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!

 

 

 

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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Polonium Cube

Es war einmal im Dezember 2014, also lange, lange her, da kam mir die Idee, sechs unserer frisch produzierten WS2812 8x8HD-Panels zu einem Leuchtwürfel zusammenzusetzen. Gedacht getan – mit Plexiglas so eine Art Unterbau konstruiert und dann mittels gemeiner Abstandshalter untereinander verstrebt. Einen LiPo-Akku 850Ah, einen CMOS-Switch und einen LED-Player-S genommen, zusammengeschaltet fertig war die Hardware. Mit Jinx! habe ich noch ein paar schöne Effekte zusammengestellt und auf SD-Card gespeichert. Die Diamex-Panels eigen sich für einen solchen Aufbau sehr gut, weil aufgrund der rhombenartigen Anordnung der LEDs (um 45 Grad gedreht) Zwischenräume für M3 Befestigungen möglich sind. Kein anderes LED-Panel hat diese äußerst nützliche Eigenschaft. Man kann also ohne Gehäuse arbeiten, was einen ganz besonderen, reizvollen Effekt ergibt. Das Teil habe ich herumgezeigt und nach einer ganzen Zeit Betrieb fragte Jemand “mit was für einer Energiequelle läuft das Ding?”. Mir rutschte in diesem Moment heraus “Atomkraft – Polonium!”.  Seither ist das der Polonium-Cube.

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Der Cube misst 70x70x70mm. Es existiert schon ein viermal so großer Prototyp (140x140x140) – derzeit als Disco-Würfel eingesetzt. An einem kleinen Exemplar (50x50x50) arbeite ich gerade. Gerne würde ich mal einen Cube mit 6x 256er Panels bauen, da gibts aber noch ein paar kleine Hürden, das wären 1536 LEDs, die sind nativ nicht ansteuerbar. Der neue Player-S wird 1024 LEDs können oder man nimmt einen Player-M (2048 LEDs). Dann noch die Stromversorgung (ggf. ein Bleiakku) und die Wärmeentwicklung. Aber da ist ja noch Zeit…

Also, lange hats gedauert, bis ich mich durchringen konnte mal eine Doku und eine Bauanleitung zu filmen, fotografieren und darüber zu schreiben. Aber nun zur Sache:

Das Teil hat sechs 8x8HD-Panels, also insgesamt 384 LEDs. Ansteuerbar alle hintereinander oder drei Panels signal-parallel. Meine Installation hat vier Seiten hintereinander (256 LEDs) und die Stirnseiten parallel & hintereinander zum Signaleingang. Für den Aufbau braucht man 1-2 Stunden, ggf. auch etwas mehr.
Der Strombedarf liegt bei etwa 650 mA, das ist datenabhängig – gemessen mit den Demodaten. Man kann eh nur mit 20% Helligkeit fahren, sonst ist das Teil gleißend hell und kein Hingucker mehr. Der Akku (850mAh) reicht dann etwa 25-30 Minuten. Schaltet man zwei der gleichen Sorte(!!!) parallel, dann kann man etwa anderthalb Stunden erreichen. Grund ist, dass ein Akku ab einer bestimmten Spannungsswelle abschaltet, dann hat der aber noch recht viel Energie. Bei mehreren Akkus bleibt diese Basis gleich wärend sich die Energie verdoppelt. Es kann also mehr Energie genutzt werden.

Den kompletten Bausatz gibt es hier. Der Komplettpreis ist deutlich billiger als die Einzelkomponenten und man hat alle benötigten Bauteile passend und komplett. Zugegeben, immer noch ein teurer Spaß, aber absolut außergewöhnlich und für die Umwelt frappierend. Wenn man genug davon hat, kann man das Teil auseinanderschrauben und die Panels und den Player ja andersweitug verwenden…
Also ausprobieren!

Benötigt werden

  • 6 x 8×8-HD-Panels
  • 1 x LED-Player-S + Micro-SD-Card
  • 1 x CMOS-Switch
  • 1 x LiPo-Akku 850mAh (für die dreifache Standzeit  zwei Stück)
  • 24 x Anschlusssatz, bestehend aus Schraube M3x6, M3 Mutter, M3 Zahnscheibe und M3 Lötöse
  • 6 x Satz Abstandshalter, bestehen aus je 2x  12x 5,5; M3 innen/außen, 1 x 40×5,5; M3 2x innen, je 2x M3x6 Schraube
  • 6 x Plexiglaszuschnitte, klar, 3mm XT für den Innenkorpus
  • 2 x Anschlusskabel für Akku
  • etwas Schaltlitze

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Der Aufbau

Projektdaten (Laserschnitt):
Polonium-Cube-Data

Zuerst nimmt man die Acryl-Zuschnitte und legt sie genauso so, wie im nachfolgenden PDF, vor sich hin:

digi-dot-cube Anordnung

Nun nimmt man die Diamex-Panels und schiebt diese unter die Acrylscheiben so, dass man die Schrift normal lesen kann, also nicht auf dem Kopf stehend und nicht um 90 Grad verdreht. Die Aussparungen auf den Acrylscheiben ergeben nun ein sinnvolles Muster mit den darunterliegenden Panels.

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In alle grün umringten Anschlüsse muss ein Anschlusssatz geschraubt werden. Schraube auf der LED-Seite durchstecken, Lötöse innen aufsetzen (zeigt zur Panel-Mitte), Zahnscheibe auflegen, Mutter aufsetzen und gefühlvoll festziehen. Vorsicht! LEDs nicht beschädigen. In die Löcher mit dem X muss kein Anschlussatz rein. Die Aktion 24 mal durchführen.

Jetzt die Abstandshalter zusammensetzen. Aus das 40mm Mittelstück werden rechts und links die 12mm Abstandhalter aufgeschraubt. Eine Seite wird in die  sechseckige Aussparung gesetzt und wiederum mit einer Schraube von der LED Seite festgezogen. Siese Aktion wird 6 mal durchgeführt. Die auf der anderen Seite befindlichen 12mm Abstandshalter nicht ganz fest ziehen, die müssen sich ein klein wenig bewegen können, damit der Würfel am Ende stressfrei zusammengesetzt werden kann – die Teile müssen ja genau auf der gegenüberliegenden Seite passen.

Nun wird verdrahtet:

digi-dot-cube Verdrahtung
*) Auslieferungszustand – vier Panels werden angesteuert (256 LEDs) und die Stirnseiten zeigen die ersten zwei Panels mit gleichem Inhalt – dafür sind die Demodateien programmiert. -> 4+2

Polonium-Cube-Beschaltung2
*) mögliche Beschaltung um alle 384 LEDs hintereinander zu steuern. -> 4+2

Polonium-Cube-Beschaltung3
*) alle 6 Panels erhalten die Daten hintereinander , das mittlere Segment B muß dazu um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden (die Acrylscheibe B muß angepasst werden). -> 3+3

Rot ist blau und Plus ist Minus – äh nein – Spaß beiseite…

Rot ist immer der Pluspol
Blau ist immer der Minuspol
Gelb ist die Signalleitung

Bitte die fertig montierten Panels wieder genau wie im PDF anordnen – bündig zusammenschieben.
Dann werden die Brücken sauber gelötet, bitte kurze Drähte, sonst sind die bei der Montage im Weg. Damit man auch später noch nachvollziehen kann, was wohin gehört, bitte auch die korrekten Farben für die Anschlußlitze nehmen.
Am Player sollte man die beiden Pole der Stromversorgung (vom Switch kommend) an die Klemmen anlöten (Unterseite). Die Klemmen sind für zwei Drähte nicht ausgelegt.
Die Batterie erst zuletzt anstecken. Das ist dann gleich der Test. Vorher nochmals und unbedingt die Verdrahtung kontrollieren. Ist nämlich eine der Pole nicht korrekt angeschlossen, dann passiert es leicht, dass die erste LED des Panels im Signaleingang zerschossen wird.  Also lieber nochmal die Stromschienen auf Durchgang messen.

Montage1 Montage7

Alle Panels, bis auf das rechte (!) sollten nun kurz weiß aufleuchten. Wenn das klappt, dann ist alles ok. Das rechte Panel bekommt erst Signal wenn der Cube endmontiert ist.

Endmontage:

Zuerst wird der CMOS-Switch eingesetzt.
CMOS-Switch
Die Taster passen in die Aussparung. Mit einer Schraube M3x6 fixieren.

Beginnend mit dem unteren Panel und dem zweiten von oben, die werden auf das mittlere Panel aufgesetzt (90 Grad) und die beiden Streben werden verschraubt. Vorsicht, Drähte nicht einklemmen. Danach das obere Panel aufsetzen. Ggf. ein wenig die Streben richten, dass sie genau in die sechskant Aussparungen der Acrylscheibe passen.

Montage2Montage3Montage4

Nun das linke Seitenteil anklappen dazu mit den angeschraubten Streben etwas schräg durch die bereits montierten Abstandshalter durchfädeln.

Montage5

Fast geschafft. Dem LED-Player spätestens jetzt den Schrumpfschlauch überziehen, die SD-Card einstecken (Demo hier) und vorsichtig in der einen entstandenen Kammer verstauen. Im unteren Teil des Bildes zu sehen. Der Akku passt genau in die andere Kammer, ggf kann man zwei parallel betreiben und erhält etwa die dreifache (!) Leuchtdauer. Es passen genau zwei Akkus nebeneinander. Die Drähte sauber legen und das Panel oben aufsetzen.
Ist etwas fummelig, aber das wird schon  🙂  Zum Schluss zuschrauben. Die im Bild letzte Schraube verbindet dann auch das letzte Panel mit dem Signal, sodass jetzt alle LEDs ringsherum angesteuert werden.

Montage6

Num kann man über die zwei Öffnungen mit einem Schraubenzieher o.ä. den Cube ein- und ausschalten. Am besten man merkt sich wo der Schalter sitzt, denn es ist im Betrieb nicht ganz einfach die Öffnung für “Aus” wiederzufinden.

Dann viel Spaß mit diesem außergewöhnlichen Partygag.
Folker

Modifizierungen:

Denkbar ist eine Stromzuführung. Selbst mit zwei 850mA Akkus ist nach etwa 1,5 Stunden Schluss. Der CMOS-Switch trennt den Cube zu annähernd 100% von der Stromversorgung. D.h. wenn aus, dann auch kein Stromverbrauch. Man kann also das Teil monatelang liegen lassen und es wird immer noch funktionieren, wenn die Akkus aufgeladen waren. Über eine der Ecken oder Montagelöcher kann man einfach mit Schaltlitze Energie (5V) einspeisen und erhält so einen “Dauerläufer”. In idealer Kombination benutzt man den Diamex LED-WLAN-Player. So kann der DJ das Teil vom PC aus steuern. Geht natürlich auch über USB des LED-Player-S, dann muss man halt schauen, wie man die USB Strippe noch reinführt – ggf. über eine der Montagebohrungen (dazu die Acrylscheiben auch durchbohren).  WLAN ist halt eleganter.

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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