Hallo liebe Leute, ich wünsche euch erstmal einen schönen Sonntag!
Nachdem ich mich vor kurzem mal wieder mit meinem 4x4x4-LED-Cube
beschäftigt habe, musste ich feststellen, dass dieser eigentlich
ziemlich ... langweilig war. Deshalb entschloss ich mich, entweder einen
4^3-RGB-Led-Cube oder einen 8^3-LED-Cube zu bauen. Die Entscheidung fiel
mir zwar schwer, aber ich zog dann doch die größere Matrix vor.
Soweit so gut, ich will also einen 8x8x8-LED-Cube bauen. Nach einer
ausreichenden Internet-Recherche musste ich feststellen, dass hier:
http://tutorial.cytron.com.my/2012/08/29/construct-a-8x8x8-led-cube/
eines der wohl besten Tutorials überhaupt (aufgrund ausreichender
Dokumentation) zu finden war.
Gut, prinzipiell finde ich den Aufbau super - abgesehen davon, dass ich
das ganze über einen AVR anstatt eines PICs betreiben möchte - das
heißt, das SK40C-Board fällt weg.
Nun stellen sich mir zwei Fragen für die weitere Konzeptionierung meines
eigenen Cubes:
1.) Ich möchte für meinen Cube 20mA-LEDs (weiß, 3,2V -> Vorwiderstände
von 100 Ohm bei Versorgungsspannung von 5V) verwenden. Wenn also alle
Schieberegister auf 0xFF sind und eine Ebene durchgeschalten wird,
entspricht das 64 aufleuchtenden LEDs und somit einer Belastung von
1,28A. Der Schaltvorgang wird ja über den ULN2803 getätigt, der hat aber
nur (http://www.cytron.com.my/datasheet/IC/linear/ULN2803A.pdf) 500mA
max. kont. Strom - das heißt, der Chip ist für mein Projekt unbrauchbar,
liege ich mit dieser Annahme richtig?
Was wäre in diesem Falle denn dann die sinnvollste Ersatzmöglichkeit?
2.) Als Schieberegister wollte ich SN74HC164N-ICs verwenden. Ein Blick
ins Datenblatt verrät (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc164.pdf):
Absolute maximum ratings: Continuous output current: 25mA.
Ist das auf den Gesamtstrom bezogen, der durch den Chip fließt? Oder pro
Port? Ich habe leider keine bisherigen Erfahrungen mit Schieberegistern
gemacht, somit bin ich hier noch ziemlich wackelig unterwegs... Würden
an dieser Stelle nochmals insgesamt 64 weitere Transistoren gebraucht
werden, oder kann ich das direkt durchschalten?
Ich hoffe ihr versteht was ich meine, ich zerbreche mir jedenfalls
gerade ziemlich den Kopf und wäre über hilfreiche Tipps und Meinungen
dazu dankbar.
Eine Überlegung hatte ich noch: Würde man zu einer Zeit maximal 8 LEDs
ansprechen, dass heißt jeweils eine pro Schieberegister und eine ganze
Ebene aktiv, müsste sich das ausgehen - Last pro Schieberegister 25mA,
Last für den ULN 200mA... Aber das würde ich ehrlich gesagt gerne
vermeiden, da durch die höhere Updaterate die LEDs noch kürzer moduliert
werden, und somit noch mehr Helligkeit verloren geht... :/
Vielen Dank jedenfalls mal an alle braven Leser, die sich bis hierher
durchgekämpft haben!
Liebe Grüße,
Marc
PS: Eine 3., kleine Frage habe ich noch: Ist für irgendjemanden
ersichtlich, weshalb in der Schaltung ein Potentiometer eingebaut ist?
Das einzige was ich mir erklären könnte, wäre dass die Spannung analog
abgegriffen, und damit die PWM und somit die Hellligkeit gesteuert wird
- liege ich mit der Annahme richtig?
@ Marc Brexner (drakenfly)
>Nachdem ich mich vor kurzem mal wieder mit meinem 4x4x4-LED-Cube>beschäftigt habe, musste ich feststellen, dass dieser eigentlich>ziemlich ... langweilig war. Deshalb entschloss ich mich, entweder einen>4^3-RGB-Led-Cube oder einen 8^3-LED-Cube zu bauen.
Wo ist der Unterschied zwischen einem 4x4x4 und 4^3 LED-Cube?
> Die Entscheidung fiel>mir zwar schwer, aber ich zog dann doch die größere Matrix vor.
Why did'nt I take the blue pill?
>max. kont. Strom - das heißt, der Chip ist für mein Projekt unbrauchbar,>liege ich mit dieser Annahme richtig?
Ja.
>Was wäre in diesem Falle denn dann die sinnvollste Ersatzmöglichkeit?
MOSFETs. Siehe LED-Matrix.
>2.) Als Schieberegister wollte ich SN74HC164N-ICs verwenden.
Ungünstig, die haben kein Ausgangsregister. Nimm 74HC595.
>Absolute maximum ratings: Continuous output current: 25mA.
Sieht so aus.
>Ist das auf den Gesamtstrom bezogen, der durch den Chip fließt? Oder pro>Port?
Pro Pin. Gesammt ist es aber auch nicht allzuviel, vielleicht 100mA,
eher weniger.
> Ich habe leider keine bisherigen Erfahrungen mit Schieberegistern>gemacht, somit bin ich hier noch ziemlich wackelig unterwegs... Würden>an dieser Stelle nochmals insgesamt 64 weitere Transistoren gebraucht
Ja. Oder passenen ICs ala TPIC6595, die haben 250mA Ausgänge. Die
brauchst du so oder so, wenn du 8:1 Multiplexen willst. 20x8=160mA.
160mA x 64 = 10,2A für deine Ebenentransistoren. Steht alles im Artikel
LED-Matrix.
Also bei deinem Poti-Problem kann ich dir weiterhelfen, wie man im Video
sieht, wird es verwendet um die Geschwindigkeit der "Effekte" zu
beeinflussen.
almic
Hey Marc,
ich schalte bei meinem 8^3 Würfel mit den 74HC595ern 2N7000 MOSFETs, so
dass ich nicht auf den maximalen Strom der Schieberegister festgelegt
bin. Die Ebenen schalte ich mit IRLM6402 MOSFETS. Ich lege allerdings
auch die Anoden auf den Ebenen zusammen. Da habe ich allerdings noch das
Problem, dass diese wegen der hohen Ladung noch zu langsam abschalten.
Ich hoffe das aber mit einer kleinen Änderung der Pull Up Widerstände
lösen zu können, so dass ich problemlos 6 Bit Bit Angle Modulation
betreiben kann. Wenn du deine LEDs unabhängig voneinander dimmen willst,
solltest du die timing Werte beachten.
Als Mikrocontroller würde ich dir z.B. das Stellaris Launchpad LM4F120XL
mit einem ARM mit 80MHz empfehlen, oder etwas vergleichbares. Kostet
glaube ich inzwischen 13$. Die höhere Geschwindigkeit macht fürs dimmen
echt was aus.
Des weiteren habe ich die Kathoden Beinchen (die zur nächsten Ebene
gehen) nicht an den Enden gebogen. Ich finde der Würfel im Link sieht
deswegen ziemlich schlecht und schief aus. Da bei mir die Kathoden zur
nächsten Ebene gehen habe ich den Vorteil gehabt, dass es die Seite der
LED ist die flach ist. So kann ich ohne zu biegen die beinchen direkt an
die Beinchen der nächsten Ebene löten. Dadurch sieht mein Würfel um
einiges schöner und gerader aus. Ausserdem solltest du dir einen
solideren Abstandshalter suchen als diese Pappe. Bei mir haben
zufälligerweise diese kleinen Duftöl Fläschen von DM gepasst. Eine 9V
Batterie, habe ich mal bei einer Anleitung gesehen, hat auch gut
gepasst.
Schöne Grüße,
Max
Falk Brunner schrieb:> @ Marc Brexner (drakenfly)>> Wo ist der Unterschied zwischen einem 4x4x4 und 4^3 LED-Cube?>
Wollte nur die Schreibweise kürzen ;)
> Pro Pin. Gesammt ist es aber auch nicht allzuviel, vielleicht 100mA,> eher weniger.>
Okay, dann wären sie wirklich ungeeignet...
> Ja. Oder passenen ICs ala TPIC6595, die haben 250mA Ausgänge. Die> brauchst du so oder so, wenn du 8:1 Multiplexen willst. 20x8=160mA.> 160mA x 64 = 10,2A für deine Ebenentransistoren. Steht alles im Artikel> LED-Matrix.
Das stimmt allerdings... Um nochmal zusammenzufassen:
Entweder ich betreibe die LEDs dünkler als sie bei konstantem Strom
wären, also mit einem Verhältnis von 1:1, dann brauche ich:
-) 8 "Einfache Schieberegister" + 8 Schalttransistoren für 1,5A ODER
Oder ich betreibe sie 8:1 mit 160mA:
-) 8 "Einfache Schieberegister" + 64 Transistoren 0,2A + 8
Schalttransistoren mind. 12A (welche auch immer sich da anbieten / die
nächsten in der Reihe sind)
-) 8 Power-Schieberegister mit 250mA pro Kanal + 8 Schalttransistoren
12A
Jetzt gilt es abzuwägen, was am sinnvollsten wäre - ich nehme mal an die
Power-Schieberegister...
Alex C. schrieb:> Also bei deinem Poti-Problem kann ich dir weiterhelfen, wie man im Video> sieht, wird es verwendet um die Geschwindigkeit der "Effekte" zu> beeinflussen.>> almic
Ah, okay - das dürfte ich wohl übersehen haben... Danke für die
Aufklärung! :)
Max TBA schrieb:> ich schalte bei meinem 8^3 Würfel mit den 74HC595ern 2N7000 MOSFETs, so> dass ich nicht auf den maximalen Strom der Schieberegister festgelegt> bin. Die Ebenen schalte ich mit IRLM6402 MOSFETS.
Was verwendest du für LEDs? 3,7A reichen aus?
> Als Mikrocontroller würde ich dir z.B. das Stellaris Launchpad LM4F120XL> mit einem ARM mit 80MHz empfehlen, oder etwas vergleichbares. Kostet> glaube ich inzwischen 13$. Die höhere Geschwindigkeit macht fürs dimmen> echt was aus.
Da das ganze eher ein Low-Budget-Projekt sein sollte, wollte ich das
mit einem atMega umsetzen. Mal schauen, wie es nachher geht - ich werde
den Schaltkreis jedenfalls physikalisch von der "Steuerzentrale"
abkoppeln, sodass diese bei Bedarf auch abgesteckt werden kann! ;)
> Des weiteren habe ich die Kathoden Beinchen (die zur nächsten Ebene> gehen) nicht an den Enden gebogen. Ich finde der Würfel im Link sieht> deswegen ziemlich schlecht und schief aus. Da bei mir die Kathoden zur> nächsten Ebene gehen habe ich den Vorteil gehabt, dass es die Seite der> LED ist die flach ist. So kann ich ohne zu biegen die beinchen direkt an> die Beinchen der nächsten Ebene löten. Dadurch sieht mein Würfel um> einiges schöner und gerader aus. Ausserdem solltest du dir einen> solideren Abstandshalter suchen als diese Pappe. Bei mir haben> zufälligerweise diese kleinen Duftöl Fläschen von DM gepasst. Eine 9V> Batterie, habe ich mal bei einer Anleitung gesehen, hat auch gut> gepasst.>> Schöne Grüße,> Max
Danke für den netten Tipp, wie ich das ganze zusammenlöte werde ich mir
eh nochmal genau überdenken, bevor ich beginne... Aber dazu komme ich eh
frühestens in zwei Wochen, bis dahin werde ich schon eine gute Lösung
finden - so wie du es beschrieben hast, klingt es jedenfalls echt gut,
eventuell werde ich das so in der Art lösen ;)
Liebe Grüße,
Marc
@ Marc Brexner (drakenfly)
>Entweder ich betreibe die LEDs dünkler als sie bei konstantem Strom>wären, also mit einem Verhältnis von 1:1, dann brauche ich:>-) 8 "Einfache Schieberegister" + 8 Schalttransistoren für 1,5A ODER
Ja, macht dann aber nur 20/8 = 2,5mA für die LEDs. Hmm.
>Oder ich betreibe sie 8:1 mit 160mA:>-) 8 "Einfache Schieberegister" + 64 Transistoren 0,2A + 8>Schalttransistoren mind. 12A (welche auch immer sich da anbieten / die>nächsten in der Reihe sind)>-) 8 Power-Schieberegister mit 250mA pro Kanal + 8 Schalttransistoren>12A
Jo.
>Jetzt gilt es abzuwägen, was am sinnvollsten wäre - ich nehme mal an die>Power-Schieberegister...
Sicher.
>Da das ganze eher ein Low-Budget-Projekt sein sollte, wollte ich das>mit einem atMega umsetzen.
Der reicht auch dicke aus, wenn man keine Dimmung per Software machen
will.
Und wenn man dimmen will, nimmt man TLC5940 & Co.
> Was verwendest du für LEDs? 3,7A reichen aus?
Ich habe billige weiße super bright diffused LEDs aus China für ca. 30€
für 1000 Stück. Bin sehr zufrieden. Von 512 LEDs waren nur zwei kaputt,
was bei dem Preis vollkommen über meinen Erwartungen lag.
Ich habe bei 5V einen Vorwiderstand von 100 Ohm, wonach es < 3.2A sind.
Die LEDs sind allerdings bei voller Leistung bei Tageslicht schon so
hell, dass ich lieber 150 Ohm oder gar 200 Ohm genommen hätte. Diese
"super bright" LEDs sind schon bei kleinen Strömen wahnsinnig hell.
Ich nehme jedenfalls ein normales, altes PC Netzteil zur Versorgung des
Würfels.
Marc Brexner schrieb:> Da das ganze eher ein Low-Budget-Projekt sein sollte, wollte ich das> mit einem atMega umsetzen. Mal schauen, wie es nachher geht - ich werde> den Schaltkreis jedenfalls physikalisch von der "Steuerzentrale"> abkoppeln, sodass diese bei Bedarf auch abgesteckt werden kann! ;)
Der Vorteil bei so einem Board ist auf jeden Fall, dass du kein weiteres
Equipment brauchst. USB Verbindung und Debugger sind ja schon dabei. Ich
hatte mir anfangs jedenfalls selber ein Controllerboard mit einem
ATMega32U2 zusammengelötet was letztendlich teurer war als das komplette
Stellaris Launchpad für damals 5$. Aber wenn du den Kram lieber selber
zusammenlöten willst, oder schon ein Board hast, ist es natürlich auch
gut ;)
Ich habe für meinen Würfel insgesamt etwa 60€ ausgegeben, incl.
Launchpad, 1.000 LEDs und allem was man für die Steuerplatine braucht.
Falk Brunner schrieb:> @ Marc Brexner (drakenfly)>> Ja, macht dann aber nur 20/8 = 2,5mA für die LEDs. Hmm.
Ich werde die LEDs, sobald sie da sind, mal per PWM betreiben (mit
Intervallen, die auf den fertigen Cube hochgerechnet sind) - dann sehe
ich eh, ob ich kurzzeitig auf einen höheren Strom hoch muss um eine
ausreichende Leuchtkraft zu erreichen, oder ob ich sie auch für diese
kurze Zeit bei 20mA betreiben kann... :)
Max TBA schrieb:>> Was verwendest du für LEDs? 3,7A reichen aus?>> Ich habe billige weiße super bright diffused LEDs aus China für ca. 30€> für 1000 Stück. Bin sehr zufrieden. Von 512 LEDs waren nur zwei kaputt,> was bei dem Preis vollkommen über meinen Erwartungen lag.
Habe auch ein super Angebot bekommen - 10000mcd, weiß, diffus, für 550
Stück 25€ mit Versand - mal sehen, ob die Qualität nachher auch so gut
ist, wie bei dir^^
> Ich habe bei 5V einen Vorwiderstand von 100 Ohm, wonach es < 3.2A sind.> Die LEDs sind allerdings bei voller Leistung bei Tageslicht schon so> hell, dass ich lieber 150 Ohm oder gar 200 Ohm genommen hätte. Diese> "super bright" LEDs sind schon bei kleinen Strömen wahnsinnig hell.
Okay, so gerechnet geht sich das natürlich aus - das heißt, du betreibst
du LEDs ja trotz Multiplexung nur bei vorgesehenem Strom - so wäre auch
ich auf einen Höchstverbauch 1.28A gekommen.
> Ich nehme jedenfalls ein normales, altes PC Netzteil zur Versorgung des> Würfels.
So hätte ich es auch gemacht. Werde den ATX-Adapter aber selbst
auflöten, also ohne Connector-Board, wie es ja in dem How-To gezeigt
wird ;)
> Der Vorteil bei so einem Board ist auf jeden Fall, dass du kein weiteres> Equipment brauchst. USB Verbindung und Debugger sind ja schon dabei. Ich> hatte mir anfangs jedenfalls selber ein Controllerboard mit einem> ATMega32U2 zusammengelötet was letztendlich teurer war als das komplette> Stellaris Launchpad für damals 5$. Aber wenn du den Kram lieber selber> zusammenlöten willst, oder schon ein Board hast, ist es natürlich auch> gut ;)
Ich bin am Überlegen, ob ich das ganze mit meinem Arduino-Leonardo
umsetze - deshalb die Trennung. Sollte das nicht ganz klappen, kann ich
ja nachher immer noch ein Upgrade wagen, oder mir auch eine eigene
Platine zusammenbasteln :)
So, vielen Dank erstmal für die ersten paar Idee-Einwürfe! Ich werde,
sobald die ersten Bauteile endlich per Post kommen, mal ein wenig
experimentieren und berichten, wie ich nun verblieben bin! :)
Lg Marc
Ich habe mir die letzten Tage noch ziemlich den Kopf zerbrochen und habe
mir nun nochmal eine grundlegende Frage gestellt:
Hat es elektronisch gesehen irgendeinen Vor-/Nachteil, ob man Kathoden
oder Anoden zusammenlegt? In vielen Tutorials wird es mal so, mal so
gemacht, aber nie erwähnt weshalb - und was bedeutet die jeweilige
Flussrichtung des Stroms dann für meine Schieberegister (ich bin jetzt
zu dem Schluss gekommen, TPIC6C595 zu verwenden) oder MOSFETs?
Bzw. ist es sinnvoll, egal wie das ganze jetzt geschalten wird,
Pull-Up-Widerstände auf der einen UND Pull-Down-Widerstände auf der
anderen Seite der LED zu führen (um das Ghosting zu reduzieren), oder
ist das absolut sinnlos?
Vielen Dank und liebe Grüße,
Marc
@ Marc Brexner (drakenfly)
>Hat es elektronisch gesehen irgendeinen Vor-/Nachteil, ob man Kathoden>oder Anoden zusammenlegt?
Nein. Aber viele ICs ala TLC5940 können nur Common Anode Typen
ansteuern.
>gemacht, aber nie erwähnt weshalb - und was bedeutet die jeweilige>Flussrichtung des Stroms dann für meine Schieberegister (ich bin jetzt>zu dem Schluss gekommen, TPIC6C595 zu verwenden)
Kann man machen.
> oder MOSFETs?
Geht auch.
>Bzw. ist es sinnvoll, egal wie das ganze jetzt geschalten wird,>Pull-Up-Widerstände auf der einen UND Pull-Down-Widerstände auf der>anderen Seite der LED zu führen (um das Ghosting zu reduzieren), oder>ist das absolut sinnlos?
sinnlos.
