So füllen Sie ein Spaltloch mit 2.304 LEDs

Ich erwachte an diesem Morgen und fühlte mich wie jeden Morgen, benommen und verzweifelt nach Kaffee. Ich stieg die Treppe von meinem Schlafzimmer herunter, um dem unversöhnlichen Morgenlicht zu entkommen. Zu meiner Verwirrung traf mich eine zweite Welle unerbittlicher Sonnenstrahlen ins Gesicht. Meine Wohnzimmerdecke war eingestürzt.

Die meisten Leute starrten auf ein klaffendes Loch in ihrer Decke und verfluchten die Götter, die es dort hinlegten. Sie würden den Schaden einschätzen, einen Auftragnehmer anrufen und vor Wut die Fäuste schütteln. Und das habe ich getan. Aber in den dunklen Nischen meines Geistes formulierte ich bereits einen Plan. Dieses Loch war nicht nur ein Ärgernis, es war der Beginn meines größten Home-Hacking-Abenteuers.

Mit 13 Jahren fing ich an, an Elektronik zu basteln. Ich überzeugte meine Eltern, mir ein Do-it-yourself-Buch zu diesem Thema und einen echten Lötkolben zu kaufen. Was dachten sie? Trotz meiner Aufregung verlor ich das Interesse an der analogen Welt, als ein ZX Spectrum in mein Leben trat. Mein erster Computer.

Es könnte nicht

Meine Eltern dachten, ich würde Spiele auf dem ZX spielen, aber ich habe es stattdessen gehackt. Das Programmieren war verlockend und entzündete eine Leidenschaft für Software in mir, die noch aussterben muss. Aber vor 8 Jahren konnte ich endlich mein einmaliges Interesse an Elektronik mit meiner Freude am Codieren in Einklang bringen. Ich habe die Arduino-Plattform entdeckt.

Arduinos sind Computer im Taschenformat, die eine begrenzte Anzahl von Operationen ausführen. Sie akzeptieren eine Eingabe wie einen Tastendruck oder eine Textnachricht und senden eine Ausgabe. Ihr riesiges Ökosystem an Add-Ons ließ die Gebäude komplexer Elektronik wie Legos stapeln. Für Programmierer, die ihre Sachen in Internet-Sachen verwandeln wollen, sind Arduinos perfekt.

Die meisten Vermieter lassen Mieter ihre Geräte, Jalousien oder Rasenflächen nicht hacken. Deshalb bin ich in ein Einfamilienhaus auf dem Land gezogen. Ich entfernte mich weit von ärgerlichen Vermietern und verrückten Wissenschaftlern, die Nachbarn fürchteten. Also habe ich meine hackenden Hände geknackt und freudig alle meine Automatisierungstraumprojekte in Gang gesetzt. Arduinos schossen wie Pilze in meinem Haus aus dem Boden.

Ich baute eine Solaranlage für Heizung und Lüftung, eine Klimaanlage, eine Jalousiesteuerung, eine Bewässerungsanlage für meinen Rasen, eine LED-Beleuchtung für meine Couch und ließ mich hier mitreißen. Ungefähr ein Jahr später machten wir uns bereit, die Kerzen zum Geburtstag meines Sohnes auszublasen. Ein Gast bemerkte, dass unser Weihnachtsbaum zu viel Licht für diesen Anlass abgibt. Ich holte mein Handy heraus, drückte einen Knopf auf dem Bildschirm und der Weihnachtsbaum ging aus. Mein Cool-Dad-Faktor schoss in die Höhe.

Stichwort Barry White

Ich war stolz, aber diese Projekte fühlten sich klein an. Ich hatte große Träume und diese Träume beinhalteten das Hacken meiner gesamten Wohnzimmerdecke. Die Decke war kahl, krankenhausweiß und für eine Ewigkeit aufgespannt. Ich musste etwas tun, aber was? Ich habe das Projekt wiederholt verschoben, indem ich mir sagte: "Später", "Sie haben keine Zeit" und "Was wissen Sie überhaupt über Decken?" Aber dieses klaffende Loch war der Auslöser, der meine Zweifel zum Schweigen brachte und ein Ganzes in Gang setzte Tonne der Großartigkeit.

Zuerst hatte ich das Leck behoben. Ich habe das Loch in der Decke für einige Regentage offen gelassen, nur um sicherzugehen. Dann war es Zeit zu planen. Ich habe mich von meinem LED-Couch-Projekt inspirieren lassen: Wer möchte nicht eine Tanzfläche aus den 70ern an der Decke haben? Zeit messen. Ich hatte genug Platz für ein 4 mal 9 Meter großes Rechteck. Ich brauchte ungefähr 60 LEDs pro Quadratmeter, um ein angemessenes Lichtniveau aufrechtzuerhalten, was insgesamt 2.304 dieser kleinen Saugnäpfe bedeutete.

Mein Verstand fragte, was der Verstand eines jeden guten Entwicklers fragt, wenn er mit einem Problem konfrontiert wird. Hat dies bereits jemand gelöst, damit ich es nicht tun muss? Es stellte sich heraus, jemand hatte. Ich könnte vorgefertigte einzelne LED-Module kaufen und sie in einem Array verwenden. Und wenn ich angefangen hätte, genug Geld zu sparen, um zweitausend davon zu kaufen, hätte ich immer noch ein Loch in meiner Decke. Ich würde das auf meine Art tun müssen, auf die billige Art und Weise.

Es war in jeder Hinsicht ein maßgeschneiderter Job, also habe ich ihn auf meine Bedürfnisse zugeschnitten. Ich konnte die Steuerung nicht auf Smartphones beschränken, was für ein Licht keinen Sinn machte. Es musste auch über einen Schalter funktionieren. Und ich wollte, dass ein Gerät dieser Größe gewartet werden kann. Aber rate mal was? Adressierbare Lichtleisten verdrahten die LEDs in Reihe. Das heißt, wenn man ausgeht, tun das alle, wie eine Art LED-Selbstmordpakt. Das Ausbauen und Reparieren eines einzelnen Moduls musste mühelos sein.

Links: LEDs in Reihe; Rechts: einzelne LED

Und das wichtigste Design-Anliegen von allen: Dieses Licht musste Ehrfurcht wecken. Es musste mehr als nur eine Matrix aus langweiligem Punktlicht sein. Ich wollte, dass sich das gesamte Gremium lebendig anfühlt. durch organische Muster treiben. Grundlegende Arduino's würden es nicht schneiden; Ich musste die Software und die Hardware aktualisieren. Ich habe den ESP8266 in Kombination mit der Open-Source NodeMCU-Firmware entdeckt. Dieser Mikrocontroller bietet mehr Leistung und mehr Speicher. Es hatte auch WiFi zu einem Schnäppchenpreis integriert, dem ich nicht widerstehen konnte.

Geiler geht es nicht, Leute

Mit Blick auf meine Architektur machte ich mich daran, einen Prototypen zu bauen. Das Prototyping der gesamten Einheit wäre kostspielig gewesen. Also habe ich mich daran gehalten, eine einzelne Reihe von 32 LED-Modulen zusammen zu hacken. Ich hatte Mühe, das richtige Material für das Gehäuse zu wählen. Ich versuchte es mit Sperrholz, Pappe und sogar Styropor. Die billigen Optionen fühlten sich gut billig an. Dann bekam ich meine ungeduldigen Hände auf mitteldichte Faserplatten. MDF war einfach zu schneiden und sah toll aus - verdammt noch mal.

Oben: Panel Design; Unten: MDF-Prototyp

Als es Zeit war, die LEDs in das Gehäuse zu stecken, stieß ich auf ein anderes Problem - yay me. Die handelsüblichen LED-Streifen, wie ich sie für meine Couch verwendet habe, waren für mein grooviges Panel nicht gut. Diese Streifen packten die LEDs wie Sardinen: viel zu nahe beieinander. Aber mehr Glück kam auf meine Seite. AliExpress lässt mich einen kundenspezifischen Streifen mit dem genauen Abstand bestellen, den ich benötige. (Bleiben Sie dran für meine nächste IoT-Erfindung: The Shameless Plug).

Mein Prototyp war fertig, nachdem ich eine Woche lang geschnitten, gemalt, geklebt, mich verbrannt, vor Wut geschrien und bis spät in die Nacht geweint hatte. Und wenn ich 71 weitere von Hand herstellen müsste, um mich zu sehen, müssten meine Kinder die Psychiatrie besuchen. Das Ende.

Siehe, die nerdigste Kürbislaterne

Es wäre das Ende gewesen, wenn ich keine nahegelegene Holzbearbeitungswerkstatt mit einem CNC-Fräser gefunden hätte. Dies ist ein Gerät, mit dem Präzisionsmaterial geschnitten werden kann und das einem computergesteuerten Weg folgt. Es handelt sich im Grunde genommen um einen Robotertischler, der aus der Zukunft geschickt wurde, um uns vor Skynet zu warnen. Ich ignorierte die vorsätzlichen AI-Warnungen. Und ich habe befohlen, 72 Klone meines MDF-Panels zu konstruieren. Und in einigen Wochen würden sie ankommen.

Inzwischen rückte die Geburtstagssaison immer näher. Ich nenne es Geburtstagssaison, weil meine Kinder im Abstand von einem Monat feiern und die Saison fast vor uns lag. Wenn ich die Lichter rechtzeitig fertig haben wollte, musste ich die Dinge beschleunigen. Und mein Cool-Dad-Faktor schwand. Ich musste diese Ingrates daran erinnern, dass ich der Chefvater war. Wenn die Roboter-Overlords kamen, um die Menschheit zu versklaven, wer würde sie beschützen? Ich mit meinen Hackingfähigkeiten oder Mr. Erikson und sein Cabrio? Pfft. Pssh, was auch immer.

Als die Tafeln ankamen, fing ich an, jede von Hand zusammenzubauen. Ich musste die Streifen festkleben, alles verdrahten, die LEDs hinzufügen und den Filter festkleben. Dann, und erst dann, habe ich das Modul endlich an der abgehängten Decke montiert. Zu diesem Zeitpunkt war die Stromversorgung eingeschaltet, und als ich jedes Modul anbrachte, strahlte es reines weißes Licht vom nerdigen Himmel herab. Aber ungefähr in der Mitte der 2. Reihe der Module ging der Himmel auf die Fritz. Meine Genügsamkeit hat mich endlich in den Arsch gebissen. Die kostengünstigen, billigen und qualitativ minderwertigen Stromanschlüsse haben mir nicht gefallen. Sie konnten keine konstante Leistung von einem Panel zum nächsten liefern.

Ich musste Premium-Steckverbinder bestellen, um dieses Problem zu beheben, und sie waren auf Bestellung, weil sie es natürlich waren. Ich bekam genug Verkabelung für die Hälfte der Module und musste zwei Monate warten, bis ich den Rest bekam. Mit nur drei Monaten vor der ersten Geburtstagsfeier war die Zeit knapp. Ich musste mich ernsthaft an diese Decke heranwagen, sobald diese Verbinder ankamen.

Nach einer Ewigkeit des Wartens erschienen die Stecker vor meiner Haustür. Ich habe sofort weitergearbeitet. Und mit dem Fortschritt kamen mehr Snafus - wann würden sie enden? Als ich das erste Modul in der 3. Reihe montierte, wurde die Decke verrückt. Jede LED hatte plötzlich einen eigenen Verstand, und dieser Verstand war von militärischer Ekstase erfüllt. Die Tafel sah aus wie ein Poltergeist, der von jenseits des Grabes mit mir kommunizierte. Ich glaube nicht an Geister, aber um sicher zu gehen, habe ich das Ding abgeschaltet und einen Priester gerufen.

"Ich muss jede LED austauschen ... ich mache Bulk-Preise."

Der Exorzist stellte fest, dass sich schnell schaltende elektrische Signale auf langen Strecken schlecht verhalten. Die dem Controller am nächsten gelegenen Module waren in Ordnung. Mit zunehmendem Abstand zwischen Modul und Steuerung nahm auch das Rauschen und die magnetische Interferenz zu. Ich brauchte eine Möglichkeit, das Signal konsistent an alle Module zu senden, unabhängig davon, wie weit sie von der Quelle entfernt waren. Die Antwort war RS-485. Das bedeutete aber, dass ich den Controller neu designen musste, um mit einer neuen Oberfläche zu arbeiten.

Links: RS485-Bus; Rechts: Bus + Controller 4ever, y’all

Ich habe unermüdlich daran gearbeitet, die Decke rechtzeitig umzugestalten, es aber nicht geschafft. Ich hatte nur die Hälfte der Decke für die erste Geburtstagsfeier gebaut. Es war kaum bereit zu protzen, geschweige denn die Welt vor bösen Robotern zu retten. Ich überprüfte den Aktienmarkt für coole Väter, meine Marktkapitalisierung brach ein.

Die Kinder drängten mich, das Licht einzuschalten, selbst nachdem ich erklärt hatte, dass es so aussehen würde, als würde eine Bombe in einem Nachtclub hochgehen. Schließlich gab ich nach und drückte den Schalter. Diese Kinder haben den Verstand verloren.

Nachdem nur die Hälfte des Panels fertiggestellt war, war das Licht für beide Seiten ein großer Erfolg. Und ungefähr ein Jahr später hatte ich die Leuchte vollständig gebaut und funktionsfähig. Ich habe noch einige letzte Änderungen vorgenommen und baue die mobile App mithilfe unserer neuesten Plattform neu auf (musste irgendwann den Chef erwähnen, oder?). Aber alles in allem war dies ein lebensveränderndes Projekt und ich bin sehr stolz darauf, es abgeschlossen zu haben. Jetzt brauche ich nur noch ein Paar Mondschuhe, damit ich auf diesem Ding tanzen kann.

Wenn Sie beim Erstellen Ihrer eigenen Internet-Sache Hilfe benötigen oder einfach nur chatten möchten, senden Sie eine E-Mail an hugo.lourenco@outsystems.com.

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Ursprünglich auf www.outsystems.com veröffentlicht.