Mini-Cube in Kürze verfügbar

Der kleine Bruder des Polonium-Cube, „Mini-Cube“ ist in Kürze lieferbar. Etwa 50x50x50 mm ist das Teil nur klein. Phantastische Lichtspiele ohne PC-Ansteuerung sind mit dem integrierten LED-Player-S möglich. Das ist eines der außergewöhnlichsten Innovationen im Bereich Show-Accessoires. Es geht Laufschrift oder tolle Lichtsequenzen. Zwei LiPo-Akkus je 800mAh ermöglichen eine geschlagene Stunde optischen Spaßes. Das ist bestimmt ein ganz spezielles Einsatzgebiet, aber mit Sicherheit ein ganz ungewöhnlicher Hingucker – der es beileibe „in sich hat“. Viel High-Tech-Entwicklung war nötig um so was zusammenzusetzen. Neueste 3x3mm SK6812-Digi-Dot-LEDs und zweiunddreißig-bittige Controllerchips (ARM-Cortex-M3). Das Ergebnis kann sich wirklich „sehen lassen“. Was für ein Anblick! Der Mensch mit seiner genetisch-biologischen Mustererkennung empfindet mathematisch bewurzelte Lichtstimmungen als äußerst harmonisch und als sehr angenehm. Das ist sicher der Grund dafür, dass symetrische Strukturen – natürlich auch Lichtstrukturen – als schön gelten. Genau diesen Nerv trifft der Mini-Cube mit seinen programmierbaren Möglichkeiten. Es ist einfach überraschend, wie schön LED-Technik geworden ist. Übrigens ist der Mini-Cube softwarekompatibel zum Polonium-Cube. Die Effekte können komplett übernommen werden. 384 digitale Leuchtdioden sind sicher kein billiges Vergnügen, aber ein wirklich toller Hingucker auf jeder Party… und passen Sie auf das Teil auf, Begehrlichkeiten sind schnell geweckt…

Die komplette Bauanleitung folgt in Kürze.

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Mini Panels lieferbar -> ab KW13/2016

48x48mm klein sind die neuen Mini-Panels mit 8×8 (64) SK6812 LEDs. Hell wie die Hölle und wahrscheinlich die allerersten ihrer Art weltweit. Diamex hat wieder großen Wert auf einfache Montage gelegt. Wie gewohnt sind die Panels auch diesmal nahtlos anreihbar. Zu den Panels liefern wir auf Wunsch die nötigen M2,5 Montageschrauben, Lötösen und Muttern mit. Die Schrauben sind eine Spezialanfertigung. Mit nur 4,5mm Kopfbreite verursachen diese keine Schlüsse an den eng gepackten LEDs. Wenn man also die Panels einsetzen will, sollte man den Schraubensatz mitbestellen, das erspart mit Sicherheit Probleme beim Einsatz. Als Antrieb benötigt man Torx T8 Bits. Gibts preiswert in kleinen Schraubersets.
Natürlich lassen sich die Panels mit allen unseren Playern und Controllern ansteuern – sie sind alle WS2812 kompatibel.
Der  Stromverbrauch der SK6812 ist erfreulicherweise etwa nur halb so groß wie der der WS2812, die Dimension ebenso – statt 5mm Kantenlänge der LEDs nur noch 3,5mm. Die Lichtausbeute ist fast identisch.
Als erste Applikation gibts den kleinen Bruder des Polonium-Cube -> Mini-Cube:
Erstaunlich klein (etwa ein Drittel kleiner) – atemberaubend dynamisch im Farbspiel – leistungsfähig durch kompakte LiPo-Akkus – frei programmierbar. Eine Bauanleitung und auch den Bausatz gibts in Kürze.

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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.

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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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Digi-Dot-Booster am Raspberry Pi mit Python ansteuern

Folker hat gerade den Digi-Dot-Booster angekündigt und ich hatte die Möglichkeit, mich  schon im Vorfeld  etwas damit zu beschäftigen. Zur Ansteuerung kamen bei den Tests unterschiedliche Boards, die ich in meiner Bastler-Kister habe. Am Interessantesten neben Arduino ist sicherlich Raspberry Pi und darum geht es auch im folgenden Beitrag.

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Digi-Dot-BOOSTER – Arduino und Raspberry – jetzt kinderleichte Ansteuerung von WS2812 Digi-Dots bzw. Neo-Pixel

Es ist soweit! Ab sofort kann man die beliebten WS2812 (und kompatible) mit dem Arduino oder Raspbery (oder mit einem beliebigen, anderen System) ansteuern.

Ja und? Das ging ja vorher auch – Adafruit Library und Arduino -> kein Problem!

Ahhhh ja, ganz soooo einfach ist die Welt ja auch nicht: Der Arduino, die Jünger mögen es mir nachsehen, ist ja nur ein AVR-Prozessörchen Mega328, klingt groß – ist aber leider nischt! Der macht schon Spaß beim Programmieren – zugegeben. Nur ist der AVR-Controller mit der Ansteuerung der Digi-Dots (Neo-Pixel) völlig ausgelastet. Liegt am schnellen Protokoll und an der Art und Weise der Erzeugng desselben mit einem AVR -> Bitbanging. Das Strip-Protokoll kann man nicht komfortabel per DMA erzeugen, dazu ist der AVR einfach zu rechenschwach. Steuert man Digi-Dots an, dann wars das, alle anderen Dinge, die der Arduino tun könnte, Tastatur- oder Sensorenabfrage, Behandlung von Ereignissen – schlicht die Prozesssteuerung ansich ist bei LED-Ansteuerung nicht mehr sinnvoll möglich. Ok, nimmt man einen zweiten Arbuino – halt Stop! Hier wirds doch oppulent, oder?

Besser man nimmt eine kleine Platine, genannt Digi-Dot-BOOSTER, denn Digi-Dot-BOOSTER kümmert sich komplett um die WS2812 Protokolle. Man sagt Digi-Dot-BOOSTER einfach was ausgegeben werden soll, Regenbogen, Abläufe oder statische Farben, von LED bis LED, rückwärts oder vorwärts, abgestuft, schnell langsam usw.
Das geht mittels Script ganz simpel und ultraschnell. Von 94% Prozessorlast auf 0,04% herab! Der Arduino kann nun das tun, wofür er gedacht ist – Ablaufsteuerung!
Die vorher so aufwändige Signalisierung übernimmt der Digi-Dot-BOOSTER alleine. Und der kann das viel, viel besser.

Beim Raspberry liegt die Situation etwas anders. Leistung ist satt da, jedoch ist das Echtzeitbetriebssystem des Raspi nicht unbedingt für die Ausgabe der WS2812-Protokolls geeignet, weil es hier auf exakt-zyklische Erzeugung der Signale ankommt. Auch hier hilft der Digi-Dot-BOOSTER weiter. Mit Phyton beispielsweise ist das eine Kleinigkeit tolle Effekte zu zaubern. Die beliebte Scriptsprache ist dafür einfach perfekt geeignet.

Digi-Dot-BOOSTER kostet ab 5 Euro (10er Pack) und macht genau das, was ihr auf Digi-Dots ausgeben wollt.
Signale, Effekte, Illumination oder Beleuchtung.

Egal welches System benutzt wird.

Anleitung

Beispiel für Arduino

 

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LED-Tester oder Effektzuspieler…

…könnte man das Teil nennen. Norbert (nofri) hat uns da auf die Spur gebracht. Die Fernost Gerätchen nutzen den prähistorischen 89C51 Controller – und „zaubern“ per Bitbanging Effekte auf einen RGB oder RGBW Strip. Die kosten zwar nur 6-8 Dollar, dafür können sie aber auch nix. Immer volle Pulle und superbunt (ich schrieb schon darüber).

Die rudimentäre Tastenabfrage des China-Teils ist natürlich der schmalen Prozessorleistung geschuldet, auch die überschaubaren Effekte, die schwer nachvollziehbar irgendwie einstellbar sind (Geduld und viel Taste drücken).

Naja ok, wir nehmen einen 32bitter – Cortex M0 von STM – der hat Megapower, Megaspeicher und ist dennoch bezahlbar. Im Stickgehäuse aus ABS – das Chinastreifchen kommt im Gegensatz mit Schrumpfschlauch daher.

Klare Bedienbarkeit, sauber via Klemme anschließbare Stromversorgung und Anschluss der Strips plus drei Tasten-Bedienung. Visualisiert über zwei LEDs – fertig.

Wird Ende März (2016) verfügbar sein, steuert 384 LEDs, RGB oder RGBW einstellbar. Drei-Tasten-Bedienung. Viele Effekte on Board. Also doch mehr als ein Tester  🙂

Kostet 7,90 Euro

Bilder des Prototypen:

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