Wir haben jetzt einen „Zyklon-Abscheider“! Das ist einen Staubsauger der Staub und Späne der Holzwerkstatt günstiger aufsammeln kann, da keine Staubsaugerbeutel benötigt werden. Ermöglicht wurde dieses durch eine Anleitung, einen alten Staubsauger und Kurt.

Pablo hat einen Oberfrästisch für unsere Oberfräse gebaut. Sie hat einen Absaugstutzen und ist mobil einsetzbar.

Die dazu gehörige Bauanleitung wollen wir natürlich nicht vorenthalten

Hier sind ein paar Frühstücksbrettchen die damit erstellt wurden.

Harald hat eine Esstischlampe mit den Dimensionen 500 x 75 x 9 mm aus HDF ausgelasert. Als Leuchtmittel dienen zwei 7W-Flächen-LED von Pollin, die zur Zeit auf 5,8W gedrosselt sind, damit man die Sonnenbrillen beim Essen ausziehen kann.

Das Alublech ist völlig versenkt und dient der Kühlung und dem Zugang zu den Leuchtmitteln. Die Stromversorgung wird über zwei Stahlseile gemacht, mit denen die Lampe an der Decke befestigt ist.

Vorstellung eines Gerätes zur Messung der Herzfrequenzvariablität und Auswertung

Arduino Pulsmonitor mit Excelauswertung (1)

Die Idee

Die Idee für dieses Projekt entstand nach der Teilnahme an einem Gesundheitsworkshop, auf dem ich erfuhr, dass aus der Asymmetrie des Herzschlags beim Ein- und Ausatmen (Respiratorische Sinusarrhythmie) auf den Stresslevel und die Erholungsfähigkeit geschlossen werden kann (Herzfrequenzvariabilität, Alles über …). Auf dem Markt  sind kommerzielle Produkte erhältlich (Stresspilot), haben aber auch ihren Preis, ein Selbstbau ist mit geringem Aufwand möglich und auch für den Hobbyelektroniker machbar. Die Recherche nach der Messbarkeit der Herzfrequenz führte mich über die Webseiten von Felix Opatz und  Embedded Lab, auf denen das Messprinzip erläutert wird und verschiedenen Versuchsaufbauten auf dem Steckbrett zu einer Schaltung als Kombination der Vorschläge der vorgenannten Webseiten.

Schaltungs- und Platinenentwicklung

Nach ersten Versuchen, den benötigten Sensor nach dem Verfahren der Pulsoxymetrie  diskret aus IR-LED und Fototransistor bzw. aus einer Gabellichtschranke aufzubauen, wurde aus Gründen der besseren Tragbarkeit doch auf ein kommerziell erhältliches Produkt zurückgegriffen (Cardio Ohrclip).

Pulsmesser auf dem Steckbrett

Die Schaltung wurde zunächst auf dem Steckbrett aufgebaut und optimiert. Die finale Schaltung wurde in Eagle erstellt und layoutet und auf einer doppelseitigen Leiterplatte als Shield für den Arduino realisiert. Die Platine wurde im Fotopositivverfahren belichtet und mit Natriumpersulfat in einer selbst gebauten Küvette geätzt. Eagle Layoutdaten stehen zum Download bereit.

PulsMon Shield auf einem Arduino Uno

Funktionsprinzip der Schaltung

Im verwendeteten Cardio Ohrclip befindet sich eine IR-LED und ein Fototransistor. Die IR-LED sollte ursprünglich mit einer Konstantstromquelle betrieben werden. Bei vermeintlich konstanter Spannungsversorgung über USB – wie hier aus dem Arduino – ist der Betrieb leider nur über einen Vorwiderstand (180R) auch ausreichend stabil. Die IR-LED wird damit bei 20mA betrieben. Das reflektierte Licht der LED wird mit dem Fototransistor detektiert, über den Kollektorwiderstand abgegriffen und zunächst über einen passiven Tiefpass (Fg=4,8Hz ) geleitet und mit einem Spannungsfolger gepuffert. Es folgen zwei Bandpässe bestehend jeweils aus passivem Hochpass und aktivem Tiefpass (Fg=0,72Hz-2,34Hz ) mit dazwischen geschalteter Abschwächung. Beide Verstärkerstufen haben eine Verstärkung von 46x. Ein Komparator mit Hysterese sorgt für eine Digitalisierung des Signals.  Das Signal wird auf einen Digitaleingang des Arduinos gelegt. Möglicherweise ist bei anderen Cardio Clips eine Anpassung des Arbeitspunktes und / oder der Verstärkung durchzuführen. Die Spannung am Kollektor des Fotowiderstands sollte etwa 1,6 – 2V betragen (Gleichlichtanteil). Das nutzbare Signal ist zwischen den Verstärkerstufen ca. 100mV-pp. Über den Trimmer wird die Verstärkung so eingestellt, dass die LED im Rhythmus des Herzschlags auf ihre maximale Helligkeit kommt. In den meisten Fällen reicht die Einstellung auf maximales Signal aus. Manchmal muss man ein wenig suchen, bis man die richtige Stelle am Ohrläppchen gefunden hat.

Gehäuse

Das Gehäuse wurde in Inkscape designt und in 3mm Pappel Sperrholz auf dem Lasercutter hergestellt. Download Inkscape Datei

Das Programm

Im Arduino Programm wird die Zeitspanne zwischen den fallenden Signalflanken gemessen und als Pulsrate und deren Mittelwert der letzten 10 Messungen auf dem LCD Display ausgegeben. Mit der Excel Tabelle im Programmpaket können die Daten grafisch dargestellt werden. Zusätzlich bietet die Tabelle Auswertungen im Sinne der HRV-Therapie. Die Kommunikation von Excel zum Arduino übernimmt  PLX-DAQ, das, je länger ich mich damit beschäftige immer mehr zu einem meiner Lieblingsprogramme wird.

Excel Auswertung Pulsmessung (1)

Excel Auswertung Pulsmessung (2)

Die Auswertung der Messungen ist mit Excel sehr gut möglich. Hier oder hier wird gezeigt, was mit einem kommerziellen Gerät auswertbar ist, in der Excel Tabelle ist ein Teil dieser Auswertungen realisiert. Das Arduino Programm hat verschiedene Möglichkeiten der Datenausgabe. Beispiele zur grafischen Darstellung werden im readme.txt des Arduino Programmpaketes beschrieben.

Da keine Interaktion mit dem Arduino Programm erfolgen muss, kann das Gerät an jedem Computer mit USB Anschluss betrieben werden. Lediglich der Treiber für die USB Schnittstelle des Arduino muss auf dem Rechner installiert werden. Das Programm erkennt automatisch, ob PLX-DAQ und Excel genutzt wird, alternativ können die Messwerte über ein Terminalprogramm (z.B. HTerm, CuteCom o.ä.) dargestellt werden.  Als weitere Software zur grafischen Darstellung der Daten ist auch StampPlot geeignet. Eine Lite-Version ist auch verfügbar. Für nicht kommerzielle Anwendung sind diese beiden Programme kostenlos.

Grafische Darstellung mit StampPlot Pro

StampPlot Lite

An zwei Punkten der Schaltung werden die analogen Spannungspegel abgegriffen und auf die AD-Wandlereingänge A0 und A1 des Arduino geführt. Damit sind Realtime-Messungen des Arbeitspunktes des Fototransistors und des Signals zwischen den beiden Verstärkerstufen mit dem Programm lxardoscope möglich. Das Arduino Programm hat dafür eine eingebaute Diagnose Routine. Die Aktivierung ist in der readme.txt beschrieben.

Messung der analogen Signale an A0 und A1 mit lxardoscope

Fragen zum Gerät und zur Software beantwortet euch Reinhard.

Evoke 2012 – die Dingfabrik war dabei!

Die Dingfabrik wurde eingeladen, zu der diesjährigen Evoke ein sogenanntes „Projektion-Mapping“ zu erstellen. Die Evoke ist eine renommierte, jährlich in Köln stattfindende „Demoszeneparty„. Dabei treffen sich Computerkünstler aus ganz Europa, um sich in Wettbewerben der Grafikanimationen und Musik gegenseitig zu überbieten. Die Wettbewerbe werden flankiert von Musikdarbietungen und anderen künstlerischen Ausdrucksformen.

„Projektion-Mapping“ ist ein noch relativ neues künsterisches Medium. Dabei werden Objekte von Videobeamern exakt ausgeleuchtet – diese Objekte bekommen eine „animierte, zweite Haut“ und wirken dadurch „hyper-real“ und brechen somit bekannte Sehgewohnheiten.

Innerhalb von drei Wochen haben Mitglieder der Dingfabrik ihren Beitrag zur Evoke 2012 vorbereitet: Es wurde ein Objekt entworfen und die passende Software geschrieben. Was bis dahin eine Idee war, wurde dann direkt vor Ort in den AbenteuerHallen Kalk zum ersten Mal realsisiert: Das Objekt wurde aus quadratischen Pappkartons gebaut, räumlich-architektonisch im Raum inszeniert, und mit einer weißen Papiertextur überzogen. Angestrahlt wurde es von zwei lichtstarken Videobeamern – und das von zwei Seiten, so dass das Objekt „als Ganzes“ animiert werden konnte. Zusätzlich bot ein Webserver den Teilnehmern der Evoke 2012 via Intranet die Möglichkeit, selbst Videos auf das Projection-Mapping Objekt hochzuladen.

Die Software wurde selbst geschrieben. Zum Einsatz kamen dabei: Quartz Composer, Love2D, Lua, xml, php, html und css.

Alex und nodepond, die treibenden Kräfte hinter dem Projection-Mapping Projekt, wollen die Technologie in den nächsten Wochen und Monaten entscheidend weiterentwickeln. Neue Termine mit neuen Projection-Mappings wird es in Kürze wieder geben!

Das Ganze war eine tolle Sache und ist damit das „Ding des Monats August 2012“.

Thorin, Mitglied der Dingfabrik, überraschte uns mit einem relativ spontanen Projekt – welches sich großer Beliebtheit erfreut. Aus zwei an sich nicht zusammengehörenden Werkzeugen, die bei uns regelmäßig im Gebrauch sind, schuf er ein neues Tool: Eine Art „Gravier-Brenner“. Mithilfe eines  alten Lötkolben hat er die CNC-Maschine umfunktioniert.

Mit einem selbstgeschriebenen Computerskript lassen sich Bilder in ein 1bit-Raster-Muster umwandeln. Das Bild kann mittels Fräse und Lötkolben nun in ein Stück Holz gebrannt werden. Das Resultat kann sich sehen lassen!

Zusammenbau und Funktionsweise:

1. Benutzt wird ein alter Lötkolben. Dieser wird an die CNC-Halterung montiert und die Lötkolbenspitze in Form gebogen, so dass sie senkrecht auf das eingespannte Material gesetzt werden kann.

2. Um ein Bild auf dem Werkstück umzusetzen, muss erstmal ein sogenannter „G-Code“ für die CNC-Maschine generiert werden. Dazu hat Thorin ein kleines Skript in PHP geschrieben (welches er in Kürze veröffentlichen möchte!). Das Skript generiert aus einem Bild ein „1-Bit-Muster“, also ein reines schwarz-weiß Bild. Die schwarzen Teile werden in G-Code umgesetzt und auf die CNC-Maschine übertragen, so dass diese in das Material gebrannt werden können. Das Skript hat auch eine Browser-Preview.

3. An der Halterung des Lötkolbens ist ein Kontaktsensor montiert (an der Stelle, an dem das silberne Blech an die Befestigungsschraube trifft – zu sehen nur im ersten Bild der Galerie). Somit ist der Lötkolben in der Lage, selbstständig seine Position auf dem Werkstück zu erkennen.

4. Dann geht´s los: Die Maschine wird in Betrieb genommen – es werden also die schwarzen Stellen des Bildes durch Brennen auf das Werkstück übertragen – und  man kann zusehen, wie der „Gravier-Brenner“ seine Arbeit aufnimmt!

In Köln fanden vom 16. – 22. Januar 2012 die Passagen statt. Die Passagen ist die größte deutsche Designveranstaltung. Seit 1990 werden jährlich parallel zur Möbelmesse IMM Cologne vor allem Produkte und Konzepte unabhängiger Büros sowie künstlerische Ansätze in Off-Locations in ganz Köln präsentiert. Die Dingfabrik wurde vom Design Quartier Ehrenfeld eingeladen, im Kölner Szene-Bezirk Ehrenfeld Workshops durchzuführen und Arbeiten auszustellen. Dafür hat uns die Agentur Avantgarde freundlicherweise für eine Woche in ihren Büros aufgenommen. Innerhalb der Dingfabrik war schnell die Idee einer Gemeinschaftsarbeit geboren, welche verschiedene Techniken verbindet. Zum Einsatz kamen: Origami, LED-Lampen, Scheibenwischer-Motoren sowie selbst entworfene und gefertigte Steuerungs- und Regelungstechnik für Licht und Bewegung.

Die „Anemonen-Lampe“ ist mittels einer Seilzug-Mechanik beweglich und wird mit einem Mikrontroller gesteuert. Die aus Papier gefaltete „Haut“ der Lampe hat im geöffneten Zustand eine Spannweite von über einem Meter. In der Mitte befindet sich die zentrale Steuerungseinheit, welche auch zwei helle LED-Bänder zum Leuchten bringt und in den Farben verändert. Durch sanfte Farbübergänge und harmonische Bewegungen der Lampenflügel entsteht ein organischer Eindruck, der an Seeanemonen erinnert. Deshalb bekam das Lichtobjekt den Namen „Anemonen-Lampe“ und als erstes gemeinschaftlich erarbeitetes Produkt unseres jungen Vereins den Beinamen „Ding #1“. Alle Komponenten wurden in der Dingfabrik in viel Handarbeit und mit etwas maschineller Unterstützung gefertigt. Über 20 Mitglieder und Besucher waren daran beteiligt und haben das Gemeinschaftsprojekt erst ermöglicht. Es werden weitere Projekte dieser Art folgen.

Zum Ding des Monats Januar 2012 wurde der „RepRap Prusa Mendel“ gewählt. Dieser 3D-Drucker kann sich teilweise selbst reproduzieren. Etwa 40 der Bauteile kann der RepRap selbst herstellen. Mit Hilfe eines Druckkopfs lassen sich verschiedene Plastikmaterialen in eine dreidimensionale Form bringen. Das Material wird in einem Extruder erwärmt und computergesteuert „von unten nach oben“ auf eine Fläche „gedruckt“. Das Ergebnis ist eine dreidimensionale Form, die meist erstaunlich leicht und dennoch stabil ist.

Mit einem RepRap kann man nicht nur RepRaps-Bauteile herstellen, sondern auch kleine Skulpturen, Zahnräder, Becher, Löffel, Kleinserien und so weiter.

Gesteuert werden die Geräte mittels sogenanntem „G-Code„. Diese Maschinen-Skrtiptsprache kann man mit verschiedenen Softwaretools erstellen lassen. Beispielsweise indem man Formen aus einem Vektorprogramm in G-Code umwandelt. Diese Form-Baupläne lassen sich auch ins Web hochladen. Es gibt unterschiedliche Webseiten, die sich diesem Thema widmen, zum Beispiel thingiverse.com

Im Dezember 2012 wurden insgesamt neun Stück dieser RepRaps im Rahmen eines Workshop-Wochenendes in der Dingfabrik Köln gebaut. Die Räumlichkeiten der Dingfabrik und des Coworking-Cologne wurden somit 48 Stunden lang zu einer „Roboter-Replikations-Fabrik„. Zwei RepRaps waren auf dem Workshop fast durchgehend mit dem Drucken neuer Bauteile beschäftigt. Am Ende des Wochenendes haben zwei RepReps Geburtshilfe für 12 Neugeräte gegeben. Daher haben diese Geräte auch den bemerkenswerten Beinamen „sich selbst vervielfältigende Geräte„.

In der Dingfabrik stehen jetzt drei RepRaps, so dass Besucher und Dingfabrik-Mitglieder jederzeit an diesen Geräten arbeiten und experimentieren dürfen.

RepRap-Workshop im CoWoCo / Dingfabrik, Dezember 2011