Hilfe bei Interaktivem LED Tisch

    Servus,


    da sind ja jetzt doch eine ganze Menge an Infos zusammengekommen,
    allgemeiner Dank an Lötmeister für diese vielen Infos. :thumbup: :thumbup:


    Und siehe dann, kaum zäumt man das Pferd richtig herum auf schon reitet es Vorwärts, unglaublich. :D :thumbup:


    Ein Verzögerungsglied zweiter Ordnung aus der Regeltechnik wie von Synvox vorgeschlagen
    aufgebaut, etwas modifiziert und schon geht das Teil so wie es Soll. :rolleyes:


    So schaut es mal auf dem Steckbrett aus, das ist nur die Regeleinheit, die LED Steuerung
    ist außerhalb aufgebaut, das geht Super wenn es gut eingestellt ist. ^^



    Mit einem 4fach OPV kann die Regelungs- Steuerung aufgebaut werden und die Stromquelle
    für die LEDs, mit 2 Transistoren dahinter geht es auch für mehr als die 20mA welche der OPV macht.
    Ist noch in Arbeit, aber schon fast fertig. 8o




    MfG Raimund

    Zitat von RH

    allgemeiner Dank an Lötmeister für diese vielen Infos.

    Ich reiche den Dank mal an Google weiter ... :thumbup:


    Zitat

    Und siehe dann, kaum zäumt man das Pferd richtig herum auf schon reitet es Vorwärts, unglaublich.

    Sorry, Raimund, ich wollte dich nicht zur Samstagsarbeit verdonnern ... ;(
    Aber glücklicherweise war es ein kreativer Tag. :thumbup:


    Zitat

    ... das geht Super wenn es gut eingestellt ist.

    Ich könnte mir vorstellen, dass die Dimensionierung ein wenig diffizil ist?


    Naja, ich würde mich dann auch wieder für's Layout zur Verfügung stellen.
    (Wenn's nicht größer als Euroformat wird.)



    edit: Ich habe da noch ein wenig Lektüre.
    Dort wird als Vierfach-OPV der LF347 von NSC eingesetzt.

    wow kaum ist man mal nicht da, kommt schon sowas.. das ist echt wahnsinn, danke lötmeister ;) ich hab zwar schon viel gesucht, aber das hab ich noch nicht gefunden!
    wenn das ganze bei RH läuft, könnte man das ja eigentlich gut verwenden.. bin auf jeden fall mal gespannt wann die ersten videos damit kommen :thumbup:

    Servus,


    nur ganz kurz neue Info:
    So schaut die Testplatine jetzt aus:


    Und das Video dazu, leider ist meine Knipse dafür nicht besonders gut geeignet,
    aber der Effekt ist Einwandfrei und ohne Stolperer.
    IAT_02.zip


    Habe jetzt ziemlich viel probiert und bin jetzt erst so einigermassen Zufrieden.


    MfG Raimund

    Servus,


    nur ned drängeln, kommt ja schon. :cursing:
    IAT_01.bmp


    Der Plan wurde in erster Linie dafür erstellt um alle Bauteile für das Routen und zum Isolierfräsen
    auf der Platine zu haben und nicht um einen Schönheitswettbewerb damit zu gewinnen, :S
    daher noch ein paar ergänzende Infos dazu: :D


    Der 100 Ohm Widerstand in der Plusleitung hat eigene Gründe und kann weggelassen werden.
    Der Trimmer könnte ebenfalls durch einen Festwiderstand ersetzt werden, aber so kann die
    Nachschwingzeit sehr schön eingestellt werden. Es muss kein Spindeltrimmer sein, ein Poti reicht. ^^


    Die Betriebsspannung beträgt ca. +- 10 Volt, die GND Leitung ist im Plan bezeichnet.
    Wie schon richtig bemerkt wird im Moment die Welle von einem Impuls von Hand ausgelöst,
    hier muss dann ein LDR oder was auch immer hin, der Eingang ist relativ Empfindlich.
    Im Moment habe ich zum testen einen BPW40 Fototransistor angebracht, das funzt auch schon.
    Der Impuls kann nach Minus oder Plus gehen, das ist egal.


    Die Ansteuerung weiterer LEDs kann noch ausgetüfftelt werden, mir ging es in erster
    darum diesen Effekt zu generieren, was auch gut gelungen ist. :rolleyes:


    Es gibt sicher noch einige andere mögliche Variationen dieser Schaltung, diese dürfte jedoch
    schon zu den besseren gehören und hat aber auch noch etwas Potenzial, um etwas zu verbessern. :thumbup:



    MfG Raimund

    Zitat von synvox

    Aber Hut ab vor Raimund, der sich da wieder mal reingekniet und gleich eine funktionstüchtige Schaltung hervorgezaubert hat.

    ... und dies in knallharter Wochenendarbeit ... :thumbup:



    Eine Kleinigkeit ist vielleicht noch zu tun:
    > Without motion it calms down to a very slight twinkling ...
    Würde heißen, die Schaltung ein wenig an die Grenze bis zum Selbstschwingen "heran dimensionieren", kurz bevor sie instabil wird?

    Servus,


    also mal vielen Dank für das Lob, macht immer viel Freude wenn es gefällt. 8o


    Ich habe mal Versuchsweise zum Testen einen 16ner Cluster aufgebaut,
    damit bekommt an schon mal einen besseren Eindruck von der Sache. 8)


    Also das kuckt dann so aus wie auf dem Video: :rolleyes:
    IAT_Cluster.zip


    Schon mit einem LDR als Bewegungsmelder / Lichtschranke zum probieren. :D
    (Ich weiß ja eigentlich gar nicht ob das überhaupt jemanden Interessiert) ?(


    MfG Raimund

    wow das sieht doch definitiv nach was aus, geil..! das schwingt aber ganz schön lang noch nach oder? kann man die dauer einstellen?
    was mich noch interessiert: wieviel leds kann man da dran hängen, oder gehen da beliebig viele dran?
    sorry für die vielen fragen, aber ich steig in deinem schaltplan noch nicht so ganz durch ;)
    auf jeden fall nochmal riesen respekt, dass du so auf die schnelle einfach mal alles zusammenbasteln kannst und es sogar noch super läuft .. :thumbup:

    Servus,


    in dieser Version ist ein Poti bzw. ein Trimmer vorgesehen, mit dem die Nachschwingzeit
    eingestellt werden kann, das kann dann individuell nach Lust oder Laune eingestellt werden. 8o


    Die Anzahl der steuerbaren LEDs kommt dann auf die Treiberstufe darauf an, aber ich denke
    es werden auch so um die 20 Stück sein, wie im Original. Ob es jetzt ein paar mehr oder
    weniger sind ist eigentlich egal, aber diese Stufe ist noch in der Erprobung. :rolleyes:


    Der :thumbup: Hr. Prof. Dr. Dipl. Ing. von Lötmeister :thumbup: hat sich freundlicherweise dazu bereit erklärt,
    hier einen übersichtlichen Schaltplan zu erstellen und ein passendes Layout zu entwerfen.
    Das geht natürlich erstens nicht von heute auf morgen und zweitens müssen
    noch einige Sachen erprobt werden, wie es am besten zu machen ist. ^^
    Es ist aber alles in Arbeit, das mit dem Zaubern klappt nur noch nicht so.


    Ich würde sagen kommt Zeit kommt Platine, oder wie heißt das ? ?(



    MfG Raimund



    Edit: Schon wieder zu langsam gewesen. :wacko:

    So, ich habe mal auch ein Bisschen gespielt, zwar nicht auf einem Steckbrett, aber dafür in LT-Spice bzw. SwCAD III. Für die Schaltung habe ich den OPV LT1014 genommen, einen 4-fach OPV von LT ähnlich dem LM324, aber prinzipiell ist die Schaltung für die Wahl des OPV (oder der OPVs) relativ unkritisch.


    Die beiden Widerstände R7 und R14 sind eigentlich hier die jeweiligen Widerstandsanteile bei einem Trimmpoti von 5kOhm. Je gleicher die beiden Widerstandsanteile sind, desto länger dauert die Schwingung an. Wenn sie exakt gleich sind (exakt Mittelstellung beim Poti), dann hätte man theoretisch eine ungedämpfte Schwingung. Für unsere Zwecke sollte R7 leicht grösser als R14 sein, was zu einer mehr oder weniger gedämpften Schwingung führt (mit zunehmender Differenz R7 > R14 -> stärkere Dämpfung). Wenn R7 < R14 ist, dann hat man eine sich aufschwingende Schaltung, also für unsere Zwecke ungeeignet.


    Ich habe hier eine duale Spannungsversorgung von +/- 9V (V1 und V2) gewählt. Mit V3 simuliere ich als Geber eine sich zeitlich verändernde Spannungsquelle, also z.Bsp. eine Photodiode an einem OPV als Strom/Spannungs-Wandler geschaltet. In diesem konkreten Fall simuliere ich folgendes Szenario. Zum Zeitpunkt 0 habe ich aufgrund der Umgebungshelligkeit eine Spannung von 3V. Dann verdunkle ich die Photodiode mit der Hand. Die Spannung fällt innerhalb von 10ms (als Beispiel) auf 1V. Ich halte die Hand 5 sekunden lang über der Photodiode und nehme sie dann weg. Die Spannung steigt dann wiederum innerhalb von 10 ms auf wieder 3V. C3 ist hier sehr wichtig und bildet zusammen mit R3 den Differenzierer-Teil (ein Hochpass-Filter), so dass eine konstante Gleichspannung keinen Einfluss auf den Arbeitspunkt der Schaltung hat, und nur einigermassen schnelle Änderungen (Zeitkonstante und Empfindlichkeit mittels C3 und R3 einstellbar) eine Auswirkung haben.


    R13 bestimmt den Maximalstrom durch die LEDs bei Maximalanregung. Mit C1 und C2 kann man die Schwingungsfrequenz einstellen (je grösser desto lansamer). Allerdings vermindern höhere C-Werte etwas die Empfindlichkeit, weshalb man dann wiederum R3 (und auch C3) entsprechend anpassen sollte.


    Als Beispiels-LEDs wurden hier 4 weisse 5mm 20mA-LEDs (Vf pro LED etwas mehr als 3V) von Nichia gewählt (Modell war in LT-Spice vorhanden).


    Die Simulationsdauer beträgt 10s. Es wird der Strom durch beide LED-Stränge, also I(D1) und I(D2), simuliert.


    Schaltung1: Hier wird sowohl beim Abschatten als auch beim wieder Entfernen der Hand eine Schwingung ausgelöst.


    Schaltung2: Mit einer einfachen Diode D5 ( hier 1N4148 ) im Anregungspfad kann man erreichen, dass nur noch jeweils bei der Abschattung eine Schwingung ausgelöst wird.


    Nun, ich hoffe ihr könnt daraus etwas für eure weiteren Experimente herausziehen und gebrauchen :) .


    Gruss
    Neni

    Hallo Neni,


    erstmal vielen Dank für Deine ausführlichen Ausführungen, da muss ich mich erst mal
    im Detail noch genau durchkämpfen, wird noch etwas dauern. 8o


    Im Prinzip ergab die Vermessung der Schaltung ziemlich genau die von Dir simulierten und
    beschriebenen Effekte, beim Aufbau habe ich da öfters gemessen. :thumbup:


    Die Ausführungen über C3 und R3 sind sehr gut und stimmen so, ich habe das C im Ausgang
    der LDR Schaltstufe drinnen, da ich ja nur schnelle Änderungen erfassen will. :thumbup:
    Ich denke dass ich hier noch etwas sehe, bin ja mal gespannt wer da als erster drauf kommt.
    Ich würde es auch BerndK oder Pesi (Hallo) zutrauen, das sind auch so Schaltungsprofis. :huh:


    Auf jeden Fall ist das eine tolle Hilfe bei der weiteren Entwicklung der Schaltung. :thumbup:


    Das Original muss irgendwie anders aber doch ähnlich aufgebaut sein, das kommt
    Augenscheinlich mit 4 OPV aus und ich benötige auf jeden Fall 5, weil einer in der
    Erkennungsstufe drinnen ist, dafür ist die aber schon langsam sehr empfindlich.
    Aber wichtig ist, das dies Schaltung gut funktioniert, und das wird die mit Sicherheit tun.


    MfG Raimund

    Ja, es ist ein LM324, in einem der Bilder konnte ich es genau erkennen.


    Nun, ich habe etwas weiter experimentiert, auch angeregt durch eine pm von Lötmeister. Es ist möglich, für die Schwing- und Treiber-Schaltung mit 'nur' 3 OPVs auszukommen, womit dann ein weiterer OPV des 4-fach-Chips für den Sensorteil (Photodioden-Strom in entsprechende Spannung wandeln) verwendet werden kann.


    Hier die Schaltung:


    Und hier die Simulation über 20 Sekunden:


    Wenn man nur diesen einen LED-Strang (10 weisse 20mA-LEDs a ca. 3V Vf in zwei Gruppen a 5 LEDs) anschliesst, dann kann man komplett auf die Transistor-Treiberstufe verzichten. Dann kann R10 direkt an den Ausgang von U2 angeschlossen werden (habe ich auch simuliert, es geht also). Der OPV wird wohl so an die 30 - 50 mA am Ausgang liefern können. Die Transistor-Treiberstufe ermöglicht es dann jedoch, mehrere solcher Stränge über jeweils einen eigenen Vorwiderstand (R10) zu treiben.


    Weiter habe ich die Schaltung dahingehend verändert, dass man keine duale Spannungsversorgung mehr braucht. Ein einfaches 24V-Netzteil reicht jetzt aus. Der virtuelle Nullpunkt (V0) wird dabei mittels eines aktiven Spannungsteilers (R11, R12, Q3, Q4) bereitgestellt, welcher locker an die 200 - 300 mA sourcen oder sinken kann. R11 und R12 sollten dabei als Teilwiderstände eines Trimmpotis angesehen werden, mit welchem man dann genau eine Mittelspannung von 12V (bei 24V Betriebsspannung) einstellen kann.


    Ferner habe ich im Anregungspfad den Widerstand R9 eingesetzt, was die Sprungantwort deutlich verbessert und die Zeitkonstante dann unabhängig von R3 und dem Bias-Eingangsstrom des OPV macht. Damit kann man dann mit R3 in einem weiten Bereich die Empfindlichkeit einstellen, ohne gleichzeitig den Hochpassfilter (C3, R9) zu beeinflussen.


    Es ist zwar wahrscheinlich nicht absolut genau die Schaltung, die beim interaktivem Tisch verwendet wird, vielleicht ist sie aber sogar in einigen Belangen besser ;) . Die Ansteuerung der LEDs wird wohl aber beim Original ähnlich gelöst worden sein, denn man kann so durch die Wahl der Betriebsspannung, der Anzahl LEDs im Strang und des Vorwiderstandes dafür sorgen, dass auch beim unangeregten Zustand die LEDs ganz leicht glimmen, was zumindest genau beim Tisch der Version 2 anhand der Bilder und Videos der Fall zu sein scheint und anscheinend so gewollt ist.


    Gruss
    Neni

    Zitat von synvox

    Nun, ich habe etwas weiter experimentiert, ...


    Danke, Neni.
    Das ist ja wieder ein riesiger Schritt nach vorn, würde ich sagen.


    Zitat

    Die Ansteuerung der LEDs wird wohl aber beim Original ähnlich gelöst worden sein, denn man kann ... dafür sorgen, dass auch beim unangeregten Zustand die LEDs ganz leicht glimmen, was zumindest genau beim Tisch der Version 2 anhand der Bilder und Videos der Fall zu sein scheint und anscheinend so gewollt ist.


    Aber es gibt auch eine Tischvariante, wo in dem LED-Feld immer ein leichtes "Blinzeln" der LEDs zu sehen ist, so eine Art Zufallswelle. Diesen Effekt finde ich sehr schön.
    > Without motion it calms down to a very slight twinkling ...
    Dau müsste man die Schaltung sicherlich an die Grenze des stabilen Zustandes bringen, also kurz bevor sie beginnt, instabil zu werden.

    Hallo Neni,


    erstmal vielen Dank für Deine erneute Hilfe, kannst Du eigentlich Gedanken lesen ? ;(


    Heute Mittag habe ich mich hingesetzt und die 100k Widerstände sowie den 47k
    gegen 1M und 470k Widerstände ausgetauscht, weil mir das Überschwingen nicht
    schön genug war, das muss besser gehen. :rolleyes:


    Also in etwa habe ich genau das geändert was Du auch sogar noch mehr geändert hast.
    1,5M hätte ich auch gar nicht da gehabt, und 4,7M wäre dann doch etwas zu viel des guten. ^^
    Allerdings habe ich jetzt 0,47µF Kondensatoren drinnen, die könnten aber jetzt etwas kleiner werden.


    :thumbup: :thumbup: Und was soll ich sagen? Leute, das ist der Hammer!!!!!!! :thumbup: :thumbup:


    Das Überschwingen ist jetzt super langsam und total soft, die Nachschwingrate ist wesentlich
    größer, es schwingt viel länger nach und endet in ganz leicht glimmenden Wellen. 8o


    Den Eingang habe ich jetzt gleich noch nach Deinem Vorschlag geändert, ich denke das ist
    jetzt etwas empfindlicher als vorher, habe das aber auch die schnelle nicht genau überprüft.


    Nur um meine Vermutung zu bestätigen habe ich die Endstufe auch schnell zusammengesteckt,
    die geht insofern nicht richtig da es keine Stromquelle ist sondern eine Spannungsquelle. ;(
    Das heißt die LEDs sind lange aus, gehen nur im oberen Höcker vom Sinus an und dann beim
    absinken gleich wieder aus. Macht optisch eher den Eindruck eines Schalters denn einer Sinus Schwingung.


    Hier wird der Stromverlauf von der Simulation anscheinend nicht richtig dargestellt.
    Richtig ist das je nach Auslegung immer eine Reihe der LEDs glimmen kann.


    Vom optischen Eindruck her (von meiner Sicht aus gesehen) ist der jetzt vorhandene
    Effekt schöner und weicher als vom Original, aber das ist subjektiv. :rolleyes:


    Na dann machen wir mal weiter, es war ja bis jetzt extrem fruchtbar, was hier alles
    bei dem Projekt rausgekommen ist. 8o




    MfG Raimund