Der Tetrahoden ist eine preiswerte Abwandlung des wild leuchtenden LED-Hutes, den die Hamburger Kapelle Deichkind zu ihren Live-Auftritten trägt.
Die Entstehung des Begriffs "Tetrahoden" fußt auf seiner geometrischen Form (dt: Tetraeder, en: Tetrahedron) und der Tatsache, dass man zum Tragen des Hutes echt ein Ei am wandern haben muss.

Step 1: Benötigtes Material

Der Bau des Prototyps wurde kaum dokumentiert, daher wird dieser direkt übersprungen und es folgt die Dokumentation vom Bau des zweiten Exemplars, in das auch schon einige Verbesserungen eingeflossen sind. Dieses wurde für die Bremer Jungs von De fofftig Penns hergestellt, um bei Live-Auftritten deren Song "Deichkind Twee" optisch zu untermalen.

Material

Zum Bau braucht man wenig Spezielles. Selbst die Elektronik besteht aus einfach zu besorgenden Teilen. Nachfolgend eine Liste aller Bauelemente:

Grundgerüst:

Eine Platte Film/Film in 4mm Stärke mit den Maßen 50*100cm. Die reicht dicke für alle drei Seiten.
Ein kleines Stück Latte (25*50mm, ca. 50cm lang o.ä.) für die inneren Verbindungen der drei Seitenteile.
Ein kompakter Fahrradhelm in der passenden Größe.
Zur Verschönerung das gute, alte Mattschwarz aus der Spraydose.

Beleuchtung:

Einen Arduino Nano oder Micro. Muss ein kleiner sein, da er in den Hut integriert werden soll.
Eine Power Bank zum Nachladen von Handy-Akkus (5000mAh genügen für mindestens zwei Stunden (Action).
Zwei 50er LED-Strips mit WS2801-Chip, diffusen LEDs und in flacher Bauweise wie z.B. diese hier 12mm Diffused Flat Digital RGB LED. Falls Zeit genug da ist, dann kann man die LEDs auch gut und vor allem wesentlich günstiger in China bestellen, z.B. bei AliExpress.
Etwas Kabellage und Verbinder (Lüsterklemmen sind ok) zur Verbindung aller elektronischen Komponenten.

Werkzeug

Es wird haupsächlich allgemein verfügbares Werkzeug benötigt, das in jeder kleinen Werkstatt zu finden sein sollte.

Eine ordentliche und gerade Schiene und Winkel zum Anzeichnen der Seitenteile.
Oberfräse, Kappssäge, Kreissäge o.ä. um die Dreiecke für die Seitenteile aus der Film/Film-Platte zu schneiden.
Eine Bohrmaschine mit 12mm Holzbohrer. Am besten eine Standbohrmaschine, denn damit lässt sich präziser und schneller arbeiten.
Akkuschrauber, Schraubenzieher, Zangen etc.

Step 2: Holzbearbeitung 1 - Seitenteile Herstellen

Auf dem Film-Film werden die drei Dreiecke mit einer Kantenlänge von 42cm aufgezeichnet.

Nun werden sie der Reihe nach ausgeschnitten. In diesem Fall habe ich dies mit der Oberfräse durchgeführt, in die ein V-Nut-Fräser eingespannt war. Hiermit lässt sich sofort eine Gehrung in die Schnittkanten schneiden, die das Zusammenführen der Seiten später einfacher und schöner gestaltet. Beim mittleren Dreieck wird etwas weniger Material weggeschnitten, dazu gleich mehr.

Alle drei Seiten werden so übereinander gelegt, dass die glatten Kanten ohne Gehrung in dieselbe Richtung zeigen.
In dieser Position spannt man sie mit Schraubzwingen fest, so dass kein Verrutschen mehr möglich ist.

Auf Bild 4 sieht man den Überstand des einen Teils genauer. Dieser wird nun je nach vorhandener Werkzeugausrüstung praktisch mit dem Bündigfräser entfernt, oder aber mit der Stichsäge oder ähnlichem weggeschnitten, damit alle Teile die exakt selbe Größe bekommen.

Alle drei Seiten sind fertig geschnitten. Es kann mit den Bohrungen für die LEDs weitergehen.

Step 3: Holzbearbeitung 2 - Bohrungen Und Zusammenbau

Zur genauen Bohrung, damit alle LEDs auch in der richtigen Reihe und korrekten Entfernung zueinander liegen, werden an jeder Seite eines Dreiecks zunächst die sechs äußeren Bohrlöcher angezeichnet. Danach werden die inneren Bohrlöcher so ermittelt, wie auf dem Bild zu sehen ist. Einfach ein paar parallele Linien ziehen, die die äußeren Punkte verbinden. So ergeben sich von ganz allein die Positionen der Löcher, die auf den Kreuzungspunkten dieser Linien liegen. Wichtig: Der Abstand zu den Seiten der Dreiecke muss so groß gewählt werden, dass sich die innenliegenden Teile der LEDs von zwei aneinanderliegenden Dreiecken nicht in die Quere kommen, da sich die Dreiecke sonst nicht mehr nahtlos aneinandersetzen lassen.

Die Bohrungen werden am einfachsten mit einer Standbohrmaschine durchgeführt, in die ein 12mm-Holzbohrer eingespannt ist. Natürlich ist hierzu auch jede andere Bohrmaschine geeignet, nur geht es so schneller und präziser.

Zum Spaß an der Freude kann man nun schon ein paar LEDs einsetzen und hierbei gleichzeitig kontrollieren, ob die Bohrlöcher soweit in Ordnung sind. So langsam nimmt alles Formen an.

Die Anzeichnungen lassen sich einfach abwischen, sofern man diese mit dem Bleistift durchgeführt hat.

Zwischen die zusammengelegten Dreiecke wird jeweils ein kleiner Holzklotz gelegt und die Seitenteile werden in diesem verschraubt. Diese Klötze müssen eine Gehrung von 22,5° bekommen, damit sie sich an die Seiten anschmiegen können und ihre Unterseite beim aufgestellten Hut parallel zum Fußboden liegt.

So ein Klotz wie eben wird auch die Spitze eingesetzt, diesmal an allen Seiten mit der erforderlichen Gehrung versehen.

Step 4: LEDs Einsetzen

Die LEDs werden ausgebreitet und einem Test unterzogen. Schließlich soll ja kein kaputtes Element im Hut verbaut werden. Aus den Elementen wird ein Strang erstellt, der 63 LEDs enthält, 21 für jede Seite des Hutes.

Die LEDs werden nun nach dem hier zu sehenden Muster in die Seitenteile eingefügt. Es wird beim von vorn gesehen linken Seitenteil an der oberen Spitze begonnen, geht dann zum von vorn gesehen rechten Teil weiter und endet unten links am Rückteil. Die dargestellte Reihenfolge ist einzuhalten, da diese sich in der Programmierung der LEDs wiederfindet.

Um nicht zuviel Platz zuverschenken und die Montierung der LEDs etwas stabiler zu gestalten, werden die Verbindungskabel zwischen ihnen mit kleinen Kabelbindern zusammengezogen. Durch die Kabelbinder wird Platz gewonnen. Die Leitungen zwischen den LEDs rücken näher an die Seitenteile ran und werden zugleich stabiler.

Step 5: Akkupack Und Arduino Einsetzen

Zur Unterbringung des Akkupacks und des Arduinos wird auf die Rückseite zwischen der zweiten und dritten LED-Reihe ein passendes Brett befestigt. Je nach Bauteilen ist dann dafür zu sorgen, dass hier alles ordentlich und griffbereit verstaut ist, so dass man nach Komplettmontage des Hutes noch an den Arduino und das Akkupack herankommt.

Hier sieht man einmal deutlich den Unterschied zwischen dem Arduino Mega aus der ersten und dem Arduino Nano aus der zweiten Version des Tetrahoden. Die erste Version musste noch mit extern untergebrachter Steuerung und Akkupack auskommen, die über ein langes Kabel mit der LED-Einheit verbunden wurde.

Das Innenleben wird bei Bedarf noch mit Gaffa-Tape und Schaumstoff ausgekleidet. Außerdem ist für den sicheren Sitz auf dem Kopf ein Haltegurt zu empfehlen. Hier ist es ein Modell aus einem einfachen Fahrradhelm.

Step 6: Programmierung

Mit der Nutzung der Bibliothek zur Ansteuerung der LEDs ist die Programmierung mehr oder weniger ein Kinderspiel. Die möglichen Leuchtmuster und -animationen sind praktisch nur durch eure eigene Kreativität begrenzt.

Als Beispiel ist hier das Script, welches De fofftig Penns beim Pixxen-Festival 2013 nutzten, als Gist einzusehen.

Die eingesetzte Bibliothek zur Ansteuerung von LEDs wie diesen mit den WS2801-Chips, aber auch anderen findet sich bei Google Code.