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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mikrokontroller oder analog? | LED Sitzobjekt für den öffentlichen Raum


Autor: Industrial-Design (Gast)
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Hallo,

wir haben bereits heute Vormittag einen Beitrag hier geschrieben, zu dem 
wir noch etwas Hilfe brauchen könnten. Die genannten Lösungen sind für 
uns noch nicht ganz eindeutig. Es wäre super, wenn noch ein paar Ideen 
hinzukommen könnten.

Digitalisieren mit Mikrokontroller und alles total harmonisch ineinander 
überfließen zu lassen klang schon einmal toll. Wie funktioniert das 
ganze? Wie steuert man drei verschiedene Kreise an und wie viel 
Programmieraufwand ist das, bzw. wie muss die Programmierung dazu 
überhaupt aussehen oder wo können wir uns da als Laien zurechtfinden?

Gibt es eventuell eine ähnlich gute analoge Lösung?

Hier der Link zu den Antworten der Anderen. 
Beitrag "Studienprojekt mit LEDs | Sitzobjekt für den öffentlichen Raum"


Und noch einmal die allgemeine Fragestellung:

Wir sind Studentinnen mit Fachrichtung Industrie-Design und befinden uns
derzeit im dritten Semester.

Unser aktuelles Projekt in „Experimentelles Gestalten“ hat zum Ziel ein
Objekt für den öffentlichen Raum zu gestalten, welches durch LEDs
beleuchtet werden soll.
Als elektrotechnisch unerfahrene benötigen wir einen Ansatz zur
möglichen Umsetzung.
Am besten so, dass auch elektrotechnische Laien mit der Fähigkeit etwas
Löten zu können und etwas Hilfe aus dem Bekanntenkreis (zum berechnen
der Widerstände und so weiter) eurer Erklärung folgen und diesen Ansatz
weiter verfolgen können.

Zur Beschreibung:
Wir wollen ein Sitzobjekt für den öffentlichen Raum gestalten. Die
Sitzfläche ist bei dem Objekt dämpfend gelagert. Wirkt von oben eine
Kraft auf die Sitzfläche, so soll diese an einen Drucksensor weiter
gegeben werden. Dieser soll die Funktion eines Potis übernehmen. Drei
darauf folgende „Kreise“, sollen jeweils mit einer Reihe von LEDs
bestückt werden, wobei jeder dieser Kreise eine andere Farbe bekommen
soll.
Mit steigendem Druck auf den Drucksensor, sollen die Farben in einander
Übergehen.

Beispiel:
1. Kreis:  15-40 kg  rote LEDs
2. Kreis:  40-55 kg  weiße LEDs
3. Kreis:  55-∞ kg  gelbe LEDs

Der Übergang von rot nach gelb soll fließend sein.
Achja, zum Schluss mag noch erwähnt sein, dass die Stromversorgung über
ein Schaltnetzteil erfolgen wird.

Tausend Dank noch einmal.

Viele Grüße

Autor: Klugscheißer (Gast)
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Hallo,

Prinzipiell werden die 3 Kreise über eine sog. PWM angesteuert. Dadurch 
ist es möglich jede Farbe zu dimmen. Durch die Helligkeit der 3 Farben 
ergibt sich dann die wahrzunehmende Farbe.

Ein kleines Mikrocontroller Progrämmchen könnte z.B. so aussehen:

1. lese Drucksensor ein
2. schaue die dazugehörigen Helligkeitswerte in einer Tabelle nach
3. stelle die PWM Puls/Pausenzeiten ein
4. gehe zu 1.

Um das Ganze etwas träger bzw. die Übergänge weicher zu machen, könnte 
man bei 1a. einen Filter einfügen, der z.B. einen zeitlichen Mittelwert 
über eine bestimmte Anzahl von Druckwerten bildet.

Der elektronische Aufwand für so etwas ist relativ gering, die 
"Intelligenz" liegt in der Programmierung des Controllers.


Analog geht so etwas natürlich auch, dann sind allerdings die 
Variationsmöglichkeiten geringer:
Man nehme drei regelbare Konstantsromquellen an die die 3 LED-Stränge 
angeschlossen werden. Mittels Operationsverstärkern wird das Drucksignal 
in entsprechende Steuerspannungen für die Stromquellen umgewandelt.

Gruß Bernd

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Drucksensor:

An was dachte ihr da.  Einen auf Dehnungsmesstreifenbasis oder einen 
Schlauch der an einen Silizium Drucksensor angeschlossen ist ?

Das Signal vom Drucksensor auf den ADC Eingang eines AVR angeschlossen.

Die Software im AVR steuert dann 3 PWM Stufen die die 3 LED Farben 
ansteuern.
Ein bisschen Software und gut ist.

Sollte eigentlich kein grosser Aufwand sein.

Gruss Helmi

Autor: Industrial-Design (Gast)
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Wir haben an einen Drucksensor folgender Art gedacht:
http://www.conrad.de/ce/de/product/503370/DRUCKSEN...

Sind andere Lösungen besser geeignet um Vertikal aufgebrachte Kraft zu 
messen?

Dank wieder einmal für die Lösungen.

Autor: adrian (Gast)
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Diese Sensoren sind zu Sensibel, haben wir in der Uni mit rumgespielt 
ist nur eine Folie und ihr müsstet noch eine Mechanik schaffen.
Vielleicht solltet ihr in Betracht ziehen eine Digitale Personenwaage zu 
zerlegen da deren Inhalt euren geforderten Kräften gewachsen ist.

Autor: Buschdoktor (Gast)
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Luftmatraze mit per Schlauch angeschlossenden Luftdruck Sensor ?

Autor: Andreas K. (derandi)
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Warum keine normalen Kraftmessdosen? Gibts in allen möglichen Formen:
http://www.me-systeme.de/dms_kd.html
Dosenförmige Wäägemodule liesen sich sicher leicht in den Beinen des 
Sitzobjekts (klingt nicht sehr einladend) verstecken.

Bau doch ein paar davon aus einer Personenwaage aus, das sollte auch 
gleich den rechten Messbereich haben.

Autor: A. L. (vantage)
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Die Ansteuerung für das Projekt könnte man über ein preiswertes Arduino 
Duemilanove Board 
(http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDuemilanove) machen, und dann 
über SPI die TI TLC5940 PWM Controller (zur Zeit leider schwer 
lieferbar, soll aber die Wochen laut TI wieder besser werden) ansteuern. 
Dazu gibt es von Alex Leone auch eine passende Library, die das Leben 
vereinfacht: http://code.google.com/p/tlc5940arduino/

Kompliziert wird es, wenn die angesteuerten Leds mehr als 20-40 mA pro 
Led verbrauchen, da knabbere ich auch gerade dran. Der TLC5940 kann zwar 
laut Datenblatt im DIL Gehäuse theoretisch 120 mA pro Kanal, aber die 
Wärme abzuführen ist ein echtes Problem. Wenn die einzelnen Leds jeweils 
unter 40 mA bleiben, geht es aber nach meiner Erfahrung ohne zusätzliche 
Treiberhardware. Ihr braucht zwei Spannungsversorgungen, 5 Volt mit 
0,5-1A für das Arduino Board und die TLCs, und 3,8 Volt (die Forward 
Voltage der blauen Leds sollte erreicht werden) mit dem Gesamtstrom der 
eingesetzten Leds und etwas Reserve.

Der AVR ATMega328 auf dem Arduino Board hat mehrere Analogeingänge, 
einer sollte für die Auswertung eines Drucksensors ausreichen, die 
Auflösung beträgt 1024 Stufen (0-5 Volt), da lässt sich dann auch ein 
gleichmässiger Farbübergang je nach Gewicht (viel Spass beim Kalibrieren 
;-) ermöglichen.  EIn Programm in C für Euer Projekt dürfte sich in 
kompakten 100-200 Zeilen realisieren lassen. Den gesamten Zeitaufwand 
sollte man nicht unterschätzen, wenn man in den Themen noch keine 
Erfahrung hat. Das Erstellen eigener Treiberplatinen für die TLCs und 
die Leds über Eagle wäre z.b. ein sinnvoller Schritt, um die 
Realisierung und den Aufbau etwas einfacher und fehlerfreier zu 
gestalten.

Viel Erfolg,
Adrian

Autor: Chris (Gast)
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> Mikrokontroller oder analog?

Ganz klar Mikrocontroller. Analog geht das natürlich auch und auch da 
mit PWM, aber man braucht dafür m.M.n. mehr Erfahrung als mit einem 
Controller. Außerdem müßte man die analogen Dinger vermutlich für einen 
schönen Übergang der Farben einzeln justieren. Das ist nicht so toll, 
wenn ihr gleich mehrere davon bauen/aufstellen wollt.


> wir sind an der FH-Osnabrück

Klasse, die FH Osnabrück hat unter anderem auch Studengänge für 
Elektrotechnik und Technische Informatik. In den Studieninhalten
http://www.ecs.fh-osnabrueck.de/12116.html
http://www.ecs.fh-osnabrueck.de/12793.html
ist alles drin, was man für so ein Projekt braucht. Warum fragt ihr 
nicht mal "nebenan"? :-)

Gruß,
  Chris

Autor: J. V. (janvi)
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Guck mal bei Freescale. Dort gibt es kapazitive Sensoren die in 
Autositzen eingebaut werden. Aufgrund der Dämpfung der davor sitzenden 
Wassermasse kann das Teil das Körpergewicht des Fahrers abschätzen und 
stellt damit die Rückhaltekraft des Gurtstraffers bei einem Unfall ein. 
Das ganze ist billig, bewährt und braucht keine Mechanik. (Vielleicht 
sollten sich die Designer aber auch nicht so ganz weit zum Fenster 
rauslehnen ...)

Autor: Tim (Gast)
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@ Industrial-Design:

Ich dachte, ich hätte gestern schon einen Beitrag geschrieben - 
anscheinend habe ich ihn aber nicht abgeschickt.

Wie meine Vorredner rate ich auch zu einer Mikrocontrollerlösung. Dann 
sieht es vernünftig aus.

Wenn ihr Interesse habt, helfe ich euch gerne. Wo ist denn eure 
Hochschule?
Mein Hilfeangebot hat folgenden Grund: In absehbarer Zukunft möchte ich 
evtl. mal etwas in Sachen "Elektronik für Industriedesigner" machen. Da 
würde euer Projekt sehr gut passen.

Bei Interesse meldet euch mal: tihe0004@stud.fh-kl.de

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