Materix, ein Display aus Matekästen

Inspiriert vom MateLight des CCC haben wir angefangen unser eigenes Beleuchtung- / Displaysystem aus Matekästen zu entwickeln. Dabei haben wir ein paar coole Besonderheiten und Gadgets eingebaut.

Disclaimer

Sobald wir ein Modell haben, dass einsatzbereit ist stelle ich eine kleine Bauanleitung als Blogpost bereit. Vorher ergibt es wenig Sinn, da sich noch Dinge ändern könnten. Vor allem, da wir noch nicht wissen wie gut es in großen MATErix Arrays mit den Signalen und der Stromversorgung funktioniert. Daher ist dieser Beitrag eher als Teil einer Dokumentation des Entwicklungsprozesses zu betrachten.

Sollte jemand selbst bauen wollen, empfehle ich nicht diesen Blogpost als Grundlage zu nehmen.


Wie MATErix begonnen hat

Vor einer Weile war ich auf einem Hackathon in Ulm von Wikimedia und CodeFor über den ich stäflicherweise nichts geschrieben habe. Allerdings hat Wikimedia zum Glück selbst einen Blogbeitrag und ich kann mich damit herausreden, nicht nochmal das selbe dokumentiert zu haben.

Blogbeitrag Wikimedia

Auf diesem Hackathon standen ein paar, mit LEDs ausgerüstete Matekästen die nett vor sich hin geblinkt hatte. Und da ein durchschnittlischer joni in seiner Standardversion von allem was blinkt und bund ist begeistert ist wurde das Projekt nach Heilbronn verschleppt.

Ich habe auf Ebay eine LED-Kette geholt und einen meiner Arduinos aus meinem üblichen Schreibtischchaos gegraben. Beides zusammen geworfen, Beispielprogramm drauf, 9000 Stunden Party. Alles blinkte unglaublich bunt und war toll. Doch so konnte das nicht bleiben. Einfaches buntes blinken ist toll, wird aber schnell langweilig.

Also muss das ganze aufgebohrt werden. Größer, besser, transportabler, PlugAndPlay mit Webschnittstelle und allem Glitzer. Quasi eine Ferrari-Version. Je größer, desto toller. Also erstmal damit in den CodingAbend im CoWorkingspace und Kriegsrat halten. Wer macht mit und wie wollen wir das anfangen. Als Mitstreiter konnten Vale, Leandro und Franz direkt begeistert werden. Ihre Begeisterung für buntes Blinken steht der meinen in nichts nach. Später kam noch Benjamin, aka Lukas (unser “Praktikant” und der Mann fürs Grobe) mit dazu.

Auf einem CodingAbend haben wir dann mit einem ersten Kasten begonnen. Wir haben die Flaschen gespült, die LEDs hinein gepackt und ein bischen damit gespielt. Zwei Kästen gingen auch recht problemlos. Aber beim dritten traten dann massive Störungen auf. Es leuchteten die falschen LEDs oder es wurde die falsche Farbe ausgegeben. Das Problem war, dass das Signal bereits zu sehr gelitten hatte und von diversen Quellen verfälscht wurde. Zum Beispiel konnte Patrick mit seinem WLAN vom Laptop massive Störungen hervorrufen. Aber auch Netzteile und Lötkolben haben bereits für Probleme gesort. Also war klar, dass wir das Signal nicht einfach durchschleifen können, sondern in jedem Kasten neu aufbereiten müssen.

Daher haben wir für den HackDay Ende 2016 Arduino Mini Pros organisiert und in die Kästen eingebaut. Diese kommunizieren untereinander per Serial und der letzte Kasten sendet ein komplett neues Signal zum nächsten Kasten. So können wir im Prinzip unendlich große Arrays aufbauen ohne das ein Signalverlust auftaucht. Allerdings muss Mann auch noch die Datenrate beachten und bei 56 Kästen werden 3 * 20 * 56 Byte an Daten übertragen um einen Frame darzustellen. Auch das braucht eine gewisse Zeit. Außerdem kommt noch der Interrupt dazu um das Ende eines Frames zu signalisieren. Wenn man dann beachtet, dass pro Sekunge mindestens 20 Frames dargestellt werden sollten um eine flüssige Bildwiedergabe zu erreichen. Aktuell setzen wir 115200 Baud für den Serialport ein.

3360 Bytes * 8 Bits / 115200 Baud => 290ms

Heist, bei 56 Kästen würden wir ca 3 FPS bekommen. Das reicht zwar eigentlich nicht für eine schöne Wiedergabe bei einem Monitor, ist aber bei einer LED-Installation durchaus ok.

Mittlerweile habe wir 4 Kästen mit Arduino innen und XLR-Verkabelung fertig. Die funktionieren sehr gut und fehlerfrei. Ich denke, wenn wir die ersten 6 Kästen haben und es keine weiteren Probleme gibt, dann erstelle ich hier eine genaue Bauanleitung.

Aktuell fehlt uns noch ein Master-Kasten mit Raspberry, der das ganze steuert. Ich denke aber, dass wir den in den nächsten Wochen in Angriff nehmen.

Zum Schluss hier noch eine Aufstellung der bisherigen Materialien und Kosten.

Materialliste für die Kästen

Material Bezugsquelle Preis Reicht für Anmerkung
Matekasten Getränkemarkt 18€ :) Vorher alle Flaschen austrinken und spülen.
RGB-LEDs - WS2811 - 50er Kette EBAY 19€ 2,5 Kästen  
Alufolie Dönerei Otantik 8€ Wahrscheinlich ein Leben lang. Machst du da ein Loch rein, dann ist da ein Loch!
Sperrholz Obi 15€ 6 Kästen  
DMS Buchsen (männlich) EBAY 24€ 24 Kästen  
DMS Buchsen (weiblich) EBAY 27€ 24 Kästen  
DMS-Kabel Ebay 12€ 4 Kästen  
Arduino Pro Mini EBAY 3€ 1 Kasten  
Step-Down Schaltregler (LM2596S) EBAY 13€ 10 Kästen  
Kabel Elektro Krauss Heilbronn 5€ Keine Ahnung, lange Gebraucht werden Datenleitungen, mindestens verdrillt, besser geschirmt und Kabel vür die Spannungsversorgung mit 12V und pro Kasten im Array ca. 1A (z.B. bei einem 2x2 Kästen-Display 4A)
Lötmaterial Elektro Krauss Heilbronn 5€    
Lochrasterplatten Elektro Krauss Heilbronn 10€ 3 Kästen  

18€ + 7,6€ + 1€ + 2,5€ + 1€ + 1,13€ + 3€ + 3€ + 1,3€ +1€ + 1€ + 3,34€ = 43,87€ pro Kasten