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 OpenFire3

Auch hier baue ich auf den vorangegangenen Artikeln (OpenFire1 und Openfire2*) auf.

Hier der Schaltplan:

BOF3

Hier sind alle Zweige (Branches) separat vom  Prozessor angesteuert. Ein Ausfall eines Zweiges verursacht nur den Ausfall des Zweiges, nicht wie bei OpenFire2 den Ausfall des restlichen Baumes, der hinter der Defektstelle liegt. Außerdem müssen die DOUT nicht aufwändig zurück geführt werden (Kabelersparnis, mechanischer Befestigungsaufwand).

Hardware 

OpenFire3 benutzt für jeden LED-Streifen einen eigenen Pin an der CPU. Deshalb gestaltet sich der Aufbau von den Streifen recht einfach. Die Streifen werden entsprechend zerschnitten (jeweils 15 LEDs) und dann wird entweder eine 3/4-polige Stiftleiste angelötet oder man verbindet die Streifen direkt mit der Platine.

 

Leiterplatte

Die Leiterplatte für OpenFire1 und OpenFire3 ist identisch. 

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 Hier sind die Entwicklungs-Files für EAGLE und das Boardfile für den Nutzen:

(OpenFire3LC_Set210706.zip)

 

 Wer lieber auf einen Lieferanten mit Gerber-Files zurück greift kann hier die Daten herunter laden:

(GerberOpenFire3LC_Set210706.zip)

 

Ich habe zwei Lieferanten genutzt:

Aisler (Deutschland/Europa)

Aisler Homepage

Ganz komfortabel ist diese Bestellmöglichkeit: Share-Link für OpenFire

 

JLCPCB (China)

JLCPCB, Angebotspage

Bei JLCPCB bekommt man 5 Nutzen für rund 35EUR, die Farbe ist wählbar (ich habe schwarz genommen). Die Lieferzeit ist recht lange.

Bei den 35 EUR sind 18 EUR Versandkosten.

 Die Platine wird und so für OpenFire1 vorbereitet:

 

Der Aufbau

 

Prototyp

Hier der allererste Prototyp, noch mit Steckverbinder und mit gepatchten OpenFire2-Leiterplatten.

 

Auf geht´s, an die Leiterplatten!

Nachdem die Leiterplatten abgetrennt wurden, werden die Datenkabel abgelängt (60..80mm), abisoliert und dann auf das dafür vorgesehene Feld (1,27mm Raster) aufgelötet. Der Punkt bezeichnet dabei den ersten Zweig auf der Stufe (Stage):

 

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Als nächstes werden die LED-Streiben zerschnitten (ich habe immer 15 LEDs genommen). Die Kabel mit den Steckern am Anfang und Ende der Streifen werden mit einem Lötkolben abgelötet. Die beiden Kabel werden später für den Ascend-Effekt wieder verwendet.

Die Schnittkante ist mit dem Weißen Strich auf dem LED-Streifen markiert. Wichtig ist, dass das Zinn/Kupfer bis zum Ende der Leiterplatte geht. 

Eine Schere genügt zum Schneiden.

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Die Streifen werden nun an der Leiterplatte angelötet. Der Punkt auf der Leiterplatte ist GND. Der LED-Streifen wird leicht überhängend an die Leiterplatte gelötet. Dabei sollte nicht mit Lötzinn gespart werden. Die Durchkontaktierung hilft gegen ein Abreißen des Pads.

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In etwa so sollte die Lötung aussehen:

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Nun wird das Versorgungskabel an die Stelle "SUP" (Supply) gelötet. Auch hier ist der Punkt GND, der andere Pin ist 5V. 

Die Verwendung von farbigen Kabeln erleichtert die Zuordnung und vermeidet Fehler. Ich verwende gerne schwarz für GND und rot für 5V.

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Nachdem die Leiterplatten mit den Haltern provisorisch übereinander gesteckt wurden, können die Versorgungs- und Datenkabel einheitlich abglängt werden und mit Steckern versehen werden. Dabei ist es gut, Schrumpfschläuche zu verwenden. Das stabilisiert die Kabel mechanisch, sieht professionell aus und hilft gegen Kurzschlüsse.

 

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Am Ende sollte das so aussehen:

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Idealerweise lötet man die Kabel für die CPU-Versorgung und für den Ascend-Effekt vor dem Aufbau der Stufen 1-5 an. Ich habe das leider im Video und beim Fotografieren verbummelt, siehe weiter hinten.

Mechanik

Die Mechanik ist für die Varianten 1m und 0,5m gut geeignet.  

Nun werden die Halter mit den Flachdraht bestückt. Dazu wird der Flachdraht für die 1m-Variante in 50cm Stücke geschnitten. Die Flachdrähte werden im 90°-Winkel ausgerichtet. Die Drähte  werden bis zum Anschlag in den Halter geschoben und anschließend verklebt (Heißkleber, Epoxidharz...)

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Das ganze wir 5x für die 5 Stufen (Stages) benötigt:

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Die Heirat

Die Platine wird auf die 3mm Gewindestange gesteckt, dann kommt der Abstandshalter mit den Flachdrähten. Das Schutzpapier der Klebefolie wird abgezogen und die LED-Streifen auf den Flachdraht aufgedrückt. Zusätzlich sichere ich die Klebung mit Schrumpfschlauchringen (4 Stück pro Zweig).

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Aufbau der Stufen

Nach dem "Verheiraten" von der Mechanik mit den LED-Streifen geht es an den Aufbau von OpenFire3:

 Die 5 Stufen werden nacheinander auf die 3mm Gewindestange gesteckt. Unten kommt der Halter für den Aufstiegseffekt hin, zum Schluß wird der Hängehalter aufgeschraubt. 

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Unglücklicherweise habe ich vergessen, den Stecker für den Ascend-Effekt aufzulöten. Das habe ich hier nachgeholt. GND (weißes Kabel) und 5V (rotes Kabel) werden auf der Stage 5 unten an die Supply gelötet. Dabei dürfen die beiden Kabel kurz geschnitten sein. Das grüne Datenkabel muß lang bleiben. An das Ende des grünen Kabels wird ein 1-Pin-Stecker gelötet.

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So sieht das dann aus:

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Auch vergessen hatte ich die Stromversorgung für das CPU-Modul. Das kann mit dünnen Drähten an der Stage 1, auch wieder am "SUP" geschehen.

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Idealerweise lötet man die Kabel für die CPU-Versorgung und für den Ascend-Effekt vor dem Aufbau der Stufen 1-5 an.

 

Ascend-Effekt

Das zweite Kabel kann auch sehr kurz gemacht werden. Die drei Kabel werden abisoliert, verzinnt und auf den Ascend-Streifen wie hier angegeben gelötet:

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Vorbereitung CPU

Falls das CPU-Modul noch keine Buchsenleisten hat, werden diese jetzt eingelötet. Die Teensy-Module haben keine oder sie haben Stiftleisten. In dem Fall müssen diese entweder durch Buchsenleisten ersetzt werden oder man verwendet beim OpenFire-Aufbau Buchsenleisten statt Stiftleisten. 

Beim Arduino Due sind bereits Buchsenleisten vorhanden, allerdings ist das Modul recht groß und auch vergleichsweise teuer.

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Programmieren des CPU-Moduls

Das Programmieren des CPU-Moduls wird entweder mit der Arduino IDE oder der Platform-IO/Microsoft Studio Code (beides kostenlos) vorgenommen. Dabei wird der Code von dem Kapitel "OpenFire Software" benutzt. Eventuell muss dieser noch wie in dem Software-Kapitel angepasst werden.

Für das Programmieren selbst verweise ich auf die vielen einschlägigen Youtube-Tutorials und Anleitungen im Netz. Wird das Modul am USB des Rechners angesteckt, sollte sicherheitshalber keine OpenFire-Hardware (Stromversorgung) an dem Modul angesteckt sein. 

 

Anstecken des CPU-Moduls

Nun ist erhöhte Wachsamkeit geboten. Zuerst habe ich die Spannungsversogung des CPU-Moduls vorgenommen. Beim Teensy LC ist der 5V-Eingang der Eckpin an der USB-Seite. Wichtig ist, dass USB und Netzteil nicht gleichzeitig gesteckt ist. 

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 Nun kommen die Datenleitungen dran. Der Ascend-Pin ist bei mir auf dem "0" des Teensy angeschlossen, das ist der zweite Pin in der Reihe (Pin 1 ist GND).

Nun folgen Stecker von Stufe 1, Stufe 2, Stufe 3. Dabei sollte jeweils der Zweig 1 der jeweiligen Stufe auf die niedrigste Zahl gesteck sein.

Auf die andere Reihe kommt Stufe 4 und Stufe 5, ebenfalls mit der entsprechenden Ausrichtung.

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So sollte das ganze nun aussehen. Das Prozessormodul sollte noch irgendwie isoliert werden, damit es nicht aus versehen mit den Alu-Flachdrähten in Berührung kommt.

Irgendwann werde ich da ein Gehäuse basteln.

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Am Ende werden die Stufen 45° gegeneinander gedreht und dabei ein Federstahldraht abwechselnd in Loch 1/Loch2 des Stapels gesteck.

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Bevor der Nachbau jetzt los geht, bitte noch das Making of OpenFire3 ansehen. Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte, aber ein Video sagt mehr als 1000 Bilder:

 

Making of OpenFire3

Ich habe ein Video auf YouTube gestellt, der den Zusammenbau erläutert:

 

 

 

Jennys Insel

Meine kleine Insel, in der alles entsteht:

Mein Arbeitsbereich, manchmal habe ich noch 2 Quadratmeter für den Bürostuhl und für die Füße. Aber das Arbeiten ist extrem effizient. Hier ist alles Griffbereit und man möge es kaum glauben, es hat ein System. 

 

Software

Die aktuelle Software ist unter der Rubrik "OpenFire Software" beschrieben und herunterladbar. Ich habe sie mit einem Arduino Due und einem Teensy LC getestet.