Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5x5x5 LED -Cube: Bauteile


von Limmet (Gast)


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Hallo zusammen,

ich wollte als erstes Projekt ein LED Cube bauen und mich so langsam an 
Mikrocontroller wagen, ich hab schon Erfahrung in C und C++, aber 
Mikrocontroller hab ich bisher noch nicht programmiert.

Zuerst wollte ich euch aber fragen, ob ihr mir einen Mikrocontroller 
empfehlen könnt (den man mit C programmieren kann) und der auch 
leistungsstark genug ist, um halt auf einem 5er Cube etwas 
kompliziertere Programme laufen zu lassen?

Ich weiß schon was ich für LEDs benutzen will, aber was für Transistoren 
brauche ich, um die LEDs möglichst hell leuchten zu lassen (bei 3,3V und 
30mA falls möglich?)?

Brauche ich normale npn-Transistoren oder Leistungstransistoren? Zudem 
weiß ich nicht, was ich für Schieberegister brauche, habt ihr da Tipps 
für mich?


Vielen Dank für eure Hilfe :)

von holger (Gast)


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>ich wollte als erstes Projekt ein LED Cube bauen und mich so langsam an
>Mikrocontroller wagen,

Für das erste Projekt ist ein LED Cube nicht geeignet.
Fang kleiner an.

von MaWin (Gast)


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ATmega8, 2 x CAT4016, 5 x IRLML6401, 25 LEDs, aber welche Animation 
liegt an deinen Programmierkünsten. Für viel vorberechnete Bilder ist 
kein Platz, die legt man aber gerne eh auf eine einsteckbare SD 
Speicherkarte.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.1

von Dieter F. (Gast)


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MaWin schrieb:
> 25 LEDs

Cube ... 125 LED's ... und ein paar mehr Bauteile ...

von Max D. (max_d)


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Arduino nano, aber halt statt der arduino IDE direkt mit gcc.
Vorteile:
- Kern-Hardware ist sicher funktionsfähig (nichts ist blöder an zwei 
Fronten gleichzeitig zu kämpfen)
- Moderne(re) Architektur, das gibt v.A. flottere Ausführungszeiten
- Gleichzeitig ist die Hardware noch relativ überschaubar (wer einmal 
nen timer bei nem ARM gesehen hat weiß was ich mein)
Nachteile :
- nur 8 Bit Datenbreite (ist bei großen Datentypen langsamer)
- 5 V Versorgung ist nichtmehr wirklich zeitgemäß (und bei weniger 
leidet die Rechenleistung)

von Dieter F. (Gast)


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von Joachim B. (jar)


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Dieter F. schrieb:
> Cube ... 125 LED's ... und ein paar mehr Bauteile ...

nö, einfach nur einen Arduino m328p bis mighty m1284p nach Wahl und 125 
RGB LEDs mit ws2812b

die Meisten sind zwar SMD LEDs in 5050 Bauweise, für den Cube würde ich 
diese bevorzugen:

https://www.tindie.com/products/SolderingSunday/pixelbits-8mm-rgb-leds-with-ws2811chip-through-board/

oder

http://www.amazon.com/Addressable-pixel-strand-WS2812B-spacing/dp/B00LUBCS94

oder

http://akoled.de/LED-WS2812B-im-diffusen-5mm-Gehaeuse-10-Pack

von MaWin (Gast)


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Dieter F. schrieb:
> Cube ... 125 LED's ... und ein paar mehr Bauteile ...

Stimmt, 1 nicht getippt, 125, aber keine weitern Bauteile ausser 
Stützkondensatoren.

von Wolfgang (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> die Meisten sind zwar SMD LEDs in 5050 Bauweise, für den Cube würde ich
> diese bevorzugen:
> 
https://www.tindie.com/products/SolderingSunday/pixelbits-8mm-rgb-leds-with-ws2811chip-through-board/

Da müßte man wohl ein paar mehr abnehmen, um dieses Produkt aus dem 
Ruhestand zu reaktivieren ;-)
"Retired - This product is no longer available for sale."

von Dirk K. (dekoepi)


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Ich denke auch, der große 5^3 RGB-Cube kommt besser erst in ein paar 
Wochen dran. Vor der Integralrechnung steht doch auch das Einmaleins. ;)

-> Eine LED blinken lassen.
-> Einen Taster abfragen und die LED schalten (Entprellung)
-> Schieberegister 595 mit 8 LEDs dran - erst einzeln blinken, dann mal 
damit kleine Animationen erstellen, Multiplex und SPI (oder gar Bitbang) 
üben.

Dabei bekommt man schon die wichtigsten Grundlagen mit und könnte an 
einen kleinen Würfel ran. 3^3 ist doch auch ein feiner Anfang, 
einfarbig, und man kann zum Beispiel mit einem Attiny13 oder Attiny85 
starten.

von Max D. (max_d)


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Dirk K. schrieb:
> Ich denke auch, der große 5^3 RGB-Cube kommt besser erst in ein paar
> Wochen dran. Vor der Integralrechnung steht doch auch das Einmaleins. ;)

Die Hardware kann man ja trotzdem in die Richtung ausrichten.

von Limmet (Gast)


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Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für die konstruktiven Antworten.

Natürlich wollte ich nicht sofort damit starten 125 LEDs 
zusammenzulöten. Ich werde vorher die Bauteile testen und erstmal 
kleinere Schaltungen bauen, um den Transistor und den Schieberegister 
besser kennenzulernen und um natürlich auch das Löten wieder zu 
trainieren. Dazu werde ich mir auch ein paar Bauteile mehr kaufen.
Ich will allerdings nicht mehrere Mikrocontroller, Transistoren etc. 
kaufen, sondern wüsste gerne gleich welche Bauteile für mein Projekt 
geeignet sind.

@MaWin: Warum sollte man hier zu MOSFETs greifen? Sind normale npn 
Bipolartransistoren nicht geeignet?

Noch eine Frage: Würdet ihr einen ATmega oder einen Arduino nutzen ? Und 
warum sind 5V Versorgungsspannung nicht mehr zeitgemäß?

Von SMDs wollte ich mich übrigens erstmal fernhalten.

Ich les mich mal weiter durchs Internet, vielen Dank für euere Hilfe :)

von Max D. (max_d)


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Limmet schrieb:
> Warum sollte man hier zu MOSFETs greifen? Sind normale npn
> Bipolartransistoren nicht geeignet?

MOSFETs kosten in deinen Mengen eigtl. genausoviel und sind deutlich 
leistungsfähiger.

Limmet schrieb:
> Würdet ihr einen ATmega oder einen Arduino nutzen ? Und
> warum sind 5V Versorgungsspannung nicht mehr zeitgemäß?

Arduino ist ein ATMega mit einer (eher schlechten) IDE zusammengepackt.
Wirf die IDE weg und du hast einen "echten" mega der deutlich mehr 
leistung für dein projekt übrig hat.

5V sind deswegen eher "retro" weil nahezu alle neuen Bausteine nur noch 
als 3,3V auf den Markt kommen (höchstens noch "5V kompatibel").

von MaWin (Gast)


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Limmet schrieb:
> Warum sollte man hier zu MOSFETs greifen

Stromverstärkung der bipolaren Transis ist nicht ausreichend, 
Darlingtons haben einen zu hohen Spannungsverlust.

> Noch eine Frage: Würdet ihr einen ATmega oder einen Arduino nutzen ?

Im Arduino ist doch ein ATmega, nur halt über USB programmierbar.

> Und warum sind 5V Versorgungsspannung nicht mehr zeitgemäß?

Natürlich braucht man 5V, mit 3.3 bekommt man keine blaue/weisse LED zum 
Leuchten.

Wer 3.3 empfiehlt, lebt vermutlich im letzten Jahrhundert, als es nur 
rot/gelb/grüne LEDs gab.

von Joachim B. (jar)


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Limmet schrieb:
> Ich werde vorher die Bauteile testen und erstmal
> kleinere Schaltungen bauen, um den Transistor und den Schieberegister
> besser kennenzulernen

ist das dein Ziel?
wozu sonst Transistor und Schieberegister?

um einen Cube zu bauen eignen sich ws2812b LEDs doch bestens.

Limmet schrieb:
> Ich will allerdings nicht mehrere Mikrocontroller, Transistoren etc.
> kaufen, sondern wüsste gerne gleich welche Bauteile für mein Projekt
> geeignet sind.

dazu müsstest du deine Ziele besser definieren, ich las nur CUBE

Limmet schrieb:
> Noch eine Frage: Würdet ihr einen ATmega oder einen Arduino nutzen ? Und
> warum sind 5V Versorgungsspannung nicht mehr zeitgemäß?

warum keine 5V die Frequenz kann bis 20MHz gehen, auch 5V 
Steckernetzteile liefern genug Saft für deine 125 LEDs (ich habe an der 
kleinen wordclock mit 119 LEDs ein 5V/4A Steckernetzteil.

ATmega oder Arduino stellt sich doch nicht, die meisten Arduino gibt es 
als ATmega von 328p bis 2560 und mit dem mighty auch noch den tollen 
1284p

programmieren kannst du per ISP aus dem Atmel Studio oder über die 
Arduino IDE nach Wahl.

: Bearbeitet durch User
von Max D. (max_d)


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MaWin schrieb:
> mit 3.3 bekommt man keine blaue/weisse LED zum
> Leuchten

1. 3,3V reichen für die meisten blauen LEDs
2. Der Würfel wird doch eh mit WS2812 bzw. Derivaten gebaut, die kann 
man ja mit 5V versorgen und mit 3,3V ansteuern...

von Cyblord -. (cyblord)


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Und täglich grüßt das Murmeltier..

"Ich will ein Space Shuttle bauen, welche Bauteile brauche ich, wie muss 
ich sie zusammenlöten. Ach ja ich hab leider keine Ahnung. Natürlich 
werde ich erst mal kleinere Dinge aufbauen. z.B. das Triebwerk oder das 
Hitzeschild. Wer kann mir helfen?".

Lieber TE, was würdest DU mir hier raten?

von MaWin (Gast)


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Max D. schrieb:
> 1. 3,3V reichen für die meisten blauen LEDs

[ ] Du hast verstanden daß man LEDs mit definiertem Strom versorgt, und 
nicht mit einer festen Spannung.

Max D. schrieb:
> 2. Der Würfel wird doch eh mit WS2812 bzw. Derivaten gebaut, die kann
> man ja mit 5V versorgen und mit 3,3V ansteuern...

Warum sollte man sich die Mühe machen, 2 Versorgungsspannungen 
bereitstellen zu müssen, wenn man 5V sowieso braucht ?
Zugegeben, für SD-Karten braucht man 3.3V. Keine Ahnung, ob Limmet das 
so bauen will. Keine Ahnung, ob er überhaupt die blöderweise nur in eine 
Richtung abstrahlenden WS2812 verwenden will. Manche Leute bau(t)en ja 
Cubes absichtlich mit Glühbirnen, damit die rundrum sichtbar sind.

von horst (Gast)


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Also ich muss hier mal anmerken, dass man durchaus einen LED-Cube als 
erstes Projekt machen kann. Ich habe als erstes einen 6*6*6 cube gebaut 
der immernoch super läuft und noch mit Rs485 u.ä. erweitert wurde.

von Joachim B. (jar)


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MaWin schrieb:
> Keine Ahnung, ob er überhaupt die blöderweise nur in eine
> Richtung abstrahlenden WS2812 verwenden will.

wie oft denn noch?
was du meinst sind SMD 5050 LEDs, die mit WS2812b integriert gibt es 
auch schon als runde normale LEDs, Links habe ich ja nun genug gezeigt, 
siehe höher, nur für dich noch mal......

http://ecx.images-amazon.com/images/I/81MtvLzjjcL._SL1500_.jpg
http://akoled.de/WebRoot/Store7/Shops/2117b1d5-9c17-4b12-9761-e62a0dcbbcb1/5414/B3BC/0CD6/CD20/0E82/0A48/3521/36B3/ws2812b_5mm_2.jpg
http://akoled.de/WebRoot/Store7/Shops/2117b1d5-9c17-4b12-9761-e62a0dcbbcb1/5414/B3BC/0CD6/CD20/0E82/0A48/3521/36B3/ws2812b_5mm.jpg

: Bearbeitet durch User
von Max D. (max_d)


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MaWin schrieb:
> [ ] Du hast verstanden daß man LEDs mit definiertem Strom versorgt, und
> nicht mit einer festen Spannung.

[ ] So zu schreiben ist immernoch cool
[ ] Du hast verstanden in welchem Sinne "ausreichen" zu verstehen ist.
Kleiner Tipp ausreichen bezeichnet in diesem Fall, das beim anlegen von 
3,3 V direkt an die LED eine Strom größer/gleich dem Nennstrom fließen 
würde. Man kann also blaue LEDs auch mit 3,3 V betreiben.
Falls du mir nicht glauben willst: Nimm eine (noch nicht tiefentladene, 
sag ich mal besser dazu) Lithium-Knopfzelle und halt eine blaue LED (mit 
der richtigen Polung) dran. Zur allgemeinen Überraschung leuchtet diese 
LED dann. Und das sogar bei nur 3V :O.

Und zum Schluss: Mein Eingangs-Statement (5V ist veraltet) war allgemein 
gemeint. Der TO wird ja nicht sein Leben lang nur Cubes bauen wollen.
Spätestens wenn eine andere Schnittstelle als UART zur Aussenwelt will 
wird die Luft bei 5v gaaaanz dünn ohne Klimmzüge.
Es gibt natürlich auchnoch bereiche wo 5V seine Daseinsberechtigung hat, 
aber die werden halt immer weniger.

von MaWin (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> gibt es auch schon als runde normale LEDs

Die noch viel schlimmer per Linse das Licht in eine Richtung bündeln

Max D. schrieb:
> Kleiner Tipp ausreichen bezeichnet in diesem Fall, das beim anlegen von
> 3,3 V direkt an die LED eine Strom größer/gleich dem Nennstrom fließen
> würde

Grosser Tip: Für die Stromregelung braucht man auch noch etwas Spannung. 
Schau dir halt mal das Ausgangsdiagramm eines CAT4016 oder ähnlich an. 
Für einen Vorwiderstand reichen 0.05V auch nicht.

Max D. schrieb:
> Und zum Schluss: Mein Eingangs-Statement (5V ist veraltet) war allgemein
> gemeint.

Eher einfach bloss dahingefaselt weil du unbedingt jedem mitteilen 
willst daß du ein hypermoderner Hipster bist.

von Joachim B. (jar)


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MaWin schrieb:
> Die noch viel schlimmer per Linse das Licht in eine Richtung bündeln

hast du dir nicht mal das Bild angesehen?
http://akoled.de/WebRoot/Store7/Shops/2117b1d5-9c17-4b12-9761-e62a0dcbbcb1/5414/B3BC/0CD6/CD20/0E82/0A48/3521/36B3/ws2812b_5mm.jpg

ich weiss das du eine Menge Ahnung hast aber manchmal bist du auch zu 
überzeugt von dir, welche runde LED bündelt nicht das Licht nach vorne?

Ich habe schon mal eine Probecube aufgebaut, aber alle LEDs die ich 
probierte hatten in der seitlichen Abstrahlung Schwächen, besser wurde 
es mit selbstgebauten Diffusoren aus transparente Klebesticksstücke die 
ein Loch für die LED bekamen.

: Bearbeitet durch User
von Max D. (max_d)


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MaWin schrieb:
> Grosser Tip: Für die Stromregelung braucht man auch noch etwas Spannung.
> Schau dir halt mal das Ausgangsdiagramm eines CAT4016 oder ähnlich an.
> Für einen Vorwiderstand reichen 0.05V auch nicht.

Eine moderne blaue LED bei 20 mA brennt dir die Netzhaut raus, also 
sagen wir mal wir nehmen 10 mA, dann kann man 100% mehr Strom haben 
ohne, dass es brutzelt. Irgendwie hab ich das Gefühl es reicht ein 
Vorwiderstand....

MaWin schrieb:
> Eher einfach bloss dahingefaselt weil du unbedingt jedem mitteilen
> willst daß du ein hypermoderner Hipster bist.

Machen wir eine Liste, was 3,3 V "erfordert" und was 5V:

5V:
- spezielle LEDs
- ältere µC

3,3V:
- ARMs
- USB
- Jedes mir bekannte Bleutooth-Modul
- SD-Karten
- Die meisten Flashes
- Raspi & Konsorten

Fällt dir da was auf ?
Ich hoffe ja mal doch....

von Michael B. (laberkopp)


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Max D. schrieb:
> Irgendwie hab ich das Gefühl es reicht ein Vorwiderstand....

Statt Gefühl verwende ich Wissen.

Er reicht natürlich nicht um eine blaue LED an 3.3V mit definiertem 
Strom zu beschicken.

Aber Grundlagen der LEDs sind bei dir noch nicht vorhanden, daher lohnt 
sich weitere Diskussion wohl nicht. Sag einfach daß du keine Ahnung 
hattest und versehentlich daneben lagst, und die Peinlichkeit dich immer 
weiter reinzureiten bleibt dir erspart.


Max D. schrieb:
> Fällt dir da was auf ?

Ja, du hast bei den ach so modernen 3V die RTL Logic von 1960 vergessen.

Und was ist mit Relais ? Die meisten Modelle beginne ab 5V und nicht ab 
3V.

Joachim B. schrieb:
> ich weiss das du eine Menge Ahnung hast aber manchmal bist du auch zu
> überzeugt von dir, welche runde LED bündelt nicht das Licht nach vorne?

Schrieb ich doch, daß die 5mm und 8mm LEDs durch ihre Linse das Licht 
noch viel stärker bündeln als die 5050 SMD Varianten und deshalb noch 
viel ungünstiger bei einem LED Cube sind.

von Dieter F. (Gast)


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Max D. schrieb:
> 3,3V:

> - USB

Habe ich da eine Entwicklung verpasst? Bisher kenne ich für USB (auch 
USB 3.0 :-) ) nur 5V.

von Joachim B. (jar)


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Dieter F. schrieb:
> Bisher kenne ich für USB (auch
> USB 3.0 :-) ) nur 5V.

aber nur auf VCC nicht auf den D+ und D- die werden auf 3V geklemmt mit 
Schutzdioden.

von Dieter F. (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> aber nur auf VCC nicht auf den D+ und D- die werden auf 3V geklemmt mit
> Schutzdioden

Ah, danke, werde ich mir mal anschauen.

von Joachim B. (jar)


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: Bearbeitet durch User
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