Eenwieler LED-lichtshow: 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Mijn kinderen zijn dol op het rijden op eenwieler. Ooit was het idee geboren om lichten toe te voegen voor een showevenement. Het toevoegen van wat lichten zou al cool zijn, maar geïnspireerd door andere lichtshows, zouden de lichten moeten worden gesynchroniseerd met de muziek.

Het was een behoorlijk avontuur, maar een geweldige leerervaring met nieuwe items zoals LiPo, DMX, EL-wire, LED-strepen, RF-modules enz.

De allereerste gedachte was om alles in de besturingseenheid van één streep te programmeren.

Ik heb dit om twee redenen buiten beschouwing gelaten:

1) Met drie actoren (later 5) heb je 3x3=9 regeleenheden. Voor elke update heb je update alle boards. Tijdens de show moet je een manier vinden om de modules te synchroniseren.

2) Mijn belangrijkste argument om één afzender te gebruiken is niet technisch: de kinderen moeten de show zonder mij kunnen maken en bijwerken. Stelt u zich eens voor hoeveel tweaks er zijn gedaan totdat de choreografie klaar is

De huidige architectuur heeft in wezen drie elementen:

- Windows Notebook met Vixen 3

- Afzender: standaard draadloze router

- Ontvanger: ESP8266 + MOSFET-driver + LED-strepen + LiPo 2S

De eerste poging was gebaseerd op Arduino Nano en NRF24. Na een aantal gebeurtenissen moest ik een aantal beperkingen overwinnen en ben ik overgestapt op ESP8266 omdat dit veel meer flexibiliteit biedt.

Stap 1: Ontvangermodule

De modules zijn gebaseerd op NodeLua Boards. Ik begon mijn eigen PCB's te ontwerpen, maar deze modules zijn zo goedkoop en worden geleverd met een geïntegreerde spanningsregelaar, die je ook nodig hebt als je dezelfde batterij voor de LED-strip gebruikt.

Om de hardware te voltooien, hoeft u alleen maar de driver toe te voegen die bestaat uit twee weerstanden en één MOSFET per kleur. Voor het bewaken van het batterijvermogen worden nog twee weerstanden gebruikt. Een standaard PCB wordt als piggy back gemonteerd - dus het is vrij snel om deze in elkaar te zetten. Veel eenvoudiger dan het omgaan met een arduino en een NRF24.

Hoewel het ontwerp vrij eenvoudig is, is de sleutel om de juiste MOSFET te selecteren met een lage R DS (aan) en V GS (th) onder 3V. Op eBay vond ik de IRLR7843 in een D-PAK-behuizing voor opbouwmontage. Het is dus klein maar niet te klein om met de hand te solderen.

Het schakelschema moet worden bijgewerkt omdat de pull-down-weerstand voor de MOSFET-Gate ontbreekt. De module werkt zonder, maar wanneer u de module inschakelt, gaat de LED-streep knipperen.

Als je een veel professioneler ontwerp wilt zien, ga dan hier: Pixel Controller

De software was in het begin vrij eenvoudig: het lezen van een DMX-pakket en het ophalen van de relevante informatie voor de specifieke LED-strip. Hiervoor waren enkele schakelaars en jumpers nodig om een module te configureren.

Bij gebruik van de ESP8266 werd een webserver met een admin-interface geïmplementeerd om de module te configureren.

De software is na elke show geüpdatet om flexibeler te worden, aansprakelijkheid te vergroten en monitoring mogelijk te maken. Elke module verzendt periodiek gegevens naar een node-server, dus ik kan controleren of de hele apparatuur gereed is, zoals wifi-signaalsterkte, batterijspanning en modulestatus. Daarnaast kan de node-server een bepaalde module resetten of een firmware-update aanvragen.

De code voor de ESP-module is beschikbaar op github:

Stap 2: LED-stripes monteren

Voor het lichaam van de acteur gebruiken we een jas met een rits zodat je je gemakkelijk kunt aankleden voor de show.

In plaats van de LED-strepen direct te bevestigen, hebben we klittenbandriemen gebruikt die aan de jas zijn gestikt. De tegenhanger wordt op de ledstrip gelijmd.

In het begin heb ik connectoren gebruikt om de kabel aan de strepen te bevestigen. Dit was echt onbetrouwbaar. en eigenlijk werd elke verbinding verbroken door de verschillende bewegingen van de acteurs. Dus ik heb alle connectoren verwijderd en de kabels gesoldeerd. Door de soldeerpunten helemaal aan het einde van een streep te gebruiken, wordt de verbinding blootgesteld aan mechanische bewegingen. Hierdoor soldeer ik de kabels niet aan het einde van de streep en fixeer ik de kabel met hete lijm. Ik moet toegeven dat dit er niet professioneel uitziet, maar het publiek zal dit in het donker toch niet zien.

Op het wiel worden de module en de batterij eenvoudig op de spaken bevestigd. Naast de LED streep zit een kunststof streep ter ondersteuning van een mooie ronde cirkel.

Stap 3: Voeding

LED-strips zijn ontworpen om op 12V te werken. Batterijen met deze spanning zijn te groot om op het wiel of het zadel te monteren. Een alternatief was een 9V blokbatterij (PP3 / 6LR61). De spanning is nog steeds ok, maar het grootste nadeel is de tijd die nodig is om alle batterijen te vervangen voor een show, omdat ik wel nieuwe batterijen wil voor een evenement.

Uiteindelijk ben ik overgestapt naar LiPo:

De LED-strepen kunnen werken op 8V. Afhankelijk van de kleur zou zelfs 7.8V kunnen werken.

Dienovereenkomstig heb je een LiPo-batterij met 2cells - 2S nodig. Volledig opgeladen is de spanning 2 x 4,2 V = 8,4 V

Voor mijn toepassing is een capaciteit van 350mAh voldoende en het formaat van de batterij is klein genoeg om in een standaard behuizing voor een 9V batterij inclusief schakelaar te passen.

Ik heb gekozen voor batterijen met een JST-XH connector als balansstekker en Mini JST voor de ontlaadplug. Alle standaard laders kunnen deze connectoren aan.

Ik gebruikte een standaard behuizing voor 9V accu's met een schakelaar om de accu op de eenwieler te monteren. Twee batterijen van hetzelfde type kunnen tegelijkertijd worden opgeladen met behulp van een adapter die twee 2S-cellen verbindt met een 4S-poort op de lader.

Stap 4: De show maken

Er is een geweldig programma dat een heel eenvoudige maar krachtige gebruikersinterface biedt: Vixen Lights. Alles gaat via slepen en neerzetten en de muziek wordt getoond in de tijdlijn. Ik heb eerder naar een aantal professionele programma's gekeken, maar deze is gratis en biedt alles wat ik nodig heb.

Het allereerste is om de verschillende LED-strepen te definiëren en groepen te maken, zodat het veel eenvoudiger is om een specifieke set licht te regelen, bijvoorbeeld: alle lichten die aan één driver zijn bevestigd. of alle wielen.

Over het algemeen selecteer je de muziek en importeer je de clip in Vixen incl. de beatmarkeringen.

Effecten worden toegewezen aan een weergave-element en kunnen op vele manieren worden gewijzigd.

Een grote hulp is de simulatietool waarmee u in realtime kunt zien hoe de scène eruit zal zien.

In een notendop, het programma stuurt de DMX-gegevens naar de outputcontroller die in mijn opstelling een multicast DMX-server is die op de notebook draait. De module is verbonden via WiFi / WLAN. Elke LED wordt bepaald door het DMX-universum en de offset binnen het DM512-datapakket.

Je kunt Vixen hier vinden:

Stap 5: De show

De choreografie is vaak aangepast. Naast de acteurs zijn er DMX-spots toegevoegd, evenals rechte LED-strepen als veiligheidsverlichting wanneer het podium wordt verhoogd. Ze gebruiken allemaal dezelfde ESP-module en worden aangestuurd door Vixen.

In de toekomst kan ik APA102 LED-strepen gebruiken om meer geavanceerde effecten mogelijk te maken.

Dit kan het gebruik van meerdere universums vereisen, wat leidt tot een belangrijke stapfunctie bij het updaten van de software en de Vixen-setup. Ik weet niet zeker of ik dit wil doen, maar het is aantrekkelijk.