Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stab mit LEDs bestücken um Bilder mit Langzeitbelichtung zu erstellen


von Chandler B. (chandler)


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Hallo,
ich habe vor ein Projekt zu machen.
Ziel soll es sein, einen Stab, welcher längs LEDs (WS2812b) bestückt ist 
zu haben. Diesen kann ich dann senkrecht halten und einfach ein stück 
Laufen.
Mittels einen Controller (ESP32) werden die LEDs dann einzeln 
angesteuert.
Eine Powerbank oder Batterien würde ich dann auch noch befestigen.
Eine Kamera, welche eine Langzeitbelichtung macht, nimmt das ganze auf.
Zum ende soll dann ein Bild zu sehen sein.

Wäre so etwas prinzipiell möglich? Natürlich ist mir bewusst, dass man 
das richtige tempo laufen muss, damit das Bild passt.
Einen ESP32 habe ich mir gewählt, damit ich mehrere Bilder speichern 
kann. Diese kann man entweder mittels einer Taste durch toggeln, oder 
später sogar mir dem Handy auswählen. Evtl. wird es dann irgendwann so 
möglich, dass ich die Bilder am PC erstellen kann und dann auf dem 
Controller übertragen kann.

Es ist natürlich sehr viel testen, wie schnell die LEDs geschaltet 
werden müssen. Dies kommt natürlich auf das Lauftempo drauf an.

Wäre so etwas prinzipiell möglich?
Oder was seht ihr für Schwierigkeiten?

Also mit einem ESP habe ich prinzipiell schon einmal gearbeitet. Das 
Programmieren an für sich sehe ich nicht als das größte Problem. Eher, 
das zeitliche ansteuern der LEDs.

: Bearbeitet durch User
von Device N. (device_n828)


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Chandler B. schrieb:
> Wäre so etwas prinzipiell möglich?

Ja, hab ich schon mit einem STM32 und SD Karte genau so realisiert. 
Interessanterweise ist die Gehgeschwindigkeit gar nicht so kritisch, 
kann man aber optional auch mit einem Sensor (GPS, etc.), oder mit einer 
Schrittgeschwindigkeitsanzeige optimieren. Habe damals 144 LEDs/m 
verwendet um möglichst hochauflösende Bilder anzuzeigen (optional auch 
mehrere LED_Streifen versetzt nebeneinander anordnen).

Du könntest die Bilder in den Flash des ESP32 speichern (LittleFS), wenn 
nicht zu groß und ein Webinterface dafür bauen.

: Bearbeitet durch User
von Michael W. (miks)


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von Axel R. (axlr)


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Hab ich als Taschenlampe gebastelt. Zu Silvester damals "Happy New Year" 
stand dann in der Luft. Hab ich noch irgendwo rumliegen. Nagut; war kein 
Bild.

von Axel R. (axlr)


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Hab se gefunden
Is ja auch schon wieder 11 Jahre her.
Als Folgeauftrag sollte ich dann eine 6Meter Teleskop-GFK-Angelrute 
entsprechend bestücken. Als Fussballfahne fürs Stadion. Blieb aber 
wieder bei 85% liegen. Man kennt das.

von Chandler B. (chandler)


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Device N. schrieb:
> Ja, hab ich schon mit einem STM32 und SD Karte genau so realisiert.
> Interessanterweise ist die Gehgeschwindigkeit gar nicht so kritisch,
> kann man aber optional auch mit einem Sensor (GPS, etc.), oder mit einer
> Schrittgeschwindigkeitsanzeige optimieren. Habe damals 144 LEDs/m
> verwendet um möglichst hochauflösende Bilder anzuzeigen (optional auch
> mehrere LED_Streifen versetzt nebeneinander anordnen).

Das ist schon einmal beruhigend zu hören :D .
Habe gerade nur einen LED-Streifen 1m mit 60 LEDs/m hier. Aber zum 
Anfangen sollte es genügen.
Natürlich wäre es schöner, die 144 LEDs zu nehmen. Das wird dann meine 
Version 0.2 ;)
Das mit den mehreren LED Streifen versetzt ist eine richtig gute Idee, 
da kann man dann evtl. sogar einen 3D effekt mit erzeugen. muss ich 
später ausprobieren (in Version 0.5 oder so ;) )
Ich bin auch am überlegen, ob ich es größer machen soll. Also bis 2 
meter lang. Und das in feiner Auflösung wären dann 288 LEDs.
Der Strom sollte nicht das Problem sein. Aber ich denke, dann müsste ich 
in der Mitte des Streifens die Datenleitung neu (bzw. eine andere) 
einspeisen, damit die Bilder schnell genug dargestellt werden können.


Axel R. schrieb:
> Hab se gefunden
> Is ja auch schon wieder 11 Jahre her.

Wow, das finde ich cool.
Vor allem, weil es gar nicht nach einer Bastellösung aussieht.
Also es ist alles schön in der Lampe selber verstaut und es kommen keine 
Drähte o.ä. nach außen.
Hast du die Platine für die Lampe dann aber selber geätzt?

von Jens M. (schuchkleisser)


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Chandler B. schrieb:
> Und das in feiner Auflösung wären dann 288 LEDs.

Das sind gerade mal 3,6dpi, da muss man schon recht weit weg sein um 
kein allzu grobes Bild zu sehen. Aber bei 2m Bildhöhe ja ebenso....

Ich hatte schon vor 30 Jahren einen "Notfallstick" im Auto, ein 40cm 
langer Stab mit 32 roten LEDs und einer Tastatur hintendrauf, der 
verschiedene Nachrichten blinken konnte, z.B. "UNFALL", "HILFE", 
"ACHTUNG", "NEBEL" und auch 16 freie Buchstaben als eine Nachricht 
eintippbar.

Faszinierend: ein Schüttelschalter, der die beiden Anschläge beim 
Schwenken des Stabs erfasst hat (tatsächlich rechts und links!) und das 
Timing wurde gemessen, so das man kleine oder große Bögen schwenken 
konnte und die Nachricht trotzdem komplett lesbar war (nach dem ersten 
Schwenk und bei gleichmäßigem Schwenken logischerweise).

Sowas nennt man "Persistence of Vision"-Display, und Elektor hatte vor 
ewigen Jahren sogar mal eine Propelleruhr, auch das ein Hype der 
Jahrtausendwende.
Ich wette das es etliche Bastelprojekte dazu frei im Netz gibt.

von Dennis S. (whiterussian)


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Jo, gabs vor 25 Jahren auch schon für die Fahrradspeichen - mit Texten 
und beweglichen Bildern...

Gibt es bestimmt auch heute noch

https://www.youtube.com/watch?v=8LGdvYT-GWM

von Chandler B. (chandler)


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Dennis S. schrieb:
> Jo, gabs vor 25 Jahren auch schon für die Fahrradspeichen - mit Texten
> und beweglichen Bildern...

Michael W. schrieb:
> Etwa sowas wie das hier?
>
> https://www.lighttoys.cz/product/visual-poi-v5-classic/

Das soll nicht ganz so werden.
ich möchte nicht, dass man es durch die Bewegung sieht, sondern einfach 
ein Bild machen.

Ich mache ein Bild mit einer Langzeitbelichtung, laufe dann einmal mit 
dem Stab durch das Bild und die Einzelnen LEDs werden dann so 
angesteuert, dass ein Bild entsteht.

Anfangen werde ich mit einem einfachen Kreuz oder Viereck.
Später dann eine Blume oder ein Baum o.ä.
So zumindest mein Gedanke ;)

von Jens M. (schuchkleisser)


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Chandler B. schrieb:
> ich möchte nicht, dass man es durch die Bewegung sieht, sondern einfach
> ein Bild machen.

Nuja, ob die Trägheit deines Auges oder die deines Fotoapparats genutzt 
wird ist vom Effekt her egal.
Nur das der Fotoapparat auch sekundenlang "zusehen" kann, wohingegen das 
Auge nur zehntelsekunden schafft, man also recht schnell blinken muss.
Ich denke das zum Fotografieren auch die normale Datenrate der LEDs 
reicht.

Im Prinzip wird das so wie das Malen mit bunten Taschenlampen auf 
Langzeitbelichtungen, nur automatisiert.

von Paredros (paredros)


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Ich habe das auch mal mit WS2812 probiert, das Ergebnis war jedoch 
suboptimal, das die einzelnen LED zu sehr unterschiedlichen Zeiten die 
ihnen zugewiesene Farbe annehmen.  Nachdem eine Reihe LED geladen wurde 
erfolgen die zugewiesene Anzeige in einem zufälligen Zeitfenster. Das 
führte zu recht verschmierten Bildern.
Mit APA102 bzw. SK9822 sind diesbezüglich genauer, hier findet das 
Umschalten  auf den neuen Zustand gleichzeitig statt.

https://cpldcpu.com/2014/08/27/apa102/
https://cpldcpu.com/2016/12/13/sk9822-a-clone-of-the-apa102/

Zunächst habe ich es mit verschiedenen MEMS Bausteinen gearbeitet, der 
Software-Overhead war recht groß, das die Beschleunigungsrichtung durch 
die Schwenkbewegung je nach Handhabung x, y, und z-Komponenten 
beinhaltet.

Weit schneller ging es dann mit einem selbstgebauten Sensor: Ein 
Messingröhrchen von 3cm Länge mit einer Kugellagerkugel darin. Das ganze 
quer über den Stab gelegt und vor jeder Öffnung mit etwas Abstand einen 
Metallpin.

Das Röhrchen auf Masse und die beiden Stifte links und rechts jeweils 
auf einen Arduino Nano, der Kontakt mit der Kugel löste jeweils einen 
Interrupt aus, bischen Entprellcode. Die Logik ist allerdings einfach, 
da es immer nur einen "Rechts" Impuls gibt, gefolgt von einem "Links".

Finde den Code leider nicht mehr, war für einen Kindergeburtstag vor ca. 
10 Jahren. Sollte ich ihn finden, poste ich ihn noch.

von Axel R. (axlr)


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> Axel R. schrieb:
>> Hab se gefunden
>> Is ja auch schon wieder 11 Jahre her.
>
> Wow, das finde ich cool.
> Vor allem, weil es gar nicht nach einer Bastellösung aussieht.
> Also es ist alles schön in der Lampe selber verstaut und es kommen keine
> Drähte o.ä. nach außen.
> Hast du die Platine für die Lampe dann aber selber geätzt?

Danke ☺️

Nein, da hab ich nichts selbst geätzt. Das ist alles auf Lochraster 
gelötet und mit 0.1er CuL „verdrahtet“. Der kleine Atmel liegt kopfüber 
und vom MLF-Gehäuse gehen dann die einzelnen Pads zu den Lötpunkten auf 
der Platine. Abblock-Cs sind direkt oben auf dem Massepad gelötet. Die 
LEDs sind weiße 0402er. Die Vorwiderstände kann man vielleicht erahnen. 
Sind gleich mit daneben.
Angesteuert über 2x8bit parallel. Der Text liegt im Flash und wird dann 
spaltenweise im Timerimterrupt ausgegeben. Die zwillingsleitung (rot 
grün CuL, die da hinten mit raushängt) hängt an der UART und man Kann 
hier neue Texte (Bootloader) einspielen.
Also eigentlich hardcodiert per Firmwareupdate, weil der Text im Flash 
liegt. Ist n Mega88.

Den Reflektor musste ich am Fuß ein wenig abschleifen, um die Bauhöhe 
der Platine auszugleichen (1.7mm - 2.0mm ca)

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Chandler B. schrieb:
> Ziel soll es sein, einen Stab, welcher längs LEDs (WS2812b) bestückt ist
> zu haben. Diesen kann ich dann senkrecht halten und einfach ein stück
> Laufen.
> Mittels einen Controller (ESP32) werden die LEDs dann einzeln
> angesteuert.
> Eine Powerbank oder Batterien würde ich dann auch noch befestigen.
> Eine Kamera, welche eine Langzeitbelichtung macht, nimmt das ganze auf.
> Zum ende soll dann ein Bild zu sehen sein.

Da gab es doch vor Jahren schonmal einen Hype drum. Gängige Bezeichnung 
ist POV - Persistence Of Vision oder POI - Persistence Of Image. 
Aber wenn man nur einen Stab durch die Gegend trägt, ist dessen Bewegung 
nicht annähernd gleichmäßig genug und vor allem zu langsam.

Gängiger ist die Befestigung des Stabs an der Speiche eine Rades (z.B. 
am Fahrrad) und dann Synchronisierung mit der Umdrehungsgeschwindigkeit.

In der Video-"Kunst" sieht man sowas auch, aber meistens mit Leuten die 
Lichter halten und die entsprechend bewegen. Da gab es IIRC sogar mal 
eine "Sendung mit der Maus" dazu.

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