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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vollgrafik-LED-Infotafel mit circa 20000 LEDs


Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Guten Morgen,

ich informiere mich gerade über die Möglichkeiten, eine LED-Infotafel
aufzubauen und zu steuern. Die Tafel soll so zwischen einem Meter und
einem Meter fünfzig breit sein und aus etwa 400x50 einfarbigen LEDs
bestehen.

Leider wurde ich nicht so ganz fündig, während meiner Suchaktion heute
Morgen.
Da ich recht unerfahren mit sovielen LEDs bin, stellen sich mir einige
Fragen:

- Baue ich die LEDs einzeln selbst zusammen oder besorge ich mir einige
Matritzen mit Beispielsweise 8x8 LEDs. (Gibt es da schon vorverdrahtete
Module irgendwo, evtl auch mit mehr LEDs?)

- Kann ich das ganze überhaupt sinnvoll versorgen, vom Strombedarf
her?

- Wie steuere ich das Ganze am besten an? (Zur verfügung stünden
Simatic SPS, falls damit so etwas besser machbar wäre, als per
Mikrocontroller)

- Wenn ich das mit Mikrocontroller steuern würde, welcher empfiehlt
sich da?

Ich möchte die Frage hier nicht als Aufforderung für eine
"Schritt-für-Schritt-Anleitung" stellen, sondern brauche nur einige
Einstiegsinfos.


MfG

Jochen

Autor: Joerg Miehle (Firma: TU Wien) (pinning)
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Hallo!
Habe eine LED-Matrix von berufswegen mal aufgebaut (32x32 LEDs) auf
einer Fläche von 40mmx40mm (1024 LEDs in SMD-Bauform 0402). Ich habe
die Row- und Column-Ansteuerung mit Schieberegistern (74HC 4094 in
SMD-Bauform)mit einer Eimerkette in x-Richtung gemacht. Wenn Du die
Sache mehrfarbig machen möchtest, was meinst Du damit
(RGB-Matrixelemente??) ? Die sind meines Wissens sehr teuer!
Ich habe übrigens den Mega 8 mit einem ext. Quarz (16MHz)genonmmen.
Du musst die Ansteuerzeit berücksichtigen bei einer Wiederholfrequenz
von 50-100Hz. Wieviel Zeit bleibt da für eine Spalte? Nimmt man 20ms
(50Hz), dann bleibt für eine Spalte 50us.

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Also mehrfarbig soll das Ding nicht werden. Hab ich aber doch auch oben
erwähnt.
Nun kann ich ja zur Steuerung auf eine S7 zurückgreifen, da das Projekt
ja etwas größer ist, und ich mir so vielleicht viele Bauteile sparen
könnte, oder? Es kommt mir jetzt auch nicht unbedingt auf die Kosten
an, sondern auf eine Bewertung, ob dieses Vorhaben überhaupt
realisierbar ist oder nicht. Eventuell steht ja der damit verbundene
Aufwand in keinem Verhältnis zum Ergebnis.

Autor: Joerg Miehle (Firma: TU Wien) (pinning)
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Ich kenne mich mit SPS nicht so aus. Aber Schieberegister solltest Du
schon ansteuern können (Data, Clk, CS). Was zu beachten ist sind eben
die Taktraten. Ich weiss nicht, ob deine SPS das mitmacht?
Wie oben bereits erwähnt bleibt dir für eine Spalte bei 50 Hz
Wiederholfrequenz eine Spaltenzeit von 50us(!!) die 50 LEDs in
Y-Richtung musst Du also ziemlich schnell einschieben, damit Du die
LEDs auch noch moderat aufleuchten lassen kannst. In Y-Richtung wäre
eine quasiparallele  Ansteuerung empfohlen (bei seriell bräuchtest Du
50 Takte). Das bedeutet 8bit breit in Latch-Bausteinen. Bei 50 LEDs in
Y-Richtung wären das 7 Latch-Bausteine (bei 8-bit breiten Latches).
Jedes Latch muss mit mit einem CS-Signal angesprochen werden. der
Vorteil wäre du bräuchtest nur 7 Zyklen um die LEDs in Y-Richtung zu
setzen (schneller als seriell)
Ich weiss nicht ob deine Siemens-SPS genügend Leitungen zur Verfügung
stellt.
Du solltest die Sache mal so betrachten: Auf welche Art und Weise kann
ich Daten bereitstellen (parallel, seriell)und wie schnell kann ich das
Ganze gestalten (hängt ja auch von der SPS ab).

Autor: Dominik T. (dom) Benutzerseite
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Kingbright hat gute 8x8 LED - Module. Die lassen sich sehr gut mit einem
MAX7219 ansteuern. Der funktioniert wie ein Schieberegister und
übernimmt das ganze Multiplexen. Kostet zwar ca. 7€ bei kleinen
Stückzahlen, allerdings ist das gerechtfertigt bei der Leistung die man
dafür bekommt.

Autor: Olaf Grimm (Gast)
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Ich hatte vor Jahren die gleiche Idee und wollte mir einen riesigen
Fernsehbildschirm bauen. Als ich die Auflösung durchrechnete und mir
dann die Priese für die Bauteile ansah, habe ich die Sache schnell
verworfen. 640x480 RGB hätte 10000.- Euro gekostet. Damals habe ich
aber nicht die Zeilenfreuqenz in Pixelfrequenzen umgerechnet, so daß
hier möglicherweise das Misslingen droht, wie weiter oben im Thread zu
lesen ist. Andererseits gibt es Optokoppler bis in den MHz-Bereich.

Habe gerade gerechnet:  PAL und Zeile mit 800 pixeln ergibt 80ns pro
Pixel. Das schafft keine normale LED. Versucht man es mit einem
Power-Puls unter Berücksichtigung der Verlustleistung, dann geht die
Lebensdauer rapide in den Keller.

Erkenntnis: 800x600 in Echtzeit geht nicht oder man baut das Ding mit
Framepuffer, der statisch ansteuert und zwischendurch aktualisiert
wird. Dann kann man aber gleich eine normale Grafikkarte "erfinden",
denn nichts anderes macht die Grafikkarte im Computer.

Autor: herbert (Gast)
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Da gibt es doch Matrixmodule auf dem Markt,16x16 zweifarbig,rot und
grün.
Die Ansteuerung wäre auch über Ehternet denkbar........
siehe www.addys-projects.de  www.trektech.de

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Also Theoretisch sind 8192 Ein/Ausgänge möglich. Und die
Bearbeitungszeit liegt bei einer Bit- und Wordoperationen bei ca. 0,1
Mikrosekunde pro Anweisung.

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Nun ja aber ich denke, in diesem Umfang ist das kaum zu realisieren,
sobald die LED-Anzahl über die 1500 hinausgeht. Das wird einfach zu
teuer. Ich werd es wohl wieder verwerfen. Danke trotzdem.

Autor: Dominik T. (dom) Benutzerseite
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Wie wäre es damit?

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=...

Sind allerdings 3,2A bei 5 V pro Modul (16x16 LEDs)...

Bei Pollin gibt/gab es 5x8 LED Module in Rot.... vielleicht wären die
was.

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Also nachdem ich mir mal diese Trektech Seite mit dem Riesendisplay
angeschaut hab, werd ich mir das doch nochmal überlegen. Wenn das gut
ging, dann klappts mit 200000 doch bestimmt auch.... Ich geh mich jetzt
malk bissl umfassender zu Preisen informieren. Bis später.

Autor: Rick Dangerus (Gast)
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Autor: Christoph Wagner (Gast)
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Ich würde sagen bau dir trotzdem eine Ansteuerung mit dem
Mikrocontroller zusammen. SPSen sind meines erachtens dafür nicht
geeignet. Wie der Name schon sagt sind das Steuerungen und dafür
ausgelegt komplexe Anlagen im Zaum zu halten. Ich würde dir einen
Mikrocontroller empfehlen, den du an die SPS hängst (2 A-Ports
benötigt).

Als Mikrocontroller villeicht einen größeren - Mega64 oder 128 z.B. der
hat genug RAM um den kompletten Matrixinhalt zu behalten. Die
Ansteuerung der Matrix machst du mit Schieberegistern. Und vom
Leistungsverbrauch können das gut und gerne 100A werden ... da würd ich
dir empfehlen die Ansteuerung bei einer Spannung von 2,7V laufen zu
lassen um so die Vorwiderstände zu sparen. Da spart man einiges an
Leistung. Der Prozessor und die Logik macht das auch noch mit. Durch
den matrixbetrieb werden die LEDs auch nicht übermäßig beansprucht und
durch den Matrix-Pulsbetrieb stellt sich ein durchschnittlicher
(unproblematischer) Strom pro LED ein. Von der SPS wäre eine
Spannungsregulierung mit einer 2,7V Z-Doide und Widerständen denkbar
(natürlich mit Strombegrenzung), denn die SPS-Technik läuft ja bei
24V.

Auch schon aus Kostengründen würd ich auf die SPS verzichten. Bei 900€
für die CPU einheit und einige hunderte dazu noch für I/Os ... da bist
du mit Mikrocontrollern billiger, timing-genauer, einfachen und
optimaler dran.

Auch sind SPSen von der Oberfläche her schlecht geeignet eine ganze
Matrix zu steuern. Die S7 mit der ich es im Praktikum zu tun gehabt
hatte kommt wohl eher nicht über die 10µs schaltzeit hinaus
(port-toggeln). Und dann noch mehrere Zugriffe ... Auch bei der
befütterung mit Daten wäre ein anderes System angebrachter - auch wegen
der erwähnten IO-Ausgabefrequenz. Bewegte Bilder wären mit einer SPS
definitiv nicht möglich. Mit einem Mega64 und 16 MHz sind 25 fps - gute
Programmierung in Assembler natürlich vorrausgesetzt - durchaus
möglich.

Wie planst du bis jetzt das fertige Display anzusteuern ?

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Ja die SPS is wohl ungeeignet, da zu übertrieben. Das lass ich sein, ein
Mikrocontroller is besser. Mit ner 416er bekäm ich zwar unglaubliche
Zykluszeiten, aber da geht dann der Preis in Siemens-übliche Sphären
^^. Ich freunde mich gerade mit einigen Ideen an bezüglich der
Steuerung. Eine davon zielt auf die Verwendung einer
"Ethernut"-Einheit, wie auf www.trektech.de erwähnt. Aber ich bin
noch am Überlegen. Wenn ich einen groben Preisumriss fertig habe, dann
hängt es noch von meinem Chef ab, ob ich das Teil bauen darf. Falls es
zu teuer ist, dann fällt das wohl flach. Ich halte euch auf dem
Laufenden.

Autor: Klaus (Gast)
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Man kann bei geeigneter Auslegung der Ansteuerung auch eine
"Druckerschnittstelle" eines stinknormalen PCs verwenden.
Sackweise Schieberegister in Kette schalten und raustakten.

Autor: Egon (Gast)
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Bei angenommenen 20mA/LED ergibt sich ein Strom von 400A. Das sollte man
wissen.
Je nachdem, ob die Anzeige nur statisch arbeiten soll, oder
Lauflichtfunktionen möglich sein sollen, sollte man den notwendigen µP
auswählen. Bei statischer Anzeige würde ich es wie Cäsar machen: parte
et divide - mehrere kleinere Einheiten, die für eine begrenzte Fläche
zuständig sind. Bei Lauflichtfunktionen wäre ein einzelner µP meines
Erachtens sinnvoller, da Ruckeln einfacher zu vermeiden ist.
Egal ob bitweise seriell (timing vorher ausrechen) oder byteweise
seriell angesteuert wird, ein µP mit DMA erleichtert das Timing enorm.

Autor: Lupin (Gast)
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Die Pollin LED module kann ich nicht empfehlen. Die Front ist rot, die
LEDs sind halt auch rot und wenn sie leuchten wird es nur ein wenig
mehr rot. Bei Tageslicht unbrauchbar, bei nacht ganz okay.

Autor: Peter Z. (Gast)
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Hallo,
vieleicht wäre es in desem Fall sinnvoller einen oder mehrere FPGAs mit
der Ansteuerung der LEDs zu betrauen. Vorteil wäre das du die
Schieberegister Paralell füttern könntest. Des Bild muss dann nur noch
über eine geeignete schnelle schnittstelle zu FPGA kommen,
MFG
Peter

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Guten Morgen,

kann mir jemand sagen, worin sich die LED Module von Samsung (die auf
www.trektech.de und www.addys-projects.de beschrieben werden) Von
beliebigen Dot-Matrix Modulen von Kingbright oder anderen Herstellern
unterscheiden?

Diese Module können ja untereinander so zusammengeschaltet werden, dass
pro Modul nur eine Steuerleitung von außen beschaltet werden muss. Die 5
anderen bilden dann den Datenbus. Ist diese möglichkeit grundsätzlich
bei Dot-Matrix-Modulen vorhanden?

Andere Module (z.b. SOF haben pro Reihe und Spalte jeweils einen
Anschluss)

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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so, das Thema hat sich erledigt. Danke für die Hilfe.

Autor: Rahul (Gast)
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Inwiefern?

Autor: Jochen Bauer (Gast)
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Mein Chef dachte sich wohl, dass das ganze mit ein paar Euros zu
realisieren wäre ^^

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Ideen haben die Leute - und Chefs sind da oft an vorderster Front ;-)

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