Info

Beschreibung

Ein per Digital-Bus adressierbares RGB-LED-Steuermodul für Haus-große Lichtinstallationen

Kategorie

Hardware

Beteiligte

Johannes, Mudu, Philipp, Till, Micha

Status

Angefangen

Start-Datum

2014-04

Letzte Aktivität

2014-05

Hintergrund

Hintergrund des Projekts ist der Wunsch, bei einer Veranstaltung im Kunst- und Medienzentrum FRIEDA 23 eine Lightshow in 8 x 4 Fenstern abzufahren. Die Veranstaltung soll im September 2014 stattfinden.

Für die Show sollen auf 4 Stockwerken jeweils 8 nebeneinander liegende Fenster farblich erleuchtet werden. Zwischen den 5. und 6. Fenstern auf jedem Stockwerk gibt es einen größeren Bereich, in dem sich an der Außenwand eine Leinwnd befindet. Auf der Leinwand wird eine Videopräsentation abgefahren. Zur optischen Erweiterung der Videopräsentation soll durch die Fenster ein 8 Pixel × 4 Pixel großes "Bild" in RGB24 (je größer die Farbpalette, desto schöner) erzeugt werden, optimaler Weise mit Video-Geschwindigkeit (25fps; langsamer geht aber auch).

(Mudu, hier vielleicht ein Bild aus Blender.)

Unser Projekt

Gedanken vom Treffen am 14.05.2014

• Reserven (Geräte, Kabel etc.) einplanen
• Kosten für Kabel nicht vernachlässigen (1m CAT5 (von Rolle) kostet ca. 0.30€)
• Finanzieller Rahmen? Wie sicher ist die Finanzierung?
• Gibt es eine Nachnutzung?
• Abbruchpunkte für das Projekt?
• ausrangierte (?) AT- oder ATX-PC-Netzteile zur Stromversorgung verwenden (12V-Schiene liefert typisch 12V)
• Wie Energie verteilen?
  • zusammen mit Datenbus über CAT5? →hoher Innenwiderstand, geringe Strombelastbarkeit (Hausnummer: 30W bei 40-50V über 3 Adernpaare)
  • billige Leitung mit großem Querschnitt (z.B. Lautsprecherkabel)

• Anderes Projekt, dessen Platine man eventuell nutzen kann: moodlamp (CCC München), Platine wurde auch bei ACAB verwendet

• Mögliche Quelle für LEDs: Dealextreme (z.B. 10W RGB LEDs)

• Montage (Stände?) für die Scheinwerfer nicht vergessen (auch auf der Kostenseite)

Licht

Mudu hat testweise LED-Fluter (RGB, 10W, stabiles Alu-Druckguss Gehäuse) bestellt (um 12EUR). Ein solcher LED-Fluter kann ein Fenster gut ausleuchten. Allerdings müssen wir die elektrische und brandschutzmäßige Betriebssicherheit dieser China-Produkte ohne CE-Kennzeichnung überdenken (siehe Review). Momentan besteht die Überlegung, von den LED-Flutern nur das Gehäuse und das RGB-Power-LED Modul zu nehmen und die Elektronik neu zu entwickeln und selbst zu produzieren.

Elektronik

Originalschaltung der LED-Fluter

Die in den LED-Flutern enthaltene Elektronik macht folgendes:

• Spannungsumwandlung von 230V~ zu Kleinspannung=
• Signalempfang von der Fernbedinung (Infrarot)
• Ausgabe vorgegebener Farben und Effekte
• Steuerung (wohlmöglich Transistor+Widerstand) für Leistungs-LEDs (rot, grün, blau zusammen auf einer Trägerplatte)

Die Schaltung in Mudus Flutern is in Epoxidharz vergossen und daher nicht zugänglich (In: 230V~ Out: R+G+B+Masse)

Nachteile der Originalschaltung:

• in Epoxidharz eingegossen (in vorliegender Version; es gibt auch "offene" Versionen)
• nur vorgegebene Farben und Effekte verwendbar
• nicht digital ansteuerbar (zumindest ist das nicht bekannt; Nachforschungen zum IC nötig)

• bedenkliche Hitzeentwicklung/Brandgefahr (nicht über LED abgegebene Leistung wird durch Widerstand verbraten; Temp. >100°C; siehe Review)

• geringe Energieeffizienz (LED-Treiber = Transistor+Widerstand; siehe Review)

Neue Schaltung

Der CCC Mannheim hat Hardware für eine Lichtinstallation mit ähnlichen Bedingungen entwickelt (Danke für den Hinweis an Till). Die Idee ist, dort abzugucken. Allerdings haben wir es bei uns mit MEHR POWER zu tun, weshalb die Schaltung der Mannheimer bei uns modifiziert werden muss. Offenbar nutzen die Mannheimer als Protokoll DMX. Hier können wir einen einfacheren Weg gehen (Johannes hat sich ein simpleres "Protokoll" überlegt).

Rückfrage (Till): Wie hoch ist die Stromaufnahme der LEDs im China-LED-Scheinwerfer wirklich? Die Treiberstufe auf dem Fullcircle-Board scheint mir gar nicht mal so schwach zu sein.

Leiterplatine/Produktion

Sollten wir die Elektronik selbst entwickeln, müssen entsprechende Leiterplatinen hergestellt werden. Selbst ätzen fällt wohl aus, da wir damit noch keine Erfahrungen haben und da es viel Lernen erfordern sein soll (ist jedenfalls Johannes' Einschätzung).

Es soll einen Leiterplattenservice (vermutlich in Tschechien) geben, der doppelseitige Platinen in für uns relevanter Größe zu absurd günstigen Preisen (~3-4€/Platine mit Lötstopplack, etc.) produziert (Danke für den Hinweis an Micha, der Leute kennt, die diesen Service genutzt haben). Ansonsten könnte auch die Uni Rostock (ET) eine Alternative sein (zu erfragen).

Bestückung/Löten wird uns wohl selbst überlassen bleiben, um die Produktionskosten gering zu halten.

Leiterplattenproduzenten

Zwei PCB Hersteller mit denen Kollegen von mir (Micha) Erfahrungen haben

iteadstudio.com home -> Open PCB -> Prototyping

• 2Layer, durchkontaktiert, Beschriftungsdruck
• 5$ Versand
• 3Wochen Lieferzeit
• 5x5cm, 10 Stück für 12$
• 5x10cm, 10 Stück für 24$

olimex.com

• 2Layer, durchkontaktiert, Beschriftungsdruck?
• 5-20 Euro Versand (je nach Gewicht)

• Lieferzeit: erst wieder ab September 2014

• 16x10cm
  • ab 1 Stück für 30€ pro Stück
  • ab 5 Stück für 24€ pro Stück
  • ab 12 Stück für 20€ pro Stück

Signalverbreitung

Aufgrund der größe der Installation (Gebäude) gibt es lange Signalwege. Daher ist eine zentrale Erzeugung und Verteilung der RGB-Signale nicht möglich (Spannungsabfall, Störsignale).

Weitere Gründe, die für eine dezentrale Ansteuerung der RGB-Module sprechen, sind:

• Erweiterbarkeit
• Robustheit der Signalübertragung (digital+differentiell statt analog)
• Austauschbarkeit defekter Pixel (eher sind Pixel von Fehlern betroffen; Fehler in einer analogen Zentraleinheit würden das System lahmlegen; eine digitale Zentraleinheit ist simpel, billig und austauschbar)

Für die digitale Signalübertragung und Spannungsversorgung ist Netzwerkkabel (Cat5 reicht, ggf. Gebäudenetzwerk umpatchen) angedacht. Signaltechnisch ist RS485 angedacht, was Signale differentiell überträgt und somit ziemlich störsicher ist (Johannes konnte die korrekte serielle Übertragung bei hohen Baudraten auf einer 100m Cat5-Strecke zeigen).

Software

Mikrocontroller/Pixel

Mikrocontroller/Busmaster

PC

Finanzieller Rahmen

Links

Verwandte Arbeiten

• FullCircle — eine Wand aus IKEA-Boxen mit je einer RGB-LED

• All Colours Are Beautiful (ACAB) — ein Projekt ähnlich zu unserem: Fenster eines Gebäudes als Pixel

• Blinkenlights — wohl das Ursprungsprojekt zur Idee "Gebäude als Display"

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KategorieProjekt