www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IR-LED-Schaltung für WiiMote-Erkennung / Der Mensch als MIDI-Instrument :)


Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

ich bin ein Neuling in Sachen Elektronik. Beschäftige mich eher mit der 
Programmierung. In meinem aktuellen Freizeitprojekt komme ich grade 
allerdings wieder zu dem Punkt, IR-LED-Schaltungen zu bauen und würde 
mich da über ein paar Ratschläge von euch freuen ;)

Letztes Jahr habe ich bereits eine Schaltung gebaut bei der ich 2x 3V 
Mignon/AA / 2200mA Batterien einfach an eine IR-LED angeschlossen habe 
um einen simplen IR-Stift zu bauen, der dann per WiiMote, Bluetooth, 
Beamer und Software eine interaktive Whiteboard-Lösung betrieben hat. 
(An der Wand des Wohnzimmers mit dem IR-Pen Windows, Linux oder MacOS 
steuern) Diese Schaltung ohne Vorwiderstand hat natürlich dazu geführt, 
das die LEDs gnadenlos starben, wie die Fliegen *g

Mittlerweile habe ich dazu gelernt und möchte eine Schaltung mit einer 
1,5V Mignon AA Batterie/Akku / 2200 mA Stromquelle, Vorwiderstand und 
Leistungsstarker IR-LED im 850nm-Wellenlängenbereich bauen. Die 
Komponenten dazu würde ich bei Conrad kaufen wollen.

Die meisten IR-LED's liegen ja im 880nm-Bereich (Peak), strahlen aber 
auch im unteren Bereich ab. Da die WiiMote einen IR-Filter verbaut hat 
welcher nur 850nm durchlässt, wäre also eine IR-LED optimal die in 
diesem Bereich besonders gute Leistung zeigt.

Ich habe mir dazu ein paar Vishay TSAL 6200 besorgt (Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15...).

Wenn ich das richtig verstehe, kann ich diese TSAL 6200-LED im 
Dauerbetrieb mit 100mA und 1,35V betreiben (?) Wahrscheinlich sollte ich 
dabei aber auf exakt 1,35 V aber unter 100 mA bleiben (?)

In der Konsequenz dachte ich dann an folgende Schaltung:

Battery-Tray für Mignon/AA Battarie an + Pol verbinden mit 10 Ohm / 1/4 
W Vorwiderstand danach verbinden mit Anode der LED (längeres Beinchen). 
Dann den - Pol des Battery-Tray verbinden mit Kathode der IR-LED. Die 
1,5 V, 2200 mA Batterie/Akku rein und es strahlt infrarot? ;)

Das ganze würde ich dann 2x verbauen, sodass 2 IR-LEDs dauerleuchten 
können.

Die Schaltungen werden dann so verbaut, dass ich sie in einem 
elastischen Stretch-Gurt verbauen kann, der um die Hand gewickelt wird. 
Die IR-LEDs strahlen dann aus meinen Handinnenflächen in Richtung der 
WiiMote.

Die Werte, welche die IR-Kamera der WiiMote ermittelt, lese ich dann 
über Bluetooth-Verbindung in meinem Programm am Rechner aus. (Das läuft 
schon) Daraus ermittle ich die Bewegungstweens der Person. Die 
Handbewegungen zeige ich am Monitor / PC mittels der Programmoberfläche 
an.

Abschließend errechne ich aus den Tweens der Person MIDI-Daten und leite 
diese an einen virtuellen MIDI-Port weiter. Software-Syntheziser wie 
Logic Pro und Pro Tools können dann die Daten des "menschlichen 
MIDI-Instruments" in grandiose Sounds verarbeiten ;)

Damit kann man dann Teremin- und andere Freestyle/Effekt-Instrumente für 
< 40 Euro im Selbstbau umsetzen. Die Tween-Erkennung und deren 
Software-Midi-Übersetzung entscheiden dann über den Output-Sound. 
(Theremin, z.B. wie rechts oben im Video, ein Moog Theremin 
Youtube-Video "Gnarls Barkley Crazy Theremin Jam - by Randy George" bzw. 
Youtube-Video "テルミン "Over The Rainbow " on the Theremin" )

Es fehlt eigl. nur noch diese kleine IR-LED Schaltung, damit ich die 
Algorithmen der Tween-Erkennung korrekt implementieren kann.

Freu mich auf Feedback!

Danke im Voraus und LG,
Aron

Autor: Bong (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit nem Akku wirst du da leider kaum Glück haben, wenn, dann schon eher 
mit zwei Akkus und nem Vorwiderstand (Udiff/Isoll). Wenn ich das 
nachrechne für 100 mA, dann kommt bei mir ein 1R5-Widerstand raus:

(1,5 - 1,35) : 0,1 = 0,15 : 0,1 = 1,5 (R)

Bei einem 10R-Widerstand wäre der Strom nur 15mA. Das ist wahrscheinlich 
etwas zu wenig. Mehr Strom heißt hellere LED heißt besserer Kontrast 
(bei der Wiimote).

Autor: Bong (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also die Rechnung war natürlich für eine Batterie und nicht, wie man 
annehmen könnte, für zwei Akkus.

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achso, also dann eher 1x Batterie 1,5V, 2200mA und Vorwiderstand mit 1,5 
Ohm / 1/4 W?

Autor: Bong (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gilt noch zu beachten, dass frische Batterien etwas höhere Spannungen 
bringen und Widerstände auch innerhalb ihrer Toleranz vom Sollwiderstand 
abweichen. Wenn's blöd läuft, dann ist der Widerstand 5% zu gering und 
deine neue Batterie pumpt dir mit ihrer hohen Spannung zu viel Strom 
durch die Diode. Deswegen eher einen 1R8 oder vielleicht 2R2 nehmen.

Verlustleistung musst du dann ausrechnen P = U²/R

Autor: Bong (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ansonsten bist du mit der 1,5V-Batterie auf der richtigen Fährte 
(2200mAh wirst du vermutlich nicht finden). Mit dem U² in der Formel ist 
die Differenzspannung (z.B 0,15V, realistisch bei neuer Batterie auch 
0,3V) gemeint.

Autor: Markus J. (markusj)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hinweis am Rande: Die Wiimotes sind nicht auf 850nm am empfindlichsten, 
sondern bei 940-950nm ...

mfG
Markus

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oh, sorry du hast natürlich recht! 950nm sinds... hab den Topic auf 
wiimoteproject.com nicht vollständig gelesen...

Also wird es doch eher diese IR-LED:
http://www.conrad.de/ce/de/product/153641/IR-EMITT...

Bei diesem Datenblatt:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15...

Kann ich bei dieser IR-LED auch noch mit meiner 1,5V/2200mA Batterie und 
dem 1,5/1,8 Ohm/ 1/4 Watt Vorwiderstand im Dauerbetrieb arbeiten?

LG und vielen Dank,
Aron

Hier nochmal ein Auszug von wiimoteproject.com: 
(http://www.wiimoteproject.com/ir-pens/what-is-the-...)

--
Off the top of my head, I was wrong.

To determine the relative sensitivity of the Wii Remote, two leds with 
similar characteristics were used: SFH4231 (940nm, 180mW TRP @ 1A) and 
SFH4230 (850nm, 200mW TRP @ 1A).  Both devices provide an approximately 
Lambertian distribution of light, with a 1A maximum continuous current 
and 1.8V drop.

The LEDs were attached in series with a laboratory power supply, 5-digit 
ammeter, and 0.5-ohm resistor.  The LEDs were positioned vertically 
approximately 30cm apart, facing a Wii Remote approximately 5m away. 
Measurements were taken with camera gain values between 0x10 to 0x40 and 
minimum blob size of 3.  For each configuration, the minimum current at 
which each LED became visible was recoded.  Gain values higher than 0x40 
resulted in the 850nm LED being undetectable even at 1A.

Without filter window in place: The 940nm LED was detectable with 
approximately 12% the current required to detect the 850nm LED.

With filter window in place: The 940nm LED was detectable with 
approximately 15% the current required to detect the 850nm LED.

Executive summary:  The Wii Remote is at least 5 times more sensitive to 
940nm than 850nm.
--

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
CQY99
http://www.conrad.de/ce/de/product/184500/

Dann ruhig mit 2 Batterien (sicher, das es keine akkus werden sollten?) 
in Reihe arbeiten und mit kurzen scharfen schmalen Pulsen die LED mit 
300-500mA pulsen. Den maximalen Tastgrad kann man dem Datenblatt 
entnehmen (FIG.3 auf Seite3).100µs an 400µs aus zum Beispiel.

Die maximale Flussspannung, die über der Diode zu messen sein wird 
beträgt, lt.Datenblatt
Parameter     Test Conditions       Type Symbol    Min Typ Max  Unit
Forward Voltage IF=1.5A, tp=100µs TSUS5400/5401 VF 2.2 --- 3.4   V

Diese Spannung stellt sich von selbst ein interessiert nur in sofern, 
als das wir diese im Fall eines Falles bereitstellen müssen. Wird also 
schon mit zwei (Akku)Zellen kanpp. Bei AlkaliMangan-LR6 passt es besser.

Als Vorwiderstand eine Drossel, die bei einer Stromdurchflutung 
innerhalb 100µs den Strom auf genau den Spitzenwert ansteigen läst, den 
Du in deiner Schaltung vorsehen willst.

I= U x t / L Strom gleich Spannung mal Zeit durch Induktivität

I =1V x 100µs / 330µH = ca.300mA, wenn man 1V als Spannungsdifferenz 
zwischen Batterie/Akku und LED heranzieht. Dann auschalten und 400µs 
warten.
Strom fliesst dann über die Freilaufdiode oder NFET weiter, kann aber 
nicht mehr werden, als 300mA.

+++++++++

Also klar, man kann auch einen Vorwiderstand nehmen und die LED mit 
ihrem maximalen DC von 150mA(CQY99) betreiben. Ich würde es halt mit der 
Drossel und 'nem Tiny45 bauen und die LED pulsen. (Dafür kann ich kein 
Wiimote mit Bluetot programmieren)

Verträgt die Wii denn eigentlich IR-DC? oder müssen die LEDs gepulst 
werden (so wie bei "anderen" den IR-Remote Empfängern auch?)

Ich lass das erstmal hier so stehen und schmöker mal bei 
"wiimoteproject".

Viele Grüße und viel Erfolg beim Programmieren
Axelr.

Autor: Aron H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi, dank Dir für Deinen ausführlichen Response. Gepulst wäre sicher die 
elegantere Lösung! Da die WiiMote aber hervoragend DC verträgt Versuch 
ich mich lieber erstmal an "Bongs" / dem DC-Vorschlag :) (dank dir für 
die Berechnungen)

Bin grad nochmal Aufdem weg zum Conrad. Werde Code und Baupläne dann 
opensource Online stellen, sobald ich was funktionierendes laufen hab! 
:)

Danke & Gruß,
Aron

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, die Schaltung funktioniert. Verwendet wurde ein 1R8 Vorwiderstand, 
950nm 1,3V IR-Emitter von OSRAM (LD 274) (100mA), 1,5 V AAA Mignon 
Batterie, Schalter (Schaltleistung 125V, 300mA).

Alles zusammen habe ich mal hochgeladen. Einfach die Anhänge anschauen 
für visuellen Schaltplan und Komponenten inkl. Conrad-Best.-Nr und 
Preise etc.

Bilder sind etwas größer, da viele Infos nur klein geschrieben sind und 
daher großes Format gewählt werden musste damit man alles lesen kann.

LG und vielen Dank für eure Unterstützung!

Jetzt gehts an die Algorithmen,
Aron

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Live-Bild :)

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, die ersten Ergebnisse sind da. Der Gitarren-Controller des 
Wii-Systems sowie die IR-Handflächen-LED's agieren mit meinem 
Java-Programm als MIDI-Instrumente.

Hätte wer Lust Betatesting durchzuführen?

Ich würde für Windows, Linux und Mac Betatester suchen, die Lust haben,
experimentelle Soundeffekte und Melodien damit zu erstellen.

LG,
Aron

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, alles ist erfolgreich umgesetzt! Vielen Dank nochmal!

Die Ergebnisse und vor allem Sounds aus der IR-LED und Deckenlampe ^^
könnt ihr in meinem Video dazu sehen:

Youtube-Video "HyperHMI - Wii Theremin & Effect System / Light to Sound sequencer"

---

Jetzt geht es weiter - ich möchte das ganze "in Hardware" umsetzen,
um damit einen CV (Control Voltage) Input für meinen Analog-Synthi zu 
bauen.

Mehr dazu hier:

LG,
Aron

Autor: Martin Gerken (mager)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Coole Idee. Schade, dass es HyperHMI nur für MacOS gibt. Ansonsten würde 
ich die LED mit einer Konstantstromquelle betreiben, und wie oben gesagt 
per Vorwiderstand nur als Prototyp.

Autor: Aron H. (krymel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmm wäre ganz leicht auf Linux und Windows zu portieren.
Da müsste man nur auf eine andere Java-MIDI-API umstellen.

Problem an der Sache ist eigl. nur meine fehlende Zeit ;)

btw: In Hardware wäre es noch cooler: Hab dazu mal einen Thread 
aufgemacht:

Beitrag "IR-Kamera, Lichtquellen-Position in auf LCD-Disp. anzeigen und Signale in CV ausgeben ;)"

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.