Ton, Beleuchtung und Hub auf Knopdruck [Archiv]

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Leifileif

08.01.2020, 15:54

Hallo zusammen,

vorweg kurz meiner Person:
Ich hatte mit Eigenbau bzw. eigenen Projekten in der Richtung bisher noch keinen Kontakt, daher besitze ich keinerlei Vorwissen für mein Vorhaben. Vor allem was Elektronik angeht, bin ich nahezu bei null Wissen. Bitte behaltet dies im Hinterkopf und habt Nachsehen mit mir, falls ich mich fachlich nicht adäquat ausdrücken kann.

Das Projekt befindet sich noch am Anfang der Planungsphase. Bisher habe ich lediglich in einigen Foren und Blogs quer gelesen, was mir mehr Frage- als Ausrufezeichen eingebracht hat :).

Das habe ich vor:
Ich habe von Lego die Saturn V Rakete zusammengebaut und möchte diese in Szene setzen.
Auf Knopfdruck soll das Abspielen einer Sounddatei gestartet werden. Nach einigen Sekunden soll die Beleuchtung eingeschaltet werden. Nach weiteren Sekunden soll die auf einem kleinen Hubtisch stehende Rakete um ca. 20cm angehoben werden. "Oben" soll sie ca. eine Minute verweilen, danach werden Licht und Ton abgeschaltet und der Hubtisch fährt wieder in seine Ausgangsposition.

Meine bisherigen Gedanken/Annahmen dazu:
- Es ist ein kleiner Computer als Steuereinheit erforderlich (Raspberry Pi, Arduino o.ä.)
- Für den Ton möchte einen Lautsprecher per Klinke anschließen
- Die Beleuchtung (RGB) soll durch LED in Birnenform oder als LED-Strip realisiert werden (Bilder siehe unten)
- Beim Hubtisch dachte ich z.B. an sowas (https://www.amazon.de/dp/B07R5HQM38/ref=sspa_dk_detail_7?psc=1&pd_rd_i=B07R5HQM38&pd_rd_w=eSdZB&pf_rd_p=ba8dd0a6-f259-424f-a55c-308aa41eb539&pd_rd_wg=59ouo&pf_rd_r=BPRYKYMCANRSNM39WDTE&pd_rd_r=c5a12503-8b3b-45e0-aa26-af59aea1bd0d&spLa=ZW5jcnlwdGVkUXVhbGlmaWVyPUExV1k5NEJNRkFLS084J mVuY3J5cHRlZElkPUEwMjU5NTU0MzVRR0pGQkVPNVU3NCZlbmN yeXB0ZWRBZElkPUEwMzYyNjI3MTNUV0czN0xPUTZMTCZ3aWRnZ XROYW1lPXNwX2RldGFpbCZhY3Rpb249Y2xpY2tSZWRpcmVjdCZ kb05vdExvZ0NsaWNrPXRydWU=) o.ä. in Verbindung mit einem Motor, der die Drehung vornimmt
http://testtesttest.de
So ungefähr soll das mit der Beleuchtung aussehen:
34672 34673

Folgende Fragen spuken mir dazu aktuell im Kopf herum:
- Die Steuereinheit/Computer, sicherlich mein größtes Problem: Wie müsste sowas aussehen? Muss ich dafür selber eine Platine mit den entsprechenden Komponenten und Anschlüssen herstellen (löten) und eine entsprechende Programmierung entwerfen, die das o.g. ausführen kann oder gibt es fertige Bauteile, so dass ich z.B. nur die Stecker einstecken muss oder einem Programm sagen kann, wann was eingeschaltet werden soll und wie lange es laufen soll?
- Kriege ich die Gewindestange des Hubtischs mit dem Motor verbunden, so dass dieser diese direkt antreibt? Da die Gewindestange mit hoch fährt, müsste ich doch den Motor irgendwie an der Querstange des Tisches an dem auch die Gewindestange eindreht befestigen. Ob das klappen kann?
Ich habe auch nach Tischen mit eingebautem Motor geschaut, diese sind aber entweder auf unbestimmte Zeit nicht lieferbar oder kosten vierstellig, fallen damit also raus.
- Kennt jemand hier Internetseiten, wo ich mich hinsichtlich meiner Problemstellungen konkret in die Thematik einlesen kann?

Handwerklich traue ich mir sowas prinzipiell zu, auch wenn mir Erfahrung und wahrscheinlich zum Teil auch entsprechendes Werkzeug fehlen. Aber das Theoretische macht mir hier eindeutig Probleme, vielleicht kann und mag mir hier ja jemand helfen.
Bitte weist mich auch auf grobe Fehler in meinen Gedankengängen hin, falls Euch solche auffallen sollten.

Vielen Dank vorab für jegliche Art von Antworten und viele Grüße,

Leif

Rabenauge

08.01.2020, 17:34

Ein Arduino ist da schon ziemlich unterfordert.
Das würde, mit mehr Bstelaufwand (Käfer plus ein bisschen Hühnerfutter selber auf ne Platine löten) mit noch weniger gehen.

Deiner Fragestellung entnehme ich, dass du völlig unbedarft bist hierin- nimm nen Arduino.
Der kleinste mit USB (brauchst du zum programmieren, anderenfalls brächtest du noch nen Programmieradapter) wäre wohl der Arduino Nano.
Der stemmt diese Kleinigkeit locker.

Probleme sehe ich beim Sound: kein Arduino ist fähig, vernünftig Sound auszugeben.
Aber: die können Soundmodule ansteuern.
Den hier, zum Beispiel: Klick (https://wiki.dfrobot.com/DFPlayer_Mini_SKU_DFR0299)

Die Sounds liegen dann einfach auf ner SD-Karte.

Adressierbare RGB-LED's sind kein Problem, beispielsweise die WS 212 bzw. 2811. Das können-wenn die Stromversorgung es hergibt, auch hundert sein.

Bis hierhin liesse sich tatsächlich alles zusammenstecken, aber ich würd die Kabelage verlöten.
Das ist dann auch betriebssicher. ;)

Nen Motor kann kein Mikrocontroller direkt ansteuern, dafür wirst du _immer_ einen Treiber benötigen.
Der aber richtet sich nach deinem konkreten Motor und der Stromversorgung, daher kann man da jetzt schlecht was empfehlen.

Nen Motor mit einer Gewindestange verbinden- da findet sich sicher ne Lösung für aber: sicher willst du ein Getriebe zwischen haben.
Das muss man sich halt auch angucken.

Moppi

08.01.2020, 18:17

Hallo Leifileif!

Noch mehr andere Gedanken dazu:

Gewindestange mit Hubtisch ist eher schwierig. Einfacher wäre, wenn Du einen Motor nimmst, der einfach einen Faden aufrollt. Also ein Flaschenzug. Über der Rakete installiert, mit dünnem Faden - kaum sichtbar.
Wenn Du nur 20cm hochfahren willst, ist es aber wiederrum auch kein großes Problem, wenn die Rakete nicht schwer ist. Bis ca. 200g würde ich denken, kann es gut funktionieren. Aber die Sache mit dem Hubtisch...
Es wäre auch ein Schrittmotor mit Gewindestange möglich, wie bei 3D-Druckern, die Gewindestange muss nur geführt werden. Eine Mutter könnte man drauf setzen, an der man die Rakete befestigt. Die Gewindestange
verschwindet mittig in der Rakete.

Was Du dafür benötigen würdest:

Beispiel Gewindespindel mit Mutter drauf:
https://www.amazon.de/SIENOC-Drucker-Gewindespindel-Lineare-Stangenwelle/dp/B077MZKFG8

Dann z.B. solche Kupplungen:
https://www.amazon.de/OZUAR-Flexible-Kupplungen-Drucker-Maschine/dp/B07CWP5J1P

Dann einen Nema17 Schrittmotor, es gibt auch Kombinationen:
https://www.amazon.de/Cimoto-17HS4401-Schritt-Schraube-Drucker-schwarz/dp/B0837CJ1MX
Da musst Du nur die Gewindestange auf Länge abschneiden, wie Du es brauchst.

Du brauchst einen Motortreiber, wie den A4988:
https://www.amazon.de/Longruner-Stepstick-Stepper-Driver-Printer/dp/B071P41ZBW

Du brauchst mindestens einen Arduino Nano:
https://www.amazon.de/Anpro-Entwicklerboard-Atmega328P-Arduino-EINWEG/dp/B07H2VT2JN

Du brauchst irgendein Soundmodul für den Arduino:
https://www.amazon.de/iHaospace-Recording-Wiedergabe-Mikrofon-Lautsprecher/dp/B077ZTQPYS

Es gibt auch solche Pulleys, die man festschrauben kann:
https://www.amazon.de/kingprint-GT2-Timing-Aluminium-Bohrung-40-Zähne/dp/B079BJQNN1

Darüber wird ein Zahnriemen gelegt, der von einem Schrittmotor angetrieben wird.
Solche Pulleys werden auf dem Schrittmotor besfestigt (wellendurchmesser i.d.R. 5mm):
https://www.amazon.de/ARCELI-Rastermaß-Gummi-Zahnriemen-Aluminium-Zahnscheibe-3D-Drucker/dp/B07QH94G71

An dem Hubtisch könnte man die evtl. auch befestigen. wenn das zufällig 5mm wären, wo der Knopf zum Drehen dran installiert ist.

Mehr fällt mir zunächst nicht ein. LEDs oder Licht ist das geringere Übel, da gibt es dann sicher auch noch eine Lösung.

MfG

Leifileif

09.01.2020, 08:48

Wow, danke Euch beiden für die tollen Antworten.
Ich werde mich da mal durchwühlen und mir das sortieren, das wird wahrscheinlich nen paar Tage dauern. Melde mich dann sicherlich mit Rückfragen ;)

Leifileif

09.01.2020, 14:08

Bis ca. 200g würde ich denken, kann es gut funktionieren.
Ich hätte jetzt gesagt die wiegt so ca. 2,0kg. Bei Amazon steht 2,46kg, könnte aber auch Verpackung und Anleitung dabei sein.
Eine Gewindestange in der Rakete versenken wird nicht machbar sein, da die Rakete massiv gebaut ist.

Ich würd gerne mit einem Keilriemen arbeiten, der die Bewegung überträgt. Die Pulleys sind da evtl. interessant.

Leifileif

10.01.2020, 13:19

Ein Arduino ist da schon ziemlich unterfordert.
Das würde, mit mehr Bstelaufwand (Käfer plus ein bisschen Hühnerfutter selber auf ne Platine löten) mit noch weniger gehen.
Dann nehme ich tatsächlich lieber die Variante mit weniger Bastelaufwand und dem Arduino. :)
Hab hier (https://www.amazon.de/gp/product/B0755XYBG4/ref=ox_sc_act_title_1?smid=A1X7QLRQH87QA3&psc=1) was gefunden.

Probleme sehe ich beim Sound: kein Arduino ist fähig, vernünftig Sound auszugeben.
Aber: die können Soundmodule ansteuern.
Den hier, zum Beispiel: Klick (https://wiki.dfrobot.com/DFPlayer_Mini_SKU_DFR0299)

Die Sounds liegen dann einfach auf ner SD-Karte.
Hab mich hier bei der gleichen Firma bedient. Soundmodul (https://www.amazon.de/gp/product/B07CRY9QTK/ref=crt_ewc_title_dp_3?ie=UTF8&psc=1&smid=A1X7QLRQH87QA3).

Adressierbare RGB-LED's sind kein Problem, beispielsweise die WS 212 bzw. 2811. Das können-wenn die Stromversorgung es hergibt, auch hundert sein.
Ehrlich gesagt sagt mir WS 212 bzw. 2811 gar nix. Wenn ich das suche, finde ich mehrere LED Strips. Kann ich da nicht einfach irgendeinen Strip, den ich gerade günstig bekomme anschließen? Wie ist es denn hier überhaupt mit der Stromversorgung? Muss ich für die Beleuchtung eine separate Stromversorgung bereitstellen oder kann das über die Versorgung des Arduinos laufen?

Nen Motor kann kein Mikrocontroller direkt ansteuern, dafür wirst du _immer_ einen Treiber benötigen.
Der aber richtet sich nach deinem konkreten Motor und der Stromversorgung, daher kann man da jetzt schlecht was empfehlen.

Nen Motor mit einer Gewindestange verbinden- da findet sich sicher ne Lösung für aber: sicher willst du ein Getriebe zwischen haben.
Das muss man sich halt auch angucken.
Das Motorenproblem hab ich noch offen. Hab mir diesen Tisch ausgesucht 34680.
Wäre es evtl. das Einfachste, den Griff abzunehmen, die Gewindestange zu verlängern und den Motor direkt auf die Stange zu setzen?
Ansonsten müsste ich eine Konstruktion herstellen, die die Motorendrehung auf den Griff überträgt. Dabei stoße ich gedanklich immer wieder auf das Problem, dass zum einen der Griff seine Position verändert, wenn sich der Tisch hebt und zum anderen sich der Abstand von Griff zur ersten Querstange (theoretisch ein möglicher Befestigungsort für den Motor, damit er mit ansteigen kann) größer wird, wenn der Tisch angehoben wird.

Siro

10.01.2020, 14:08

Hallo Leifileif,

Diese WS2811 bzw. WS2812 sind spezielle Leuchtdioden.
Diese Teile haben 3 verschieden farbige Leuchtdioden in einem Gehäuse eingebaut.
Rot Grün und Blau.
Aus diesen 3 Farben lässt sich eigentlich jede erdenkliche Farbe darstellen.
Werden z.B. alle gleichzeitig angesteuert entsteht ein weisses Licht.
Bei rot und grün ein violett. usw.

Jede dieser drei einzelnen Led (innerhalb eines Chips, meist in quadratischer Form) kann in 256 Helligkeitsstufen eingestellt werden.
Dadurch kann man die Farben entsprechend mischen.

In diesen Bauteilen sitzt zudem eine spezielle Steuereinheit(Chip) drin
der sich um die Ansteuerung der einzelnen LEDs kümmert.

Über eine "einzige" Leitung kann man dem Chip nun sagen/einstellen wie welche Led leuchten soll.

Der Clou bei diesen LEDs ist, dass man sie "kaskadieren" direkt hintereinander schalten kann.
Somit kann man mit einer einzelnen Leitung auch z.B. 100 Leds in einer Kette völlig beliebig ansteuern.
Deshalb werden sie gerne auf Bändern aufgelötet und als sogenannter "Stripe" bezeichnet.
Es gibt sie aber auch einzeln.

Jede (3 farbige) Led schiebt sein Signal zur nächsten Led usw.
Dafür gibt ein ein spezielles Protokoll. Dieses legt fest wie man seine Signale erzeugen muss damit die richtigen Daten an die richtigen Leds gelangen.
Wenn man entsprechende Bibliotheken" also fertigen Programmcode verwendet, braucht man sich darum aber kaum zu kümmern.

Beispiele mit Programmcode gibt es auch reichlich im Internet.

Oft wird der name FastLED RGB-Pixel oder Neopixles verwendet.

hier mal Link dazu:
https://www.mschoeffler.de/2017/08/24/how-to-control-an-led-pixel-strip-ws2812b-with-an-arduino-and-the-fastled-library

(https://www.mschoeffler.de/2017/08/24/how-to-control-an-led-pixel-strip-ws2812b-with-an-arduino-and-the-fastled-library)Siro

Leifileif

10.01.2020, 15:17

In diesen Bauteilen sitzt zudem eine spezielle Steuereinheit(Chip) drin
der sich um die Ansteuerung der einzelnen LEDs kümmert.

Hallo Siro,

herzlichen Dank für die Erklärung. Hat mich vor einem Fehlkauf bewahrt.
Ich würde in jedem Fall mit Bibliotheken arbeiten und gucken, dass ich so wenig wie möglich selbst programmieren muss, denn auch da heißt für mich erstmal einlesen.
Hab ich das richtig verstanden, dass ich jede LED einzeln ansteuern kann, aber auch die Möglichkeit habe, allen LEDs den gleichen Auftrag zu geben?

Leif

Siro

10.01.2020, 15:41

Ja, ganz genau, Du kannst jede Led etwas anderes machen lassen bzw. in einer anderen Farbe leuchten lassen, aber auch alle das Gleiche, das hängt nur von der Programmierung ab.

Bei mir zeigt so eine Leiste z.B. die Akkuspannung an für meinen Hubi,
https://www.dropbox.com/s/cwbmy8kvd2xu77d/Forza_450_RGB.mp4?dl=0
Mit sinkender Spannung werden immer mehr LEDs rot, bei vollem Akku sind alle grün.

Siro

Rabenauge

10.01.2020, 20:09

Der Hubtisch ist Mist...weil sich die Gewindestange horizontal mit bewegt.
Wenn du da jetzt ne Kupplung schmiedest, würde der Motor zwar mit rauf und runter fahren können, aber er würds nicht tun, weil er um seine eigene Welle kreiselt.
Du bräuchtest zusätzlich eine Verdrehsicherung für den Motor...wenn du das _so_ bauen willst, ok.
Dann mach das....

Die von mir genannten RGB-LED's gibts in verschiedenen Bauformen. Die viereckigen der 5050-Bauform (sind so etwa 5x5mm gross) hat Siro schon erwähnt.
Aber ich habe auch welche in 8mm rund- da ist der Chip auf ner kleinen, separaten Platine unten dran.
Und: von den viereckigen gibts nicht nur Streifen, sondern auch Ringe in diversen Grössen, Matrixen.....google mal nach Neopixel.

Wichtig wär in deinem Fall, dass die für 5V ausgelegt sind (es gibt die auch für andere Spannungen)- das machts einfacher, weil du die 5V _auch_ für den Arduino benutzen kannst.
Nein: der Arduino kann die nicht direkt mitversorgen. So eine LED zieht, je nach Farbe, bis zu 90mA. Bei einigen wenigen schafft das der Spannungswandler des Arduino noch, aber ich würds lassen.
Ich würde sowas (https://www.itead.cc/lm2596-dc-dc-buck-converter-step-down-power-module-output-1-25v-35v.html)nehmen, wenn es nicht zu viele LED's werden, und ein einigermassen sparsamer Motor.
Der kann den Arduino auch mit versorgen, und du kannst, beispielsweise, ein gewöhnliches 12V-Netzteil benutzen um alles zu versorgen.

Für die Neopixel (ich nehm das jetzt einfach als Sammelbegriff) gibts zwei recht nette Bibliotheken, FastLED und die Adafruit Neopixel.
Ich bevorzuge inzwischen die FastLED..

Siro

10.01.2020, 21:33

Betreff RGB Leds:

Bei Segor habe ich mir auch die runden besorgt wie Rabenauge in 8mm Durchmesser. Dort sind sie jedoch ohne Leiterplatte, also direkt mit Drähten, da ist der Chip schon drin.
Hier hat sich aber herausgestellt, dass die Daten für Grün und Rot vertauscht sind, im Vergleich zu den 5050 Leds.

Testweise habe ich die Leds auch schon mit 3 Volt, ein Modell sogar mit 2,6 Volt betrieben. Die meisten sind aber eigentlich für 5 Volt ausgelegt.
5 Volt benötigst Du sowiso. Da kommen dann auch direkt die LEDs mit ran. Da kann dann wie schon erwähnt, je nach Anzahl, Farbe und Helligkeit "einiges" an Strom zusammenkommen.
Die einzige Datenleitung geht zum Arduino Controller, über diese Leitung fliesst so gut wie kein Strom.
Ich betreibe die Leds meist mit 10mA pro Farbe, also nur die halbe Helligkeit, das ist schon wirklich sehr hell. sind also 3 Farben pro Led = 30mA.

Hier mal die Segor Info:
34681

Siro

Rabenauge

10.01.2020, 23:32

Das mit den vertauschten Farben gibts öfter- ich hab auch die 5050 in verschiedenen Ausführungen.
Teilweise RGB, teils GRB.
Das ist aber kein Problem- die beiden Bibliotheken bieten dafür eine Möglichkeit, das abzufangen, man muss es nur wissen.

Leifileif

12.01.2020, 22:02