LED-Licht

Einleitung

Die Realisierung habe ich wie die vorangegangenen zwei Experimente mit Elementen von Tinkerforge und einem Raspberry Pi durchgeführt. Primäres Ziel war, einen Flur zu erleuchten, wenn sich jemand in diesen Bereich begibt. Findet dort keine Bewegung mehr statt, sollte das Licht langsam erlöschen. Da das System dauernd läuft, sollte es allerdings keine LCD-Anzeige zur Steuerung haben, wie die anderen beiden Geräte, sondern einen Drehknopf, um Kleinigkeiten einzustellen. Eigentlich soll man an so einer Lampe ja eh nicht viel einstellen, die soll ja nun hauptsächlich leuchten.

Aufbau

• Raspberry Pi: Wie gehabt steuert dieser Minicomputer über ein Java-Programm die Tinkerforge-Komponenten. Ggf. tausche ich dieses Modell B mal durch ein B+ aus, welches ja etwas weniger Strom verbraucht.
• Master Brick: Als Steuerkomponente wird hierüber der LED-Streifen gesteuert sowie die Sensoren bzw. der Dreknopf abgefragt.
• LED-Strip-Bricklet: Hiermit wird der LED-Streifen gesteuert. Das Grundprinzip ist hier das gleiche wie bei der LED-Tafel: Auf einem flexiblen Streifen sind hintereinander (als Bus) RBG-LEDs und kleine Steuer-Chips aufgebracht. Das Bricklet gibt nun die an ihn übermittelten Informationen über die gewünschten Farben der LEDs an die einzelnen Steuer-Chips weiter, welche ihrerseits dann die RBG-LEDs steuern.
• Bewegungsmelder-Bricklet (2 Stück): Diese Bricklets enthalten handelsübliche kleine Infrarot-Bewegungssensoren. Damit kann die Lampensteuerung feststellen, ob es eine Bewegung gibt, auf die zu reagieren ist. Zwei Stück sind notwendig, da ein Sensor alleine einen zu kleinen Erfassungsradius hätte.
• Helligkeits-Bricklet: Misst die Helligkeit, damit die Beleuchtung (im normalen Modus) nur dann angeht, wenn es sich auch "lohnt". Ist es zu hell, bleibt das Licht aus, auch wenn eine Bewegung erkannt wird.
• Drehknopf-Bricklet: Hierüber kann die Bewegung eines Drehknopfes ermittelt werden. Dieser Drehknopf rastet in kleinen Schritten ein (es werden also Schritte erkannt und keine analoge Bewegung, was hier aber erwünscht ist). Zudem kann man den Knopf eindrücken.

Arbeitsweise

Das LED-Licht soll zwar primär leuchten, wenn es nötig ist, aber da man dem Java-Programm natürlich noch diversen Blödsinn beibringen kann, kann das Licht auch noch ein wenig mehr. Die einzelnen Modi werden durch kurzes Drücken des Drehknopfes umgestellt:

• Bewegungssteuerung: Dieses ist der Hauptmodus, der auch nach dem Hochfahren des Raspberry aktiv ist. Wird eine Bewegung erkannt, und ist es dunkel genug, werden die LEDs eingeschaltet. Aber nicht sofort, sondern stufenweise, aber recht schnell. Die Obergrenze ist einstellbar, zudem kann durch Drehen des Drehknopfes die Helligkeit kontrolliert werden. Nach ebenfalls einstellbarer Zeit ohne Bewegung wird das Licht wieder ausgeschaltet, diesmal aber langsamer als beim Einschalten. Das Licht ist in diesem Modus immer weiss.
• Farbwechsel: Hierbei wird in einstellbaren Abständen von einer Farbe in gewissen Stufen zu einer zufälligen anderen Farbe gewechselt. Hier wird nicht auf Umgebungshelligkeit oder Bewegung geachtet.
• Regenbogenmodus: Die 32 LEDs des Streifens werden mit einem Farbverlauf gefüllt, welcher langsam sich entlang des Streifens bewegt.

• Einstellen der Leuchtdauer
• Einstellen der Helligkeitsgrenze, d.h. ab welcher Umgebungshelligkeit das Licht überhaupt angeht

Für den eigentlichen Zweck als Beleuchtung ist natürlich nur der erste Modus wirklich sinnvoll, der Rest ist mehr ein "Gag". Und als Lampe funktioniert das Konstrukt stabil, wenngleich es aber auch nicht unbedingt eine besonders preiswerte Lösung ist. Aber irgendwie individuell ;-)

Erweiterung 1

Es kam mir dann die Idee, ich könnte dann doch man schauen, ob ich nicht das Flurlicht, dessen Raspberry eh dauernd läft, als Ansteuerung eines Moduls (von Tinkerforge) verwenden, mit dem ich die Funksteckdosen steuern könnte.

Hierbei hat sich dann gezeigt, das es nicht so einfach ist, auch Funksteckdosen zu finden, die man damit auch ansteuern kann. Das Modul kann Empfangsmodule auf Basis der CHipsätze PT2262 und HX2262 ansprechen (alle auf 433MHz), aber bei vielen Funksteckdosen weiss man gar nicht, was dort verbaut wird (gern auch proprietäres Zeug, was sich nur mit der Fernbedienung des Herstellers ansprechen lässt). Ich habe nach einiger Suche dann aber geeignete Funksteckdosen gefunden.
Ja, ich hätte natürlich auch WLAN-Steckdosen kaufen können, aber diese sind vergleichsweise teuer. Und die Ansteuerung ist dort auch nicht unbedingt trivial, muss man hier und da auch erst einmal forschen, wie man diese Geräte ansprechen kann, wenn man nicht die "App" oder "Cloud" des Herstellers verwenden will. Ausserdem erscheint es mir auch ein wenig viel, wenn dann aktuell 11 Steckdosen jeweils eine WLAN Verbindung aufbauen und halten.

Das Funkmodul habe ich dann an der Decke montiert. Der auf dem Bild zu sehende Kabelkanal enthät bereits die Kabel für die Flurbeleuchtung, stört also auch nicht mehr als vorher 😜

Die Ansteuerung selbst findet natürlich in dem Java Programm statt, welches auch die anderen Elemente (LED-Streifen, Bewegungssensoren) ansteuert. Dort läuft ja auch der Mini-Webserver, über den sich die Steckdosen dann ein- und ausschalten lassen.

Funksteckdosen, welche auf diese Art angesteuert werden, haben leider keinen Rückkanal, daher kann man nicht konstrollieren, ob die Dose wirklich geschaltet hat. Man muss daher darauf achten, das die Dosen so gesetzt werden, das diese auch vernünftig geschaltet werden können, denn wenn diese zum Beispiel ungeschickt hinter elektronischen Geräschaften verbaut werden, können diese unter Umständen nicht oder nicht zuverlässig geschaltet werden. Zur stabileren Ansteuerung von "Wackelkandidaten" verwende ich zudem eine konfigurierbare Anzahl von Ansteuerversuchen ("Funkimpulsen") pro Steckdose, um (hoffentlich) sicher zu gehen, das die Dose auch wirklich schaltet.

Erweiterung 2

Allerdings wäre eine Anzeige zum aktuellen Zustand der Steckdosen schon sinnvoll (die MP3-Station zeigt in ihrem Display schliesslich auch allerlei Inforamtionen an). Allerdings verbraucht das dort verbaute LCD-Display zwar nicht so besonders viel Strom (zumindest wenn die Hintergrundbeleuchtung aus ist), aber eben doch einiges. Wenn man dann bedenkt, das dieses Display dann dauernd laufen würde ....

Da traf es sich gut, das Tinkerforge inzwischen auch ein E-Paper Display im Angebot hat. Ausser beim Setzen der Anzeigedaten verbrauchen solche Teile gar keinen Strom (ok, der im Bricklet verbaute Chipsatz verbraucht dennoch ein klein wenig Strom, alleine deswegen, weil er ja auf Kommandos vom Steuer-Brick lauschen muss, aber das ist deutlich weniger als das LCD-Display braucht).

So habe ich dann ein Konstrukt ersonnen mit einem E-Paper-Display und dem Sensor-Tastenefeld, und dies an den Schrank gesetzt, hinter welchem der Raspberry für das Flurlicht steckt. Über das Tastenfeld kann ich nun die einzelnen Funksteckdosen ein- und ausschalten, und das Display zeigt den Schaltzustand an. Die Ansteuerung der Steckdosen findet natürlich über die gleichen Funktionen statt wie bei der Ansteuerung über den Webbrowser, und die Anzeige zeigt dies ebenfalls an.

Nachdem ich das Nanoleaf-Lichtpanel erworben und an die Wand gebracht hatte, kam mir dann auch der Gedanke, die angezeigten Bewegungsmuster nicht nur über die Tasten am Gerät selbst oder über die App steuern zu können, sondern auch über des Raspberry des Flurlichts. Und hier bieten sich dann auch zwei grundsätzliche Varianten an: Per Weboberfläche und über das Tastenfeld (also genau wie bei den Funksteckdosen).

Der Nanoleaf-Controller lässt sich über eine Web-API ansprechen, deren Dokumentation erfreulicherweise von Nanoleaf erhältlich ist. Es hat einige Versuche gebraucht, um ein Objekt zu erstellen, welches sauber mit Daten gefüttert werden kann dann mit dem Controller interagiert, aber das funktionierte nach einiger Zeit recht gut. Die Ansteuerung über die Weboberfläche war dann eher Fleißarbeit. Im Gegensatz zu den Funksteckdosen, deren Konfiguration ja eher statisch ist, können hier ja problemlos neue Muster auf den Controller geladen werden (weiterhin über die App, das selbst zu machen tue ich mir nicht an). Somit muss die Liste der Muster vom Controller extrrahierbar sein, und die Liste mit verwendbaren Mustern (die soll eingeschränkt sein, quasi eine Favoritenliste) muss über den Webbrowser pflegbar sein.

Nachdem die Ansteuerung des Nanoleaf-Panels über den Webbrowser funktionierte, habe ich dann auch eine Steuermöglichkeit über das Tastenfeld eingebaut. Da die Tasten und die Anzeige für die Steckdosen im Prinzip belegt war, habe ich eine Doppelbelegung eingebaut: Durch eine freie Taste (die letzte) kann man zwischen der Steuerung der Steckdosen und der Steuerung des Panels umschalten. Dort kann man dann das Panel ein- und ausschalten, sowie zwischen den Mustern (aus der Favoritenliste) wählen.