4x4x4 Led RGB Cube

oh, da hatte sich ein kleiner Fehler eingeschlichen.
Die Leds haben eine gemeinsame Kathode. Somit müsste PNP und N-Fet schon stimmen.
Ich habe den Schaltplan korrigiert und Basiswiderstände für die 327er eingeführt. Ich habe da im Internet als Wert 330Ohm gefunden. Das führe wohl zu 10mA Pinstrom und 1A über Kollektor und Emiter maximal, das durchgeschaltet wird.

Außerdem hatte sich beim I2C noch ein Fehler eingeschlichen. Der braucht wohl noch Pullup Widerstände auf SCL und SDA.

Was wäre das Problem an den IRLU120N, wie wähle ich den Pulldown für die Fets geschickter und was wäre eine besser geeignete Alternative zu den IRLU120N?

Weitere Voerschläge zu meinem Schaltplan, oder weitere Probleme?

Ist doch schon ein ganz schönes Monster geworden. Bisher:
64 Leds
102 Widerstände
4 Fets
48 Transistoren
4 Atmega48

Das wird ne riesige Lötarbeit!

Viele Grüße,

Tim

Die Basiswiderstände können größer. Auch für 100 mA LED Strom sollte ein Basisstrom von 2 mA reichen. Also eher 2,2 K als Widerstände an der Basis.

Der IRLU120N hat wegen der hohen Spannungsfestigkeit einen relativ hohen On Widerstand. Wenn man aber nichts besseres findet geht der Typ noch - sind ja erstmal nur 4 davon. Der Pulldown Widerstand könnte auch ruhig 10 K oder 2,2 K sein, muß aber nicht.

Das Problem mit der großen Lötarbeit hat man allerdings, dazu noch die Kabel um das ganze zu verbinden. Die Basiswiderstände könnteman sparen wenn man NPN Transistoren nimmt, allerdings braucht man dann vermutlich Kabel, um die Verbindungen umzusortieren - man spart also nicht wirklich viel.

Weil man den AD Wandler beim Mega32 wohl nicht braucht, könnte man die Induktivität weglassen. Dafür sollten auch die Mega48 noch je 2 Kondensatoren bekommen.

Also. Die Basiswiderstände habe ich auf 2,2K erhöht.
Die Pulldown auch auf 2,2K vergrößert.
Den Atmega48 habe ich jetzt noch jeweils bei 100n Caps zwischen AVCC und GND sowie VCC und GND spendiert.
Die Induktivität ist schon drin. Da verwende ich das Pollin Avr Net Io Board, solange ich noch kein Referenzdesign habe.
Gefunden bei Pollin habe ich noch
IRLU024Z 55V 16A 56 cent
IRLU8743 30V 160A 62 cent
IRLU2905 55V 42A 68 cent
IRLU8721 30V 65A 70 cent
Nach Preis sortiert

Die IRLU8743 hat mit 0.0031Ohm den geringsten on Widerstand.
td(on) und td(off) ist mit 19ns aber fast 5mal so groß wie beim 120N.
Ich weiß nicht in wie weit das kritisch ist. Aber ich denke er braucht länger zum schalten als der 120N. Ich habe aber keine Vorstellung wie lange er zum schalten brauchen darf bei meiner Anwendung.

Der 024Z wäre ein Kompromiss.
hat td(on)/td(off) von 8,2ns und einen Widerstand von 0.058Ohm

Denke aber dass auch 19ns Absolut unkritisch sind. ich hab das mal ausgerechnet. Das sind zum ein und ausschalten 38ns.
1s/38ns bedeutet, dass ich ca 2.5*10^7 mal in der Sekunde schalten könnte. Das brauche ich bestimmt nicht und kann der µC auch gar nicht,
wenn ich mich nicht grob vertan habe.

Welchen empfehlt ihr?

Im Anhang noch mal der Schaltplan, in der Hoffnung, dass er jetzt bald so ist, dass er funktionieren wird, wie ich mir das vorstelle :)

Gruß Tim

Hallo!

Ich empfinde das irgendwie als verschwenderisch, soviele µC zu benutzen, wo es doch viel elegantere Lösungen mit Schieberegistern gibt.
Vielleicht eine kleine Anregung für ein eventuelles Folgeprojekt?

Grüße
Thomas

Der IRLU024Z ist als FET schon besser als der 100 V Typ. Wie schon vermutet sind die Schaltzeiten unkritisch. Die Kapazität sollte nicht zu groß sein, die rund 400 pF sind aber noch tragbar.


So schlecht ist die Idee mit mehreren µCs nicht. Immerhin kann man die extra Rechenleistung auch für mehr Auflösung beim Software PWM gebrauchen. Man könnte pro µC schon 16 Kanäle steuern - dann könnte man mit 3 µC auskommen. Für viel mehr reicht die Rechenenleistung auch in ASM kaum aus um da noch 1:4 gemultiplext (also 64 LEDs gesamt) mit Software-PWM zu versorgen. Schon dafür braucht man guten ASM Code.

Hi Thomas,

Bei 4x4x4 funktioniert das anscheinend noch mit 1µC, aber ich habe zusätzlich noch den ENC28J60 zu befeueren. Da wird die Listung langsam einfach knapp.

Elegant wäre tatsächlich eine Lösung mit ICs, die PWM beherrschen, aber an die kommt man nicht so einfach. Zusätzlich sind sie auch noch teurer als Atmega48 die 1.50€ kosten.

Ich bin gern auch für andere Lösungen offen. Es ist ja an Hardware noch nichts da, außerdem Pollin Board.

Dann werden die IRLU024Z verwendet. Ich denke dann bleibt zu der Hardwarefrage bloß noch offen, welche LED Vorwiderstände ich benötige.

Berechnet habe ich mal folgendes. Ausgehend von 5V die geschaltet werden. (habe ich die wirklich, oder geht am FET und PNP Spannung verloren?)
1.5-3.3V für Grün
1.5-3.3V für Blau
1.5-2.1V für Rot

Also ging ich von 3.3V für Grün und Blau und 2.1V für Rot aus.
Als maximalen Strom für 4 Ebenen habe ich 80mA festgelegt. Als Maximalstrom für 5 Ebenen 100mA.

Für 4 Ebenen komme ich für Grün und Blau mit 24.9Ohm auf 68mA
und mit 43Ohm für Rot auf 68mA

Für 5 Ebenen komme ich für Grün und Blau mit 19.1Ohm auf 89mA und mit 33.2Ohm für rot auf 87mA.

Sind die Werte realistisch? Kann ich das so machen

Hat da jemand Erfahrungswerte?

Außerdem habe ich Programmiertechnisch ein paar Probleme.
Ich verwende QT als Framework und würde gerne QNetworking verwenden.
QT verwendet Sockets.
Als zuständige Klasse habe ich QTCPSocket identifiziert.
Damit kann man entweder einen Characterstream oder einen Bytestream senden. Allerdings nur an Clients, die sich vorher mit dem Server verbunden haben =>Socket

Nun suche ich einen Webserver der auf einem Atmega32/644p arbeitet, den ENC28J60 verwendet und sich irgendwie mit dem Server connecten kann.
Schön wäre auch noch wenn die Sache schlank wäre Ulrich Radigs Server ist ja mittlerweile richtig groß geworden.

Schön fände ich OpenMCP, allerdings habe ich da in der DOKU gesehen, dass auf dem Pollin Board kein I2C unterstützt wird. Warum das so sein soll ist mir nicht ganz klar. Außerdem gibt es für die Netzwerkfunktionen irgendwie keine ordentliche Doku.

Kennt sich da jemand aus?

Die Clients bekommen einen klassischen From the Scratch C Code

Gruß Tim

Wieviel Strom man für die LEDs braucht, kann man fast nur probieren. Da sind die unterschiede zwischen den LED Qualitäten groß, und auch die Hintergrundhelligkeit kann stark variren.
Die extra BC327 braucht man ja erst ab etwa 20 mA. Mit den Transistoren würde also ein Strom zwischen etwa 30 mA und 60 mA Sinnvoll sein. Mehr Strom könnte schon zu viel für die LEDs sein, wenn man keine Kühlung hat.
Als Widerstand wären dass dann etwa 20 Ohm ... 40 Ohm für blau. Und 40--100 Ohm für rot.

Jetzt kommt dann bloß noch die Netzteilauslegung auf mich zu.
Ich bin ja nicht der erste, der so einen Würfel baut.
Bei einem anderen Projekt habe ich gelesen, dass er beim testen der Widerstände gemerkt hat, dass sehr kleine nötig sind und die LEDs dann sehr empfindlich auf Spannungsschwankungen reagieren (Helligkeit). Deshalb hat er die Led Spannung angehoben auf 7.5V.

Ist das wirklich notwendig?
Wenn ja, welchen Regler kann ich da verwenden. Bei Pollin habe ich mal gesucht, aber nichts vernünftiges gefunden.
Kann ich die 7.5V dann einfach an den Kollektor der BC327 anschließen und diese Spannung mit dem µC schalten?

Ich habe auch mal nachgerechnet. Der 7805 packt die 1.6A die maximal auftreten können schon gar nicht mehr. die 2.5A bei 5x5x5 schon gar nicht.
Bei Pollin gibt es einen LM 1085 IT5,0. Der liefert 5V 5A und scheint genauso beschaltet zu werden wie der 7805er.
Ich könnte ja dann den 7805er verwenden um die µCs zu befeuern und den lm1085 für die Versorgung der Leds (Massen natürlich verbunden)

Viele Grüße,

Tim

Eine höhere Spannung ist nicht so ganz einfach. Da würde man zusätzliche Widerstände brauchen. Ein bischen (5.4 V) würde gerade noch so gehen gehen, etwas weniger auch. Der Stromverbrauch der µCs ist ja eher gering (ca. je 15 mA) da lohnt eine extra Spannungsversorgung eher nicht. Das kann eigentlich nur Stören.

Mit N-MOSFET und PNP Transistor als Treiber verliert man nur recht wenig Spannung (ca. 0.1 bis 0.3 V). Eine blaue LED braucht etwa 3.3 V als echte Flußspannung, der Rest geht am internen Widerstand verloren der Anteil stört nicht wesentlich. Es sind damit auch bei 5 V Versorgung noch etwa 1,5 V für den Widerstand übrig. Da reicht eigentlich schon ganz gut für einen stabielen Strom. Für rot und grün sind die Flußspannungen noch etwas geringer die Spannung also noch weniger kritisch.

Ob man wirklich über 1 A braucht, da wäre ich mit noch nicht sicher. Die LEDs sollten ja recht effektiv sein. Das sollte man wirklich vorher mit ein paar LEDs probieren. Es könnte gut sein das auch 20 mA schon reichen.

Der LT1085 ist da schon OK. Ggf. wäre auch ein Schaltregler wie LM2576 oder LT1070 eine gute Wahl. Das hängt davon ab wo der Strom herkommt.

Also. Immer, wenn ich mit vielen LEDs arbeite, setze ich die Gesamtspannung für das Projekt auf 3V und kann mir somit alle Widerstände sparen. Vielleicht hilft Dir das. Bin SEHR gespannt auf den Würfel!