Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RGB LED Wand 4x6 Matrix


von Kai K. (kaya)


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Hallo Leute,

ich hab seit einiger Zeit eine neue Idee die ich gerne in die Praxis 
umsetzen möchte.

Meine Idee ist es eine Plexiglas-Wand bestehend aus 4x6 Quadraten je 
ca.23cm mit RGB-LEDs von hinten zu beleuchten.

Hier ein Beispiel, wie das ganze später aussehen könnte:
http://www.roomdivision.com/wp-content/uploads/2007/03/RD_LED_Matrixwand_2.jpg

Der Aufbau ist soweit schon geplant, lediglich die elektronische Seite 
ist noch unklar.

Ich hab mich schon etwas belesen und auch viele eigene Varianten im Kopf 
durchdacht und bin nun auf die Variante mit einem TLC5940 bzw. TLC5941 
in Kombination mit Arduino Mega gesoßen. Bei einer 6x4 Matrix hab ich 
insgesamt 24 Einheiten die ich seperat Steuern möchte, daher brauche ich 
wenn ich mit einem µ-Controller steuern will gleich 
24Einheiten*3Farben=72Ausgänge.

Ich hab zahlreiche Varianten gelesen, aber ich bin mir immer noch nicht 
sicher wie ich alles steuern soll.

Ich weiß nicht mal, ob ich die RGB-LED-Strips brauche oder ob ich zum 
Beispiel auf einzelne RGB-LEDs ausweichen kann. Ich hab bei E-bay 
folgende RGB-LEDs gefunden, vielleicht hat ja jemand Erfahrung wie ich 
am besten eine Plexiglasplatte ausleuchte. Ich dachte an vier LEDs pro 
Pixel und die je in den vier Ecken und die in den Pixel hinein leuchten 
(also nicht direkt die Plexiglasplatte anstrahlen)
http://cgi.ebay.de/100x-10mm-RGB-LED-Common-Anode-Diffused-8kmcd-TLC5940-/150597747272?pt=LH_DefaultDomain_2&hash=

Bei meinen Tests mit den LED-Strip, hab ich eine gute Ausleuchtung bei 
40cm pro Pixel (4x3 LEDs in Reihe). 
http://cgi.ebay.de/300cm-3m-LED-SMD-STRIP-LEISTE-RGB-5050-FERNBEDIENUNG-/270756999902?pt=DE_Haus_Garten_Lampen_Licht_Leuchten&hash=item3f0a5ff2de
Das würde aber bei einem LED-Strip (5050) mit max 4,8W pro Meter einen 
Strom von max 150mA bedeuten. Diesen Strom kann ich dann ja nicht mehr 
direkt mit dem TLC verbinden, oder? Laut Datenblatt schafft der doch nur 
120mA Ausgangsstrom?

Vielleicht reicht das erstmal für den Anfang?!

Würd mich freuen, wenn sich einige dafür Interessieren und mir aus ihrer 
Erfahrung berichten können.

Würd das ganze Projekt auch Dokumentieren und hier später als fertiges 
Projekt anbieten :-) (Laut Studien sind ja nur 30% der Projekte 
erfolgreich, mal sehen wo ich lande^^)

von MaWin (Gast)


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Vergiss den LED Strip aus Ausschuss-LEDs.

Besorge dir mal richtige LEDs für Männer,
z.B. welche der vielen 1 Watt (3.6V /350mA)
oder die sogenannten Superflux-LEDs.

Dann reicht es auch mit der Lichtmenge...

Theoretisch wird nun der Vorschlag kommen,
bei 72 LEDs doch Multiplex zu verwennden.

vergiss es, der eine uC pro Kachel mit 3
(z.B. über je einen Transistor) angeschlossenen
LEDs (eine Konstantstromquelle und somit ein
Treiber-Cip mit Konstantstrom ist bei
Versorgung über ein Netzteil nicht notwendig,
es reicht ein passender Vorwiderstand, gedimmt
wird sowieso per PWM) reicht aus und ist
im Vergleich zur teuren Wand kein Kostenfaktor.

von Kai K. (kaya)


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Hi MaWin,

also meinst du ich sollte nicht Multiplex verwenden, dachte es wäre 
sinnvoll..in jede Einheit oder auch in zwei/drei Einheiten einen TLC zum 
steuern zu nehmen, je nachdem wieviel LEDs ich an einem TLC direkt oder 
per MOSFET indirekt steuern kann. (Noch ist ja unklar welche LEDs es 
werden und wieviele pro Einheit.)

Klar so eine günstiger LED-Strip ist sicher nicht das non-plus-ultra, 
aber der Strip hatte jetzt zum Test gut funktioniert...da ich später 
auch nicht direkt die Plexiglasplatte beleuchten will, sondern von den 
Seitenwänden in den Pixel hinein..würd da vielleicht statt einer dicken 
mega LED, auf vier kleinere LEDs wechseln, wegen der Ausleuchtung? Ich 
möchte halt nur nicht einen zu höhen Strom haben. Sind ja zusammen auch 
24Einheiten. Wenn ich dann 350mA pro Einheit verfließen lasse, kommt da 
ja schon was zusammen. Wenn ich unter 50W bleibe, muss ich bei meiner 
Freundin keinen Antrag auf Erlaubnis stellen ;-) Ne natürlich Quatsch, 
aber unter 50W wäre schon klasse.

Ach und noch zum Thema Finanzierung, ich würde mich natürlich freuen 
wenn die Elektronik im groben unter 150€ bleiben würde. Aber wenn es mal 
mehr wird ist es auch egal, hauptsache es kommt was ordentliches bei 
rum...

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Kai Krestegal schrieb:
> Meine Idee ist es eine Plexiglas-Wand bestehend aus 4x6 Quadraten je
> ca.23cm mit RGB-LEDs von hinten zu beleuchten.

Wieviel Platz haste hinter dem Plexiglas?

Ich würde dafür 9 oder 16 Stück 5050 RGB LED mit großem Abstrahlwinkel 
von ÜBER 120° nehmen, in Reihe schalten und das ganze mit 3 Boost-HBLED 
Driver (MAX16834) ausrüsten.  Ansteuern über passiven CAN-IO-Expander 
mit einem MCP25020 welcher 3 PWM und ein paar I/O hat

> Hier ein Beispiel, wie das ganze später aussehen könnte:
> http://www.roomdivision.com/wp-content/uploads/2007/03/RD_LED_Matrixwand_2.jpg

Nett.  :-D

> Ich hab mich schon etwas belesen und auch viele eigene Varianten im Kopf
> durchdacht und bin nun auf die Variante mit einem TLC5940 bzw. TLC5941
> in Kombination mit Arduino Mega gesoßen. Bei einer 6x4 Matrix hab ich
> insgesamt 24 Einheiten die ich seperat Steuern möchte, daher brauche ich
> wenn ich mit einem µ-Controller steuern will gleich
> 24Einheiten*3Farben=72Ausgänge.

Sowas macht man über einen BUS wie DMX oder CAN

Bei CAN kannste Festival als Framework verwenden was unter 8051
genauso funktioniert wir unter einem AVR, PIC oder i386.

> Ich weiß nicht mal, ob ich die RGB-LED-Strips brauche oder ob ich zum

Vergiß es...  für die Größe ist es besser, Du baust dir das selber
und vor allem kompakter!

> Bei meinen Tests mit den LED-Strip, hab ich eine gute Ausleuchtung bei
> 40cm pro Pixel (4x3 LEDs in Reihe).

Hmmm, Du könntest natürlich immer 20 cm der RGB-Stripes nehmen,
dann davon 3-4 Stück parallel schalten und über einen MOSFET an
3 PWM Controllern über 12V betreiben...

Wenn Du RGB-Stripes meterweise benötigst, z.B., zum Testen, kann ich dir 
welche hier welche noch abgeben (habe reserve aus der Sammelbestellung) 
nur weis ich nicht, wie LANGE die 3M-Klebestrifen uhinter einer 
geschlossenen Plexyglaswand standhalten wegen der mangelnden Wärmeabfuhr

> direkt mit dem TLC verbinden, oder? Laut Datenblatt schafft der doch nur
> 120mA Ausgangsstrom?

Nimm einfach einen Controller mit 3 PWM und mach das Teit wie ich schon 
sagte mit MOSFETs und konstannter 12V Versorgung

> Vielleicht reicht das erstmal für den Anfang?!
>
> Würd mich freuen, wenn sich einige dafür Interessieren und mir aus ihrer
> Erfahrung berichten können.

Also ich habe mir von einem Chinesischem Hersteller sogenannte 
Panel-Lights 30x30cm, 30x60cm, 30x120cm, 60x60cm und 60x120cm zum Testen 
bestellt.  Die sind jetzt in reinweiß gibt es aber auch in RGB.

Je nach Hersteller sind die sogar selbst aus China schweine teuer und 
wer ne gute Säge hat so wie eine Abkanntbank, kann sich die Teile aus 
Aluminium und Plexygas selber nach Bedarf fertigen.  Dazu sei gesagt das 
die LED in den Panelen eingegossen sind.

> Würd das ganze Projekt auch Dokumentieren und hier später als fertiges
> Projekt anbieten :-) (Laut Studien sind ja nur 30% der Projekte
> erfolgreich, mal sehen wo ich lande^^)

Nunja, ich weis nicht, ob Du die uralte (80er Jahre) Science Fiction 
Serie Space 1999 Monbase Alpha kennst, aber ich will die Beleuchtung 
meines MobilOffice wie in der Raumstation gestallten, also mit 
LED-Panelen

Aber dann alles über den CAN IO-Expander MCP25020 von Microchip und 
die Steuerung über einen NXP LPC2478 
(Beitrag "NXP verschenkt ARM-Chips") mit 4" Touchscreen 
Display

Grüße
Michelle

von Kai K. (kaya)


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Hi Michelle,

also erstmal danke für die anregende Antwort!

Hier mal was zu deinen Fragen:

>Wieviel Platz haste hinter dem Plexiglas?

Ich dachte an eine kompackte Bauweise, also vielleicht 5cm Raum zwischen 
Rückwand und Plexiglasscheibe.

Zur Bauweise:
Benutzen wollte ich als erste Idee einzelne Elemente, aber das wird ne 
viel zu große Arbeit, vor allem bräuchte man dann das passende Gerät.
Also weiter überlegt und zum Entschluß gekommen eine große 1000x1500mm 
Plexiglasscheibe zu nehmen (5mm Stark, opal satiniert).
Die Quadrate werden dann mit Holz, wie eine Vitrine auf die Rückwand 
geschraubt und die Plexiglasscheibe mit einer Lichtdurchlässigkeit von 
ca.30% auf die Holzleisten geklebt. (Möglicherweise ändert sich das auch 
nochmal, aber das sollte auch nicht Grundsatz des Forumbeitrags 
werden^^)

>Wenn Du RGB-Stripes meterweise benötigst, z.B., zum Testen, kann ich dir
>welche hier welche noch abgeben.

Danke für das Angebot, aber ich hab ja meinen Test-Meter und wenn ich 
mit der Planung soweit voran komme, das es sich lohnt eine weitere 
Investition zu machen, werd ich mir auch nochmal welche Bestellen.

>wie LANGE die 3M-Klebestrifen uhinter einer
>geschlossenen Plexyglaswand standhalten wegen der mangelnden Wärmeabfuhr

Ich werd die mit ordentlich Silikon festkleben, das wird noch halten, 
wenn die letzte LED ausgeht, hoffe ich mal^^

>Hmmm, Du könntest natürlich immer 20 cm der RGB-Stripes nehmen,
>dann davon 3-4 Stück parallel schalten und über einen MOSFET an
>3 PWM Controllern über 12V betreiben..

Okay, dazu muss ich mich dann wohl nochmal belesen, aber PWM im 
Grundsatz bedeutet ja das takten von AN/AUS Phasen.

>Sowas macht man über einen BUS wie DMX oder CAN

Also du meinst für die Ansteuerung sollte ich über CAN oder DMX machen?
CAN kenn ich ansatzweise aus dem Studium, aber da ich gerne nebenbei 
Musik mixe, würd ich wenn ich mich zwischen den beiden Entscheiden 
sollte auf DMX gehen. Ohne das ich mich jetzt näher damit beschäftigt 
habe, weiß ich, dass man bei einigen Mischpulten eine DMX-Steuerung hat. 
Die könnte man dann ja als Erweiterung noch einplanen (also wenn die 
Wand funktioniert und ich weiter basteln will^^) 
http://de.wikipedia.org/wiki/DMX_%28Lichttechnik%29

>Nunja, ich weis nicht, ob Du die uralte (80er Jahre) Science Fiction
>Serie Space 1999 Monbase Alpha kennst, aber ...

Also so: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/62/Main_Mission.jpg

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Kai Krestegal schrieb:
>>Wieviel Platz haste hinter dem Plexiglas?
> Ich dachte an eine kompackte Bauweise, also vielleicht 5cm Raum zwischen
> Rückwand und Plexiglasscheibe.

Das reicht massig, denn wenn Du kleine 30x30mm Platinen maschste
und dort eine 5050 RGB LED mit 120-140° Abstrahlwinkel drauflötest
kommste mit 9 LED pro Feld hin.  Maximal 12 Stück

> Zur Bauweise:
> Benutzen wollte ich als erste Idee einzelne Elemente, aber das wird ne
> viel zu große Arbeit, vor allem bräuchte man dann das passende Gerät.
> Also weiter überlegt und zum Entschluß gekommen eine große 1000x1500mm
> Plexiglasscheibe zu nehmen (5mm Stark, opal satiniert).
> Die Quadrate werden dann mit Holz, wie eine Vitrine auf die Rückwand
> geschraubt und die Plexiglasscheibe mit einer Lichtdurchlässigkeit von
> ca.30% auf die Holzleisten geklebt. (Möglicherweise ändert sich das auch
> nochmal, aber das sollte auch nicht Grundsatz des Forumbeitrags
> werden^^)

Hört sich gut an...

> Ich werd die mit ordentlich Silikon festkleben, das wird noch halten,
> wenn die letzte LED ausgeht, hoffe ich mal^^

:-D

> Okay, dazu muss ich mich dann wohl nochmal belesen, aber PWM im
> Grundsatz bedeutet ja das takten von AN/AUS Phasen.

Das schöne an den LED-Drivern ist, das Du die LEDs nicht nur ein- und 
ausschallten kannst, sondern Dimmen. Schau Dir mal den MCP25020 an.

> Also du meinst für die Ansteuerung sollte ich über CAN oder DMX machen?

Ja

> CAN kenn ich ansatzweise aus dem Studium, aber da ich gerne nebenbei
> Musik mixe, würd ich wenn ich mich zwischen den beiden Entscheiden
> sollte auf DMX gehen. Ohne das ich mich jetzt näher damit beschäftigt
> habe, weiß ich, dass man bei einigen Mischpulten eine DMX-Steuerung hat.

Eben...  Du brachst nur einen kleinen Microcontroller der die 512 Bytes 
vom DMX-Mischpult entgegen nimmt und dann auf das CAN Protocoll 
überträgt

Du gibst jedem MCP25020 eine Node-ID welche dann drei Bytes der DMX 
-Steuerung nimmt und das wars...

> Die könnte man dann ja als Erweiterung noch einplanen (also wenn die
> Wand funktioniert und ich weiter basteln will^^)
> http://de.wikipedia.org/wiki/DMX_%28Lichttechnik%29

Softwaremäßig leicht zu machen

>>Nunja, ich weis nicht, ob Du die uralte (80er Jahre) Science Fiction
>>Serie Space 1999 Monbase Alpha kennst, aber ...
>
> Also so: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/62/Main_Mission.jpg

Hehehe, jetzt weiste was ich vorhabe...  Ebenso bin ich noch auf der 
Suche nach einem geeigneten Kunststoff-Lieferanten, da ich so farblich 
die Töne haben will wie auf der USS Voyager (StarTrek)

Grüße
Michelle

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