Projekt Weihnachtsbeleuchtung 2014 – Teil 5

Unglaublich wie viel Energie und Nerven mich dieses schön klingende Projekt „Weihnachtsbeleuchtung“ kostet. Aktuell habe ich zwischen 60 und 100 Stunden in dieses etwas verrückte Projekt investiert. Ein Ende ist nicht in Sicht.

Meine Bestellung von 6’000 LED in China via Aliexpress.com klappte auf den ersten Blick optimal. Dann wurde ich aber zunehmend nervöser.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Die fast 1800 Dollar wurden auf meiner Kreditkarte belastet, doch die Bestellung wurde vom Lieferant storniert. Der Anbieter teilte mir mit, dass es ein Problem mit der Tracking Nummer gebe. Verunsichert wartete ich ein paar Tage ab und schrieb ein paar Mal mit dem Herrn aus China hin und her. Er meinte, ich solle die Bestellung einfach nochmals über den neuen Link tätigen. Mein Gedanke: Jetzt bist Du genau mit der teuersten Bestellung in die China Falle getappt. Idiot.

Nach knapp zwei Wochen fasste ich allen Mut zusammen und führte die Bestellung ein zweites Mal aus. Am Tag danach traf der Kreditkartenauszug ein. Darauf befand sich die Belastung der ersten Bestellung. Jedoch gab es keine Gutschrift. Nun hatte ich es wohl geschafft. Zwei Mal 6’000 LED bestellt, bezahlt und nichts erhalten. In der Zwischenzeit hat sich aber alles geklärt. Die Gutschrift wurde später ausgeführt und die neue Bestellung wurde korrekt belastet.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Nur knapp eine Woche später legte DHL das Paket vor unsere Balkontüre. Skeptisch zählte ich die LED nach und kam genau auf 6’000 Stück 🙂

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Die Ware macht einen ordentlichen Eindruck und erste Tests von ein paar LED Pixel-Ketten waren bereits erfolgreich.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Immer 50 LED bilden eine Lichterkette. Diese riechen unglaublich streng nach Silikon. Das ist wohl das Dichtungsmaterial um die Dinger wasserfest (IP68) zu machen. Aktuell lagern sie im Keller zum ‚ausstinken‘.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

In der Zwischenzeit holte ich mir Rat im deutschsprachigen Arduino Forum, wie ich die Ansteuerung dieser Menge von LED bewältigen kann.
Dabei kam auch das Thema Stromverbrauch auf. Mittels einfachen Messungen und Hochrechnungen erhielt ich erste Daten die beruhigten:

Stromverbrauch LED

Stromverbrauch WS2811 RGB LED

Am letzten Wochenende kaufte ich mir ein 20 Meter Stromkabel um die spätere Stromverteilung auszuprobieren.
Leider funktionierten die LED Lichterketten mit dem 20 Meter Kabel (1mm2 Querschnitt) nicht. Als ich das Kabel auf 10 Meter verkürzte funktionierte es.
Der Widerstand des Kabels ist so hoch, dass ich einen zu starken Spannungsabfall habe. Eine neue Herausforderung die noch zu lösen ist.

Netzteil 5V 30 A

Netzteil 5V 30 A

Aktuell baue ich erste Prototypen, welche ich mit dem Arduino ansteuere. Mit kurzen Kabeln funktioniert das ganz ordentlich. Aber wie bereits erwähnt, hat das Arduino Board viel zu wenig Speicher um Tausende von LED Pixeln anzusteuern.

Netzteil 5V 30 A - Arduino

Netzteil 5V 30 A – Arduino

Im Forum wurde mir das Teensy 3.1 Prozessorboard als Alternative zum Arduino empfohlen. Dieses ist winzig aber wesentlich leistungsstärker als das Arduino Board.

Teensy 3.0

Teensy 3.0 (Vorgänger des 3.1 Boards)

Da dieses Board mit 3.3 Volt betrieben wird, benötige ich eine Anpassung der Steuerspannung auf 5 Volt. Dazu bietet der Hersteller ein spezielles Anschlussboard für 10$ an.
Leider fand ich in Europa keinen einzigen Anbieter der den Teensy 3.1 ab Lager liefern konnte und gleichzeitig dieses Adapter Board im Sortiment führte. Also bestellte ich gleich drei Stück direkt beim Hersteller in Amerika.

Octo28 WS2811 Adapter

Octo28 WS2811 Adapter

Nun brauchte ich aber schleunigst ein Erfolgserlebnis. Ich schlachtete einen alten, defekten LED Weihnachtsstern aus und montierte 50 Stk. WS2811 RGB LED mit Hilfe von Kabelbindern.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Und so sieht mein erster, programmierbarer Prototypen-LED Stern aus. 🙂
Meine Stimmung und Motivation steigt wieder ein wenig an.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Ganz langsam und fliessend wechselt der Stern die Farben in die verschiedensten Töne.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Dazu schlaufte ich das Steuersignal durch weitere 150 LED welche ich zu einer 12*12 Matrix zusammen baute.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Und so sieht das von Vorne aus. Die Idee für eine solche Matrix ist, dass ich z.B. einen Stern, eine Tanne, einen Weihnachtsmann usw. zeichnen kann. Erste Tests zeigten jedoch, dass man mit 12 * 12 Pixel wenig kreative Bilder zeichnen kann. Vielleicht sollte ich 24 * 24 LED ausprobieren?

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Unser Hugo erhellte die letzten paar Weihnachten unseren Garten. Leider machen die Glimmlämpchen nach und nach schlapp. Zudem ’saufte‘ Hugo stolze 50 Watt Leistung aus unserem Stromnetz.

Und so habe ich Hugo das ‚Fell‘ abgezogen und ihn mit 100 Stk. WS2811 RGB LED bestückt. Hugo gesellt sich stolz zu meinen ersten Prototypen. Und das mit maximal 6 Watt Leistungsbedarf.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Wenn er mal rot ‚anläuft‘, begnügt er sich mit wesentlich weniger Strom.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

Hugo kann nun theoretisch in über 65’000 Farbtönen leuchten.

WS2811 RGB LED - Weihnachtsbeleuchtung

WS2811 RGB LED – Weihnachtsbeleuchtung

 

Wie geht es weiter?

Für die Datenleitung werde ich vermutlich Netzwerkkabel verwenden. Da es an den LED Ketten spezielle Datenstecker hat, bestellte ich 120 Stk. der passenden Stecker. In China notabene, weil man diese hier in der Schweiz nirgends findet.

Netzteile:
Dazu habe ich 4 Netzteile, 5 Volt / 60 Ampere für je 34$ bestellt. Lieferung versandkostenfrei. In der Schweiz bezahle ich für ein gleiches Netzteil knapp 70 CHF und ca. 20 Franken Versandgebühren.

Kosten und Risiko:
Ich möchte an dieser Stelle betonen, dass ich in der Regel fast alles in der Schweiz einkaufe. Schliesslich verdiene ich meinen Lohn auch in der Schweiz und so will ich auch einen grossen Teil hier ausgeben. Doch dieses Projekt würde in der Schweiz etwa drei Mal mehr kosten. Ob das 5’000 CHF oder 15’000 CHF kostet ist dann schon ein grosser Unterschied.
Der Einkauf in China birgt jedoch auch grosse Risiken. Wenn die LED nicht funktionieren oder innert kürzester Zeit kaputt gehen, kann ich kaum mit Garantie oder Kulanz rechnen. Nur schon der Versand aus der CH würde die Produktkosten rasch übersteigen. Die Bezahlung mit der Kreditkarte in China ist ebenfalls nicht ungefährlich.

Stecker und Kabel:
Eine weitere Herausforderung werden die wasserdichten Stecker werden. Zudem muss ich Versorgungskabel mit 1.5mm2 – 2.5mm2 finden die sich für draussen eignen.

Lichfiguren:
Bis jetzt habe ich noch kein Konzept was für Lichtfuguren es schlussendlich geben wird. Dies passe ich den technischen Möglichkeiten an. Eine Idee ist, dass z.B. 20 – 30 identische Sterne baue. Vielleicht werden es aber auch verschiedenste Figuren, Bäume und Lichtvorhänge werden. Da bin ich noch offen.

Programm:
Sobald ich den Teensy Mikrokomputer bekomme geht es zudem an die Entwicklung der Software. Wie steuere ich den Teensy an, woher kommen die Daten und wie generiere ich die einzelnen Lichtmuster?
Ein Musterprogramm habe ich ja schon für den Arduino geschrieben. Der Teensy hat jedoch keine Speicherkarte und keinen Netzwerkanschluss. Da muss ich mir noch einiges einfallen lassen.

Es geht weiter…

Trotz der grossen Schwierigkeiten (oder gerade deswegen) werde ich dieses Projekt weiter ziehen und wenn irgend wie möglich auch fertig stellen.

Wer wissen will wie es weiter registriert sich am besten in meinem Blog. Dazwischen gibt es Testberichte über technische Geräte, infos über das Thema Fotografie und nächstens folgt ein Testbericht über den allerneusten Multikopter DJI Phantom Vision+ den mit Futuretrend.ch freundlicherweise zur Verfügung stellen wird.