LEDglobe - ein studentisches Projekt im Bereich IT
Entstehungsgeschichte, Infos und Ausblick
Nahezu jeder von uns kennt sie noch, die Discokugel. Ein Lichteffekt, der von den 70er Jahren an auf keiner guten Party fehlen durfte. Heutzutage kommt jedoch - speziell in der Veranstaltungsbranche - immer mehr LED-Technik zum Einsatz. Wo das Auge hinblickt, LED-Scheinwerfer, LED-Panels, LED-Stripes usw.
Innerhalb einer Gruppe von Studierenden im Bereich Informationstechnik der Hochschule Pforzheim entstand so der Gedanke, eine Art "moderne Discokugel" zu konstruieren: eine LED-Kugel, auf der sich verschiedene, sich bewegende Muster darstellen lassen sollten.
Ganz neu ist diese Idee freilich nicht. So entwarf u.a. die Firma ict für den deutschen Pavillon der Expo 2010 eine Kugel aus Farb-Displays, deren gewaltiges Ausmaß allein schon sehr beeindruckend ist. Obwohl diese aus 1561 Farb-Displays aufgebaut ist (bestehend aus jeweils 256 RGB-LEDs) und sich so quasi alles nur Erdenkliche auf die Oberfläche projizieren lässt, gibt es dennoch ein Manko. Die quadratischen Displays lassen sich nicht lückenlos zu einer Kugel formen. So werden zumindest in der gewählten Anordnung zu den Polen hin die Lücken zwischen den Displays immer größer.
Dasselbe Problem stellte sich auch dem Projektteam (Patrick Bär, Nico Baumann, Michael Salzer und Jochen Vorreiter) bei dem Versuch, LEDs in einer Quadratpixelanordnung auf einer Kugel zu platzieren. Wie aber kann man erreichen, dass sich die auf einer Kugel angeordneten LEDs alle im selben Abstand zueinander befinden?
Als Ausgangspunkt der Überlegungen zu einem Lösungsansatz sollte die im Europapark befindliche Achterbahn "Eurosat" dienen. Die Außenhaut dieser Achterbahn besteht aus nahezu gleichen Dreiecken, die eine so genannte "geodätische Kuppel" bilden. Nach einiger Recherche wurde klar, dass sich der Ikosaeder (= ein Körper aus 20 gleichseitigen Dreiecken) als Ausgangskörper für die Konstruktion einer in unserem Falle benötigten geodätischen Kugel eignet. So entsteht durch das Unterteilen der Dreiecke des Ikosaeders in jeweils vier kleinere Dreiecke ein Körper mit nun insgesamt 80 Dreiecken, welcher einer Kugel schon sehr nahe kommt. Durch geschickte Platzierung von jeweils 16 LEDs auf diesen 80 Dreiecken entsteht zum einen eine nahezu homogene Bestückung der Kugeloberfläche, zum anderen lässt sich die Kugel auf diese Weise aus 20 vorgefertigten und vollkommen identischen Teilen aufbauen.
Um den finanziellen Rahmen der Studienarbeit nicht zu sprengen, wurden jedoch einige Einschränkungen vorgenommen. So kamen einerseits anstelle von Farb-LEDs zunächst nur weiße LEDs zum Einsatz und es wurde auf die Darstellung von Graustufen verzichtet. Doch selbst mit diesen Einschränkungen entstand ein etwa fußballgroßer Prototyp, mit dem sich schon sehr beeindruckende bewegte Muster abbilden lassen.
Bereits auf der Fach-Messe Embedded World stach den Besuchern auf dem Stand des Bereichs Informationstechnik die immer anders blinkende LED-Kugel ins Auge.
Die Ansteuerung der Kugel kann auf mehrere Arten erfolgen.
Der sich im Innern der Kugel befindende Mikrocontroller kann selbst Muster erzeugen und ggf. bewegt auf der Kugeloberfläche darstellen, indem er die dazu jeweils anzusteuernden LEDs errechnet oder aber auf im Speicher abgelegte Patterns zurückgreift.
So können verschiedene Bilder durch einfache Steuerbefehle, die mittels USB gesendet werden, aufgerufen und angezeigt werden. Da diese Methode allerdings sehr schnell an Leistungsgrenzen des Mikrocontrollers stößt, war es nötig eine PC basierte Applikation zu programmieren, um so beispielsweise einen Lichtpunkt oder gar einen rotierenden Balken über die gesamte Kugeloberfläche wandern zu lassen. Zu diesem Zweck wurde die auf Java basierende Programmiersprache Processing verwendet, die über zahlreiche Möglichkeiten verfügt, um Berechnungen im dreidimensionalen Raum vorzunehmen und die Ergebnisse darzustellen. Da die komplette Kugel in dieser Applikation nachgebildet wurde, können so nun auch offline Muster programmiert werden, um hinterher auf der Kugeloberfläche zu erscheinen.
In einem letzten Schritt des Projekts soll nun eine Möglichkeit geschaffen werden, um in Zukunft reine Grafikdaten wie Bitmaps oder sogar Videostreams wiedergeben zu können. Deswegen, und auch wegen der erarbeiteten hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich Produktionsaufwand und Skalierbarkeit, bleibt das Projektteam weiter am LEDglobe-Projekt dran. Mal sehen, ob man den LEDglobe irgendwann käuflich erwerben kann…
Michael Salzer
zurück