Durch den simul+Mitmachfonds war es uns möglich, eine Tag- und Nacht-Simulation für unsere Ausstellungsräume aufzubauen.
Für die erste Version kam ein Arduino Mega als Hauptsteuerung zum Einsatz. Aufgrund der Erfahrungen aus anderen Projekten erfolgte später die Umstellung auf einen ESP32. Dadurch konnte die Steuerung um ein Web-Interface erweitert werden, über das viele Funktionen direkt konfiguriert werden können. Separate Schalter und Potentiometer sind dadurch nur noch eingeschränkt erforderlich. Unter anderem lassen sich Zeiten und Abläufe nun deutlich präziser einstellen.
Für die Beleuchtung werden adressierbare LEDs vom Typ SK6812 verwendet. Im Gegensatz zu klassischen WS2812B besitzen diese zusätzlich eine echte Weiß-LED (RGBW statt RGB). Dadurch sind natürlichere Lichtfarben sowie realistischere Tag- und Nachtbeleuchtungen möglich.
Für unsere Hallenbeleuchtung verwenden wir insgesamt 4440 SK6812-LEDs, was einer Gesamtlänge von etwa 74 m LED-Band entspricht.
Die Spannungsversorgung erfolgt über sieben 5-V-DC-Netzteile. Durch die Aufteilung auf mehrere Netzteile konnten die Leitungswege der Spannungsversorgung deutlich verkürzt werden.
Bei den ersten Testaufbauten zeigte sich, dass der Spannungsabfall über längere Leitungen zu groß wurde. Dadurch funktionierte nur etwa die Hälfte der LEDs korrekt beziehungsweise es kam zu Helligkeits- und Farbabweichungen. Durch die dezentrale Einspeisung und die kürzeren Leitungswege konnte dieses Problem behoben werden.
Theoretisch könnten alle LEDs auch als ein einzelner zusammenhängender Strang betrieben werden. Aufgrund der großen Anzahl an LEDs sowie der langen Leitungswege wäre dies jedoch nur mit erheblichem technischem Aufwand zuverlässig umsetzbar gewesen. Deshalb wurde die Beleuchtung in mehrere Gruppen aufgeteilt und über separate Verstärker sowie Einspeisungen aufgebaut.
Folgende Details werden in Kürze ergänzt:
- Hinweise zur Anpassung an eigene Beleuchtungen
- vereinfachter Schaltplan
- Beispielcode für die Arduino IDE
- Beschreibung der Pin-Belegung
Hinweise aus dem Aufbau Während der ersten Testaufbauten kam es teilweise zu Störungen der WLAN-Verbindungen sowie zu Problemen bei der LED-Ansteuerung. Als Ursache stellten sich unter anderem ältere beziehungsweise einfache Schaltnetzteile heraus, die starke Störungen verursachten. Nach dem Austausch beziehungsweise der besseren Aufteilung der Spannungsversorgung konnte die Stabilität der Anlage deutlich verbessert werden.