Hallo zusammen,
Also, ich hab folgendes Anliegen. An einer Decke (ca.4x6m) soll ein
RGB-LED Netz installiert werden, dass ca. alle 15cm eine LED aufweißt,
die einzel über einen Mikrocontroller ansteuerbar ist. 25x40 = 1000
LED's (Evtl. auch 32x 16 damit es eine schöne Nerdzahl aufweist :-P)
Grundsätzlich sieht die Architektur des Netzes vor auf eine
Dot-Matrix(!?) zu setzen.
Ich möchte 25 Reihen x 40 Spalten von LEDs, wobei die 40 Reihen für sich
gesehen in Serie mit Ground-Kabel geschaltet werden.
Die 25 Reihen werden für sich gesehen auch in Serie geschaltet, jedoch
mit 3 Kabeln für RGB natürlich.
Dies hätte zur Folge dass wir insgesamt 25x3 plus 40x1 I/O Pins
benötigen. Da ein Arduino "nur" 54I/O besitzt stellt sich hier die
Frage, ob man das entweder mit einer hierarschischen Verschachtelung von
4 Arduinos hinbekommt (3x54I/O Geäte plus 1 Arduino zum steuern der
anderen 3 Geräte), oder man löst die Problematik über einen
"Schieberegler" (hab ich mal gehört, weiß aber nicht was das genau ist.
Soll nur schwere zu programmieren sein, jedoch den Verkabelungsaufwand
reduzieren. #HALBWISSEN), sodass die Pins zum Teil programmatisch
simuliert werden können.
Soweit so gut. Beispielhaft sieht dass dann so aus:
o = LED
Gx = ground kabel in einer Reihe durchgehend von rechts nach links
Ax = RGB (jumperkabel) in einer Spalte durchgehend von oben nach unten
A1 A2 A3 Ax A25
o o o o o G1
o o o o o G2
o o o o o Gx
o o o o o G40
Der Mikocontroller kann somit jedes LED einzel ansteuern über eine
Kombination aus Gx<>Ax, wobei es noch nicht möglich ist zwei LED's einer
Spalte verschiedene Faben zu geben.
Dieses Problem, hab ich mir sagen lassen, kann man über das steuren der
Frequenz herstellen, sodass die LED's eigentlich blinken, jedoch fürs
Auge nicht wirklich sichtbar erkennbar sind. Ist das korrekt und auch in
der Gößenordnung von 40LED's, die in Serie geschaltet sind, möglich ist?
Als nächstes brauche ich noch eine Idee dieses LED-Netz in der Decke zu
integrieren. Dies könnte durch eine Rigips-Decke mit 1000 kleinen
Löchern umgesetzt werden, wobei dann keine indirekte Beleuchtung möglich
wäre, wenn die LED direkt sichtbar durch die Löcher strahlen. Eine
andere Alternative wäre vielleicht ein sehr weicher Werkstoff
(Schaumgummi!?) mit vielen löchern an die Decke zu kleben und die LED's
schlicht hineinzustecken. Dann könnte der Lichtschimmer durch die vielen
vielen kleine Löcher des Werkstoffs kommen (Ob es sowas gibt!?!?)
Habt ihr da noch eine Idee? Vielleicht die LED#s sichtbar zum Raum
anordnen und dann eine kleine weiße Gummikappe darauf setzen.
Mein Hauptanliegen jedoch ist die Sache mit der Stromversorgung. Da hab
ich leider keinen Plan davon.
Hier gibts die SMD LED's die ich ins Auge gefasst habe:
highlight-led.de/10-x-smd-led-…5sqiSHKazm-5LYaAhZ78P8HAQ
Hier ist der Arduino mit tech spechs:
arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega
Leider weiß ich nicht welche Vorwiderstände ich für die LED's benötige.
Schön wäre eine echt simple und kostengünstige Alternative ohne 20.000x
löten zu müssen. Es sind ja schon heftig viele LED's :-).
Ganz wichtig ist die Frage nach geeignetem Jumperkabel, dass den
Lötaufwand möglichst gering hält bei 1000 LED's.
Wie schätzt ihr das Projekt ein? Ist das komplett übertrieben, oder hat
so etwas Chancen kostengünstig umgesetzt werden zu können (ca. 600€ darf
es gerne kosten). Ich hab den einen oder andere fitten
Elektriker/Elektroniker an der Hand der unterstützen kann, jedoch wissen
wir nicht, ob es bzgl. Stromversorgung, Programmierkomplexität und
Kosten überhaupt umsetzbar ist.
Hab ich noch irgendwas vergessen?
Danke und einen schönen Tag
Ulpin
für sowas wurden eigentlich intelligente LED entwickelt, also LED die
PWM Ansteuerung integriert haben und nur eine Datenleitung brauchen,
Stichwort WS2812. Die hat RGB, es gibt mittlerweile moderne mit RGBW.
Gibt es auch als Meterware aber da sind Abstände bei der Standardware
geringer als deine 150 mm. Ein Strang kann 150 LED lang werden, da
braucht man Controller die mehrere Stränge mit der hohen Geschwindigkeit
ansteuern können oder mehrere Controller. Und die Stromaufnahme ist auch
nicht ohne, die genannten WS2812 ziehen max. 3*20mA, sind bei 1000 Stück
also 60A bei 5V. Da musst du viel Kupfer geschickt verlegen um die LED
gleichmässig zu versorgen.
Johannes S. schrieb:> sind bei 1000 Stück> also 60A bei 5V. Da musst du viel Kupfer geschickt verlegen um die LED> gleichmässig zu versorgen.
ach komm, man kann auch geschickte Segmente bauen die mit DC/DC Wandler
(oder AC/DC Netzteile) pro Segment auf 5V herabsetzen, das verringert
den Kupfereinsatz in der Zuführung erheblich.
Joachim B. schrieb:> man kann auch geschickte Segmente bauen
würde ich auch so angehen, trotzdem wirft das neue Fragen auf wenn man
keinen Plan hat. Alles zentral versorgen, dann hat man auch viele
Leitungen. Die DC/DC in der Decke verteilen wäre günstiger, dann sollten
die aber zugänglich sein wenn mal einer verreckt. Die Fläche ist schon
gross, aber wenn man sieht was die Chinesen alles mit ihren LED
beleuchten...
PS:
die 150 pro Kanal waren Quatsch, es kommt auf die Framerate an mit denen
man evtl. Effekte animieren möchte. Bei den 150 müssten das etwa 10 Hz
sein. Es gibt aber wie geschrieben schon modernere LED, die hatte ich
aber noch nicht in den Fingern.
Und die LED haben eine PWM Frequenz die man bei Augenbewegung sieht, das
hat man auch bei einer Matrix. Das kann sehr psychodelisch wirken bei so
einer Fläche.
Johannes S. schrieb:> Bei den 150 müssten das etwa 10 Hz sein
Bei meinem Display bestehend aus WS2812 mit 580 Stück sind problemlos
25Hz möglich. Gemäss Specs der WS2812 ist da sogar noch viel Luft nach
oben drin. Habs nicht im Kopf, aber vielleicht reicht es sogar für 1000
Stück bei 25Hz.
ja stimmt, ich hatte 300 in einem 5m Streifen und die Periodendauer
stand auf 10 ms, also 100 Hz. Bei 1000 kommt man rechnerisch ohne Resets
auf 34,7 Hz.
Ulpin schrieb:> Also, ich hab folgendes Anliegen. An einer Decke (ca.4x6m) soll ein> RGB-LED Netz installiert werden, dass ca. alle 15cm eine LED aufweißt,> die einzel über einen Mikrocontroller ansteuerbar ist. 25x40 = 1000> LED'sUlpin schrieb:> Hier ist der Arduino mit tech spechs:> arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega
Bitte bedenke folgendes:
Du benötigst mindestens 3kB RAM alleie für den Framebuffer der LEDs.
Dann, je nach Programmierung noch einmal soviel oder gar das Doppelte
für interne Berechnungen der Muster.
Charlieplexing mit PWM und so viele LEDs setzen einen schnellen
Prozessor voraus, da ist ein Arduino vermutlich zu langsam.
Was die LEDs anzeigen sollen hast du ja nicht werwähnt. Animationen?
Bilder? Sound to Light, Text, wasauchimmer...
Auch hier schätze ich einen Arduino als zu schwachbrüstig ein.
Ich würde ein anderes Konzept nehmen:
- Madrix oder Jinx (Freeware) als Steuersoftware einsetzen.
- 6 ArtNet-> WS28xx Nodes (z.b. mit einem Arduino Leonardo ETH)
- Ein paar WS28xx LED Pixel Strings
- Ein paar 12V Netzteile und die Strings an mehreren Orten mit grossem
Querschnitt einspeisen
Guest schrieb:> Du benötigst mindestens 3kB RAM alleie für den Framebuffer der LEDs.
Nein, nicht notwendigerweise.
> Dann, je nach Programmierung noch einmal soviel oder gar das Doppelte> für interne Berechnungen der Muster.
Nö. Wenn man's so programmiert, dass es in Echtzeit berechnet wird, dann
benötigt man überhaupt keinen Framebuffer. Und ja, das ist für viele
Effekte sehr gut möglich. Auch bei 1000 LEDs in der Kette.
> Was die LEDs anzeigen sollen hast du ja nicht werwähnt. Animationen?> Bilder? Sound to Light, Text, wasauchimmer...
Das allerdings ist natürlich wirklich ganz entscheidend für die
Beurteilung der Machbarkeit in Echtzeit. Wenn's berechnete Effekte sind,
ist halt der Rechenaufwand dafür zu prüfen und wenn's um Darstellung
"von aussen" kommender Daten geht, dann ist zu prüfen, ob diese
überhaupt in der benötigten Menge und in Echtzeit angeliefert werden
können.
> Auch hier schätze ich einen Arduino als zu schwachbrüstig ein.
Die Hardware sicher nicht, zumindest wenn man den 16MHz-Quarz gegen
einen mit 18,432 oder 20MHz tauscht. Weil: das kriegt man auch mit einem
Tiny4313 schon hin und der kann nichtmal in Hardware multiplizieren, was
für berechnete Effekte doch ein ziemlicher Showstopper ist, da sind dann
nur noch 5 oder 6 8Bit-Multiplikationen pro LED und Frame drinne. Mit
einem Mega und seiner Fähigkeit zur HW-Multiplikation beschleunigen sich
aber die Multiplikationsoperationen gegenüber einem Tiny ca. um den
Faktor 20. Da geht dann schon ganz ordentlich was an Effekten.
Aber mit dem gammeligen Arduino Software-Framework als Basis wird das
natürlich ganz sicher in der Form nix...
> - Ein paar 12V Netzteile und die Strings an mehreren Orten mit grossem> Querschnitt einspeisen
Die Stromversorgung und die Wärmeabfuhr der WS2812B-LEDs, das sind die
eigentlichen Knackpunkte und Kostentreiber. Letzteres besonders dann,
wenn der LED-Zauber nicht nur für Effekte (mit typischerweise relativ
geringer mittlerer Leistung) dienen soll, sondern nebenbei auch ganz
profan zur Beleuchtung.
Dann laufen die Dinger nämlich oft mit nahezu voller Leistung und dann
reicht bei sehr viel von dem Gammel, der verkauft wird (insbesondere
dicht bepackten Stripes) das Vermögen zur Ableitung der Abwärme bei
weitem nicht aus. Die LEDs fallen dann schneller aus, als man mit dem
Austauschen nachkommen kann.
Diese beiden Probleme ergeben sich ganz unabhängig davon, wie genau man
nun die Dinger ansteuert und sollten zuerst gelöst und die Kosten für
die Lösung analysiert werden...
Johnny B. schrieb:> Gemäss Specs der WS2812 ist da sogar noch viel Luft nach> oben drin. Habs nicht im Kopf, aber vielleicht reicht es sogar für 1000> Stück bei 25Hz.
Bei 1024 Stück (Maximum lt. Specs) kann man noch knapp über 30Hz
Framerate erreichen.
Ich möchte dich gerne dabei beobachten wie du 1000 Löcher in die Decke
bohrst und das absolut gerade ausgerichtet. Wie kommst du dann dahinter
? Die Platte bricht bei montage/demontage sicherlich auseinander.
Für so etwas baut man einen Kasten und spannt dann eine Folie bzw Stoff.
Das benötigt aber schon wissen weil sie sonst wie eine Schlüpfer runter
hängt.
So weit ich weis bauen die Chinesen die Ws2812 LEDs auch auf einzelne
Pixel. Ohne Löten wird das nicht gehen und wenn es nur Steckverbinder
sind.
Zu lang würde ich die Ketten nicht machen und das Signal nach ewt. 50
LEDs Buffern. Bzw. die Pixel schon so konstruieren das sie ewt.
Symmetrische Linedriver benutzen.
Auch wenn es nur für dein Zimmer ist der Stoff, Folie sollte schon B1
haben und die Stromversorgung akkurat sauber mit Sicherung versehen
werden. 5V und 60A sind kein Spaß mehr !
Auchso also die Effekte mit einen Arduino auszurechnen kommt auf den
Effekt an. Wenn es toll aus sehen soll muss man ..
A: eine ganze Menge über Mathematik wissen
B: über den µP und möglich weise Assembler fundierte Kenntnisse haben
Es gibt aber einen Trick. Mit Jinix kann man ein File erstellen und das
z.Bsp von SD-Karte auslesen. Allerdings bleibt dann noch die Hürde das
auf die LEDs auszugeben.
Kläre zu aller erst bitte die benötigte Helligkeit! Ansonsten laufen
alle Tipps zur Ansteuerung usw. vielleicht in die falsche Richtung.
Wenn du große Lichtpunkte willst, würde ich mit etwas Abstand auf mattes
Plexiglas strahlen. Das schluckt aber Licht und muss evtl. untereinander
abgeschattet werden.
Marco H. schrieb:> Allerdings bleibt dann noch die Hürde das auf die LEDs auszugeben
Die wäre ca. 50€ hoch wenn man einen fertigen Diamex Controller nimmt.
Marco H. schrieb:> Zu lang würde ich die Ketten nicht machen und das Signal nach ewt. 50> LEDs Buffern. Bzw. die Pixel schon so konstruieren das sie ewt.> Symmetrische Linedriver benutzen.>
Bei Ws2812 und co. ist jede LED selber der Treiber für die nächste, die
brauchen keine zusätzliche.
Hi
Zu den 1000 Löchern:
Wenn die Decke aus Nut&Feder-Brettern sein darf - Diese lassen sich
recht angenehm auf einem Bohrmaschinentisch durch die Gegend schieben
und ein Millimeter wird hier wohl kein Maß sein - da sollte Zollstock
und Bleistift zum Anreißen ausreichend sein.
Man kann aber auch Akustik-Gips (-Platten) nehmen - da sind die Löcher
schon drin ;)
Trotzdem wird der Löt-Aufwand nicht gerade klein sein - wünsche viel
Spaß dabei!
MfG
Bei 5m sicherlich mag das Problem nicht relevant sein. bei 10m und mehr
gibt es sicherlich Probleme. Es steigt die Gefahr das sich die Streifen
selber stören. Schlechte Spannungsversorgung trägt dazu bei und wie wir
alle wissen ist diese recht Problematisch. EMV Technisch ist der
Streifen der reine Horror UKW Radios mit alten Tunern macht dieser
platt. Auch DAB+ Radios schweigen in der Nähe dieser streifen.
Löten ist nicht so das Problem. Bleibt man bei den Pixel PCBs sind es
nur 6 Drähte um diese zu Ketten zu verbinden. Mit den passenden Kabeln
oder Steckverbindern geht das recht einfach und schnell.
Auch wenn hier schon Vieles angesprochen wurde, möchte ich mich zu dem
Thema äußern.
Eine wichtige Frage ist immer, welche Helligkeit benötigt wird, das
bestimmt schließlich, welche LEDs überhaupt in Frage kommen, und mit
welchem Strom sie betrieben werden müssen. Soll das Ganze auch im vom
hellem Tageslicht durchfluteten Raum gut zu sehen sein, oder soll es
eher am Abend, bei vielleicht noch gedimmter Zimmerbeleuchtung, für
Stimmung sorgen. Von der benötigten Helligkeit, und der Bestromung der
LEDs liegen da Welten, und Zehnerpotenzen bei der Bestromung,
dazwischen. Will man gar beides haben, braucht man einen ordentlichen
Dynamikumfang, da finde ich dann die 8 Bit/Farbe der LEDs mit
integriertem Controller zu wenig. Man überlege mal, wieviele Farben man
noch hat, wenn man generell auf 1/32 der Helligkeit runterdimmt, dann
hat man nur noch 3 Bit pro Farbe (Bei 8 Bit insgesamt). Weicher,
fließender Farbwechsel ist da nicht mehr drin.
Bin übrigens gerade dabei etwas, entfernt Ähnliches, aufzubauen, eine
LED-Matrix zum ins Fenster hängen, ist aber nur monochrom. Mechanisch
sind es 36x16, also 576 LEDs, elektrisch aber als 72x8 verschaltet.
Angesteuert werden die im 1/8 Multiplex (Was der TO wohl mit 'blinken'
meint), per Software-PWM mit 10 Bit und einer Wiederholrate von 300 Hz.
3 ATmega644 erzeugen je 24 PWM-Signale. Da bleibt dann auch noch
Rechenleistung übrig, um Effekte berechnen zu können. Genug Speicher für
Doppelpufferung ist so auch vorhanden. Für den Nacht-Betrieb werden die
LEDs direkt von den Controllern bestromt, für den Tagbetrieb können noch
MOSFET-Treiberstufen zugeschaltet werden, mit denen dann höher bestromt
werden kann. So habe ich auf jeden Fall genügend Dynamikumfang.
Beim multiplexen muß man natürlich beachten, daß sich der Strom auf die
LEDs verteilt, und so auch die Helligkeit abnimmt. Stellt man z.B. bei
einem 1/8 Multiplex 80 mA LED Strom ein, leuchten die LEDs, als würden
sie mit 10 mA bestromt. Mit dem Impulsstrom kann man aber nicht beliebig
hoch gehen, bei 3mm / 5mm LEDs kann man meist, wenn nichts anderes im
Datenblatt (falls überhaupt verfügbar) steht, bis 100 mA gehen,
Power-LEDs sind da heikler, da ist meist bei 2x Nennstrom Schluß. Will
man also Helligkeit haben, kann man nicht so hoch multiplexen, was aber
wieder bedeutet, daß man mehr PWM-Ausgänge braucht.
Auch wenn die LEDs mit integriertem Controller manchmal recht praktisch
sind, bin ich nicht so ein Freund davon, mir sind die oft zu unflexibel.
Mache ich die Ansteuerung selbst, kann ich selbst bestimmen, welche
PWM-Frequenz und PWM-Bitbreite ich bekomme. Bei Multiplex-Betrieb sollte
man die PWM auch mit dem Multiplexing synchronisieren. Natürlich wird es
teurer, durch die zusätzlichen Mikrocontroller. Diese Mikrocontroller
können aber nicht nur die PWM-Werte stur ausgeben, sondern auch
Dimmkurven oder Effekte berechnen, und so die eigentliche Steuerung
entlasten.
LEDs mit integriertem Controller gibt es nicht nur als SMD, auf
Flexband, sondern auch in der klassischen, bedrahteten Kuppel-Bauform.
Meist in den größeren Durchmessern 8mm oder 10mm. Die lassen sich gut,
von hinten, durch Löcher in einer Platte stecken.
Bei punktförmigen Lichtquellen ist die PWM-Frequenz kritischer als bei
Großflächigen. Bei punktförmigen Lichtquellen hat man, z.B. bei
Kopfbewegung, schnell den 'Perlenketten-Effekt', wenn die PWM-Frequenz
zu gering ist. Besonders bei kleinen PWM-Werten wird das auffällig.
Bei solch einem Großprojekt macht es Sinn, mal ein paar Testaufbauten zu
machen, gerade wenn man mit LEDs wenig Erfahrung hat. Man sollte das
schon mal selbst 'live' gesehen haben, z.B. wie verschiedene
PWM-Frequenzen aussehen, wie hell eine 5mm LED ist, wie hell
LED-Flexband ist, ... Auch solche Sachen wie LED in Schaumstoff, oder
LED hinter Streuscheibe (mit verschiedenen Abständen) sollte man vorher
an einem Versuchsaufbau testen. Dabei aber genau die Materialien
verwenden, die später auch verwendet werden sollen. Ähnliches Material
kann sich ganz anders verhalten, bei Licht ist man da schnell völlig
daneben. Bei dem Schaumstoff würde ich vermuten, daß er zu viel Licht
schluckt. Es könnte aber durchaus interessant aussehen.
Mit freundlichen Grüßen - Martin
