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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED "Effektleiste" mit AVR gesteuert


Autor: Steffen O. (derelektroniker) Benutzerseite
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Hallo!
Ich habe vor, in meinem Zimmer an einer Seite oben in der Ecke eine LED- 
Leiste zu montieren. Diese LED- Leiste soll nicht zur eigentlichen 
Zimmerbeleuchtung verwendet werden, sondern nur als "Effektlicht".
Ich habe mir das so vorgestellt, dass als erstes ein Aluprofil in die 
Kante geschraubt wird, worauf die LEDs befestigt werden (Ist auch gleich 
zur Wärmeabführung gut). Und vor das ganze kommt irgendwas, dass eben 
die Konstrktion nicht sichtbar lässt, aber die LEDs eben durchscheinen 
können (mattes Acrylglas?). Ich habe das ganze mal so gut wie es geht in 
einer Skizze dargestellt (siehe Anhang - Bild ist leider etwas sehr 
klein, ist in Paint erstellt, wie kann ich das noch größer machen?).
Ach ja: Es werden 20 LEDs benötigt, jeweils 5 in den Farben rot, grün, 
blau und weiß.

Bei der Planung kommen hier nun ein paar Fragen auf ;-):

- Wie steuern? Ich stelle mir einen ATMega16 vor, da dieser 32 I/O- 
Ports hat, und somit die 20 LEDs bequem angeschlossen werden können. 
Dann ist da noch Platz für den ISP- Anschluss, und dann müssten doch 
noch 8 Ports frei sein. Diese würde ich dann noch für Taster nehmen, mit 
denen man die unterschiedlichen Modi wählen kann (Alle Blinken, 
Lauflicht, nach Takt (Musik) gesteuert, usw.). Ich denke der ATMega16 
dürfte dafür am Besten geeignet sein.

- Welche LEDs soll ich dann nehmen? Ich denke 1 Watt LEDs, und die 
möglichst günstig. (Kennt jemand günstige Bezugsquellen?)
Die LEDs müssen nicht schon auf einem Kühlkörper sein, da ich die ja eh 
direkt am Aluprofil mit Wärmeleitkleber? befestige.

- Wie die LEDs ansteuern? Da der ATMega16 ja schlecht ca. 350mA pro LED 
direkt treiben kann, brauch ich ja wohl irgendwelche Transistoren. 
Welche Typen würdet ihr empfehlen? Auch hier sollten sie möglichst 
günstig sein (Das Gehäuse spielt keine Rolle, solange es nicht zu groß 
ist ;-).

- Welche Kabel verwenden? Ich brauch in etwa 50m Kabel, da die LEDs alle 
einzeln angesteuert werden sollen. Reicht hier eine 0,75mm Litze, oder 
schon eine 1,5mm? Ich denke die 0,75mm Litze sollte genügen, bei 350mA, 
oder?

- Wie die LEDs anschliessen? Ist es eher besser die LEDs als Matrix 
anzuschliessen, oder alle einzeln? Ich könnte dann ja alle Kathoden 
verbinden, und dann jeweils nur die Anoden einzeln anschliessen.


So, das wars jetzt eigentlich, ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
Ach ja, bvevor ichs vegess: Ich habe ein Geldbudget von ca. 150 Euro zur 
Verfügung (ich denke das müsste soweit reichen ;-).
Vielen Dank schon einmal im Voraus für eure Hilfe!
Gruß, Steffen

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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BILDFORMATE!

Autor: Steffen O. (derelektroniker) Benutzerseite
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Stimmt, hab ich verpeilt ;-).
Eientlich hätt ich ja .png nehmen sollen, aber da ist das Bild auch 
nicht größer. Naja, man kann ja hinzoomen, dann erkennt mans gut.
Gruß, Steffen

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Steffen,

Ich habe sowas vor einiger Zeit gebaut, durchaus vergleichbar.
Hier in Kurzform die wichtigsten Kenndaten, wie ICH es gemacht habe:

30 LED an einem zentralen Controller.

Jedes LED-Modul hat 3 Farben.
Jedes LED Modul hat einen eigenen Gleichrichter, eine kleine 5V 
Stabilisierung und einen eigenen Slave-Controller, Tiny13.
Über Transistoren kann der Slave-Controller seine 3 Farben selbst per 
PWM ansteuern, nutzt dazu die Spannung nach der Gleichrichtung, der 5V 
Regler ist also nur für den Controller, bleibt also klein und Kühl.

Es laufen nur 3 Leitungen, an denen alle Module hängen.
Wechselspannung 12V + 1 Datenleitung.

Ein Mastercontroller (Tiny26) sendet Farbdaten auf die Datenleitung per 
simplem Protokoll. Jeder Slave hat eine eigene ID im Flash und wertet 
die für ihn gedachten Daten dann aus.

Rechnerisch könnte ich mit meinem Protokoll 200 Led-Module 20x/sec 
updaten.
Momentan nutze ich aber nur 32 auf einer Gesamtlänge von ca. 25 Meter.


Jochen Müller

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Noch ein paar Details, die ich eben vergessen hatte:

Momentan sind es bei mir 32 Module, nicht 30 wie irrtümlich oben 
geschrieben.
Mein Protokoll sendet HSB-Farbdaten zu den Slavemodulen, weil man mit 
HSB wunderbar im Farbraum zaubern kann und auch solche Dinge wie 
Helligkeit bei gleicher Farbe ändern, etc, kinderleicht sind.
Mir RGB ist das praktisch unmöglich. Die HSB->RGB Umrechnung für die 
PWM-Ausgabe machen dann die Slavemodule selbst. Den Code dazu hatte ich 
vor einiger Zeit in die Codesammlung gelegt.

Die Slavemodule haben auch Makrofunktionen z.B. sowas wie:
Von Farbe-1 zu Farbe-2 wechseln in 10 Sekunden und etliche mehr.
Dadurch kann auf der Masterseite auch mit einem recht kleinen Controller 
sehr viel gezaubert werden.

Du kannst mal nach CUBATRON googlen, das hat jemand sowas mit hunderten 
Modulen in ganz grossen Masstab gemacht. Auch YOUTUBE hat davon etliche 
Videos, das ist sehr beeindruckend.

Jochen Müller

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Und nochwas zum Schluss:

Ich nutze bei Master und Slavemodulen keinen Quarz, nur die intzernen 
RC-Oszillatoren. Spart Geld und Portpins.

Wenn das Protokoll intelligent genug ausgelegt ist, ist das ohne 
weiteres möglich, sogar Frequenzschwankungen von 20% stören meine 
Datenübertragung überhaupt nicht.

Das Protoll hat z.B. ein langes Startbit, daraus kann der Slave die 
Bitlängen auch bei geänderter Frequenz selbst errechnen (Manchester). Im 
Protokoll ist noch eine Prüfsumme und ein Toggleflag. Jedes Kommando 
wird 2x gesendet, sodass ein verpenntes Kommando beim Slave eine 
2.Chance hat.

Jochen Müller

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Hallo,
auch ich habe sowas, was du beschreibst gebastelt und jetzt sogar schon 
100 Platinen davon bestellt. Ich habe große SMD RGB LEDs (ich glaube die 
hießen 5050 oder so) die ich mit einem LED Treiber (TLC5922) ansteuere 
verwendet. Auf den Platinen selbst ist also kein Controller drauf, was 
sie einfach zu bestücken und billig macht. Die Platinen sind 50cm lang 
und sind einfach erweiterbar indem man am Ende der letzten einfach die 
nächste verbindet. Ich habe immer 3 RGBs in Reihe geschaltet, was 
bedeutet, dass ich jede 3er Gruppe individuell ansteuern kann. Bilder 
gibt es auch bei Bedarf.

Da ich aber davon ausgehe, dass du etwas selbst machen willst, hier ein 
paar Tips:
1 Watt RGBs findest du bei ebähh für etwas mehr als 10 Euro, was mir zu 
teuer war. Für diese 5050 SMDs bezahlst du als Vergleich 30 Cent und die 
sind schon ausreichend hell für ein Effektlicht, natürlich nicht 
vergleichbar mit den 1 Watt Teilen.
Das Problem, das ich bei den 1 Watt LEDs hatte war, dass die Farbchips 
in der LED zu weit voneinander entfernt sind und damit selbst bei einem 
großen Abstand zum Milchglas "fleckig" erschienen.
Daher empfehlen sich eigentlich immer SMD RGB LEDs, weil die Farbchips 
allein auf Grund der Baugröße näher beieinander liegen.

Da mein Notebook Akku jetzt gleich den Geist aufgibt, höre ich mal auf 
zu schreiben, ich werde aber bald für den Artikelwettbewerb einen 
Artikel über Arten der Ansteuerung von RGBs schreiben (ist schon halb 
fertig)
Kannst mich auch gerne über ICQ kontaktieren

Gruß
Kai

Autor: Steffen O. (derelektroniker) Benutzerseite
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Hallo,
@ Jochen Müller: Das klingt sehr interessant! An RGB- LEDs hab ich noch 
gar nicht gedacht! Hast du RGB- LEDs verwendet, oder für jedes "Modul" 
eine Leiterplatte geätzt, und darauf die einzelnen LEDs und den Tiny 
gelötet?
Ich weiß nur nicht, ob ich das schon schaffe mit Master/Slave, usw. da 
ich erst vor kurzem mit Mikrocontrollern angefangen habe, und erst recht 
einfache Sachen kann :-(. Könntest du vielleicht mal deinen Code posten, 
dann kann ich in etwa abschätzen, ob ich so was schon selber schaffen 
könnte?
Ach ja: Wie hast du die Gesamtstromversorgung gemacht? Ein 
Computernetzteil mit 12V?
Vielen Dank schon einmal im Voraus!!
Gruß, Steffen

Autor: Steffen O. (derelektroniker) Benutzerseite
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Was ich vergessen hatte: Welche LEDs hast du genau verwendet, und hast 
du die schonmal hinter Milchglas angebracht? Ich würde gerne wissen, wie 
hell die hinter Milchglas noch sind.
Gruß, Steffen

Autor: Chris (Gast)
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Das richtige Forum für die LEDsuche ist ledstyles.de

Die Leute sind teils ein wenig verstrahlt, aber Erfahrung mit 
verschiedenen LEDs und RGB-LEDs haben sie.

Ich selber verwende für Low Power - Geschichten ganz gerne die Superflux 
RGB-LEDs von led1.de

Highpower habe ich bisher noch nicht gebraucht.

Und HSB->RGB ist ein tolle Sache, kann man auch selber schreiben. Die 
Formeln findet man über google im Netz.

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Steffen,

Ich persönlich verwende keine HighPower LEDS sondern kaskadiere einzelne 
R-G-B Leds, halt soviele wie ich für die Anwendung jeweils benötige.

Vorsicht bei Milchglas/Plexiglas:
Pauschal kann man dazu wenig sagen, es gibt da GANZ ERHEBLICHE 
Unterschiede. Ich habe hier z.B. ein 3mm Starkes, milchig-weisses Plexi, 
wo FAST KEIN Ledlicht durchkommt. Dann wieder ein gleich aussehendes wo 
es prima klappt.
Da musst Du unbedingt experimentieren. Es gibt auch speziell für LED 
hergestellte Plexigläser, such mal nach dem Begriff TRULED oder TRUELED, 
das ist das Warenzeichen davon.

Jochen Müller

Autor: Steffen O. (derelektroniker) Benutzerseite
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Ok, Vielen Dank für deine Tips. Ich werde dann erstmal experimentieren 
mit den versch. Milchgläsern. Ich verwende eh kein richtiges Milchglas, 
sondern ein ganz normales Acrylglas, und das schleife ich matt. Wenn das 
nicht funktioniert, werde ich dann warsch. bei TRULED mal ein paar 
Platten ordern.

Könntest du eventuell Schaltpläne, oder den Code, bzw. Codeausschnitte, 
die die Verbindung zwischen Master und Slave behandeln posten? Das wäre 
sehr nett, dann kann ich gleich was lernen.

Gruß, Steffen

Autor: Sven S. (muecke)
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Hallo an alle,

bin neu hier und sofort auf diesen Thread gestoßen.
Würde mich auch für die Schaltpläne interesieren.
@ Jochen: Wie viele LED Module kann man pro Master Modul hintereinander 
schalten?
 Bei CUBATRON sind das ja hunderte und so wie ich das verstanden habe 
benutzen die immer eine bestimmte anzahl von LED Modulen pro Reihe.

Würde mich echt freuen wenn mir einer oder auch mehrer da unter die Arme 
greifen könnte. Würde das gerne im großen Stil aufziehen. Nicht ganz so 
groß wie das aktuelle von CUBATRON, aber schon nah dran. Mein problem is 
wohl nicht das zusammen bauen und löten. sonder er das Programmieren.

Was mir schonmal wichtig währe sind die bauteine für das Master Modul so 
wie die für das Slave Modul um mal so die kosten zu überschlagen.

Gruß Sven

Autor: Sven S. (muecke)
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Könnte es so funktionieren?

Autor: dirk (Gast)
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Sven,

Vom Prinzip her: Ja.
Von der Schaltung her: Nein.

-Siebelko vergessen
-Basiswiderstände
-statt R4 einen 5V Regler (kleiner 100mA reicht) oder Z-Dioden-Stabi.
-die LEDs würde ich in klassischer Emitterschaltung betreiben, also die 
Emitter an Masse und die LEDs hinter die Widerstände.
-Bei langer Datenleitung sollten da noch Schutzmassnahmen hin und ggf. 
ein kleiner Tiefpass gegen Störungen.

Bau das mal um, dann verhandeln wir weiter.

Jochen Müller

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Sven,

Nochwas:
Du kannst die Transistoren auch ganz weglassen, der Tiny13 kann die 3 
Leds ohne weiteres direkt ansteuern (über Widerstände natürlich), 
20-30mA je Portpin sind völlig OK.

Allerdings fliesst dann der LED Strom auch über den 5V-Regler und der 
muss dann grösser ausgelegt werden. Wenn mann aber sehr viele von den 
Slave-Modulen bauen will, ist es schon sinnvoll sich das zu überlegen 
denn es spart deutlich Betsückungsaufwand, Leiterplattengrösse, etc.

Später kommt noch ein Problem auf Dich zu:
Da Du eine Vollwellengleichrichtung hast, stimmt die Signalmasse auf dem 
Slave nicht genau mit der Signalmasse auf dem späteren Master überein.
Da muss dann etwas getrickst werden, aber das kommt später.

Jochen Müller

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Hallo Sven,
was darf man sich denn unter "großem Stil" vorstellen?
Wie viel Budget steht dir zur Verfügung?

Autor: Sven S. (muecke)
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@ Jochen:
Danke für die ganzen tips. schade is nur das ich nur die hälfte 
verstehe.
1. Was is ein Siebelko? meine was nen elko ist is mir schon klar.
2. Muß es 12V/AC sein oder geht auch 6V/AC, habe nämlich zwei 6V/AC 
Trafos mit je 125A bekommen. Oder is das zu knap an den 5V wegen 
Spannungsfall auf den leitung?

@Kai:

also würde zu erst mal 20 stück bauen plus steuerung und ko, um zu 
schaun ob es so klapt mit der Programmierung und dem baun. Sollte alles 
funktionieren habe ich da schon vor nach und nach so bis 1000 stück und 
mehr zu bauen. Das Budget kommt auch nach und nach zusammen. Also habe 
jetzt erst mal so um 200,- um die steuerung und die ersten module zu 
bauen.

Gruß Sven

Autor: Sven S. (muecke)
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So auf ein neues. Der Regler schafft seine 100mA hoffe das der jetzt 
noch großgenug ist wenn die LEDs direkt über den Tiny13 laufen.

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