Handhabung & Technik Zündanlage selber bauen - unsere Geschichte

Hey this is the story all about how
my life got fired upside down
an’ I’d like to take a minute just sit right there
to tell you how I started firing lights in the air.
(Eigenkreation frei nach Wilhelm Schmitz)

…wir schreiben den 15.06.2011, den Hochzeitstag unserer Freunde. Wir sind auf die gloreiche Idee gekommen, ein Feuerwerk zu machen... So fing das Drama an.


Zu diesem Feuerwerk gab es nämlich ein Paket mit ca. 15 Batterien von Weco, das von mir in Augenschein genommen und dann verplant wurde.

…Mein erster Abbrennplan und schon war ich gefangen…



Und so geht die Geschichte weiter, wie der Germanytraveller und seine Brüder in die Welt der Pyrotechnik eintauchten und eine Zündanlage bau(t)en… :

 

...und weiter gehts, wird noch ein bisschen mehr..

…Das Feuerwerk funktionierte auch gut, nur leider waren ich und meine beiden Brüder komplett eingebunden, haben nichts davon mitbekommen und standen im schicken Anzug voll im Fallout .



Wir fanden das natürlich super, wollten aber doch beim nächsten Mal selbst was vom Feuerwerk sehen und nicht mit Anzündmaterial direkt neben den feuernden Batterien hocken müssen. Das Feuerwerk war dann auch erst einmal recht schnell vergessen und es verging einige Zeit, bis ich aus einer Laune heraus wieder auf das Thema kam. Wir (meine Brüder und ich)unterhielten uns im Scherz darüber, eine Zündanlage zu bauen um dann das Feuerwerk selbst sehen zu können und kamen dann irgendwie auf die Weco 5-Kanal-Silvesterzündanlage, woraufhin das Thema schnell ernster wurde. Diese Anlage zeigte uns, dass so etwas „relativ leicht“ realisierbar ist, erschien uns allerdings mit 5 Kanälen doch direkt als zu klein.


Also blieb nur eine Alternative:


Eine größere Zündanlage musste her und sollte nicht viel kosten. Genauer hatten wir das Thema aber noch nicht abgesteckt.


Bei meinen ersten Recherchen zu dem Thema stieß ich dann auch fast sofort auf das Forum hier und einige Bauanleitungen und Diskussionsthemen. Ausführliche Bauberichte wie der von AJack und die von einigen anderen Forenusern sowie Begriffe wie Matrixschaltung, microcontroller gesteuert, Koffer, Fernbedienung, musiksynchron etc. ließen die Gedanken schnell in Richtung Größenwahn abdriften und führten nach einigen weiteren Gesprächen zu Kriterien, die die Anlage erfüllen sollte:

- - Komplett computergesteuert, aber kein Laptop etc nötig
- - Mindestens 32 Kanäle, lieber mehr (für unser 1.Feuerwerk hätten wir ohne Verleiten ja schon 15 gebraucht)
- -Trennung von Steuereinheit und Zündboxen, um Sicherheitsabstand zu kriegen
- - Zentrale Stromversorgung, um wenige Akkus zu brauchen
- - 12V Zündspannung
- - Kabelgebunden, da Funk zu teuer erschien und nicht zum „Zentralakku“ passte
- - Fertigstellung vor Silvester 11/12 (also innerhalb von 3-4 Monaten), da sollte die Premiere steigen
- - Kosten bis max. 200€ (wir hatten einige Sachen schon da und dachten anfangs wirklich, dass wir das schaffen… hahaha)

Da die Hauptkriterien (min. 32 Kanäle, unter 200€, Computergesteuert) von keiner fertigen Anlage erfüllt wurden blieb nur noch selber bauen. Im Endeffekt haben wir uns auch kaum mit fertigen Anlagen befasst, da selber bauen ja auch viel spannender und langfristiger als kaufen ist.


Also gingen wir ans Werk und bastelten und werkelten und heraus kam eine I²C-gesteuerte Anlage mit Steuereinheit und 2 Zündkisten mit je 32 Kanälen. Als Zentraleinheit diente ein ausrangiertes Open-Source-Handy, die restlichen Platinen etc. bauten wir selbst.












Natürlich blieb dabei auch der Fehlerteufel nicht auf der Strecke. So hatten wir zwar das Glück, dass mein Bruder Zugriff auf eine Laserschneideanlage hatte und uns die Abdeckplatten ausschnitt. Leider verwendete er dafür aber V2A-Bleche, die wir aufgrund ihrer Härte und einer Dicke von 1,5mm kaum weiter bearbeiten konnten.








Im Forum hatten wir uns bezüglich der Schaltung der Kanäle über Mosfets eingelesen. Soweit so gut. …Wir waren ja gewarnt hätte man sagen können, da alle hier von irf540-Mosfets sprachen… wir aber auf die Tabellenblätter bei Reichelt/Conrad vertrauten und erst mal 630/640er kauften, weil die ja viel günstiger waren und laut Tabelle auch ausreichten… so kauft man dann zweimal.


Und so ging das noch mehrere Male an verschiedenen Stellen des Projektes weiter, was natürlich die Kosten ganz schnell über selbst gesetzte 200€-Barriere schoss und uns zeitlich recht schnell in Bedrängnis brachte, da wir fast alles doppelt und dreifach machen durften.






Drei Tage vor Silvester lief dann aber alles und sah auch recht gut aus. Wir hatten ein ca. 600€-Gemeinschaftsfeuerwerk mit Musik geplant und vorbereitet. Die Musik sollte dazu von unserer Stereoanlage kommen und unabhängig per Einzählen durch eine zweite Person gestartet werden… Wir waren also gerüstet.


An Silvester ging dann zu allem Überfluss auch noch der Spannungswandler (12V->5V für die Steuerspannung der Mosfets und I²C-Chips) kaputt, als ich nach Laden des Akkus in Hektik die Verpolung der Elektronik vertauschte… Das konnten wir noch mit einer Halterung eines 3er-Verbundes AA-Batterien aus einem kleinen Deko-Weihnachtshaus von unserer Fensterbank überbrücken.



Nun ging es an den Außenaufbau an Silvester. Und wie die meisten hier noch wissen regnete es an dem Tag fast durchgängig und war sehr nebelig bei ca. 2-5°C… Das sollte noch unser Verhängnis werden… Wir bauten also fleißig den ganzen Tag auf, während unsere Ladies den Rest der Party vorbereiteten.






Um kurz vor 24:00 Uhr schlossen wir die Anlage dann an und wollten nach einem kurzen Anstoßen vom Balkon aus loslegen…………und……….. nichts passierte. Also rannten meine Brüder nach unten in den Garten, rissen die Kabel aus den Zündkisten und hielten sie von Hand an den mitgenommenen Akku, was zu einem planlosen Verbrauchsschießen führte.
Schwer peinlich und sowas von frustrierend! Die ganze Arbeit, so viele Erwartungen von allen Seiten und dann klappt gar nichts.
Wie wir am nächsten Morgen feststellten waren die Zündkisten komplett abgesoffen, weil wir sie für das Verkabeln stundenlang immer wieder öffnen mussten.

Nach diesem Desaster hatten wir erstmal die Nase voll und haben uns eine längere Pause gegönnt...

Mein Bruder hat die Anlage dann in den nächsten Monaten alleine komplett fertig gemacht (ich war durch die Planung meiner Hochzeit verhindert) und schoss damit ein schönes Feuerwerk zu meinem Polterabend. Dabei hatte er aber Probleme, die Musik ans Laufen zu kriegen.
Wir hatten also eine 64-Kanal-Anlage die funktionierte, waren damit aber nicht glücklich weil wir ihr nicht vertrauten und sie schon mehrere Schwachstellen wie Probleme durch auftretende kalte Lötstellen, fehlende Audiosteuerung, häufige Kontaktprobleme bei den Lautsprecherklemmen und mangelnde Wetterfestigkeit offenbarte.

Und so kam es dann auch recht bald nach meiner Hochzeit und den Flitterwochen zu ersten Gedankenspielen und Planungen über einen radikalen Umbau bzw. Neubau der Anlage.

Und das gibts dann im nächsten Abschnitt zu lesen...

 

Bau einer eigenen Zündanlage (Version 2.0) oder „a neverending Story“

Aus dem ersten Anlagenbau 2011/12 hatten wir schon einige Verbesserungs-/Änderungskriterien für unsere neue Anlage:


- - Aufstockung der Kanalanzahl (die 64 Kanäle hatten wir beim ersten Feuerwerk schon ausgereizt)
- - Steuereinheit größer machen (3“-Touchscreen war doch zu klein für Eingaben mit Stift)
- - Touchscreen in einer Größe, die bequemes Steuern möglich macht (Visualisierung/Bedienoberfläche nötig)
- - Leistungsstärkere Zentraleinheit nötig (das Handy war oft an seine Grenzen gekommen)
- - Direkte Audioausgabe mit Anschlussmöglichkeit an verschiedene Anlagen
- - Weiterhin kabelgebunden, aber
- -Mehrere noch kleinere Zündkisten (8 bis max. 16 Kanäle), da die 64 Zündkabel in einer 32-Kanal-Zündkiste doch ein ziemliches Chaos hinterlassen und bei mehr kleinen Zündkisten mehr „Anschlusspunkte“ für die Zündkabel gegeben sind.
- - Ansteuerung der Zündkisten wenn möglich über ein einzelnes RJ45-Kabel, Weiterleitung von Zündkiste zu Zündkiste (um Kabel zu sparen)
- - Erhöhung der Zündspannung von 12V auf 24V um mehr Reserven zu haben
- - Weiternutzung der alten Zündkisten möglich
- - USB-Anschluss zur leichten Datenübertragung vom PC/Laptop
- - Sichere Kontakte in den Zündkisten durch Wago-Klemmen(Keine Lautsprecherklemmen mehr)

Und damit uns nicht langweilig werden konnte hatten wir uns auch schon im September 2012 das Ziel gesetzt, am 01.06.2013 ein Geburtstagsfeuerwerk mit der neuen (noch nicht vorhandenen) Anlage zu schießen. Mit diesem Entschluss fiel auch unsere gemeinschaftliche Silvesterbestellung entsprechend groß aus.
***jaja, Größenwahn ich hör Dir trapsen*** Ohne Druck geht halt nichts.

Also frisch fromm fröhlich frei ans Werk. Schnell kamen die ersten Sachen zusammen, die zu unserem neuen Konzept passten. So fanden wir in der Bucht ein schönes 19“-DJ-Case zum Schnäppchenpreis und schraubten verstellbare Beine drunter.












Punkt 1 der Neuorientierung war also schon abgehakt:
Die Anlage selbst soll nicht in einen kleinen Koffer kommen, der dann fast immer auf dem Boden steht oder für den man einen Tisch mitnehmen muss, sondern autark stehen können und man soll daran bequem im Stehen arbeiten können.


Als neue Zentraleinheit stand schnell ein Raspberry Pi fest, da dieser eine I²C-Schnittstelle, USB-Ports, Audioausgang und HDMI-Schnittstelle hat. Auch einen 18“ Touchscreen im 19“-Industrierahmen konnten wir für ca. 30€ ersteigern. Alles sah gut aus und wir kamen gut voran. Während mein Bruder die Software schrieb und die notwendigen Platinen entwarf und ätzte kümmerte ich mich um die Gehäuseentwicklung und -bau, Verkabelung und die restlichen Arbeiten wie ptG-Bestellung, Genehmigung, Stativbau etc.











Als Gehäuse für die Zündkisten haben wir beim großen C kleine Plastikgehäuse zum Spottpreis gefunden, die als mechanische Schutzhülle dienen. Diese Kombination kommt dann in abgedichtete Garten-Steckergehäuse aus dem Baumarkt (ich nenne sie jetzt mal so), die als Dreck- und Wasserschutz dienen und sich leicht auf Platten kleben oder schrauben lassen.









Die Problematik der dünnen Adern in den Netzwerkkabeln und der hohen Zündströme konnten wir durch Zusammenfassen mehreren Adern zu einer Phase und einer Masse lösen, so dass das kein Problem mehr ist.


Auch die Audioausgabe haben wir (denke ich) geeignet hinbekommen. Für den Nahbereich (Kabellängen unter 10m) gibt es an der Anlage eine große Klinkenbuchse und für längere Kabelstrecken und größere Entfernungen haben wir eine DI-Box eingebaut, die das Signal dann über zwei XLR-Kabel weiterleitet. Beim Feuerwerk am 01.06. hatten wir eine Kabellänge von ca. 70m dran und das war kein Problem, der Ton kam sauber, klar und stark genug an der Anlage des DJ‘s an.

Natürlich gab es auch bei diesem Bau einige Probleme, die uns zeitlich wieder an die Wand drückten. So gab das echt günstig erworbene Touchdisplay zwischenzeitig seinen Geist auf und wir waren gezwungen, schnell ein Neues zu kaufen. Das war dann natürlich nicht mehr so günstig und vor Allem brauchte es eine neue Gehäuse-Aufnahme, so dass das halbe Gehäuse neu gebaut werden musste. Das haben wir hinbekommen und der Monitor läuft super auch im Akkubetrieb.




Als Nächstes mussten wir die Massen durch den Spannungswandler getrennten Massen der 5V-Steuerspannung und der 24V-Zündspannung irgendwie verbinden, da bei scharfgeschalteter Anlage (5V an und 24V ebenfalls) die Mosfets nicht mehr sauber schalteten. Somit war der teure neue Spannungswandler nicht mehr zu gebrauchen und ein neuer Selbstbau musste her. Diesen konnte mein Bruder noch entwerfen und bauen. Leider haben wir es nicht mehr vor dem Feuerwerk hinbekommen, die Steuerspannung komplett über Akku laufen zu lassen und so die Anlage vollständig autark zu betreiben. Deswegen müssen wir im Moment noch ein 220V-Kabel anschließen. Das wird aber in Kürze auch noch behoben.


Dann stellten wir bei Tests fest, dass wir ein richtiges Problem in der Elektrik hatten. Beim Zuschalten der Zündspannung wurden fast jedes Mal die Chips in den Zündkisten zurückgesetzt. Und das ist gar nicht gut! ….. ich sage nur „Fire All“! Beim Zurücksetzen machen die Chips alle Kanäle auf… Das wäre am 01.06. ein superhartes 60-Sekunden-Feuerwerk geworden. Da wir das aber nicht wollten hieß es also die 8-Kanal-Chips austauschen gegen die alten, aber erprobten 16-Kanal-Chips. Das bedeutete aber auch, dass ein neues Platinenlayout entworfen, neue Platinen gebaut, das Programm umgeschrieben werden mussten und und und....


Und zu dem Zeitpunkt hatten wir bereits April… Nur noch ca. 8-10 Wochen Zeit bis zum Feuerwerk. Alte Erinnerungen an Silvester 11/12 kamen hoch… Aber noch war der Kampf gegen die Zeit nicht verloren. Mein Bruder layoutete zügig neu und fand dann einen Betrieb in Polen, der für richtig kleines Geld schnell Platinen ätzte und bohrte. Diese kamen dann zum Glück recht schnell und wir konnten weiter arbeiten. Währenddessen suchte ich die Musik für das Feuerwerk, schnitt sie, entwarf Abbrenn- und Aufbauplan, bestellte die letzten ptG‘s und stellte die letzten Fächer fertig. Nur so konnten wir noch in der Zeit bleiben.
Als wir dann die Platinen bestückt und die Gehäuse ausgeschnitten hatten konnte es an die Tests gehen. Alle Kisten und Kanäle wurden auf Durchgängigkeit geprüft (Die Kiste erkennt selbstständig, welche Zündkisten angeschlossen sind, aber die Kanäle können nur manuell geprüft werden). Dies machte mein Bruder am 31.05.13., während alle anderen schon Vorbereitungen für das Feuerwerk trafen (Material zusammenstellen, Beschriften etc., was da alles anfällt wisst Ihr ja alle selbst). Das war gleichzeitig der finale Testlauf mit dem vorher einprogrammierten Abbrennplan, bei dem an alle Kanäle Zünder gehangen wurden, teilweise mit unterschiedlichen Kabellängen und teilweise auch in Reihe geschaltet, um erste Belastungstests mit einzubauen. Und alles lief relativ reibungslos. Einige kalte Lötstellen mussten wir noch ausbessern und zwei defekte LED’s austauschen. Ansonsten lief die Anlage bis auf ein paar Kleinigkeiten, die wir jetzt nach und nach beheben werden.


Dass die Anlage bei unserem Feuerwerk am 01.06.13 gut funktioniert hat könnt ihr in meiner Signatur sehen. Die Story zu dem Feuerwerk könnt ihr hier auch nochmal nachlesen:
http://www.feuerwerk-forum.de/showthread.php?t=39628





Somit haben wir derzeit 128 Kabelgebundene Kanäle zur Verfügung.
Die nächsten Erweiterungen sind aber schon in unseren Köpfen und auch an der Anlage vorbereitet. So wollen wir noch zwischengeschaltete Verteilerkisten bauen, die mit der Steuerkiste durch ein XLR-Kabel für den Zündstrom und ein RJ45-Kabel für den Datentransfer verbunden werden. Damit wird die „letzte Meile“, auf der der Zündstrom mit recht hohem Widerstand über die RJ45-Kabel geht verkleinert und gibt uns die Möglichkeit, den Abstand zwischen Steuerkiste und Zündkisten und auch zwischen den Zündkisten zu vergrößern. Gleichzeitig können wir an den Verteilerkisten Multiplexer und Patchpanel einbauen und so mehr als 8 Chips a 16 Kanäle an die Anlage anschließen.


Eine andere Idee ist die Erweiterung um Funkmodule, mit denen weiter entfernte oder schwierig zu erreichende Stellen auch entspannter machbar wären…. Oder, oder, oder… Erst mal läuft die Anlage und das ist die Hauptsache.





Ich hoffe ihr hattet viel Spaß beim Lesen und ich habe euch nicht zu stark zugetextet. Aber da wir gerade Sommerloch haben…

Also, Danke fürs Lesen!

Euer Germanytraveller

 

Danke dir!

Und ich kann nur sagen versuchs, es macht riesig Spaß!

 

Das stimmt, wenn man sich die Threads dazu anschaut werden sie immer älter. Neues kommt selten dazu.
Ich muss aber auch gestehen, dass die fertig zu laufenden Anlagen immer besser und attraktiver werden...

 

Danke Dir! Hatte Olle auch schon nach gefragt. ich schaue mal was ich machen kann...

 

Stimmt, bei unserem letztendlich verwendeten Budget hätten wir auch gut und gerne eine Skydirector oder etwas Vergleichbares kaufen können. Die hätte dann zwar nicht ganz so viele Kanäle wie unsere, wäre aber trotzdem schon recht stattlich geworden.
Wären die Doppel- und Dreifachkäufe nicht gewesen und hätte alles immer sofort funktioniert wäre es deutlich billiger gewesen, aber so läuft das ja nie... Und dann wär's wohl auch bei weitem nicht so aufregend geworden und hätte uns nicht zwei Jahre beschäftigt.

Man muss dann schon gerne basteln. Aber so kann man ja auch seine Vorlieben und Wünsche einbauen und muss viel weniger Kompromisse machen.

Das stimmt. Wenn man im Kopf den "Verlauf" des Stromflusses vom Akku bis zum Zünder und zurück nachverfolgen kann und dann alles funktioniert, was man in Hunderten Stunden geschaffen hat ist das richtig geil.

 

Danke, danke. Aber mit der Cobra hast du doch was Gutes.

Und bei uns war's/ist's auch wie Friedhelm sagt. Es fing klein an und ab da war das Basteln selbst und die Lösung der Probleme mindestens genauso wichtig wie die fertige Anlage.
Ohne meinen elektro(tech)nisch sehr versierten und beruflich programmierenden Bruder hätte ich mich das aber auch in diesen Dimensionen nicht getraut und mit Sicherheit was Fertiges gekauft.

 

Das stimmt auch wieder. Aber wenn man sowas will und nicht ganz ungeschickt ist, kann man sich auch gut in die Materie einlesen. Wir haben auch zig Stunden am Monitor gehangen und gelesen, verglichen und gerechnet... denn vorher waren wir diesbezüglich auch völlige Noobs.

 

@ 4m@ru:
Die Programmierung der Anlage hätte ich auch nicht hinbekommen. Deswegen ist es immer gut, einen Programmierer in der Familie zu haben! *scherz*

@ TheCTPyro:
Danke Dir, deine Videos und Berichte über deine Anlage haben uns auch inspiriert!

Mit SPS eine Anlage bauen ist aber auch die Luxusklasse. Wenn ich so höre, was die Komponenten da für Normalsterbliche kosten... Dafür geht damit dann aber auch Einiges!

 

...und weiter geht's!

So, da die dunklen Abende irgendwie gefüllt werden wollen und die Bestellungen schon fertig sind haben wir beschlossen, einige kleinere Anpassungen an unserer Anlage vorzunehmen.

Erst einmal bekommt die Anlage ein neues "Herz" implantiert. Der kleine Notfall-Raspberry, den wir am 01.06.2013 ja bei unserem Feuerwerk noch in einer Krawall-Aktion besorgen mussten dient ab sofort nur noch als Notfall-Ersatzteil und wird von einem Udoo ersetzt. Damit haben wir mehr Rechenleistung und noch einige andere Vorteile wie z.B. Android-Unterstützung etc.

Diese Unterstützung bringt uns der nächsten Verbesserung einen großen Schritt näher: Der "Fernzünder-App" fürs Handy.

Und als ob das nicht schon genug wäre haben wir bereits begonnen, die 128 Kanäle auf 256 zu erweitern. Die Bauteile für einen zweiten 8er-Satz Zündmodule und einen Multiplexer sind bereits bestellt und eingetroffen. Der Lötkolben kann sich also wieder auf einen heißen Winter einrichten.