Der RGB Cube mit 4x4x4 LEDs
RGB Cubes für alle !!!
Da ein 8x8x8 Cube schon allein durch die 512 LEDs recht teuer wird, entstand dieses Projekt.Beim Layouten wurde neben dem späteren Gesamtpreis auch auf die "Nachbaufreundlichkeit" geachtet.
(nur eine Platine, kein SMD, Standardbauteile)
Schaltungsentwicklung:
Hier brauchte nicht viel entwickelt werden, da das Grundprinzip schon bei dem 8x8x8 RGB Cube erarbeitet wurde. Bedingt durch die deutlich geringere Anzahl der LEDs wird der Schaltplan erheblich einfacher. Außerdem wird ein 1 aus 8 Multiplexing verwendet, was einen höheren Helligkeitseindruck zur Folge hat. Aus ökonomischen Gründen wurde auf eine USB-Schnittstelle verzichtet, dafür aber eine RS232 Schnittstelle für eine eventuelle PC Anbindung implementiert.
Spannungsteil
Der Spannungsteil besteht lediglich aus einem 5Volt Festspannungsregler, welcher die Betriebsspannung für den Controller, die Speicher-ICs und den RS232 Pegelwandler bereitstellt. Die Treiber ICs (UDN2981) werden direkt mit der Betriebsspannung betrieben. (hier 7,5V) Wenn eine andere Betriebsspannung genutzt werden soll, müssen nur die Vorwiderstände der LEDs angepasst werden. Aber Achtung, gleicher Strom pro Farbe heißt nicht gleiche Helligkeit. (siehe 8x8x8 Cube Projekt)
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Logikteil
Wie auch schon in dem 8x8x8 Cube Projekt werden parallel beschreibbare Speicher ICs genutzt, um die Busbreite des Controllers zu vergrößern.
Ein Programmzyklus für ein Teilbild würde so aussehen:
- alle FETs definiert abschalten (PortB=0)
- rote Farbwerte auf PortC legen
- Enable Pin für Speicher IC rot ein- und wieder abschalten(PA0)
- grüne Farbwerte auf PortC legen
- Enable Pin für Speicher IC grün ein- und wieder abschalten(PA1)
- blaue Farbwerte auf PortC legen
- Enable Pin für Speicher IC blau ein- und wieder abschalten(PA2)
- passenden FET einschalten(z.B. PB0)
- 50μs warten (Anzeigedauer)
- und von vorn für das nächste Teilbild
Da die LEDs mit mehr als 20mA betrieben werden, ist unbedingt darauf zu achten, dass nie ein "stehendes" Teilbild dargestellt wird.
(Ein FET länger als 50μs durchgeschaltet ist.)
Schnittstellen:
- ISP zum Programmieren des Controllers
- SV2 mit einigen Pins des PortA, GND und +5V für evtl. eigene Programmbeeinflussung
- Sub-D für eine eventuelle PC-Anbindung
- zwei Taster an Pins mit möglicher Interruptfunktion
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LED Matrix
Die LEDs sind in Säulen angeordnet. In jeder Säule sind die Anoden gleicher Farbe miteinander verbunden. Die Kathoden einer Zeile sind waagerecht miteinander verbunden. Über die FETs wird ausgewählt, welche Zeile(n) gerade aktiv sein sollen.
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Bauteilliste
(Reichelt Preise Stand: 07.09.2009)| Bauteil | Bestellnummer | Menge | Einzelpreis | Gesamtpreis |
| Widerstand 100R | METALL 100 | 8 | 0,08 € | 0,64 € |
| Widerstand 10k | METALL 10,0K | 1 | 0,08 € | 0,08 € |
| Vorwiderstand rot 39R | METALL 39,0 | 8 | 0,08 € | 0,64 € |
| Vorwiderstand grün 150R | METALL 150 | 8 | 0,08 € | 0,64 € |
| Vorwiderstand blau 18R | METALL 18,0 | 8 | 0,08 € | 0,64 € |
| Elko 100μ RM5 | RAD 100/63 | 3 | 0,11 € | 0,33 € |
| Elko 100μ RM2,5 | RAD 100/25 | 1 | 0,07 € | 0,07 € |
| Elko 47μ RM2,5 | RAD 47/35 | 1 | 0,04 € | 0,04 € |
| Kerko 100n RM5 | X7R-5 100N | 11 | 0,12 € | 1,32 € |
| Kerko 22p RM2,5 | KERKO 22P | 2 | 0,04 € | 0,08 € |
| Quarz 14,7456MHz | 14,7456-HC49U-S | 1 | 0,20 € | 0,20 € |
| Diode 1N4004 | 1N 4004 | 1 | 0,02 € | 0,02 € |
| IC MAX202 | MAX 202 CPE | 1 | 0,99 € | 0,99 € |
| Festspannungsregler 5V | μA 78S05 | 1 | 0,36 € | 0,36 € |
| Controller Mega32 | ATMEGA 32-16 DIP | 1 | 3,15 € | 3,15 € |
| High-Side-Treiber | UDN 2981 | 3 | 0,89 € | 2,67 € |
| 8Bit Latch | 74HCT 573 | 3 | 0,24 € | 0,72 € |
| N-Kanal FET | IRLZ 34N | 8 | 0,46 € | 3,68 € |
| Wannenstecker 6polig | WSL 6G | 1 | 0,22 € | 0,22 € |
| Anschlussklemme 2polig | AKL 094-02 | 1 | 0,31 € | 0,31 € |
| SUB-D Buchse 9polig RM7,2 | D-SUB BU 09US | 1 | 0,21 € | 0,21 € |
| Taster | Taster 3301 | 2 | 0,12 € | 0,24 € |
| Silberdraht 0,8mm | SILBER 0,8MM | 2 | 1,65 € | 3,30 € |
| IC-Sockel 40polig | GS 40P | 1 | 0,48 € | 0,48 € |
| IC-Sockel 20polig | GS 20P | 3 | 0,22 € | 0,66 € |
| IC-Sockel 18polig | GS 18P | 3 | 0,23 € | 0,69 € |
| Summe: | 22,38 € | |||
Dazu kommen noch die 64 LEDs und natürlich die Platine.
Auf EBAY sind 100Stück LEDs für ca. 26 €; zu bekommen. (Suchbegriff: "RGB LED 5mm 4Pin diffused common cathode")
Bestückung
Bis auf den Controller und die ISP-Schnittstelle werden alle Bauteile auf der oberen Platinenseite angebracht.
reale Platinen
| Die ersten Rohlinge | Bestückung der Oberseite |
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| Bestückung der Unterseite | Bestückung der Matrix |
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Video vom ersten Testprogramm:
