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Grundlagen der computerunterstützten Weihnachtsbeleuchtung

Moinsen,

in diesem Post möchte ich neuen und interessierten Kollegen einen kleinen Einblick in dieses Hobby gewähren. Man findet im Internet tonnenweise Light Shows, perfekt auf Musik abgestimmt - doch wie funktioniert das alles überhaupt? Kriege ich das auch hin?

Das waren meine ersten Fragen, als ich vor zwei Jahren eine Vielzahl von Christmas Light Shows mit unzähligen LEDs gesehen habe. Heute bin ich nur 5136 Pixel “schlauer”.

Dieser Thread stellt keine Ansprüche auf Korrektheit dar, es ist nur meine persönliche Meinung und die Erfahrungen, die ich während der letzten zwei Jahre gesammelt habe. Des Weiteren gehe ich hier bewusst nicht ins Detail, sondern kratze nur an der Oberfläche 🙂

Wie funktioniert eine computergesteuerte Weihnachtsbeleuchtung?

Anders als bei statischer Weihnachtsbeleuchtung gibt es hier keine Baukästen, die man kaufen, auspacken und anschließen kann, damit es sofort leuchtet. (Ja OK, gibt es, die sind aber eher zum Spielen gedacht). Man benötigt folgende Komponenten, die miteinander verbunden die LEDs steuern und blinken lassen:

-Software zum “programmieren” und für das Erstellen der Grundkonfiguration. (Wobei “Programmieren” hier das falsche Wort ist. Wir programmieren in keiner Programmiersprache, wir “sagen” der Software nur, welche Effekte sie auf welchen Elementen abspielen soll).

-Controller, der die abgespielten Sequenzen in Signale umwandelt und die entsprechenden LEDs ansteuert.

-adressierbare LEDs, auch genannt Pixel. 

- Netzteile, die die Pixel mit Strom versorgen.

Lange Rede gar kein Sinn: die Software spielt die Sequenzen ab und schickt diese an den Controller. Dieser gibt die Signale an die entsprechenden LEDs und schon blinkt es. Einfach, oder?

In der Theorie schon, wenn da nicht in der Praxis die verschiedensten Faktoren wären…

Software: hier gibt es verschiedene Anbieter. Von Vixen Lights und Xlights (beide Kostenlos) über Light-O-Rama (kostenpflichtig) bis hin zu Madrix der ultimativen Waffe für kommerzielle Zwecke.

Controller: Auch hier gibt es verschiedene Anbieter. SanDevices, Falcon, Advatek etc. Jeder Controller hat seine Stärken, sie funktionieren aber alle auf dieselbe Art und Weise. Sie geben die Signale an die LEDs weiter. Die meisten Controller können theoretisch um die 16k Pixel steuern. Viele hier im Forum haben mit dieser Kombination angefangen: Arduino Teensy 3.2 und dem OctoWS2811 Board. Das ist ein Mikrocontroller, der mit diesem Board auch Pixel steuern kann. Ist eine preisgünstige Alternative, um bis zu 8k Pixel zu steuern.

Pixel: Gibt es in verschiedenster Ausprägung. Die gängigsten sind wohl die WS2811 Pixel. Diese LEDs gibt es in 2 Varianten, 5 Volt und 12 Volt. Jede einzelne LED hat einen Chip, welcher vom Controller angesteuert wird, um so aus den Grundfarben RGB die gewünschten Farben zu mischen. Das Signal wird von Pixel zu Pixel weitergeben und so können ganze Stränge von Ketten zum Leuchten gebracht werden. Da die Ketten adressierbar sind, weiß der Controller genau, welche LED er zu welchem Zeitpunkt ansteuern soll.

Netzteile: weil es noch nicht genug ist, brauchen wir für die LED Ketten noch Netzteile. Auch gerne passend zu der 5V oder 12 Volt Variante.  Die Netzteile gibt es natürlich auch in verschiedenen Ausprägungen und Leistungsmerkmalen.

 Des weiteren braucht man noch ein paar “Kleinteile”:

-Klemmen zum Verbinden der Kabel (z.B. Wago Klemmen)

-Kabel zum Verbinden der Elemente mit dem Controller und für die Netzteile (ganz viel davon).

-Lötkolben inkl. Zubehör

-Wasserdichte Gehäuse für Netzteile und oder Controller

-sicher ein paar Kilometer Kabelbinder

-evtl. ein paar Sicherungen

-Material zum Bauen der Elemente

-einen Plan, wo welches Element stehen soll und wie es angeschlossen wird

Ja, das Ganze ist ein “Do-It-Yourself Hobby”, hier kommt nix fertig aus dem Baukasten.

 Was benötigt man noch:

Viel Geduld, sehr viel Ausdauer, etwas Freizeit (OK, etwas mehr), bisschen Kleingeld und nochmal Geduld. Man wird während des ganzen Projekts fluchen, verzweifeln, aufgeben wollen, meistens kurz bevor ein AHA Effekt kommt. Von diesem angespornt macht man weiter und stolpert über das nächste Problem, dann wieder ein AHA Effekt usw. 

Solltet ihr als Anfänger nächstes Weihnachten mit einer kleinen computergesteuerten Beleuchtung planen, fangt jetzt schon im Januar an, es dauert alles seine Zeit…

 Als letztes möchte noch ein paar Dinge aufzählen, die ich am meisten gefragt werde:

-Ein Data Signal, welches von einem Pixel zum anderen weitergegeben wird, “überlebt” nur max. eine Strecke von 10m (je nach Qualität des Kabels) ohne erneuert zu werden. Danach werden fehlerhafte Informationen weitergegeben, so dass nachstehende Pixel falsch adressiert werden.

-Das Data Signal und V- laufen immer zusammen. Das muss unbedingt bei Verlängerungen beachtet werden.

-Bei 12 Volt Ketten muss nach 100 Pixel der Strom neu eingespeist werden. Bei 5 Volt schon alle 50 Pixel.

-die Farbe Weiß benötigt den meisten Strom, ca.3 Ampere. (Bei 50 Pixeln und 100% Helligkeit). Das ist wichtig für die Planung der Netzteile.

-Bei der Leistung der Netzteile immer 20% Reserve einplanen.

-Bekommen die Pixel zu wenig Leistung von den Netzteilen, flimmern Sie und die Farbe Weiß wird als Pink oder Lila dargestellt.

 Ich denke man merkt schnell, dass je tiefer man sich mit der Materie beschäftigt, desto komplizierter wird es. Man kann sicher schnell 1,2 Pixel Ketten zum Leuchten bringen, aber wenn man z.B. sein ganzes Haus beleuchten möchte, ist man schnell im Bereich von weit über 1000 Pixel. Und dann noch passend zu Musik... da fängt der ganze Spaß richtig an 🙂

 In dem Sinne, habt Spaß bei allem was ihr macht, das ist das Wichtigste 🙂

Ich hoffe ich konnte mit diesem Beitrag den einen oder anderen für dieses Hobby begeistern und die erste Hürde nehmen.

 P.S. Sollte ich hier oder da etwas Falsches geschrieben haben, bitte um Info. Vielen Dank! Gerne können wir diesen Thread bei Interesse um weitere Informationen erweitern, bzw. auf einige Themen detaillierter eingehen.

Grüße

Gregor

 

 

Danke das du diesen Beitrag für die Gemeinschaft angefertigt hast 🙂

Hallo,

das hast du echt toll beschrieben, es wäre echt toll, wenn man einige Themen aufgreift und gerade für Anfänger genausten erklärt. Zum Beispiel: Vixen und XLight. Dieses gibt es nur in Englisch erklärt und für die, die es damit schwer haben, wäre sowas natürlich angebracht. Am besten wäre natürlich ein YouTube Video, oder ein Text mit Bildern. Nur Text ist eventuell etwas schwer zu verstehen. Wenn Text mit Bildern, dann wäre es gut, wenn andere diesen dann mit verändern oder Erweiterungen und und dazu steuern können, damit es nicht einer alleine machen muss, dieses würde auch eine schnelle Aufzählung aller Punkte geben. Zum Beispiel Person 1 Schreibt 1. und danach 2. / Person 2 hat noch was dazu und schreibt Punkt 1.1. So ungefähr. Ich hoffe ihr versteht mich. 🙂   Gruß