Bluetooth Web App zur Steuerung eines LED-NIXIE-Moduls

Im letzten Beitrag von mir ging es um die Kombination eines Bluetooth Moduls mit dem Digi-Dot-Booster. Jetzt geht es um die Möglichkeit den DD-Booster auch tatsächlich über Bluetooth zu steuern. Für das Beispiel habe ich ein LED-NIXIE-Modul genommen, wie im letzten Beitrag mit dem WT51822-S4AT verdrahtet und die App zur Steuerung als Web App für den Chrome Browser umgesetzt.

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Digi-Dot-Booster über Bluetooth am nRF51822

Vor etwa einem Jahr wollte ich mich mit der Bluetooth Low Energy (BLE) Technologie beschäftigen. Im Vergleich zu WLAN Modulen haben BLE Module je nach Einsatz weit kleineren Stromverbrauch und können längere Zeit von Batterien betrieben werden. Zudem waren sie schon damals viel kompakter und vor dem Erfolg der ESP-Module auch  viel günstiger. Ich bin damals wie immer vorgegangen: im Internet nach den günstigsten Modulen (damit man mehrere davon besorgen kann und es nicht weh tut, wenn mal das eine oder das andere kaputt geht) gesucht mit der Möglichkeit diese umzuprogrammieren. Sie sollten auch klein sein, damit sie leicht versteckt werden können…

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Wenn die Ehefrau nach einer Lichterkette fragt…

Es ist Vorweihnachtszeit, überall sind bunte Lichterketten zu sehen, die außerdem auch noch blinken und allerlei Effekte zaubern. Das sieht meistens recht beeindruckend und schön aus, so ist es dann auch passiert, dass meine Ehefrau unsere Fenster dieses Jahr auch “verschönern” wollte, und hat mich mit dieser Aufgabe beauftragt…

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Hochzeitsherz für Patricia und Stefan

Es war einmal ein Träumer, der wollte seinen Lieben zur Vermählung ein ganz besonderes Geschenk machen. Es sollte ein großes Herz sein, das, wenn man es öffnet wunderschön die Widmung “Patricia & Stefan” farbig illuminiert und dem Hochzeitspaar ein unvergessliches Geschenk sein würde…

Schmalz schmacht schluchz…

Ja, so beginnt die Geschichte – oder auch nicht. Fakt ist, ich bekam einen Anruf aus dem fernen Sachsen und man fragte, wie man denn in einer Holzkiste, die zufällig wie ein Herz aussieht, eine LED-Illumination einbaut, die eine Widmung beleuchtet.
Nachdem der Anrufer seine Vorstellung geäußert hatte, haben wir am Telefon uns recht schnell verständigen können, was denn daraus werden könnte. Ich fand die Idee so cool, dass ich diese Umsetzung hier gerne vorstellen würde. Die Hochzeit ist erst im Juli 2016 – also bitte liebe Leser – noch nichts Patricia und Stefan verraten!!! Dankeschön!

Nun zum Projekt:

Die Herz-Holzkiste (Herzbox groß 15x13x6,5cm) ist hier gekauft: http://www.ebay.de/itm/252347306495

LED-Player-S
8×8-Panel

Die Box habe ich auf einen Scanner gelegt und eingelesen. Das Bild wird in CorelDraw blitz-vectorisiert. Wer sich mit Corel auskennt hat damit keine großen Probleme einen genauen, vectorisierten Umriß zu erhalten (gelb).

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Der Umriß wird gespiegelt – und kann nun als genau passende Vorlage verwendet werden.
Die gelieferte Widmung wird übertragen, zentriert und gespiegelt. Für einen Lasercutter ist es kein Problem die Scheibe zu gravieren und zu schneiden. Verwendet wird ein spezielles Plexiglass, was LED-Licht zerstreut ohne viel davon zu absorbieren. Um die gravierte Streuscheibe zu montieren benötigt man noch einen Rahmen. Im Bild links ist die Grundplatte abgebildet Mittig sitzt ein Abstandshalter (Spacer), der aus zwei Teilen besteht. 5mm von der Grundplatte bis zum Panel und 25mm von Panel zur Streuscheibe.

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In der Grundplatte sind Ausparungen (grün) für den LED-Player-S und dem Li-Po-Akku ausgeschnitten. Die beiden Teile werden einfach mit Tesafilm fixiert.

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Ein Microschalter wird beim Öffnen betätigt und schaltet den Akku an den LED-Player-S. Das Panel kann nun leuchten. Natürlich muss man hier etwas Feinarbeit betreiben. Die Herzbox wird mit einem bereits eingebauten Magneten verschlossen. Leider ist der ziemlich schwach und kann nur mit Mühe gegen den Kontakt halten.

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Die Verkabelung ist kinderleicht: Akku Masse zum LED-Player-S, Akku-Plus zum Microtaster, Plus vom Microtaster zum LED-Player-S, drei Leitungen vom LED-Player-S zum 8×8-Panel – fertig. Den Lipo-Akku kann man mit einer kleinen Ladeschaltung an jedem USB-Port aufladen (auch Handynetzteil oder Powerbank).

Die Grundplatte mit den Komponenten legt man nun einfach in die Box und schraubt mit einer Polycarbonatschraube (die ist klar durchsichtig) die Streuscheibe fest.

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Der Aufbau ist recht einfach – wie man schon oben gesehen hat. Auf SD-Card ist eine kleine Sequenz gespeichert. Diese ist mit Jinx! erstellt  und sieht schön bunt aus. Alles in allem sicher eine außergewöhnliche Idee – danke nochmal an den Anrufer, der hier anonym bleiben wird  😉

Und natürlich unbekannterweise an Patricia & Stefan alle guten Wünsche und möge Eure Ehe vom Glück erfüllt sein und so wie die Herzbox (hoffentlich) ewig halten!

 

 

 

LED Vollfarbdisplay 8×32 und 8×64

Mittlerweile sind die neuen 8×8-Panels auf Basis der SK6812 LEDs nachhaltig verfügbar. Es liegt also nahe damit mal etwas zu projektieren. Die Teile haben 48mm Kantenlänge, sind sehr hell und doch etwa 50% stromsparender als die “großen” 8×8 Panels mit WS2812 LEDs. Einen Würfel (Cube) habe ich damit schon gebaut – Anleitung folgt in Kürze. Aneinandergereiht ergeben die Panels ein schönes Effektdisplay, eine Laufschrift oder Hinweis- bzw. Werbeschild.  Das ist auch bei Tageslicht gut zu erkennen und wirklich schön anzuschauen.

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Meine Idee war es, das alles möglichst einfach zu halten und nach einigem experimentieren bin ich bei meinem Lieblingsmaterial Acryl geblieben. Das sieht immer toll aus und lässt sich auf einem Lasercutter einfach bearbeiten. Der Entwurf ist wie immer in CorelDraw realisiert – eben eine mächtige 2D Software – für Laserschnitt wie geschaffen. Ich habe also eine Grundplatte entworfen, die DXF-Daten des Panels eingefügt und so ganz einfach die Befestigungslöcher ausgeschnitten. Jedes Panel wird in der Mitte angeschraubt, so entsteht eine Reihe von 4 oder 8 Panels. Gehen natürlich auch sechs, hätte den Vorteil, dass man die richtige Anzahl für einen Cube hat und so zwei Projekte mit den gleichen Komponenten realisieren kann. Die Teile sind ja aufgrund der vielen LEDs nicht eben billig. Denn auch kleine Preise summieren sich da schnell zum Luxusprojekt.

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Eine Streuscheibe aus speziellem Acryl erzeugt aus einer punktförmigen Lichtquelle (unsere LED) ein aufgefächertes, diffuses Licht. Damit akzentuierte und schön begrenzte Pixel entstehen, benötigt man noch einen Kontrastverstärker. Ich bin nach einigem experiemntieren auf Steckschaum gekommen, das Zeug, wo man DIL-ICs reinsteckt, damit die nicht kaputt gehen, die Beinchen nicht verbiegen und so transportiert werden können. In diesem Schaum scheint viel Kohlenstoff drin zu sein, ist ja auch sinnvoll, so werden statische Spannungen abgeleitet. Kohlenstoff ist nicht nur leitfähig sondern auch schön schwarz. Dieser Steckschaum lässt sich klasse mit dem Laser schneiden. Für jede LED gibts ein Loch, besser gesagt ein Achteck-Loch, das kann ein Plottersystem schneller anfahren. Ein kreisrundes Loch benötigt etwa ein Drittel mehr Zeit zum Schnitt, da gaaaaanz viele Näherungswerte abgefahren werden müssen.

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Bei 512 LEDs bzw Löchern summiert sich das kräftig auf. Statt 20 Minuten für kreisrunde Löcher benötigt die Octaeder-Variante nur 13 Minuten reine Schnittzeit. Auch noch ganz schön lange…
Die so entstandene “Kontrastmatte” wird zwischen LED und Streuscheibe gepackt. Ergebnis ist eine wirklich scharfe und sehr regelmäßige “Pixelung” der einzelnen LEDs.
Ich habe einige Varianten durchprobiert. Rechteckige (gitterflächige) Anordnung sieht nicht so gut aus. Das liegt einfach daran, dass zu wenig Material stehen bleibt und jede winzige Abweichung – ich rede von 0,1 – 0,05 mm – schon unangenehm sichtbar wird. Außerdem wird der Steckschaum sehr instabil, da zu wenig “Fleisch” stehenbleibt. Die Octaeder sind optisch die beste Variante, da nahe am Kreis. Hierbei bleibt auch genügend Material für eine ausreichende Wandstärke übrig und die ganze Lochmatte wirkt deutlich robuster. Man darf auch nicht vergessen, dass beim Laserschneiden Hitze entsteht und das Material zusätzlich stresst, dahingehend, dass eine gewisse Schrumpfung auftritt. Bei 8×64, also 512 Löchern in einem schmalen Band, wirkt sich das schon so aus, dass der Steckschaum nicht mehr mit den Led-Matrixen in der Länge überein stimmt. Daher sind diese Schlaufen an den Rändern, die einfach über die Spacer gestülpt werden und das Schaum-Material wieder auf die richtige Länge ziehen. Das Ganze ist am Ende so fehlertolerant, dass selbst eine nicht ganz plane Steuscheibe keine negativen Auswirkungen auf den Betrachter hat. Einfach aber effektiv.
Angesteuert wird mit einem LED-PLayer-S, geht natürlich auch der Matrix- oder der WLAN-Player. Der LED-Player-S hat den Vorteil, dass man die via Jinx! erstellten Files auch autonom abspielen kann (SD-Card). Als Energiequelle verwendet man einen LiPo-Akku – 1000mAh reichen schon um eine gewisse Zeit zu “spielen”. Eine USB-Powerbank ist natürlich besser und lässt sich auch gleich an den LED-Player-S per USB anstöpseln. Mit Jinx! erstellt man dann die gewünschten Effekte oder Laufschriften, Werbebotschaften – was auch immer.

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Die Montage ist einfach. Die Grundplatte hält die Spacer, auf denen die Panels aufgeschraubt werden. Pro Panel eine Schraube. Eine wichtige Besonderheit: Es handelt sich um M2,5 Schrauben, Lötösen, Muttern und Zahnscheiben. Diese Teile sind im Baumarkt eher nicht zu bekommen. Im guten Schraubenhandel sicher, allerdings nicht gerade billig. Besser man ordert diese Materialen gleich zum Panel dazu, das dürfte erheblich stressfreier sein als selbst auf die Suche zu gehen. Nachdem die Panels richtungsgenau montiert sind (ggf müssen die Abbruchkanten der Nutzenstege etwas mit einer feinen Feile geglättet werden), wird die Rückscheibe aufgesetzt und verschraubt. Vorher sollten die Panels natürlich mit den Lötösen bestückt worden sein. So kann man nun die Betriebsspannung von Panel zu Panel schleifen, indem man nur einen Lötpunkt auf die Lötösen setzt. Gleiches gilt für die Signalleitung. Zuletzt wird der Player angeschlossen. Eine Powerbank mit dem Player verbunden und die SD-Card mit den Beispieldaten eingesteckt. Funktioniert alles? Na prima!

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Ich glaube, das dürfte eines der LED-Displays sein, die mit einem sehr geringem Aufwand, arbeitsmäßig und auch materiell, erstellt werden können und trotzdem eine profimäßige Anmutung vermitteln.

Digi-Dot-Booster am esp8266 esp-12e

esp-12eVor Kurzem habe ich einige esp8266 Module bestellt, um damit bei einer Uhr die Zeit über einen NTP Server zu synchronisieren. Wegen der vielen IO Pins, kompakter Bauform und günstigen Preises habe ich mich für die esp-12e Version entschieden (Inzwischen sollte man zu esp-12f greifen, bei dem die Antenne verbessert wurde). Da ich bis jetzt keine Erfahrung mit diesen Modulen hatte, wollte ich zur Einarbeitung erst mal ein kleines Projekt damit umsetzen. Die Wahl fiel dann aus mehreren Gründen auf den Digi-Dot-Booster.

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Digi-Dot-Booster am Arduino – ganz einfach

Nach all den Experimenten mit  dem Digi-Dot-Booster am Raspberry Pi und dem STM32 Nucleo Board war irgendwann klar, dass auch an Arduino kein Weg vorbei führt. Auf der Produktseite vom Digi-Dot-Booster gibt es schon viele Beispiele für die Arduino Plattform, mit der man schnell verschiedene Effekte zauben kann. Dann habe ich einen genauen Blick auf den Code geworfen und sah da Ver­bes­se­rungs­po­ten­zi­al. So ist die Arduino DD-Booster-Library entstanden.

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Digi-Dot-Booster am STM32 Nucleo Board mit mbed

Nach erfolgreichen Versuchen mit dem Digi-Dot-Booster am Raspberry Pi, habe ich mich nach weiteren Plattformen umgeschaut, die mit wenig Aufwand zu schnellen Ergebnissen führen würden. Nach kurzem Durchwühlen der Bastelkiste kam ein STM32 Nucleo Board zum Vorschein. Das interessante bei diesem Board ist, dass es bereits für die ARM mbed Plattform vorbereitet ist. Die Webseite stellt einen Online Code Editor mit C/C++ Compiler  inklusive zahlreicher Bibliotheken für den Zugriff auf die Schnittstellen zur Verfügung – optimal für einen schnellen Test ohne eine komplette Entwicklungsumgebung aufsetzen zu müssen. Also kam das Board aus der Kiste auf den Arbeitstisch zum Experimentieren…

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Digi-Dot-Booster am Raspberry Pi mit JavaScript ansteuern

Nach Python und Lua hat mich die Neugier gepackt und ich habe mir die Frage gestellt, wie der SPI Bus mit JavaScript gesteuert werden kann. Auch hier war die Voraussetzung, dass es bereits eine passende Bibliothek dafür geben muss. Von JavaScript sollte schon mal jeder im Zusammenhang mit seinem Browser auf dem Rechner gehört haben. JavaScript eignet sich aber nicht nur zum Erstellen hochdynamischer interaktiver Webseiten, sondern auch für den Einsatz im Backend auf der Serverseite und muss sich bei Performance-Messungen nicht hinter den nativen Implementierungen verstecken. Auch für die Hardwaresteuerungen existiert eine Vielzahl an Modulen.

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Digi-Dot-Booster am Raspberry Pi mit Lua ansteuern

Nachdem ich den Digi-Dot-Booster ziemlich schnell auf dem Raspberry Pi mit Python zum Laufen gebracht habe, stellte sich mir die Frage, mit welchem Aufwand SPI in anderen Sprachen verwendet werden kann. Als Versuchsobjekt kam wieder der Digi-Dot-Booster zum Einsatz.
Bei der Auswahl der Sprachen stand die Verfügbarkeit der Bibliotheken zur einfachen Ansteuerung des SPI Buses im Vordergrund. Nach Python habe ich mir Lua angeschaut.

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