Ratlight V4
Dies ist mit Abstand mein umfangreichstes Hardware- und Software-Projekt, daher möchte ich es hier einmal vorstellen.
Vielleicht gewinnt der eine oder andere ja ein paar Anregungen für eigene Projekte oder ist einfach daran interessiert,
was mit günstigen Mitteln im Bereich Steuerungstechnik machbar ist.
"Ratlight" bezeichnet eigentlich nichts weiter als die Steuerung der Lichtanlage meiner Kellerbar.
Begonnen hat alles vor ca. 20 Jahren mit einem einfachen Steuerpult aus einer alten Autokonsole und ein paar Einbauschaltern.
Dies wurde im Lauf der Jahre einfach immer verbessert und erweitert.
Mit dem "V4" ging im Jahr 2010 eine komplette Erneuerung der Elektroinstallation in der Kellerbar einher, und aus den paar Schaltern
wurde eine umfangreiche softwaregestützte Steuerung, die aus vielen Komponenten besteht und in ihrem Funktionsumfang immer noch ständig wächst.
Unter anderem sind folgende Funktionen enthalten:
- Konventionelle Steuerung über fest integriertes Pult
- Softwaresteuerung über PC frei zuschaltbar, programmierbare Steuertaster am Pult
- Umfangreiche Software mit grafischer Benutzeroberfläche
- Statisches und bewegtes Licht über DMX512-Protokoll
- Direkte Anbindung von Winamp zur Musiksteuerung und musikgesteuertem Licht
- Steuerung über MIDI (Keyboard)
- Unterstützung mehrerer Bildschirme
- Komplett eigene Benutzeroberfläche
- Multimediafunktionen wie z.B. Diashow
- Netzwerkanbindung
- Android-App zur mobilen Steuerung per Smartphone/Tablet
- Sprachsteuerung
Ich werde im folgenden auf die einzelnen Komponenten der Anlage eingehen.
Am Anfang steht natürlich die Elektroinstallation. Hierzu gleich ein wichtiger Hinweis: Elektroinstallationen gehören zwingend in die Hände eines Fachmanns!
Hierzu zählt insbesondere alles, was mit Netzspannung zu tun hat. Wer das nicht beachtet, gefährdet sich nicht nur selbst,
sondern auch die Gesundheit und das Leben anderer!
Das Herzstück der Anlage bildet der Verteilerschrank, der direkt unter dem Steuerpult angebracht ist. Hier laufen alle Leitungen über Abgangsklemmen zusammen,
und hier befinden sich auch alle Steuergeräte.
Die Anlage umfasst zur Zeit ca. 30 Schaltkreise für verschiedene Beleuchtungsarten wie Strahler, LED-Stripes, Leuchtstofflampen, Einbauleuchten usw.,
die zum größten Teil sowohl über das Pult als auch über den PC gesteuert werden können. Die Umschaltung erfolgt über Koppelrelais der Marke Finder.
Zu sehen sind u.a. zwei DMX-Relaiskarten mit jeweils acht Kanälen und auf dem rechten Bild zwei Dimmerpacks mit jeweils vier Kanälen.
Weiterhin gibt es noch zwei RGB-Strahler, die direkt an die DMX-Leitung angekoppelt sind. So komme ich momentan auf 32 DMX-Kanäle.
Zur grundlegenden DMX-Technik möchte ich mich hier nicht weiter auslassen, zu diesem Thema gibt es viele gute Seiten im Netz.
Empfehlen kann ich auch das Buch "Lichttechnik für Einsteiger", erschienen im Elektor-Verlag.
Alle Geräte gibt es verhältnismäßig günstig beim Auktionshaus eures Vertrauens oder bei einem allseits bekannten Elektronikversand.
Ein Dimmerpack z.B. kostet ca. 50-60 Euro, ein RGB-Strahler ca. 30 Euro. Ich betone nochmals: Wenn ihr nicht gerade selbst Elektriker seid,
holt euch auf jeden Fall einen Fachmann hinzu! Treibt keinen Spaß damit!
Als nächstes kommt das Pult, das direkt über dem Verteilerschrank angebracht ist:
Links sind zwei herkömmliche Dimmer sowie ein Drehzahlsteller für die Lüftersteuerung zu sehen, die ich einfach mit Verlängerungsachsen versehen
und unter die Frontplatte gebaut habe. Im rechten Bild sieht man die Verdrahtung der einzelnen Komponenten wie Schalter und Taster.
Die Alu-Frontplatte bekommt man komplett mit allen Bohrungen und Gravuren für ca. 100 Euro bei einem Online-Anbieter. Das Layout ist schnell und
einfach erstellt mit einer kostenlosen Software des Anbieters. So sieht das fertige Pult aus:
Am Pult kann man eine Lichtszene einstellen, die dann mit dem Lichtschalter neben der Tür eingeschaltet wird, wenn man den Raum betritt.
Die Lüftersteuerung läuft unabhängig.
Mit dem Schlüsselschalter ("Master") wird der Türschalter überbrückt und die 12V Steuerspannung eingeschaltet, außerdem erhält der
PC über die serielle Schnittstelle eine Meldung, und die V4-Software wird automatisch gestartet (sofern nicht bereits geschehen).
Mit zwei Leuchttastern kann nun zwischen Pult- und PC-Betrieb umgeschaltet werden, im Pultbetrieb gehen die DMX-Funktionen der Software in Standby.
Die Taster "Prog1" und "Prog2" sind über die Software frei programmierbar und können verschiendenste Funktionen annehmen.
Mit dem Ausschalten des Master-Schalters wird die Software beendet (oder je nach Einstellung der PC heruntergefahren), und der Türschalter wird wieder aktiviert.
Am Pult sind nur die wichtigsten Funktionen bedienbar, die Software ist natürlich wesentlich umfangreicher.
Kommen wir nun also zur Software.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Ansteuerung über DMX512, also ist zunächst ein DMX-Interface nötig. Ich habe wieder ein recht preisgünstiges
Interface gewählt (ca. 50 Euro), das über den USB-Port und einen FTDI-Treiber angesprochen wird. Funktioniert tadellos, ist aber auch
nicht gerade unkompliziert. Wer etwas mehr investieren will, sollte das Interface von Digital Enlightenment wählen. Dieses wird im Netz
fast ausnahmslos als sehr gut und unkompliziert beschrieben.
Ich habe die Software komplett mit PureBasic programmiert, die meiner Meinung nach beste Programmiersprache überhaupt. Hier können die
Meinungen natürlich auseinandergehen, aber auf jeden Fall ist PureBasic einfach zu erlernen und hat einen riesigen Funktionsumfang, so
z.B. die direkte Einbindung der Windows-API.
Die Software hat eine lange Entwicklungszeit hinter sich, und wurde mehrfach komplett neu programmiert. Anfangs diente sie nur ihrem eigentlichen
Zweck, nämlich der Lichtsteuerung, mittlerweile ist in der dritten Version aber viel mehr daraus geworden.
Hier ein Screenshot der zweiten Version:
Die Software war hier bereits modular aufgebaut, d.h. es konnten jederzeit neue Module hinzugefügt werden und beliebig auf der Benutzeroberfläche verteilt werden.
So war (und ist) es auch einfach, neue Komponenten wie DMX-Endgeräte hinzuzufügen.
Neben der direkten Bedienung über Module sind natürlich auch Lichtszenen und -Stimmungen möglich, und automatische Programmabläufe
(Sequenzen / bewegtes Licht). Alle DMX-Kanäle können auch direkt angesprochen und jederzeit neu zugeordnet werden.
Der Funktionsumfang der Lichtsteuerung wächst immer noch ständig, und es würde den Rahmen sprengen, hier alles aufzuzählen.
Erwähnenswert ist noch das MIDI-Interface: So kann ich über mein Keyboard (Synthesizer) Lichteffekte generieren, und den eingebauten Sequenzer als
Taktgeber verwenden. Ist eine nette Spielerei, die nicht unbedingt nötig ist, aber ich wollte eben gerne alle Möglichkeiten ausschöpfen.
Die dritte und neueste Version geht allerdings viel weiter. Sie bietet eine komplett neue Benutzeroberfläche mit eigener Taskbar und mehreren Desktops,
auf denen die einzelnen Module als eigenständige Programme im Applet-Stil verteilt werden können. Zu Grunde liegt das Windows7-Betriebssystem, von dem
aber nichts mehr offen zu sehen ist.
Zur Zeit gibt es ca. 15 verschiedene Module, die in ihrer Funktion äußerst verschieden sind. Neben den Modulen zur Lichtsteuerung gibt es u.a. solche für
die Musiksteuerung, Bedienung der Diashow, Nachrichtenticker, Teilnehmerverwaltung und einiges mehr. Alle Module sind eigenständige Programme, die aber
ständig miteinander und mit allen teilnehmenden Geräten im Netzwerk kommunizieren.
So ist aus dem V4 eine nahezu komplette Multimedia- und Lichtsteuerung geworden.
Im Moment ist ein Hauptmonitor und ein TV-Flatscreen angeschlossen, aber weitere Monitore wären auch kein Problem.
Hier ein Beispiel des Hauptmonitors:
Beispielinhalt des TV-Screens:
Für die Musik sorgt im Hintergrund momentan noch der bekannte Winamp-Player, ein eigener Player befindet sich in Entwicklung.
Die Kommunikation erfolgt über ein eigenes Plugin, sodaß fast alle Winamp-Funktionen von meinen V4-Modulen und Netzwerkgeräten
gesteuert werden können. Natürlich passt sich das Tempo der Lichtsequenzen
automatisch an die laufende Musik an (Sound-to-Light). Die globale Maßeinheit für das Tempo ist BPM (beats per minute).
In einer früheren Version war auch
die Kommunikation mit dem BPM-Player von AlcaTech möglich, dies habe ich aber rausgenommen, weil WinAmp durch sein OpenSource-Konzept
viel mehr Möglichkeiten für Entwickler bietet.
Ein wichtiges Feature ist die Netzwerkanbindung beliebig vieler mobiler Endgeräte. So kann ich alles bequem mit dem Notebook vom Sofa aus bedienen,
oder auch mit allen Android-Mobilgeräten.
Die Android-App war eine große Herausforderung, weil ich dazu erst einmal JAVA halbwegs lernen musste (ich mag Java nicht), aber es hat sich gelohnt.
Hier ein paar Screenshots:
Die App bietet Funktionen zur Licht-, Musik- und Diashow-Steuerung, sowie einiges mehr. Der Funktionsumfang kann über ein Gast- oder Adminkonto
eingeschränkt bzw. erweitert werden. Jeder Teilnehmer erhält einen eigenen Benutzernamen und kann sich damit im V4-Netzwerk anmelden.
Die Musiksteuerung beinhaltet neben den Standardfunktionen auch eine Suchoption nach Titel oder Interpret und ein Bewertungssystem.
Die Bewertungen werden gespeichert und als Kriterium für die automatische Musikwahl verwendet. Diese Automatik befindet sich momentan noch
in Entwicklung und soll in Zukunft intelligenter werden, so z.B. die Musikvorlieben der angemeldeten User erkennen und darauf reagieren.
Die Diashow am TV lässt sich komplett fernsteuern, angezeigte Bilder können jederzeit z.B. auf das Smartphone runtergeladen werden. Ausserdem kann
direkt aus der App heraus ein Foto gemacht werden, was dann in der Diashow angezeigt wird. Sehr lustig und gern gesehen auf Partys ;)
Eine Funktion, um bereits vorhandene Fotos vom Smartphone-Speicher auf dem TV anzuzeigen, steht noch aus.
Die neueste Version enthält jetzt auch eine Sprachsteuerung für alle wichtigen Funktionen. Dies lässt sich mit Android recht einfach umsetzen und
funktioniert erstaunlich gut. Macht z.B. immer wieder Spaß zu sagen: "Scheissmusik", worauf dann sofort etwas besseres gespielt wird, und dies sich
dann natürlich auch gemerkt wird!
Gerade in diesem Bereich ist noch eine Menge Spielraum, und ich habe auch noch jede Menge Ideen, was das anbetrifft. Ich könnte mir vorstellen,
diese "Pseudo-KI" weiter und weiter auszubauen :)
Dies ist im großen und ganzen der momentane Entwicklungsstand. Mittlerweile ist das V4-Projekt so komplex geworden, das man es beinahe
als Lebensaufgabe bezeichnen kann. Eine wirkliche Fertigstellung wird es wohl nie geben, weil mir immer etwas neues einfällt, und die
Möglichkeiten fast grenzenlos sind. Und angefangen hat alles mit einer simplen Lichtsteuerung !
Hier einige zukünftige Vorhaben:
- Weiterentwicklung der Android-App, insbesondere der Sprachsteuerung
- Eigener Musikplayer mit intelligenter Songlistenverwaltung
- Verbesserung der Sound-to-Light-Funktionen (automatische Sequenzen, intelligentes Licht)
- evtl. Einbindung der Türsprechanlage
- Anschaffung eines Scanners für bewegtes Licht
- Weiterer Ausbau der Diashow, u.a. Themenwahl, Usererkennung usw.
- evtl. kleine Netzwerkspiele über Smartphone und TV
- all die anderen Ideen, die da noch kommen werden...
Ich hoffe, daß ich hiermit einen kleinen Einblick in mein Projekt vermitteln konnte, und dem einen oder anderen vielleicht einige Inspirationen für eigene Projekte.
Mir hat die Arbeit am V4 immer extremen Spaß gemacht (und macht es immer noch), die Entwicklung selbst ist das Vorhaben, nicht das fertige Projekt.
Wie heißt es so schön: Der Weg ist das Ziel :)
Wenn ihr Fragen zum Ratlight V4 habt, scheut nicht, sie mir zu stellen:
masch34@hotmail.com
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Stand: März 2014