Projekt Lavalampe, Teil 1 — Hardware

Ich wollte mal wieder etwas mit Elek­tron­ik basteln und über­legte, eine Lampe zu bauen, die in ver­schiede­nen Far­ben leuchtet und die von einem Com­put­er pro­gram­miert wer­den kann. Meine Idee ist, das Ding an den Com­put­er anzuschliessen und den Com­put­er dann ver­schiedene Zustände durch unter­schiedliche Far­ben anzeigen zu lassen. Beispiel­sweise soll ein laufend­er Pro­gramm­build während des Com­pilierens und Testens blau blinken, und nach Abschluss des Build­vor­ganges soll die Lampe grün leucht­en, wenn alles funk­tion­iert hat, und rot leucht­en, wenn es Prob­leme gab.

Ich habe die neben­ste­hende Lavalampe gefun­den, die mit ein­er far­bigen LED aus­gerüstet ist, die von sich aus andauernd die Farbe ändert, und die mit einem USB-Anschlussk­a­bel verse­hen ist, über das sie Strom von einem Com­put­er erhält.

Die einge­baute Farb­wech­sel-LED ist ein Son­der­mod­ell. Sie sieht aus wie eine nor­male ein­far­bige LED, hat aber drei LEDs für rot, grün und blau sowie einen Chip, der bei angelegter Speisung automa­tisch die drei Far­ben der LED durch alle Regen­bo­ge­far­ben hin­durch­s­teuert in ein­er zeitlichen Abfolge. Einzelne Far­ben lassen sich damit nicht gezielt ans­teuern. Einzig die Grund­farbe rot lässt sich durch getak­tete Speisung erzie­len, mehr nicht. Diese LED erfüllt also den von mir gewün­scht­en Zweck nicht.

Stattdessen benötige ich eine mehr­far­bige LED, deren Grund­far­ben alle einzeln anges­teuert wer­den kön­nen. Solche LEDs kann man kaufen, beispiel­sweise diese hier mit gemein­samer Kathode.

Jet­zt brauche ich eine Steuerelek­tron­ik, die USB-Sig­nale ent­ge­gen­nimmt und somit von einem Com­put­er bedi­ent wer­den kann, und auf­grund dieser Sig­nale die Far­ben ein­er solchen LED steuert. Ein Kumpel wies mich auf den Picaxe Mikro­con­troller hin, der einen seriellen Ein­gang hat und ein paar dig­i­tale Aus­gänge, mit denen die ver­schiede­nen Far­ben ein­er LED ges­teuert wer­den kön­nen. Ich kam zu diesem Schaltschema:

J1 ist der Haup­tan­schlusssteck­er mit fol­gen­den Pins:

1. +5V
2. Serieller Augang
3. Serieller Ein­gang
4. 0V

Um den nicht benötigten Ein­gang C3 doch noch sin­nvoll einzuset­zen, entsch­ied ich mich, einen Taster vorzuse­hen, der im Picaxe eine Funk­tion aus­lösen kann. Etwa kön­nte ein festes Farb­wech­sel­pro­gramm aus­gelöst wer­den, oder die LED kön­nte ein-  und aus­geschal­tet wer­den. Der Taster kann an J2 angeschlossen werden.

R6 ist ein Heizwider­stand, der die Lavalampe erwär­men soll, damit das im Wass­er befind­liche Glit­ter sich zu bewe­gen beginnt.

Jet­zt brauche ich noch einen USB-zu-Seriell-Adapter. Solche gibt es zu kaufen. Ich habe den hier gekauft, die Kun­st­stoffhülle des dick­en Steck­er abgezwickt, die darin befind­liche Elek­tron­ik direkt mit mein­er obi­gen Schal­tung ver­lötet, und das ganze Kon­strukt in den Fuss der Lavalampe eingebaut.

Mit diesem Kon­strukt hat man ein USB-Gerät, an dem sich am PC ein serieller COM-Port meldet, an den wiederum der Picaxe angeschlossen ist. Dieser kann über die reg­uläre Picaxe-IDE “Picaxe Edi­tor 6″ pro­gram­miert wer­den. Auf die notwendi­ge Pro­gram­mierung des Picaxe komme ich in einem späteren Artikel zu sprechen.

Zusam­menge­fasst kann man sagen, dass für meine Pro­jek­tidee drei Her­aus­forderun­gen zu meis­tern sind:

1. Die Hard­ware muss gebaut wer­den. Diesen Vor­gang habe ich hier grob beschrieben und dokumentiert.
2. Die Firmware für den Picaxe muss geschrieben wer­den. Hier han­delt es sich um ein Stück Soft­ware, das Farb­stärken über den USB-Port ent­ge­gen­nimmt und die Drei­farb-LED entsprechend leucht­en lässt. Eine solche Firmware habe ich bere­its geschrieben.
3. Die Soft­ware, die auf­grund ver­schieden­er Ereignisse im Com­put­er die gewün­schte Leucht­farbe an den USB-Port aus­gibt, ste­ht erst in den Anfän­gen. Hier befürchte ich auch die grösste Kom­plex­ität, bzw. hier kann beliebig viel Aufwand hineingesteckt wer­den für mehr oder weniger lux­u­riöse Dinge. Dieser Teil ist wom­öglich immer irgend­wie unfertig. 🙂

 

Teil 2 dieser Artikel­rei­he ist hier.