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OpenFire1 (parallele Strings):

OpenFire1 ist die einfachste Version des elektrischen Feuerwerks. Alle Streifen sind parallel an einem Port des Prozessormoduls angebunden. Die Lösung kann mit in allen Größen gebaut werden (20cm Durchmesser bis 2m Durchmesser). Zu beachten ist, dass eventuell die Treiberleistung des Prozessorports nicht ausreicht, um alle Ketten zu treiben. In dem Fall muss auf einer Experimentierplatine ein Leitungstreiber aus zwei bis 3 Treibern (mit Stützkondensatoren) gebaut werden. 

Hier der Schaltplan (kann heruntergeladen werden und hat mehr Auflösung):

 

Hier exemplarisch die Lösung für die 50cm-Durchmesser-Variante:

Meine Lösung sollte locker auf einen Tisch passen und auch zerlegbar wieder wenig Platz benötigen. Ich habe Statt den "Lichterketten" WS2812B-Streifen bei Aliexpress geordert. Die Streifen sind in verschiedenen Leuchtdioden-Dichten erhältlich. Meine Wahl hat sich an dem obigen Originalvideo orientiert, weil sie einen guten Kompromiss zwischen LED-Zahl und Kosten- und Stromaufwand darstellt.

 

Hier die Einkaufsliste (Links sind ein Vorschlag):

ACHTUNG: Sind mehrere Posten unter einem "Item" aufgeführt, sind das alternative Quellen, benötigt wird das nur einmal.

Item Supplier Remarks Link
PCB 2x Aisler.net 2x 3 Boards https://aisler.net/p/EGPYJNNL
  1x JLCPCB.com inc. VAT, you get 5x6 Boards Gerber-File, download here
          
CPU 1x Berrybase.berrybase.de Teensy LC, ohne Header https://www.berrybase.de/dev.-boards/teensy/teensy-lc-ohne-header
  1x Berrybase.berrybase.de Arduino Due https://www.berrybase.de/dev.-boards/arduino/offizielle-boards/arduino-due
         
LEDs 2x Aliexpress.com 5m, 30 IP30, Black PCB Aliexpress LED-Stripes
  2x Reichelt.de OPT ST4491 ...150 LEDs, 5 m, WS2812b https://www.reichelt.de/led-streifen-digital-rgb-150-leds-5-m-ws2812b-opt-st4491-p260970.html?PROVID=2788
         
Powersupply 1x Reichelt MW GST25E05 Steckernetzteil, 20 W, 5 V, 4 A Reichelt, Steckernetzteil
         
Coupler 1x Reichelt.de Hohlkupplung 5,5mm/2.1mm https://www.reichelt.de/kupplung-knickschutz-aussen-5-6-mm-innen-2-1-mm-hk-21-p35259.html?&trstct=pol_1&nbc=1
Plug Connector male 6x Reichelt.de 1x4, 2,54mm https://www.reichelt.de/stiftleisten-2-54-mm-1x04-gerade-mpe-087-1-004-p119881.html?&trstct=pol_0&nbc=1
Plug Connector female 2x Reichelt.de only TEENSY LC, 1x14, 2,54mm https://www.reichelt.de/buchsenleiste-2-54mm-1x14-gerade-bkl-10120952-p266677.html?&trstct=pol_0&nbc=1
Flat-cable 1x Reichelt.de 3m x 8 needed: 0,90m x4 Reichelt, Flat-Cable
Cable 1 Reichelt.de 0,5mm^2 2x, 10m Reichelt, Cable
Shrink tubee 1x Reichelt.de SDB 9,5 TR Schrumpfschlauch-Box 8m, transparent, Ø9,5mm Reichelt, Shrink-Tube
Shrink tubee 1x Reichelt.de SDB 2,4 TR Schrumpfschlauch-Box 15m, transparent, Ø2,4mm Reichelt, Shrink-Tube
Flat-wire 1x Amazon.de Flachdraht Aluminium 5mm, 10m Amazon, Aluminium Flat-Wire
  1x floristik24.de Flachdraht Aluminium 5mm, 10m Floristik24, Aluminium Flat-Wire
         
Gewindestangetange 1x Hornbach.de Gewindestange M3, 1m Hornbach, Screw-Rod
3831304&wt_mc=de.paid.sea.google.alwayson_assortment.eis.pla.766104886.101925455740.&wt_cc1=766104886
Nuts 2x Hornbach.de Muttern M3, 100Stk, benötigt 2 Hornbach, Nuts M3
         
3D-print 5x 3D-Printer Baseplate https://fdm-druckservice.de
  1x 3D-Printer Holder, hanging version only https://fdm-druckservice.de
  1x 3D-Printer AscendHolder_30_60, hanging version only https://fdm-druckservice.de
         

 

Wie das so mit Einkaufslisten ist, die einzelnen Posten sind gering, in Summe komme ich geschätzt auf ca. 90EUR, wobei sich der Betrag auch leicht deutlich reduzieren kann wenn man das eine oder andere in der Bastelkiste findet. 

 

 

Schritt 1: Zerschneiden des 5m-Streifens  

Ich habe mit einer Haushaltsschere an den markierten Stellen die Streifen nach jeweils 15 LEDs zerschnitten. Nicht wundern, alle 30 LEDs ist bereits Lötzinn auf den Pads, weil die 5m Streifen dadurch hergestellt werden, dass jemand Streifen zu je 30 LEDs (0,5m) zu einem 5m Band zusammenlötet.

 

Schritt 2: Stecker anlöten

Dieser Schritt kann in der "Sparversion" übersprungen werden, wenn keine Steckkontakte verwendet werden.

Die 4-polige Steckerleiste so auf den Streifen löten (bitte genau so). Der eine Pol (rechts) schwebt in dieser Lösung in der Luft. Alternativ kann auch ein dreipoliger Stecker benutzt werden, da der vierte Pin nur für die OpenFire2-Variante benutzt wird.

 

Sorry, vor lauter Eifer habe ich gleich die Verkabelung vorweg genommen.

Am Ende dieses Schrittes sollten 20 absolut gleiche Streifen vor Euch liegen. Ein wichtiger Meilenstein.

 

 

Leiterplatte

Die Leiterplatte für OpenFire1 und OpenFire3 ist identisch. 

 

 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:

 

Über die grün markierten Pins wird ein Kabel gelötet. Damit sind alle 4 Kanäle zusammen geschaltet. An der Stelle wird dann auch das Datensignal des Prozessormoduls eingeleitet.

Den in der Leiterplattenversion 2 vorhandenen Pegelwandler habe ich wieder raus geschmissen. Ich habe ihn bisher nicht benötigt. 

 

Jede Leiterplatte am Eingang (IN/GND) ein längeres Kabel. Die Stromversorgung kann entweder über den Eingang (5V/GND) parallel erfolgen oder man benutzt den zweiten Port "zur nächsten Leiterplatte" und verkabelt die 5 Leiterplatten mit kurzen Kabelstückchen. Wichtig ist hier nur, dass am Schluß jede Leiterplatte einmal 5V, GND und Din versorgt bekommt. Das kann man mit einem Multimeter (Durchgangstest leicht feststellen). 

Die Kabel werden 5V, GND und Din miteinander verdrillt und verlötet. 5V und GND müssen an die Versorgung (je nach dem was da gewollt ist) angebunden werden. Die Din und ein GND das von dem verzwirbelten Din ab geht wird zum Arduino gelegt. Dort wird mit einer Steckerleiste der GND an "GND" und Din an Pin3 angesteckt.

Achtung: Der Arduino hat zwar auch eine 5V Versorgung, aber die ist für den Strom der LED viel zu gering ausgelegt. Da auf keinen Fall anschließen.

 

Schritt 4 Aufstiegseffekt

Hier benötigt man nochmals einen LED-Streifen mit 15 LEDs. Auch hier wird an den Pins 5V, GND und Din ein Kabel angelötet, die Kabel werden miteinander Verdritllt und an die Versorgung angeschlossen. Der Din des Aufstiegseffekts und eine GND-Leitung wird an den Arduino geführt, GND auf "GND" und Din an Pin4. Auch hier einfach Steckerleisten-Pins verwenden. 

 

Schritt 5 Mechanik (Variante 20cm und 50cm)

Nun kommt der mechanische Aufbau.

In das Brett wird mittig ein Loch mit 2,8mm Durchmesser gebohrt. Die Gewindestange wird mit einer Zange in die Bohrung geschraubt und presst sich so das eigene Gewinde. Alternativ kann auch einen Einschlagmutter verwendet werden. 

Die Gewindestange kann mit einem schwarzen Schrumpfschlauch oder mit Farbe etwas dezenter gemacht werden. 

Auf der anderen Seite der Gewindestange werden nun zwei Mutter ca. 50mm weit in die Gewindestange gedreht. Dann wird die erste Leiterplatte mit dem Loch auf die Stange gefädelt, es kommt eine weitere Mutter um die Leiterplatte zu fixieren und das ganze wird mit den restlichen Leiterplatten fortgesetzt.

 

Halter (Alternative)

 Während die 20cm-Variante klein und steif genug ist, um ohne alles gut zu modellieren ist, benötigt die Variante 50cm (60LEDs/m) eine Stütze.

Dazu habe ich einen Halter konstruiert, der  gleichzeitig den Stecker fixieren und in Position halten und mit der jeweiligen Buchsenleiste verhakt.

Das Ergebnis ist hier zu sehen: 

Dieser Halter führt die LED über eine Nut, eine Arretiernocke oben und unten hält den Stecker in Position. Der Streifen wird in den Halter gelegt und der rechte Teil wird umgeklappt bis es "klickt". Dann ist der LED-Streifen gut fixiert. Das Folienscharnier funktioniert bei guten Druckverhältnissen und PETG als Druckmaterial über 100 Zyklen.

Die vordere Nase dient der Arretierung in der Basisplatte.

Hier ein kleines Video von der Montage:

  

Hier ist der Träger zum herunterladen (STL-Datei):  (Carrier60.zip). ABS als Druckmaterial druckt etwas sauberer, aber dafür ist die Haltbarkeit des Folienscharniers schlechter. PLA geht nicht. Ich sehe als besten Kompromiss PETG. Wagemutige nehmen PP, das Material der Wahl für Folienscharniere.

 

Nach dem Druck ist noch sicher zu  stellen, dass die Nuten und der Clip sauber sind.

Für die Nuten habe ich ein kleines Hilfsmittel gebastelt, das Filamentreste aus der Nut zieht. Dieses sollte mit PLA gedruckt werden, da das noch eines der härtesten Filamente ist. Hier ist der Prototyp zu sehen:

Hier das entsprechende STL-File zum Drucken:  (Deflasher60.zip

Mit einem kleinen Schraubenzieher ist das Supportmaterial vom Clip zu entfernen.

Man benötigt insgesammt 20 von diesen Haltern. 

Beim Einlegen der Streifen in die Halter ist darauf zu achten, dass die Nocke des Halters links neben dem Stecker ist:

Nun wird der Clip umgelegt und arretiert.

Die passende Basisplatte für die Version mit Steckern ist hier herunterzuladen:  (Baseplate.zip

Die passende Basisplatte für die Lötvariante ohne Stecker ist hier herunterzuladen:  (BaseplateSolder.zip

Hier gibt es noch den Halter für die M3-Gewindestange zum herunterzuladen:  (Stand.zip

 

Schritt 6 Programmierung

Der Arduino wird mit einem USB-Kabel an einen PC gesteckt und mit der Arduino IDE programmiert. Wer das noch nicht gemacht hat, findet im Internet beliebig viele Tutorials zum einrichten und programmieren von Arduinos.

Hier der Code für das unten gezeigte Beispiel:

(WS2812_Firework1.zip)

Inzwischen gibt es eine neuere Version der Software, die ich einheitlich für alle Varianten in "OpenFire Software" abgelegt habe. Die Software muss eventuell je nach verwendeter Variante und verwendeten LED anders konfiguriert werden (näheres in OpenFire Software).

  

Schritt 7: Aufstecken der Streifen (Alternative)

Nun werden die Streifen an die Platinen gesteckt. Vorsicht: nicht verpolen!!!

Falls keine Stecker benutzt wurden, entfällt dieser Punkt

 

 Schritt 8: Einschalten

Wenn jetzt alles richtig ist, sollte es so aussehen: