Vlinders Op Venus

Via school (HKU - Game Art) heb ik een opdracht gekregen om een project te maken met Arduino. Voor dit project heb ik vlinders gemaakt als huis decoratie of voor in de tuin op een mooie zonnige dag.

Elektronische onderdelen:

• 1x Arduino Uno R3
• 1x Breadboard 400 points
• 1x Usb kabel
• 20 xJjumperdraad M/M 20 cm
• 20 x Jumperdraad M/F 10 cm
• LDR lichtgevoelige weerstand
• 10 x LED geel (kan bij voorkeur ook iets meer of minder zijn)
• Kabeltje van ong. 1 meter
• Powerbank

Gereedschap:

• Soldeerbout
• Soldeerplaatje
• Tin draad
• Kabelstripper
•  Linnentape (alternatief: pvc tape)
• Printplaatje
• Lijm
• Dun ijzerdraad op z’n minst 5 meter
• Metzger Cebarpoeder 
• Gips (alternatief: klei)
• Beeldhouw vijl (alternatief: kan ook met een mesje)
• Lijm voor het goud, Kölner Instacoll
• Dubbelzijdige tape

Knutsel onderdelen: 

• Klein stukje karton
• Papier (voor de vlinders)
• Travertin (alternatief: kiezeltjes of steentjes van de hei of ander gesteente)
• Acrylverf in het zwart en parelmoer (eigen kleuren kunnen ook gekozen worden)
• Plaat mdf van 3 mm van op zijn minst 140x60cm (alternatief: kartonnen schoenendoos)
• Pringles dop
• Platina dubbel torengoud 23,75 karaat (alternatief: goudgekleurde acrylverf)

Voor dit project had ik nog nooit eerder met Arduino gewerkt, en had ik geen verstand van solderen of het maken van een stroomcircuit. Om deze redenen besloot ik iets te maken waarmee ik op een rustig tempo bekend kon raken met Arduino en wat daar allemaal bij komt kijken. Ik ben niet iemand die heel erg de behoefte heeft om functionele dingen te maken, maar iets wat er simpelweg leuk of mooi uitziet, daar word ik wel enthousiast van. Het eerste dat in mij opkwam was dat ik iets met vlindertjes wilde doen.  

Iets met fladderende vlindertjes leek me wel heel schattig en om een beetje kennis te maken met Arduino hebben een klasgenoot en ik samen snel een heel simpel prototype in elkaar geflanst. De foto is een tikkeltje onduidelijk, maar op de afbeelding is een vlinder, uit papier geknipt, te zien. Vastgemaakt aan een van de stroomdraadjes die weer met een plakbandje was bevestigd aan een servo. Tevens is er een lichtsensor aan het circuit toegevoegd. Onder invloed van licht begint de servo in een andere hoek heen en weer te draaien waardoor het lijkt alsof de vlinder rondfladdert. 

Het resultaat hieruit vond ik al wel leuk maar één vlindertje was misschien een beetje saai. Dus de eerstvolgende logische stap waren meer vlindertjes. Bijgevoegd is een schets van het nieuwe concept. Als ik meerdere vlindertjes kan bevestigen aan een schijf die weer wordt bewogen door de servo dan krijg je hopelijk het effect van een wolk met vlindertjes. 

Na de schets ben ik begonnen met een prototype maken om te kijken of alles op de juiste manier verbonden was en of de code op de juiste manier werkte.  

Alle bedrading en de Arduino zelf zaten in de schoenendoos en door twee gaten in de deksel konden de servo en de lichtsensor aan de buitenkant bevestigd worden. Voor deze test had ik de oorspronkelijke code herschreven zodat de servo op de juiste manier reageerde op het licht. Hiervoor bewoog de servo continue,  maar met een bepaalde lichtwaarde veranderde de hoek waar de servo heen en weer bewoog. Dit werkte ook niet altijd even goed en de servo reageerde ook niet altijd hetzelfde op de input van het licht. Ik heb de code een aantal keer moeten herschrijven om te achterhalen waar het niet lekker liep, maar uiteindelijk is alles gelukt. 

Toen de servo correct werkte heb ik nog een klein stukje code toegevoegd en twee blauwe LED lampjes om te kijken of dat ook allemaal goed zou werken.

Hieronder is de code te zien die ik heb geschreven om alles werkend te krijgen. De lichtwaarde zou aangepast kunnen worden tot het gewenste effect. Zo zou het geheel bijvoorbeeld alleen aan kunnen gaan als er een felle zaklamp op de sensor schijnt, of ook al door het wat minder sterke daglicht.

Nu het prototype compleet werkte was het tijd om aan de slag te gaan met de afgewerkte versie van het concept. De eerste stap was om de lasercutter op school te gebruiken voor het maken van een doos van mdf (dikte: 3mm) waar de vlinders boven konden fladderen en alle bedrading in kon worden weggewerkt. Het ontwerp van de doos heb ik van de site MakerCase (https://en.makercase.com/#/) gehaald, ik heb alleen een aanpassing gemaakt voor de afmetingen en het gat in de bovenkant van de deksel zodat de servo eruit kon komen. De doos is 30x30x10 cm. (Alternatief: er kan ook gebruik gemaakt worden van bijv. een schoenendoos).

Mijn eerste idee was om de vlinders boven het water te laten vliegen. Ik denk dat het er heel cool uit had gezien als ik gebruik had kunnen maken van epoxy. Ik heb mijn vader opgebeld om te vragen of hij dat toevallig nog had liggen en anders of hij nog ergens een beetje klei had waar ik eventueel ook de vormen van de golven mee zou kunnen maken. De rest zou ik dan wel kunnen schilderen. Helaas had hij gezien hij bezig is met emigreren niks meer liggen hier in Nederland, wel bood hij aan me te helpen en dat ik gebruik mocht maken van het gips dat hij nog wel hier had. Door het hebben over welk materiaal ik kon gebruiken en het idee van het water kwamen er wat nieuwe dingen in me op. Iemand anders had al genoemd dat ik de vlinders ook boven het gras kon maken, maar dat leek me een beetje saai. Wat me ineens te binnen schoot leek me veel leuker om te maken. Misschien kon ik iets van een rotsige ondergrond maken. Alsof je een klein stukje grond zou hebben van een grot, een berg waar lava overheen liep of van een compleet andere planeet. Mijn vader is ook best creatief ingesteld en het leek hem zo’n leuk idee dat ik ook nog zijn 24 karaat bladgoud mocht gebruiken.

Hierop heb ik voor de bovenkant van de doos verder gewerkt bij mijn vader. Als eerste heb ik de bovenkant van de doos opgeruwd met beeldhouwrasp. Dit zodat het bindmiddel beter aan de doos kon hechten. Ook heb ik de zijkanten van de doos afgetaped zodat de deksel niet vast zou komen te zitten. Het bindmiddel dat ik heb gebruikt is Metzger cebarpoeder gemengd met water. 

Omdat er ook nog lichtjes bij komen kijken heb ik hierna gaatjes in de deksel geboord en rietjes erdoorheen gestoken om te zorgen dat het gips er niet doorheen zou lekken of de gaten zou dichten. Ook heb ik een gaatje geboord in de voorkant van de doos zodat de lichtsensor er doorheen kon.

Ik wilde graag iets van een ruw oppervlakte om gesteente weer te geven. Toen kwam ik op het idee steentjes te zoeken op de hei en die toe te voegen in het natte gips. Maar terwijl mijn vader en ik door zijn hal liepen om de hei op te gaan, kwamen we langs een stapel van wat leek op bakstenen. Mijn vader vertelde dat deze blokken Travertin zijn afkomstig uit Iran. Hij pakte een klein stuk en gaf aan dat ik dit ook best mocht gebruiken. Toen hebben we met een hamer het blokje in stukken geslagen en kon ik dit gebruiken voor het oppervlak van de doos. Nu ik alles had voor het maken van het oppervlak heb ik het gipspoeder met water gemengd en dit over de basis van het bindmiddel gesmeerd, vervolgens heb ik daarin de stenen gelegd. 

Nu alles bevestigd was, heb ik met acrylverf het geheel geverfd in de tinten zwart en grijs om te doen denken aan opgedroogde lava. Nadat de verf goed gedroogd was heb ik met de Kölner Instacoll lijm de stroken geschilderd waar ik had bedacht dat het goudkleurige lava tussen de stenen door zou vloeien en direct erna het bladgoud erop gedrukt. In combinatie met het zwart en goud vond ik de oranje kleur van het Travertin iets te overweldigend en besloot ik met een parelkleurige- niet volledig dekkende acrylverf over het gesteente heen te schilderen. 

Nu de bovenkant af was heb ik met een stanleymes een beetje de zijkanten van het gips afgebroken om de tape weer weg te kunnen halen. Ook heb ik de rietjes uit de gaatjes geprobeerd te wroeten. Ik schoot wel even uit waardoor de plaats gips los kwam van de bovenkant van de deksel. Om dit op te lossen heb ik de plaat gips van de deksel gehaald, een heleboel lijm op de deksel gedaan en voorzichtig de plaat weer terug gelegd. Gelukkig zat de plaat gips hierna weer goed vast. Als laatst heb ik de rest van de doos zwart geverfd. 

Om te zorgen dat de servo goed boven de stenen uitkwam en iets had om op te kunnen leunen zodat hij niet terug de doos in viel, heb ik simpelweg een stukje karton geknipt en onder de deksel vast gelijmd. Hierbij had ik een klein kiertje van het gat in het midden opengelaten zodat de bedrading er nog doorheen kon. Ik had wel per ongeluk een gaatje voor de lichtjes dicht geplakt en weer open moeten maken door met een schaar het karton door te prikken. Toen de lijm was opgedroogd heb ik ook nog even het zichtbare stuk karton aan de bovenkant van de doos zwart geverfd om alles mooi af te werken. 

Voor het gedeelte waar de vlinders op kwamen heb ik de dop van een chips Pringles doos gebruikt, deze is van licht en stevig plastic wat makkelijker is voor de servo om te laten bewegen. Om de ijzerdraad waar de vlinders op zouden komen te bevestigen aan de pringeldop heb ik eerst geprobeerd dingen vast te lijmen maar dit werkte niet helemaal goed. Het was lastig om mee te werken en het zou best lang duren om elk draadje stuk voor stuk vast te lijmen en te moeten wachten totdat de lijm droog zou zijn. Ik heb dus maar een aansteker gepakt, het uiteinde van het ijzerdraadje verwarmd, dit door het plastic heen gestoken en het uiteinde omgevouwen zodat het er niet uit zou vallen. Dit heb ik voor een aantal stukken draad gedaan en op het einde heb ik alles vastgezet door er aan de onderkant een laag lijm overheen te gooien. Om de vlinders makkelijker vast te kunnen maken heb ik het dekseltje op een jampot getaped. 

Voor de vlinders heb ik simpelweg afbeeldingen op het internet opgezocht en deze per stuk twee keer uitgeprint. Op die manier kon ik de vlinders uitknippen en beide kanten op elkaar plakken zodat de vlinders dubbelzijdig zouden zijn. Terwijl ik de twee kanten van een vlinder op elkaar plakte, heb ik de ijzerdraad ertussen gehouden en weer het uiteinde een beetje omgebogen zodat de vlinders er niet af zouden vallen.

De manier waarop alles was bevestigd op mijn breadboard was niet super overzichtelijk en dat zou het moeilijker maken voor het solderen. Daarom heb ik het stroomschema iets anders gemaakt dan dat het er eerst uitzag. Hiervoor heb ik de site Wokwi gebruikt. En zo heb ik het nieuwe schema gebruikt bij het solderen. 

Ps. er zitten in totaal 10 LED'jes aan bevestigd in parallelschakeling. Tevens heb ik voor de bevestiging van de LED’jes gebruik gemaakt van de jumperdraadjes M/F zodat ik de LED’jes ook nog van kleur kan wisselen mocht ik daar behoefte aan hebben. Zo kan ik kijken wat ik het best vind passen bij het uiterlijk van het gehele project. Deze draadjes zijn bevestigd aan een langere kabel die ik nog ergens had liggen. Ik heb niet het draad helemaal gestript maar het plastic een beetje aan de kant getrokken zodat de jumperdraadjes er doorheen gestoken konden worden. Dit heb ik toen vast gesoldeerd en het open draad dichtgetaped met linnentape. 

Nu alles klaar was om bevestigd te worden, ben ik begonnen met de bedrading. Eerst heb ik alles wat aan de bodem van de doos kwam te zitten vastgemaakt met dubbelzijdige tape om te zorgen dat alle onderdelen niet zouden schuiven en draadjes niet los konden komen. Daarna heb ik de deksel ondersteboven gelegd op een paar glazen zodat ik nog eronder kon kijken en ben ik begonnen met het bevestigen van de lichtjes. In alle eerlijkheid was dit het punt waar ik het meeste moeite mee had. Het was een hoop gepriegel en een aantal van de LED’jes vielen steeds uit de jumperdraadjes. Uiteindelijk heb ik bij een paar draadjes het plastic stukje eraf gehaald en de pootjes van de LED’jes ertussen vastgeklemd zodat het zou blijven zitten. Tevens kwam ik erachter dat ik veel minder van de de kabel had moeten gebruiken waar alle jumperdraadjes aan waren bevestigd. Het was nogal veel draad wat op de deksel moest blijven zitten. Maar door gebruik van veel tape bleef is het allemaal gelukt.

Om te beginnen heb ik het draad van de servo door het kleine kiertje van het gat heen gehaald en de servo zelf vastgelijmd op het stukje karton. (Optioneel: ik heb ook wat zwarte tape om de servo heen gedaan zodat er niet een blauw stuk onder de vlinders zou zitten, nu ziet het er wat beter afgewerkt uit). Het vastmaken van de Pringles dop aan de servo was wel een beetje een uitdaging. Ik heb eerst geprobeerd om de dop met lijm vast te maken. Maar terwijl ik aan het wachten was op de lijm om te drogen, zag ik dat een groot deel van de lijm over de servo zelf heen droop. Hierdoor was ik bang dat het hele ding vast zou komen te zitten en de servo niet meer zou kunnen draaien dus heb ik het geheel weer losgetrokken en de servo een beetje schoon gemaakt. Bij de servo zaten ook twee schroefjes, dus kwam ik op het plan de dop vast te schroeven. Hiervoor heb ik eerst de armpjes van de servo, die je op het draaiende gedeelte vast klikt, vast gelijmd op de Pringles dop. 

Toen de lijm droog was heb ik het ijzerdraad van de vlindertjes weer verhit en gebruikt om een klein gaatje in de bovenkant van de dop te smelten. Ik heb het geheel vastgeklikt op de servo en heel voorzichtig met mijn hand tussen alle vlindertjes het schroefje door de plastic dop heen erop vast gedraaid. 

Alles was bevestigd. Ik heb een laatste check gedaan om te kijken of alles werkte. Het enige wat ik nog heb aangepast was de delay en de angle van het draaien van de servo in de code, omdat de vlindertjes nogal wild heen en weer vlogen. Overigens staat de correcte code eerder in dit verslag en is makkelijk aan te passen om het gewenste effect te creëren.

Aan het begin van dit project had ik totaal geen verstand van al het materiaal en apparatuur dat ik heb gebruikt. Dat maakte het in eerste instantie wel spannend om te beginnen maar toen ik eenmaal bezig was vond ik het steeds leuker om aan het project te werken. Ik was vergeten hoe leuk het was om met je handen bezig te zijn en te knutselen aan iets. Zeker het leren werken met een lasercutter vond ik heel waardevol en inspirerend. Ik vond het eerst best eng om met zo’n groot apparaat te werken, maar uiteindelijk bleek het niet zo extreem lastig als ik had verwacht. Ik heb een heleboel ideeën waar ik de lasercutter nog meer voor zou kunnen gebruiken. Ook het solderen vond ik in het begin best ingewikkeld, maar toen ik het eenmaal een beetje doorhad was het best leuk om te doen.