Naast programmeren was ik altijd al geïnteresseerd in de hardware-kant, wat zelfs in een vlaag van verstandsverbijstering leidde tot een studiejaar elektrotechniek. Wat me altijd een beetje er vanaf hield om er meer mee te doen was de enorme verscheidenheid aan componenten en het grillige gedrag van analoge schakelingen wat ik niet altijd goed begreep. Er was eigenlijk gewoon teveel wat ik niet wist om goed te beginnen.

Sinds een paar maanden rommel ik soms in de avonduren wat met de Arduino Starter Kit die ik een tijd geleden heb aangeschaft. Eigenlijk zijn hiermee beide problemen opgelost, want ik hoefde nu niet zelf te bepalen welke componenten ik nodig zou gaan hebben en de voorbeelden zijn van een niveau dat analoog gedoe geen roet in het eten gooit. Hierdoor begon ik beter te begrijpen wat de verschillende componenten doen; in ieder geval beter dan tijdens het college Netwerken.

Rheinturm in Düsseldorf

Van het een kwam het ander en zo kwam ik uiteindelijk terecht op een ander verloren project uit de jaren 90; het nabouwen van de decimale klok in de Rheinturm in Düsseldorf. Dit vereist wellicht wat meer uitleg, want de Lichtzeitpegel zoals de installatie heet is nét iets minder bekend dan pakweg de verlichting van de Eiffeltoren of de melodie van Big Ben.

Langs de toren zijn 62 lampen aangebracht die van boven naar onder de decimalen van een 24-uurs klok voorstellen. De eerste twee lampen geven de tientallen uren aan, de volgende tien lampen de enkele uren, daaronder zes lampen die tientallen minuten aangeven en tien lampen de enkele minuten. Ten slotte zijn er nog zes lampen voor de tientallen seconden en tien lampen voor de enkele seconden.

De klok hiernaast geeft 16:56:39 aan, omdat van boven naar onder 1, 6, 5, 6, 3 en 9 lampen branden. Er zijn nog wat extra’s, zoals scheidingslampen tussen de groepen die op elk volle uur een minuut lang branden, maar dit zijn de pure regels voor de klok.

Het Elektor project

De toren met klok staat al sinds 1981, maar eind jaren 90 werd in het blad Elektor 05-1998 een elektrisch schakelschema gepubliceerd waarmee de klok na te bouwen was. Omdat het een erg populair artikel was, werd het in Elektor 01-2000 nog eens dunnetjes overgedaan.

In onderstaande video laat Roger Leifert zijn versie zien die nog steeds voldoende aandacht krijgt op tentoonstellingen. Vanaf 6:20 zie je de ingewikkelde schakeling en lijmblob die alle leds bij elkaar houdt.

… en toen kwam de WS2812B

De WS28xx serie RGB LED modules veroorzaakten een revolutie in aanstuurbare verlichting. Voeding en aansturing werd gescheiden, waardoor je schakeling een stuk eenvoudiger kan worden. Daarnaast biedt de WS28xx ook een uitgangssignaal, wat alle inkomende berichten doorstuurt minus het bericht wat voor de huidige LED is bedoeld! Dat betekent dat je er ketens van kan bouwen die je met een enkele data-lijn kan aansturen!

Schakelschema van drie WS2812B in serie
Drie maal WS2812B in serie

Je kan zelf de losse WS2812Bs aan elkaar koppelen, maar er zijn ook kant-en-klare LED-strips die zelf op lengte te maken zijn. Ze zijn er met 30, 60 en zelfs 144 LEDs per meter. Ze zijn er trouwens ook in de vorm van ringen, arrays (meerdere strips naast elkaar), ze zijn waterdicht en stofdicht verkrijgbaar. Voor mijn toepassing is 60 / meter optimaal; het model van de Lichtzeitpegel wordt dan ongeveer een meter hoog.


Belachelijk simpele schakeling

Het resultaat is in de basis een belachelijk simpele schakeling met alleen twee draadjes voor de power en een weerstandje tussen de I/O poort van de Arduino en de data-lijn van de WS2812B strip. De Arduino in combinatie met de NeoPixel library doet de rest. In de Arduino IDE kan je voorbeeld-code voor de NeoPixel library inladen. Deze laat onder andere onderstaande bewegende regenboog zien. Mooi! De schakeling werkt!


NeoPixel ‘strandtest’ demonstratie

De enige uitdaging die er nu nog overblijft, is de code voor de klok schrijven. Dát is voor een volgende post!