Case: Kympin sydän

Kympin sydän – Helsingin kaupunginosien statistiikkaa esittelevä sähkömekaaninen veistos

Valmistimme Helsingin karttaa mallintava teoksen Kalasatamassa sijaitsevan uuden Kaupunkiympäristötalon aulaan.

Teoksen idea ja suunnittelu: Good Kombo Oy

Tilaaja: Helsingin kaupunkiympäristön toimiala

Päistään valaistut 58 alumiinista sauvaa edustavat teoksessa Helsingin kaupunginosia. Sauvoja ohjaillaan teoksen reunassa sijaitsevista neljästä teemallisesta käyttöpaneelista. Kussakin paneelissa olevat napit on esiasetettu siten, että niitä painamalla sauvat nousevat lepoasennosta esittämään määriteltyä tilannetta suhteessa toisiinsa. Yksi esimääritelty tilanne esimerkiksi havainnollistaa sitä, missä kaupunginosissa on eniten muinaisjäännöksiä. Nappia painaessa korkeimmalle nousee se kaupunginosa, jossa muinaisjäänteitä on eniten ja matalimmalle jää se, jossa niitä on vähiten. Alumiinisauvojen päissä sijaitsevat valohatut muuttavat samalla väriä merkiten valittua tilannetta.

Kympin sydämen kannen ulkokehää kiertää 58 nappia, yksi jokaiselle kaupunginosalle. Tällaista nappia painamalla pystyy korostamaan haluamansa kaupunginosan kartasta. Painaessasi vaikkapa Pakilan valintanappia syttyy Pakilaa esittävän sauvan päässä valkoinen valo, jolloin kyseistä kaupunginosaa kuvaava sauva on helppo paikantaa.

Teoksen rakentamiseen käytettiin lukuisia materiaaleja ja menetelmiä. Tällaisia ovat muun muassa alumiinilevyjen ja teräsputkien taivutus, puulevyjen jyrsiminen ja rei’itys, sekä kansimateriaalin hionta ja liimaus. Elektroniikkatasolla esimerkiksi sauvoja ohjaavat piirilevyt on suunniteltu ja kasattu itse Bergentin Pitäjänmäen toimistolla. Samoin teoksen ohjelmointi, eli sauvojen liikkeitä ja valojen toimintaa määrittelevä koodi, on omaa käsialaamme.

Kympin sydämen valmistamiseen tarvittiin useita sellaisia komponentteja, joita ei ollut joko saatavilla tai olemassa. Tällaiset osat suunnittelimme, piirsimme CAD-ohjelmistoa käyttäen ja tulostimme 3D-printterillä. Tällä tapaa on valmistettu esimerkiksi alumiiniputkien alakiinnikkeet.

Kympin sydämen ohjaustekniikka

Teoksen ohjauksen ytimessä on keskustietokone, joka on vastuussa laitteen toimintalogiikasta ja tiedon lähettämisestä muille komponenteille. Valonohjaus, kaupunginosien nappipainalluksiin reagoiminen ja sauvatilanteiden lähettäminen python scriptien avulla sauvoja ajaville mikrokontrollereille tapahtuvat kaikki keskustietokoneen avulla. Valonohjaus on toteutettu sACN-protokollalla ja painonappien lukeminen neljän erillisen mikrokontrollerin avulla. Valollisten sauvatilanne-nappien toiminnankuvauksen näyttöinä toimii neljä tablettia.

Wifi-/LAN-reititin jakaa keskustietokoneelle ja tableteille kiinteät IP-osoitteet mahdollistaen niiden ohjelmoinnin langattomasti ilman yhteyttä yleiseen internetiin. Laite välittää sauvavalojen sACN-datan DMX-reitittimelle, joka muuttaa protokollan DMX-protokollaksi ja välittää datan DMX LED-valonohjaimille. Tätä kautta data välittyy sauvan päähän asennettuun valaisimeen. Valonohjaimia on jokaiselle kaupunginosa-sauvalle omansa, eli 58 kappaletta.

Jokaisella kaupunginosalla on oma sähkömoottorinsa, jonka avulla moottorissa kiinni oleva alumiiniputki nousee ja laskee. Moottori kertoo potentiometrin avulla sauvan sijaintitiedon, ja se toimii 24 V tasajännitteellä. Moottoreiden, DMX LED-valonohjaimien ja tilavalintanappien virtalähteinä toimii 9 kappaletta 230V AC – 24V DC –teholähteitä.

Sauvojen liikuttelusta vastaavat mikrokontrollerit, jotka vastaanottavat sauvojen toivottua tilannetietoa keskustietokoneelta. Mikrokontrolleri on passiivinen kuuntelija, eli se ei itsessään lähetä mitään informaatiota, vaan sen tehtäviin kuuluu ajaa sauvaa tarvittaessa ylös tai alas ja tarkkailla sauvan sijaintia ilmaisevaa potentiometriä. Yksi yksikkö on vastuussa 1-3 sauvan ajamisesta. Mikrokontrollien ohjelmointi tapahtuu MicroPythonilla.