The Making Of The Kerstkaart…

Kerstmis. Een tijd van tradities. Ook op De Populier en al helemaal bij het Scienceteam. Zo sturen we al vele jaren (zeven?) een kerstkaart naar vele vrolijke contacten die we hebben. Dat doen we ‘makerstyle’ natuurlijk. De eerste bouwpakket-kerstkaart was de kerstboom met een LED in de top. Klik hier om een filmpje te zien en hier voor de Instructable.

Dit jaar doen we geen bouwpakket maar een kaart die al helemaal klaar is. Natuurlijk is de kaart bedoeld als vrolijke groet bedoeld besprenkeld met een boel #liefde maar het is ook altijd een leerproces. Zo ook dit jaar. We gebruikten een nieuwe techniek. We hebben zo’n beetje honderd kaarten gemaakt en de techniek is behoorlijk robuust. Slechts weinig kaarten deden het niet in één keer. Les één: deze techniek is dus betrouwbaar en dat is in onderwijs wel zo plezierig.

Makers zijn delers, dus we delen graag met jullie hoe we dit hebben gedaan. Als je direct het versnelde filmpje wil kijken van het maakproces, klik dan hier.

1 Het ontwerp

Het ontwerp moest aan een aantal eisen voldoen:

  • Het moest een echte kerstkaart worden.
  • Er moest gebruik gemaakt worden van SMD LEDS en een ATtiny85 (microprocessor).
  • De kaart moest vanzelfsprekend van papier zijn.
  • Het mag niet teveel kosten
  • Het moet inspirerend zijn voor de ontvangers om
    • enthousiast te worden/blijven voor maken
    • zelf met deze techniek aan de slag te gaan
  • Het moet niet te groot/zwaar zijn ivm portokosten etc.

Per-Ivar is al een tijdje bezig met het uitsnijden van circuits van kopertape. Na wat geëxperimenteerd te hebben met het zeefdrukken met geleidende inkt (werkt goed maar heeft wat nadelen), was dit een logische weg om bijvoorbeeld de goedkope ATtiny’s te kunnen gebruiken ipv de duurdere Arduino’s. We zijn al enige tijd bezig met vragen rondom diversiteit en inclusiviteit rondom maken en daar hoort bij dat je de kosten zo laag mogelijk probeert te houden om het ook voor kinderen/scholen die niet zoveel te besteden hebben, haalbaar maakt.

De ATtiny heeft vijf bruikbare uit-/ingangen waar we een LED op willen aansluiten, dus Per ontwierp een schema om te gebruiken in een ster met vijf punten. De buitenkant wordt aangesloten op de GND-poort van de ATtiny en de binnenkanten worden aangesloten op de verschillende uitgangen van de chip. Het is een puzzeletje waarbij het vanzelfsprekend van belang is om geen overlappende lijnen te tekenen. Daartoe moest er een onder de chip doorlopen. Dat gaat prima. Je kunt hiervoor elk vector-tekenprogramma gebruiken als CorelDraw of Adobe Illustrator. Per gebruikt Affinity Designer.

(hier een ‘kaal’ ontwerp om zelf aan de slag te gaan)

2 De papieren sterren

We gebruiken rood, stevig papier. We tekenen de ster (we gebruiken hier CorelDraw omdat die zo lekker samenwerkt met de lasercutter) en de tekst. Daarna bewaren we deze twee keer. Bij een van de twee halen we de ster weg. Deze file sturen we naar de printer waar we het rode papier in hebben gestopt. Daarna stoppen we dit rode papier in de lasercutter. We gebruiken de tweede file en halen daar juist de tekst weg. We snijden de sterren met de lasercutter. We kunnen verder.

3 De kopertape

We snijden de ster uit uit kopertape. Dit is tape van koper die aan een kant een lijmlaag heeft. We hebben deze tape gekocht in China bij AliExpres.  Deze tape is 10 cm breed en 3 m lang. Breder is er wel te vinden maar dan wordt het heel erg duur (zoals deze, 20 cm breed, 1 m lang, ongeveer 14 euro). Nu betaal je voor een rol kopertape van 10 cm ongeveer €6,00. Die 10 cm is net te smal om in de lengte in een vinsylsnijder te gebruiken. In de breedte dan maar. Alle ontwerpen zijn op deze manier, met twee tegelijk uitgesneden. We hebben twee rollen opgesneden.

Belangrijk hierbij is de mesdruk. Bij onze snijder (de Roland STIKA, naam: Marleen) verstel je die door aan de meshouder te draaien. Het mesje komt daarmee meer of minder naar buiten. Wanneer het mesje net uit de houder steekt is de mesdruk goed. Het is een kwestie van even testen. Daarna snijd je met een mesje zo’n 50 ontwerpen voordat het bot begint te worden. Er zijn dus twee mesjes bot gesneden.

Wanneer de sterren gesneden zijn, knip je de ontwerpen los van elkaar. Daarna pel je de randen van het ontwerp. Wanneer het ontwerp goed gesneden is, pelt het makkelijk. Je haalt hier de overbodige kopertape weg. Het is even zoeken naar de meest handige manier voor jouw ontwerp. Als dat lukt, pel je met één beweging je ontwerp. Je moet wel altijd blijven opletten. Een stukje dat minder goed gesneden is, zorgt ervoor dat je onderdelen van je ontwerp mee pelt en verloren gaan. EN dat is zonde, vooral van de tijd.

 

Met speciale transfertape breng je het ontwerp in kopertape over op de papieren kerstster. Je plakt een stuk van de tape over het ontwerp. Met de achterkant van een lepel strijkt je over het ontwerp zodat het stevig aan de transfertape komt te zitten. (dit plakt harder dan het stickervel). Hierna trek je het ontwerp van het stickervel af en zit het aan je transfertape. Vervolgens plak je het ontwerp op de papieren kerstster. Weer alles stevig nastrijken met een lepel zodat he goed aan het papier hecht. (kopertape plakt beter aan papier dan de transfertape). We hebben hiervoor transparante transfertape gebruikt zodat we het ontwerp goed konden mikken op de ster.

 

4 Tinkercad

Tinkercad bestaat sinds juni 2011. In eerste instantie bedoeld voor met name kinderen die 3D ontwerpen willen maken, is het, na de overname door AutoDesk in juni 2013 steeds verder uitgebreid. De nieuwste versie van het 3D ontwerpprogramma is zeer bruikbaar en ook de community is zeer druk. Er zijn al meer dan 50.000.000 designs gemaakt de afgelopen jaren. Al enige tijd had AutoDesk ook de online app 123Circuits die begonnen was als circuits.io. Deze is onlangs ondergebracht bij Tinkercad. Dit wordt zo langzamerhand een mooie online suite voor digitaal ontwerpen.

We hebben eerste een virtuele schakeling gemaakt met vijf LEDs, een ATtiny85 en twee CR2032 knoopcelbatterijen (in het uiteindelijke ontwerp hebben we er maar één gebruikt, maar Circuits heeft geen SMD-LEDs in de bibliotheek dus we gebruikten gewone LEDs en die hebben zo’n groot vermogen dat die slechts werken op twee batterijen). De verbindingen leg je door op de poorten te klikken en daarna op de ingang van en LED. Dit hoeft niet zo netjes als hieronder hoewel dat wel netjes is.

Je kunt daarna in blokkentaal, die erg lijkt op Scratch een eenvoudig programma schrijven. Dit programma wordt direct vertaald in Arduino-code. Hiernaast zie een voorbeeld. Als je je een beetje in Scratch hebt verdiept, zie je snel hoe het werkt. “Wait” is een variabele die ik op 300 (ms) heb gezet. Daaronder zie je telkens een pin van de ATtiny worden aangezet en een andere uit. Dit gaat in de volgorde 1,2,3,4,5. Om ervoor te zorgen dat dit programma telkens werd herhaald, hebben we een truc gebruikt: we nemen als voorwaarde in de “Repeat-While” loop op “1=1”.Dit is natuurlijk altijd waar en dus herhaalt het programma dit voor eeuwig.

We kopiëren de door dit programma gemaakte Arduino-code. We starten de Arduino-programmeer-omgeving en maken een nieuw programma waarin we deze code plakken. Nu is het zaak deze code op de ATtiny85 te krijgen.

Het programmeren van de chip gebeurt met een speciale programmer. Deze is ooit ontwikkeld door o.a Jie Qi en nu commercieel te verkrijgen via Sparkfun. In de Arduino programmeeromgeving moet je aangeven dat je de ATtiny85 wil programmeren. Voordat je dat kunt doen moet je eenmalig een aantal zaken regelen. Dit staat hier beschreven.  Dit ziet er wellicht wat angstaanjagend uit maar het is echt alleen maar stappen volgen. Kom je er niet uit, neem dan contact met ons op en dan helpen we je. Als dit allemaal geregeld is en je hebt de ATtiny85 geselecteerd als de chip die je wilt programmeren, dan is het verder een kwestie van het plaatsen van de ATtiny in de programmer, het klikken op Uploaden en na een paar seconde is het gebeurd. Haal de chip eruit, stop de nieuwe erin en weer op Uploaden klikken en je hebt de volgende. Een kwestie van minuten om er 100 te maken.

 

 

5 Solderen

Het solderen van kopertape is een groot plezier. Soldeer vloeit heerlijk uit op het koper en het hecht geweldig. Als eerste moeten het chipvoetje en de batterijhouder waren gesoldeerd. Dat gaat het handigst als je een nette volgorde hanteert:

  • Soldeer een druppel op een plek (de VCC-poort) voor het voetje
  • Soldeer een druppel op een plek (de min) voor de batterijhouder
  • Buig de acht pootje van het voetje naar buiten.
  • Oriënteer het voetje de goede kant op (inkeping boven in ons geval)
  • Leg het pootje rechtsboven op de druppel soldeer en houdt de soldeerbout daar weer op. Het soldeer vloeit weer en als je hem weghaalt, zit dit pootje vast.
  • De andere pootjes zijn nu makkelijk vast te solderen.
  • Buig de voetjes van de batterijhouder voorzichtig naar buiten.
  • Oriënteer de houder de goede kant op (min linksonder in ons geval)
  • Leg het pootje van de min op de druppel soldeer en houdt de soldeerbout daar weer op. Het soldeer vloeit weer en als je hem weghaalt, zit dit pootje vast.
  • Soldeer daarna het andere pootje vast.

 

Voor Surface Mount Diode of te wel SMD-LEDs, zijn best wat mensen bang. Ze zijn klein en lastig te solderen. Wanneer je een paar trucjes weet, valt het eigelijk reuze mee. Het grote voordeel is dat ze reuze goedkoop zijn: voor 100 stuks betaalden we €0,60. Per stuk kosten ze dus nog geen cent. Voor het solderen heb je wel een pincet nodig. Ook die komt van AliExpres. Deze bijvoorbeeld (6 stuks voor €3).

Ook hier een stappenplan:

  • Maak eerst weer een druppel soldeer aan de buitenkant. Doe dit op alle uiteinden.
  • Leg de SMD-LED op zijn plek in de juiste oriëntatie (groen streepje bij de buitenkant). Dit is belangrijk, een LED laat maar naar één kant stroom door.
  • Verwarm de druppel soldeer en de LED zakt in de soldeer. Soldeer daarna de andere kant vast door het koper te verwarmen en dan even de soldeer erbij te houden: de LED zit zo vast.
  • Herhaal dit voor alle vijf de punten.

6 Finishing touches

Wanneer je zoveel handelingen achter elkaar hebt gedaan (tel mee: 100×8 soldeerpunten voor de voetjes + 100×2 soldeerpunten voor de batterijhouder+ 100×10 soldeerpunten voor de LEDs = 2000 soldeerpunten), is de kans groot dat er veel het niet doen. Om te weten of dit het geval is, plaats je de ATtiny in de houder. Daarbij moet je goed opletten wat boven en onder is. Daarna plaats je de batterij.

Ze deden het. Keer op keer.  De enkele die het niet deed daar was een soldeercontact vergeten of losgesprongen. Dit zijn er vijf geweest. De andere 95 vertoonden geen enkel mankement.

Degenen die zo’n kaart hebben gehad kunnen trouwens de ATtiny weer uit het voetje halen en herprogrammeren. Dat kan ook met een Arduino Uno in plaats van een programmer (zie hier). Wellicht een aardige activiteit voor in de kerstvakantie? Je zou kunnen beginnen door ander patronen te programmeren. Of willekeurig, of…of…

Het allermoeilijkste van zo’n kaart is beslissen wie er een krijgt. Voel je vooral niet rot als je er geen hebt gekregen terwijl je er wel op een rekende. Dat ligt aan ons. De Excel file koppelen aan de wordfile en daarna uitprinten op etiketten. Plakken, ster erin, batterij erbij en dichtplakken. De eerste tien enveloppen hadden we dichtgeplakt zonder er een batterij in te stoppen.. Die hebben we voorzichtig opengesneden, batterij erbij gedaan en met ducttape weer dichtgeplakt. De enveloppen bleken een klein beetje te variëren in grootte. Precies rond de breedte van onze ster. Volgende keer iets grotere bestelen dus.

Feestelijk! Dagen werk zit er in het maken van deze kaarten. Wat deden we het graag. Zoveel lol en plezier in het maken. Het maken van een serie levert ook weer inzichten op. De kaart is liefde van en voor ons team, liefde voor techniek, liefde voor het proces, liefde voor onderwijs, liefde voor ons netwerk…het is gewoon een pakketje liefde. Dit zeiden we tegen elkaar toen we 100x een envelop in de brievenbus gooiden. Dat mag…het is kerst.

Het hele proces in een versnelde film van een minuut of vier:

Namens het hele team,

Per-Ivar Kloen
Arjan van der Meij

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *