MINTAGE SynG – Wireless Controlled Glove Light System
WiSe 2025/26 - Freies Projekt - Betreuung: Yin Boribun

Vorwort

Für dieses Projekt wurde eine umfassende Dokumentation erstellt, die im nachfolgendem PDF-Dokument zu finden ist. Als Auszug daraus wird hier das Ergebnis des Projekts vorgestellt.

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Ergebnis

SynG ist ein latenzfreies, kabelloses Lichtsystem, das mithilfe von zwei Mikrocontrollern kommuniziert. Das System besteht aus einer Sendereinheit, die an ein Midi-Pad angeschlossen ist, und einer Empfängereinheit, die die empfangenen Signale in LED-Lichteffekte umwandelt.

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Sendereinheit

Gehäusedesign und Integration

Die Sendereinheit ist in ein kompaktes Gehäuse verbaut, das sich nahtlos um das Midi-Pad schmiegt und mit diesem auf der Unterseite verschraubt ist. Dies gewährleistet eine sichere und dauerhafte Befestigung an der richtigen Position. Das Midi-Pad bildet das zentrale Human Machine Interface: Der Benutzer steuert das Licht über 20 Knöpfe, 2 Slider und 2 Drehregler, mit denen Helligkeit, Farben, Effekte und BPM eingestellt werden können. Der im Inneren verbaute Mikrocontroller ist über ein Integriertes Kabel dauerhaft mit dem Midi-Pad verbunden.

Anschlüsse und Konnektivität

Auf der rechten Seite des Gehäuses befindet sich neben dem Input für das Midi-Pad ein beschrifteter USB-C Port als Stromeingang. Die Nutzung von USB-C ermöglicht ein flexibles Einsatzspektrum. Auf der linken Seite ist die Anschlussmöglichkeit für die externe Antenne positioniert, die für den Transport abgeschraubt werden kann. Die Antenne lässt sich in alle Richtungen ausrichten, um eine optimale Verbindungsqualität zu gewährleisten.

Display und Benutzeroberfläche

Auf der Oberseite der Sendeeinheit befindet sich eine angeschrägte Fläche, die das Logo des Künstlers und ein 1,9-Zoll-Display integriert. Das Display zeigt dem Benutzer wichtige Informationen in Echtzeit an:

- Aktuelle Farbe und Helligkeit der LEDs

- Aktiver Effekt

- Eingestellte BPM und deren Quelle

- Verbindungsstatus des Midi-Pads

BPM-Steuerung

Die BPM-Steuerung bildet das Herzstück der Lichtsteuerung. Alle Effekte haben eine voreingestellte Geschwindigkeit, die per Knopfdruck auf die Beats Pro Minute synchronisiert werden kann. Der Benutzer kann die BPM auf zwei Arten einstellen:

1. Präzise Einstellung: Über den Drehregler können exakte Werte bestimmt werden

2. Tap-Tempo: Durch mehrmaliges Drücken einer Taste im Takt wird dem System der Beat vorgegeben

Die eingestellte BPM wird sofort auf dem Display angezeigt. Für schnelle Anpassungen stehen Shortcuts zum Verdoppeln oder Halbieren der BPM zur Verfügung.

Wartung und Reparatur

Für Wartungs- oder Reparaturarbeiten kann das Midi-Pad durch Lösen der Schrauben auf der Unterseite vom Sender getrennt werden. Das Sendergehäuse selbst besteht aus zwei Teilen, die an den Seiten durch Schnappverbindungen zusammengehalten werden. Diese lassen sich durch Eindrücken lösen, um Zugang zu den inneren Komponenten zu erhalten.

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Empfängereinheit

Gehäuse und Trageoptionen

Der Empfänger ist in einem handlichen Gehäuse verbaut, das sich leicht mittels Clips an der Kleidung befestigen oder diskret in Hosentaschen verstauen lässt.

Anschlüsse und Bedienelemente (Oberseite)

Alle wichtigen Anschlüsse und Bedienelemente befinden sich auf der Oberseite des Gehäuses:

- Micro-USB Port: Dient zur Stromversorgung über eine externe Powerbank

- Schiebeschalter: Trennt den internen Akku bei Inaktivität vom Stromkreis; kleine Piktogramme zeigen den An/Aus-Zustand an

- Statusanzeige-Schauglas: Zeigt den Stromversorgungsstatus durch verschiedene Leuchtfarben an:

- Blau: Komponenten mit Strom versorgt

- Blau-Orange: Externe Stromquelle verbunden, Akku wird geladen

- Blau-Grün: Interner Akku vollständig geladen

- Blau-Rot: Interner Akku fast leer

- Externe Antenne: Abschraubbar für kompakteren Transport

- Zwei JST-Stecker: Mit einem eigens entwickelten Verschlusssystem ausgestattet, das einerseits das leichte Anstecken ermöglicht, andererseits durch Widerhaken ein ungewolltes Lösen verhindert.

Stromversorgung

Ein interner 1.200 mAh Akku ermöglicht einen Hotswitch – das Wechseln der externen Powerbank ohne Stromunterbrechung. Der Akku überbrückt die Pausen und wird gleichzeitig von der externen Powerbank geladen.

Kabelverbindung zu den Handschuhen

An die JST-Stecker werden die Kabel für die LED-Handschuhe angeschlossen. Das System bietet eine zentrale Lösung, die Platz spart und die Handschuhe handlich hält. Es wird jeweils nur ein Kabel von den Handschuhen zum Empfänger geführt. In diesem Kabelschlauch befinden sich flexible Leitungen für Strom und Datentransfer. Die ansteckbaren Kabel erleichtern das Anlegen der Ausrüstung erheblich und ermöglichen den einfachen Austausch defekter Teile oder das spätere Verwenden anders farbiger Kabel/Handschuhe am gleichen Empfänger. Diese modulare Bauweise wurde bewusst gewählt, um ein langlebiges Produkt zu gewährleisten.

Innere Komponenten und Sicherheit

Die Oberseite des Gehäuses ist mit zwei Schrauben befestigt, sodass die innere Technik schnell zugänglich ist – etwa für Austausch oder Code-Updates des Mikrocontrollers. Innenstreben sorgen für höhere Gehäusestabilität. Neben dem Mikrocontroller und dem Akku befindet sich eine Stromversorgungseinheit, die folgende Funktionen übernimmt:

- Laden des Akkus

- Spannungsumwandlung für die LEDs

- Gewährleistung einer sicheren Stromversorgung

Für zusätzliche Sicherheit wurde eine 3A Sicherung eingebaut, die bei einem Kurzschluss durchbrennen kann und schnell austauschbar ist. Ein Elektrolytkondensator schützt die Technik vor Stromschwankungen.

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Externe Powerbank

Für die Stromversorgung von Empfänger und Handschuhen wurde ein Gehäuse für eine externe Powerbank designt. Dieses verfügt über den gleichen Clip und Designsprache, wie der Empfänger und gewährleistet damit identische Flexibilität in der Nutzung.

Die Vorderseite des Gehäuses ist so bemessen, dass das integrierte Display der externen 10.000 mAh Powerbank sichtbar bleibt. Dieses zeigt die verbleibende Laufzeit und den aktuellen Akkustand in Prozent an. Auf der Oberseite befinden sich zwei USB-C Ports und ein USB-A Port, über die die Powerbank die Technik mit Strom versorgt und selbst aufgeladen werden kann.

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LED-Handschuhe

Die LED-Handschuhe bilden das Ausgangsprodukt dieses Projektes und reagieren auf alle anderen Komponenten, um spannende Lichteffekte zu erzeugen.

Material und Verarbeitung

Als Basis dienen Halbfinger-PU-Leder-Handschuhe. Für die LEDs wurden präzise Löcher in die Handschuhe gelasert und mit einem dunklen Mesh überdeckt. Dies sorgt dafür, dass die LEDs im ausgeschalteten Zustand nicht zu sehr hervorstechen.

LED-Matrix und Befestigung

Pro Handschuh erzeugen die LEDs eine 4×3-Matrix auf dem Handrücken, was vielfältige und spannende Lichteffekte ermöglicht. Die LEDs sind passgenau verklebt und mit einer schützenden Stoffschicht im Inneren versehen, sodass die Handschuhe angenehm und sicher zu tragen sind.

Kabelführung

Am Daumenballen befindet sich der Auslass für flexible Kabel, die durch einen Schrumpfschlauch komprimiert wurden. Am Kabelende befindet sich ein JST-Stecker, der eine feste Verbindung zwischen den Handschuhen und der Empfängereinheit gewährleistet.

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Transport-Koffer

Für den einfachen Transport zwischen Events wurde ein Aluminium-Koffer angepasst. Dieser enthält passende Aussparungen für alle Komponenten, damit diese organisiert und sicher transportiert werden können. Im Koffer ist zudem Platz für die Maske des Künstlers vorgesehen.

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Code und Funktionsweise

Signalverarbeitung in der Sendereinheit

Das Midi-Pad gibt die Signale beim Drücken der Tasten und Bewegen der Slider an den ESP32-S3 in der Sendereinheit weiter. Dieser interpretiert die Signale und wandelt sie in kompakte Datenpakete um, die verschickt werden können. Um einen stabilen Datenverkehr zu gewährleisten, werden bestimmte Signale gefiltert oder blockiert – beispielsweise minimale Unterschiede beim Slider, die den Datentransfer überladen würden.

Display-Feedback

Auf dem Display der Sendereinheit werden die zuletzt gesendeten Daten als aktuelle Lichteinstellung angezeigt.

Drahtlose Kommunikation

Die Kommunikation zwischen den Mikrocontrollern erfolgt über ein 2,4 GHz Netz, bei dem der Empfänger gezielt per MAC-Adresse adressiert wird. Dies macht die Verbindung sicher gegen Störsignale aus der Umgebung. Das verwendete Protokoll ist nahezu latenzfrei und sehr zuverlässig.

Signalverarbeitung in der Empfängereinheit

Bei der Empfängereinheit angekommen, werden die komprimierten Datenpakete empfangen und in die jeweiligen Lichteffekte umgewandelt. Verfügbare Lichteffekte sind beispielsweise:

- Pulse

- Flash

- Strobe

- Stomp

- Chase

Da die verbauten LEDs einzeln adressierbar sind, können diese Effekte nach Belieben programmiert werden, was maximale Flexibilität gewährleistet. Die beiden Handschuhe sind einzeln ansteuerbar und müssen somit nicht zwingend synchron agieren.

BPM-Berechnung und -Anwendung

BPM-Signale und Helligkeitswerte kommen ebenfalls als Datenpakete an der Empfängereinheit an und werden direkt auf die Lichteffekte angewendet. Bei der BPM-Tap-Funktion wird die Zeit zwischen den Tastendrücken gemessen und daraus die BPM auf der Empfängereinheit berechnet. Diese Werte werden im Code abgespeichert und nach Belieben auf die Effekte angewendet.

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