RGB-LED-Cube

[Keksstar]

Hallo,

beim surfen vor ein paar Tagen sind mein Kumpel und ich auf folgendes gestoßen: http://youtube.com/watch?v=4MGKhFIujM4
Ein wunderschöner 5x5x5 LED-Cube (also 125 LEDs). So weit wir das herausfinden konnten, scheint dass Teil mit Schieberegistern zu arbeiten, was aber leider bedeutet, dass man zur Ansteuerung einen PC benötigt. (den brauch man so oder so, aber bei den Schieberegistern muss er auch laufen )
Das ist natürlich schade, wenn man den Cube als Ambilight verwenden will. Nun war die Überlegung, dass man einen Microcontroller nimmt. Auf den kann man ja Programme schreiben und braucht zum Betrieb eigentlich keinen PC mehr. (wir haben uns gedacht das man da dann so tolle Sachen wie Steuerung via Soundinput, Randommode und natürlich Programme draufschreiben kann)
Der Cube an sich ist nicht das Problem... mal eben 216 RGB LEDs pro Person bestellen und dann entsprechend Matrixmässig zusammen löten.
Hier eine kurze Erklärung dazu:

Die LEDs sind in mehrere Ebenen angeordnet. Die Kathoden aller LEDs einer Ebene sind miteinander verbunden.

Weiterhin sind die Anoden aller LEDs, die übereinander liegen (also jede in einer anderen Ebene), miteinander verbunden. Diese LEDs bilden zusammen eine Säule. Es gibt also 6x6=36 Säulen, und jede Säule hat 6 LEDs. 36 Säulen x 3 Pins je LED = 108 Anschlüsse

Wenn man nun eine oder mehrere Säulen aktiviert, aber nur eine Ebene, dann leuchtet von jeder aktiven Säule genau die LED, die in der aktiven Ebene liegt.

Das ergibt dann einen schönen 6x6x6 Cube.
Es sind aber RGB-LEDs, dass heisst also, dass man am Ende 108 Anschlüsse haben müsste, oder? Eine 108x6 Matrix also.
Nun ist aber die große Frage: Welcher Microcontroller ist für so eine Aufgabe geeignet? Von Microcontrollern haben wir beide nämlich absolut keine Ahnung und könnten da eure Unterstützung gebrauchen. Vielleicht gibt es hier ja nette hilfsbereite Menschen, die einem auch helfen wenn man absolut nichts von Microcontrollern versteht.
Die Übertragung der Daten sollte dann vom PC auf den Cube via Sub-D oder USB funktionieren. (Bluetooth wäre wohl zu kompliziert, aber hätte natürlich auch was, wenn man den Cube dann via Handy steuern könnte Muss aber nicht unbedingt sein...)

Wir freuen uns über eure Hilfe.

Gruß,
Andreas und Dennie

[Besserwessi]

Die Ansteuerung wird wohl auf 36 Säulen x 18 LEDs (6 x 3 Farben) als Matrix hinauslaufen. Eine Ansteuerung über Schieberegister geht auch von einem Microcontroller aus, so schnell wie der parallelport am PC ist da kein Problem. Die Schwierigkeit liegt im Speicherbedarf: Wenn man nur 1 Bit pro LED vorsieht, sind das schon 81 Bytes nur für ein Standbild. Für einen PC ist das kein Problem aber bei den Controllern hat oft nur ein paar kBytes RAM (das Programm ist unabhängig davon im Flash). Mehr Ram läßt sich ansprechen, da wird es aber komplizeirter.
Eine möglichkeit wäre vielleicht eine Flash Speicherkarte für die Daten zu benutzen (müßte dann wohl am PC geschrieben werden). Für die Ansteuerung von einer Sorte (weiss aber gerade nicht welche) ist Software verfügbar.

Als Controller könnten die etwas größeren AVR Controller gehen (z.B. Mega32, Mega16). Es kommen aber wohl noch ein ganz Teil Logic ICs hinzu. Die Geschwindigkeit ist wohl nicht das Problem, eher die Zahl der IO Pins und der maximale Strom.

[Rabenauge]

http://www.das-labor.org/wiki/Blinken_Borgs
Hilft euch das weiter?

[Keksstar]

Danke für eure Antworten.

@Rabenauge: Genau daher haben wir die Idee.

@Besserwessi:
Das mit dem Parallelport ist ja schön und gut, aber dass ist auch genau der Punkt den wir eben vermeiden wollen. Das ganze soll unabhängig von einem PC laufen.
Deine Möglichkeit mit den Speicherkarten finde ich extremst interessant, dass wäre ja genau das richtige für die Programme. Weisst du wo ich dazu mehr Infos finde?
Wie schon gesagt, von Controllern haben wir so gut wie keine Ahnung. Vielleicht mal paar Namen gehört, aber dass war´s dann auch. Daher hatten wir hier auf eure Hilfe gehofft.

Ich hab mal eben ein bisschen bei Reichelt rumgeschaut und bin auf folgendes gestoßen:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA...ae26001ad847bc
(wenn der Link nicht geht, Art-Nr: ATMEGA 128-16 TQ)
Der hat 53 I/O Ports. Zwei von den Controllern hätten also 106 Ports. (gut, man wird dann wahrscheinlich drei benötigen und muss das ganze dann aufteilen)
Hilft das vielleicht weiter?

[Besserwessi]

Der paralleport war nur als Vergleich gedacht:
Das was ein PC am Parallelport kann, kann ein ein Microkontroller auch.
Die LEDs direkt mit dem Microkontroller zu treiben wird wahrscheinlich nicht gut gehen, denn der maximale Strom (VCC-pin) ist begrenzt. Da also extra Treiber benötigt werden, kann man dann auch gleich Schieberegister oder latches (z.B. 74HC573) nehmen. Man braucht dann nicht mehr so viele IO Pins am Controller und kann eventuelle 6 identische Platinen für je eine Reihe benutzen.
Es wird aber so oder so eine etwas größere Schaltung und nicht gerade ein Anfängerprojekt.

Als Speicher-karten geht so weit ich weiss: MMC, SD und Compact flash. Da die Programmierung alles andere als einfach ist, sollte man hier auf einen fertigen C-Code zurückgreifen. Einen Überblick was geht gibts z.B. hier: http://www.myplace.nu/mp3/

Es gibt aber sicher noch bessere Quellen für den Zugriff auf eine Speicherkarte.

[Keksstar]

Würde man jetzt aber statt einem großen Controller kleinere nehmen, mit z.b. nur 32 Ports, dann hätte man im Endeffekt zwar paar Controller mehr (bei 32Ports bräuchte man z.b. 4 Stück und hätte dann 128 Ports), aber die Last für jeden einzelnen müsste sich doch dann verringern, so dass man dann doch ohne Treiber auskommen müsste, oder?
Wie schon gesagt, habe ich von Controllern leider keine Ahnung, würde mich aber trotzdem gerne an das Projekt heranwagen. (bzw wir)
Hättest du vielleicht Lust uns zu helfen?

[Besserwessi]

Mehrere Controller würden gehen, wird aber nicht einfacher als TTL ICs als Schieberegister oder Latches. Die kritische Größe wird der Strom per VCC/GND pins sein. Beim Mega48 sind das 200 mA, bei den neueren Typen könnte es sogar weniger werden, und da reicht auch der Strom pro pin nicht mehr aus. Das heißt das ein Controller maximal 10 LEDs treiben kann (einige haben AGND+GND, dann eventuell bis zu 20 )
Ich würde die Lösung mit den Schieberegistern bevorzugen, wie sie wohl auch vom PC aus benutzt wird. Wegen dder Ausgangsleitung sind eventuell aber auch die Latches eine alternative, denn da gibt es Bustreibertypen, die mehr Strom Vertrage. Dadurch das die TTL Ics alle ähnlich beschaltet werden, wird der Aufbau einfacher und auch billiger.
Nur als grobe Schätzung würde man als Ics benötigen:
1 x Mega32, 1 x ULN2003(Treiber), 14 x 74HC574 + Netzteil

Ich könnte euch schon noch etwas helfen, habe aber in den nächsten Wochen eher wenig Zeit.

[Keksstar]

Dann hätte man 16 ICs, das geht doch noch. Ich hab ganz ehrlich mit mehr gerechnet. (gut, Speicherkarten Controller fehlt ja noch, etc.)

Mach dir blos keinen Stress, dass eilt nicht. LEDs werden frühestens nächsten Monat bestellt (gibt son tolles Ebay Angebot, wo es 500 RGB LEDs für ~80€ gibt). Und die restlichen Bauteile dann nach und nach, der Winter ist schließlich lang genug. Außerdem muss man ja noch Schaltpläne etc entwickeln.

Ich geh nochmal nen bissl googlen wegen den Speicherkarten. Dein Link hat mich nicht wirklich weiter gebracht.
Wenn man sowas macht, dann sollte man wenn möglich SD Karten verwenden.

[Keksstar]

http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/mmc-sd

Hier gibt´s einen wunderschönen Schaltplan für die Ansteuerung einer SD Card. Ist doch einfacher als gedacht.
Man sollte vielleicht die Variante mit dem LM317 nehmen: http://www.ulrichradig.de/site/atmel...MC_Optimal.JPG
Lieber gleich richtig als so einen Bastelkrams wie die andere Schaltung.

[Besserwessi]

Die Seite mit der Speicherkartenansteuerung sieht schon mal gut aus.
Den Rest der Schaltung könnte man dann eventuell auch so aufbauen, das man die LED treiber mit Schieberegistern entweder an den Parallelport oder eine Microcontroller anschließen kann. Man könnte dann den Mikrokontroller und die LED Treiber unabhängig bauen und bei der Programmierung der Muster erst man am PC testen und erst später auf dem Microcontroller nutzen.