube Video

Projekt 25: Aktive Designer Lampe

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