Digitale Weihnachtsbeleuchtung selbst gebaut – Teil 1

Letztes Jahr berichtete ich ausführlich über mein grosses Projekt „Digitale Weihnachtsbeleuchtung mit LED“.
Entstanden ist dabei eine grosse, programmierbare Weihnachtsbeleuchtung welche mit gut 4’000 LED in der Nachbarschaft für einige Aufmerksamkeit sorgte.

Digitale Weihnachtsbeleuchtung selbst gebaut - Teil 2
Digitale Weihnachtsbeleuchtung selbst gebaut - Teil 3
Weihnachtsbeleuchtung im Testsbetrieb

Weihnachtsbeleuchtung im Testbetrieb

Die Weihnachtsbeleuchtung 2015 wird sich vermutlich im selben Rahmen bewegen wie letztes Jahr weil ich zu wenig Zeit für einen Ausbau habe. Dafür beschreibe ich dieses Jahr in einer mehrteiligen Serie, Schritt um Schritt wie Du selbst eine solche Weihnachtsbeleuchtung bauen kannst.

Projektbeschreibung

Digital programmierbare Weihnachtsbeleuchtung mit WS2811/WS2812 RGB LED Lichtern. Die Lichteffekte werden in der Windws Software „Vixen Lights 3.2“ selbst programmiert. Die Weihnachtsbeleuchtung kann dabei im Takt zu einem Musikstück programmiert und abgespielt werden. Für den Betrieb der RGB LED Beleuchtung muss der Computer eingeschaltet sein.

Im Beisispiel verwende ich nur ein einziges LED Band mit 144 Stück WS2812 LED die sich auf einem 1 Meter langen Band befinden. Für eine schöne Weihnachtsbeleuchtung benötigt man mehrere Hundert oder gar mehrere Tausend LED. Unabhängig von der Anzahl LED bleibt das Prinzip identisch zu meinem Beispiel.

Der Schwierigkeitsgrad um eine solche RGB LED Weihnachts-Beleuchtung zu bauen schätze ich auf mittel bis hoch. Es benötigt handwerkliches Geschick, etwas Elektronikkenntnisse, affinität um ein neues Windows Programm kennen zu lernen, etwas Geld und viel Zeit.

Das Projekt eignet sich nicht nur für Weihnachtsbeleuchtungen. Diese Technik funktioniert genauso auch für eine Discobeleuchtung, Küchenbeleuchtung, Gartensitzplatzbeleuchtung, Hausbeleuchtung, Schaufensterbeleuchtung oder auch nur um einen Bilderrahmen oder eine Blumenvase usw. mit animierten Lichtern zu schmücken.

Materialbedarf

Windows Computer mit USB Anschluss
Vixen Lights Software
Teensy 3.1 (oder Teensy 3.2) Mikrocomputer Platine
OctoWS2811 LED Adapter
Die gewünschte Menge an WS2811 oder WS2812 LED
5 Volt Netzteil mit genügend Leistung um alle LED mit Strom zu versorgen

Kosten

Je nach Projektgrösse kann man so ab 80 CHF starten. Gegen oben sind keine Grenzen gesetzt. In Amerika gibt es Weihnachtsbeleuchtungen mit mehreren Millionen LED Lichtern! Das kostet dann schnell mal zehntausende von Franken.

Die Kosten für einen kleinen Testaufbau wie hier beschrieben würde ich wie folgt rechnen:

Computer mit Windows Betriebssystem
z.B. HP EliteDesk 705 für CHF 499.-
oder einfach einen vorhandenen PC oder Notebook verwenden für CHF 0.-

Vixen Lights Software
Kostenloser Download für CHF 0.-

Teensy 3.1 / Teensy 3.2 Mikroprozessor Platine
Bei Play-Zone erhältlich für knapp CHF 35.-
Beim Hersteller aus den USA bekommt man den Nachfolger Teensy 3.2 für 19 Dollar

Teensy 3.1 OctoWS2811 Adapter
Bei Boxtec kostet ein Stk. CHF 12.50 zuzüglich Versandkosten
Bei PJRC, USA kostet der Adapter 10 Dollar pro Stück

5 Volt Netzteil
(pro 144 LED rechne ich mit ca. 3.5 Ampere Stromverbrauch – siehe meine Strom-Berechnungstabelle)
z.B. bei Distrelec 5V/15 Watt/3A sollten fürs erste Reichen CHF 12.90

Programmierbare RGB LED WS2811 oder WS 2812
Hier gibt es ganz viele verschiedene Möglichkeiten. Ein paar Beispiele:
50 Stk. WS2811 LED Pixel bei Aliexpress in China versandkostenfrei für rund 14 Dollar
50 Stk. WS2811 LED Pixel bei Amazon für ca. 17 Dollar
Pro LED Ring mit 24 WS2812 RGB LED auch bei Aliexpress für knapp 7 Dollar das Stück

60er LED Ring bei Play-Zone für nur CHF 12.50
usw.

Damit kann man bereits starten. Achtung: Versandkosten und Zollgebühren nicht vergessen. Material aus Amerika oder China lieber in kleinen Mengen bestellen, dann kommt man um die Zollgebühren herum. Bei grossen Mengen ist unter Umständen mit hohen Zusatzkosten zu rechnen.

Teil 2

Im zweiten Teil werden wir den Teensy 3.1 mit dem OctoWS2811 verlöten. Danach verbinden wir die LED Lichter mit dem Netzteil und laden ein kleines Testprogramm auf den Teensy. Somit sind wir schon für einen ersten Test bereit.

WS2812 - RGB LED Stripe mit 144 LED pro Meter

WS2812 – RGB LED Stripe mit 144 LED pro Meter. Hier sind die LED sehr dicht aneinander gereiht. Für grosse Beleuchtungen reichen auch Stripes mit 60 oder gar 30 LED pro Meter. Ansonsten benötigt man unmengen an LED und entsprechend viel Strom. Für kleine Beleuchtungsprojekte sieht dieses LED Band hingegen sehr cool aus.

 

 

 

WS2811 - RGB LED Pixel - Kette mit 50 LED Pixel

WS2811 – RGB LED Pixel – Kette mit 50 LED Pixel. Geeignet für Weihnachtsbäume oder andere grossflächige Lichteffekte. Für einen 50cm Weihnachtsbaum reichen bereits 50 LED. Grössere Bäume würde ich mit 100 bis 150 LED bestücken. Ein Stern sieht bereits mit 50 LED wie ein Stern aus. Ein Rentier, Samichlaus oder Engel benötigt je nach Grösse zwischen 50 und 250 LED.

LED Pixel Rin von Adafruit mit WS2812 RGB LED - 16 LED

LED Pixel Rin von Adafruit mit WS2812 RGB LED – 16 LED. Für die ganz kleinen Projekte kann man mit diesen LED Ringen ganz tolle Sachen dekorieren. Warum nicht ein beleuchteter Glas Unterteller oder eine Vase? Oder als Augen für einen Samichlaus?

Prinzipschema vom Teensy 3.1 mit PIN Belegung

Prinzipschema vom Teensy 3.1 mit PIN Belegung. Das Teensy Board ist nicht einmal 4cm lang. Mann kann es problemlos in ein kleines Gehäuse verstauen.

Anschlussadapter und Spannungsstabilisierung für Teensy 3.1/3.2 und WS2811 oder WS2812 LED

Anschlussadapter und Spannungsstabilisierung für Teensy 3.1/3.2 und WS2811 oder WS2812 LED. Der Adapter schützt die empfindlichen Digitalanschlüsse der RGB LED. Dazu sorgt er für die korrekte Steuerspannung.

Das Herz der Ansteuerung - Teensy 3.1 mit OctoWS2811 Adapter bereit um über 8000 LED anzusteuern

Das Herz der Ansteuerung – Teensy 3.1 mit OctoWS2811 Adapter bereit um über 8000 LED anzusteuern. Der Teensy wird einfach auf die Platine aufgelötet oder wenn man ihn steckbar machen will, lötet man einfach eine Steckleiste dazwischen.

Mit einem solchen Netzteil 5V 30A können gut 500 LED Pixel mit Strom versorgt werden

Mit einem solchen Netzteil 5V 30A können gut 500 LED Pixel mit Strom versorgt werden. Robuste Netzteile für grössere Projekte bekommt man bereits ab 80 CHF. In China kostet ein 60 Ampere Netzteil so um die 30 Doller. Evt. fallen noch Versandkosten an.