Sternenhimmel planen

[SkobyMobil]

Hallo,
ich schreibe mal, was wir im Laufe einer Renovierung vorhaben…
Beplankung aus Holzlatten unter die Decke, Gipskartonplatten drauf,
Sterne mit LED drauf, Arduino starten, Sternenhimmel leuchtet.

Der einzelne Stern (35mm) wird aus Gips gegossen (Bild 3D-Stern-Form).
Der fertige Stern (Bild 3D-Stern) wird mit Goldbronze lakiert und erhält
in der Mitte eine Bohrung für eine 3mm oder 5mm LED.

Nun könnte man für den Stern eine WS2812 oder APA102C nehmen. Diese versauen
mir aber die Optik des Stern. Klebe ich die drauf, dann sieht es beschissen aus-
und wenn man sie drunter klebt dann sieht man die Bohrung des Lichtdurchlass.
Mit einer herkömmlichen LED hätte ich eine homogene Oberfläche des Stern.

Daher mein Gedanke mit den LED´s.

Was gegeben ist:
Zimmerdecke mit 4,03m Länge und 2,61m Breite
Der Arduino Mega 2560 kommt auf die Mitte der langen Wand. Das würde dann für
die am weitesten entfernte LED eine Leitungslänge von ca. 3,28m ergeben.

Ich benötige minimum 195 Sterne für die Abbildungen und 60 Sterne für die
Grundbeleuchtung.

Die 195 Sterne sind in Gruppen- zu maximal 35 Sterne- bis zu minimal 9 Sterne
aufgeteilt. Es sind 12 Gruppen, mit Grundbeleuchtung 13 Gruppen.

Diese Gruppen möchte ich unabhängig voneinander schalten-
wenn möglich auch ein- und ausdimmen.

Als LED möchte ich Glasklare in Warmweiss oder Weiss nutzen. Diese finde ich
aber nicht als "Low Current LED"
Also die herkömmliche LED mit 20mA, die könnte man aber ohne Problem mit
10mA betreiben, dann wäre ich bei ca 2560mA.

Als Treiber für die LED hatte ich den MAX 7219 ins Auge gefast. Der läßt sich
mit dem Arduino Mega 2560 "leicht" ansteuern und kann 64 LED´s im Multi-Plexing
anfahren. Vier Stück davon am Mega und gut ist?

Jetzt habe ich so mein Problem mit dem Datenblatt des MAX 7219-
Also 64 LED´s zu 10mA sind 640mA wenn alle LED´s leuchten.
Im Datenblatt steht:

DIG 0–DIG 7 Sink Current..500mA
SEG A–G, DP Source Current..100mA
Continuous Power Dissipation (TA = +85°C)
Narrow Plastic DIP (derate 13.3mW/°C
above +70°C)....1066mW
Wide SO (derate 11.8mW/°C above +70°C)..941mW
Narrow CERDIP (derate 12.5mW/°C above +70°C) ..1000mW

Was heißt denn das?
D0 kann ich mit 500mA belasten- oder alle DX mit 500mA?

Wenn die MaxBelastung für alle DX nur 500mA ist, dann müßte ja jede LED über
einen Transistor geschaltet werden.
D.h. 256 Transistoren mit ihren Bauteilen zum schalten, und 256 Widerstände
für die LED´s. Lötarbeiten ohne Ende?

Sehe ich das richtig?

Dann das aus- und eindimmen- kann der MAX 7219 das überhaupt vertragen?

Mit was für Schaltungen läßt sich das mit dem Arduino denn noch machen?
Ich stelle mir das so vor: Arduino-> Treiber-IC-> LED
Oder ist das auf jeden Fall eine Arbeit bei der ich mich "zu Tode löte"
Gruß und Dank
Andreas

[Whandall]

Ein Digit und alle Digits ist beim Multiplexen gleich, ist ja immer höchstens eins an.

Dimmen kannst du mit 16 Stufen (wenn ich mich recht entsinne) über dem Max.
Ob der Hardware PWM über irgendeinen Pin verträgt weiss ich nicht,
stelle ich mir aber auch auf Grund des Multiplexens schwierig vor.

[SkobyMobil]

Hallo,
das mit dem "dimmen" habe ich auch rausbekommen. Es gibt 15 Stufen und "aus".

"Ein Digit und alle Digits ist beim Multiplexen gleich, ist ja immer höchstens eins an."

Habe ich da etwas nicht verstanden? 64 LED´s am 7219- dann kann ich doch
27 einschalten und 37 ausschalten"?
Gruß und Dank
Andreas

[DrDiettrich]

Im Multiplexbetrieb einer 8x8 Matrix ist der Strom durch eine LED 8 mal höher als er gemittelt sein soll. Aus 10mA werden so 80mA, die die LED im Impulsbetrieb vertragen muß. Für die max. 500mA dürfen dann pro Spalte nur 6 LED gleichzeitig eingeschaltet (oder angeschlossen) sein, also 6x8 pro IC. Oder der Spitzenstrom wird auf 500/8mA begrenzt, das wären dann ca. 8mA effektiv. Insgesamt ist das IMO kein gutes Konzept, vor allem wenn gruppenweise gedimmt werden soll.

Auch von der Ausdehnung her würde ich kleinere Treiber verwenden, z.B. für 1x8 Port Extender mit SPI, dann werden die Kabel zu den LED schon mal kürzer und der Drahtverhau übersichtlicher. Ein TPIC6B595 kann 145mA pro Ausgang, das würde für 14 LED mit je 10mA reichen, also schon 1 kleines Sternbild an 1 Pin. Größere Sternbilder müssen auf entsprechend mehr Pins verteilt werden. Insgesamt gilt wieder ein Limit von 500mA pro IC, das reicht dann aber schon für 50 LED mit 10mA. Bei Montage unter der Decke würde ich da ordentlich Reserve einkalkulieren, sonst sterben die Chips am Hitzestau - die Widerstände und LED heizen ja auch noch!

Zum Dimmen reicht zwar schon 1 FET pro Gruppe, also 13 statt 256 Transistoren, aber so viele PWM Ausgänge hat nur ein Arduino Mega. Also entweder der größere Controller, oder die Port-Extender mit Software-PWM.

Um das Löten wirst Du nicht herumkommen, ein Widerstand pro LED muß sein. Ich hatte mal LED mit eingebautem Vorwiderstand, aber das ist schon 30 Jahre her. Heute gibt's sowas vielleicht noch als Lämpchen. Mit Widerstands-Arrays wird's etwas einfacher, mit einem gemeinsamen Pin für 6-10 Widerstände. Da lohnt sich vielleicht schon eine gedruckte Schaltung.

[DrDiettrich]

Nachtrag: "LED mit Vorwiderstand" gibt's z.B. bei Reichelt, für 5 und 12 Volt. 12V wären insofern günstiger, als sie entsprechend weniger Strom benötigen (1,6A gesamt).

[Whandall]

Bei Betrieb mit einem MAX 7219 werden keine einzelnen LED Widerstände benötigt.

[agmue]

SkobyMobil:
Nun könnte man für den Stern eine WS2812 oder APA102C nehmen. Diese versauen
mir aber die Optik des Stern. Klebe ich die drauf, dann sieht es beschissen aus-
und wenn man sie drunter klebt dann sieht man die Bohrung des Lichtdurchlass.
Mit einer herkömmlichen LED hätte ich eine homogene Oberfläche des Stern.

Kennst Du NeoPixel Diffused 5mm Through-Hole LED, siehst Du in meinem Avatar. Oder APA106.

[SkobyMobil]

Hallo,
die Dinger wären ja noch mal ne´Alternative- ziehen aber auch in den Papieren...
Ich habe mir das einfacher vorgestellt.
Gruß und Dank
Andreas

[volvodani]

Die Dinger gibt es auch ein bisschen billiger:
Hier wäre zwar einmal richtig teuer aber du sparst extrem viel "sonstige" Verdrathung. Am Arduino im besten Fall nur ein Pin oder mehere Gruppen dann pro Gruppe ein Pin mehr.
Hier gibt es 200Stck für 44 $.
Wenn du soviele LEDs schön Faden willst bietet sich der Teensy3.2 an der ist auch noch sau schnell un du bekommst ein Haufen fps.
Gruß´
DerDani

[SkobyMobil]

Hallo,
vielen Dank für eure Hilfe. An Leuchtmitteln habe ich erst einmal genug
Alternativen bekommen.
Die WS2812 5mm LED sind ja nicht schlecht, kosten zwar- aber ersparen eine Menge
Arbeit.
Der Max 7219 ist gestorben. Etwas gefällt mir an diesen Chip-LED´s noch nicht-
ich weiß aber noch nicht was.
Ich werde mich mal nach anderen LED-Treiber-IC´s (Schaltungen) umschauen.
Da müßte es eigentlich für den Arduino etwas zu finden geben.
Gruß und Dank
Andreas

[agmue]

volvodani:
Wenn du soviele LEDs schön Faden willst bietet sich der Teensy3.2 an der ist auch noch sau schnell un du bekommst ein Haufen fps.

WS2812 werden mit einem 800 kHz Signal mit Daten versorgt, so daß ein schneller µC nur bedingt seine Stärken ausspielen kann.

Aber ein Mega2560 mit so schön vielen IOs und dann nur ein Pin nutzen für WS2812 täte mir schon irgendwie weh. Aber erst am Ende eines Projektes weiß man, welcher Arduino optimal gepaßt hätte. Ich bin immer noch etwas erstaunt, daß mein ProMini 150 WS2812 Lichtpunkte illuminieren kann.

[SkobyMobil]

Hallo,
wenn ich mir nun mal die "WS2812 5mm LED" anschaue- wie darf ich mir das denn
vorstellen?
Wenn ich mir das Datenblatt eines WS2811 anschaue, dann nutzen die für eine
RGB-LED, 3 Widerstände und einen Kondensator.
In der 5mm LED ist dieses Zeug´s also schon integriert?

Wenn man jetz diesen Chip nehmen würde, dann könnte ich doch anstatt einer
RGB-LED auch 3 low-current LED´s anschliessen und diese einzeln schalten?
(für jede an/aus, hell/dunkel und dimmen)
So könnte ich schon einmal bei meinen 5 und 3mm LED´s bleiben. Angetrieben
werden die ja mit 5v/18,5mA.
Ich brauche ja kein "bunt- Haie- In Farbe!"

Der Chip kostet 0,29.-
eine LED 0,09.-
2 x 33R 0,04.-
1 x 100R 0,02.-
1 x Keramik-Kondensator 0,06.-

alle Preise eben mal schnell, ich wäre also für 3 LED´s bei ca. 0,50.-
wären für eine 0,17.- PLUS- verdammte Löterei.

Da ich den Stern aus Gips giesse und das Zeug´s für die LED`s ziemlich klein
ist, könnte man im Gips-Stern eine Vertiefung vorsehen und die Elektronic dort
versenken.
Man hätte also immer 2 Sterne mit je einer LED- und einen mit LED und Elektronik.
Die längste Leitungslänge zu einem Elektronik-Stern wäre also 3,28m - von dort
zu den Neben-Sternen max. 0,50m.

Habe ich mit das "richtig" ausgedacht, oder ist das so nicht machbar?

Ich habe den "Himmel mit seinen 12 Gruppen, ohne Grund-Beleuchtung, einmal angehängt.
Großer Stern 5mm LED, kleiner Stern 3mm LED
Gruß und Dank
Andreas

[volvodani]

Hallo,
wenn ich mir nun mal die "WS2812 5mm LED" anschaue- wie darf ich mir das denn
vorstellen?
Wenn ich mir das Datenblatt eines WS2811 anschaue, dann nutzen die für eine
RGB-LED, 3 Widerstände und einen Kondensator.
In der 5mm LED ist dieses Zeug´s also schon integriert?

Genau so sieht es aus alles schon drin.

WS2812 werden mit einem 800 kHz Signal mit Daten versorgt, so daß ein schneller µC nur bedingt seine Stärken ausspielen kann.

Aber ein Mega2560 mit so schön vielen IOs und dann nur ein Pin nutzen für WS2812 täte mir schon irgendwie weh. Aber erst am Ende eines Projektes weiß man, welcher Arduino optimal gepaßt hätte. Ich bin immer noch etwas erstaunt, daß mein ProMini 150 WS2812 Lichtpunkte illuminieren kann.

Es geht nicht um Daten raus zu schaffen mit 800khz, sondern um die Berechnung der Frames für´s nächste Bild. Und dem RAM für die Bilder
Gruß
DerDani

[agmue]

SkobyMobil:
wenn ich mir nun mal die "WS2812 5mm LED" anschaue- wie darf ich mir das denn
vorstellen?

Die von mir verlinkten WS2812 oder APA106 brauchen

GND an Netzteil und Arduino,
+5V an Netzteil und ggf. Arduino,
DIN über ca. 100 Ohm an den Arduino Datenausgang.

Die Lichtpunkte, sie enthalten drei LEDs und ein IC, haben DIN und DOUT, daher vier Anschlüsse. Das IC macht PWM und die Datenweiterleitung zum nächsten Lichtpunkt. Das digitale Signal hat feste 800 kHz mit variabler HIGH/LOW-Zeit für true oder false. Hier sehe ich für Dich ein Risiko, da ich keine praktische Erfahrung habe, wie sich dieses Signal verteilt über eine Zimmerdecke verhält. Durch elektromagnetische Einstreuung könnte es zu Störungen kommen, also eine schillernde Supernova anstelle Fixsternen (nur bezogen auf die Animation, zerstört werden die Lichtpunkte dadurch nicht).

Von der Ansteuerung robuster wegen getrennter Daten- und Taktleitung sind APA102C, die ich aber bislang nicht als 5 mm runden Lichtpunkt sondern nur als 5mm x 5mm SMD, einzeln oder als Streifen gesehen habe. Als Streifen habe ich 300 Lichtpunkte auf 5 m an einem teensy mit 8 MHz (getestet <12 MHz). Bei reduziertem Takt sollte die Datenübertragung deutlich robuster als bei WS2812 sein, ist zumindest mein Eindruck.

Es gibt vergleichbare Bezeichnungen mit teilweise oder gänzlich anderer Technologie.

volvodani:
Es geht nicht um Daten raus zu schaffen mit 800khz, sondern um die Berechnung der Frames für´s nächste Bild. Und dem RAM für die Bilder

Nicht ohne Grund habe ich einen teensy 3.2 und ich stimme Dir vollkommen zu! WS2812 und besonders APA102C würde ich mit einem teensy paaren, wenn noch keine Hardware vorhanden ist, besonders bei viel Action am Himmel. Ich hätte so einen Sternenhimmel lieber ruhig, da könnte man Muster auch entspannt von der SD-Karte nachladen.

[DrDiettrich]

Du kannst an jeden Ausgang des WS2811 bis zu 4 LED (in Serie) dranhängen, also 9-12 Sterne (je nach LED-Farbe) pro Chip. Die Widerstände und Kondensatoren brauchst Du für jeden Chip.

Rechne auch mal nach, wie teuer 13 FET (für die 13 Gruppen) und LED mit eingebautem oder zusätzlichem Vorwiderstand werden. Und den zugehörigen Verdrahtungsaufwand.

[SkobyMobil]

Hallo,
mit FET und LED in Gruppen wäre die Sache unschlagbar günstig. Die Gruppen-
Leitung bräuchte man nur von LED zu LED ziehen. Würde aber auch nicht die
einzelne LED in der Gruppe zu fassen bekommen…

Es kommen einem ja leider immer mehr Einfälle in den Kopf.

Ja, der Himmel soll ruhig sein. Ich stelle mit das so vor, das alle LED´s in
einer bestimmten, gleichen Helligkeit leuchten. Die einzelnen Gruppen wollte
ich dann durch leichtes auf- oder abdimmen sichtbar machen.
So ist es angedacht gewesen…
Jetzt ist mir aber schon eingefallen, das man den einen oder anderen Fixstern
setzen könnte- auch die eine oder andere Sternschnuppe wäre möglich.

Die APA 102 habe ich wieder in die engere Wahl gezogen. Die könnte ich auf
der Rückseite des Stern versenken. Die 5, 3 und vielleicht 1mm Bohrung für
den Lichtauslass könnte man mit Lichtleiter oder Plexiglasstab realisieren.

Über die elektromagnetische Einstreuung habe ich noch nicht nachgedacht, ich
mache die Leselampe an- und der Sternenhimmel blubbert vor sich hin- schönen
Dank auch.

Ich werde mir für 10 Sterne mal die WS2812 5mm LED, APA102 und WS2811
bestellen. Dann baue ich mir hier mal einen MiniHimmel auf und probiere mal.

Das, was ich mir ausgedacht habe ist also Dank eurer Hilfe ohne weiteres
möglich. Ob der Aufwand das Ergebnis rechtfertigt, weiß ich, wenn der
Sternen-Himmel fertig ist. Das- muß- man- nur- wollen. Ja, ja!
Also- Andreas sagt Danke schön.
Gruß und Spaß
Andreas

[volvodani]

Bevor du einen Plexiglasstab zersägst teste mal mit klaren 5mm Heißklebesticks. Die sind auch super als Lichtleiter. Und mit einem Fön machst du die Schnittkanten perfekt glatt.
Gruß
DerDani

[SkobyMobil]

Hallo Eisbaer,
von den 5MM RGB-LED´s-WS2812 habe ich die Faxen dicke. Die liefern nur ein
halbwegs brauchbares weiß, wenn sie volle Pulle angesteuert werden.
Wenn dem dann so ist, dann werden sie zu Scheinwerfern.

Die SMD-LED´s können das etwas besser- a-ber, die SMD-Löterei geht einem ja
schon am Tisch auf den Zwickel. Ich habe 10 von denen verbastelt und wäre
fast durchgedreht. Davon mehr als 200? Nein Danke!

Jetzt nehmen wir weiße/warmweiße 3mm LED´s. Dafür habe ich Treiber-IC´s
gesucht, die schon etwas "Arduino können".
Der TLC5940 kam mir da gerade recht. Ich habe mir einmal 3 davon bestellt.
Damit bekomme ich die einzelne LED zu fassen und dimmen sollte auch gehen.

Wie Du ja gefunden hast, gibt es auch fertige Bausteine. Aber da explodieren
dann ganz schnell die Kosten.

Das wird ja keine DauerBeleuchtung, vielleicht so ne´ halbe Stunde am Abend.
Nachttischlampe aus, Sternenhimmel an, dann buh-buh machen, Sternenhimmel aus.
Oder Sternenhimmel an, Höpperlie machen, Sternenhimmel aus. Also keine große
Sache…

Wenn ich damit nicht zurecht komme, dann probiere ich noch FET´s. Sollte das
auch nicht laufen wie vorgestellt, dann nehme ich die Digitale, Foto vom
Nachthimmel, Fototapete bestellen und unter die Decke knallen- gut ist. >:(

Das ganze artet schon aus…
Sterne in Gips gießen, Sterne in Tiefengrund tauchen, Sterne 3x bemalen,
Sterne 2x bohren, Sterne mit LED bestücken und, und, und.

Ich hoffe also sehr, das das dieses Mal mit den TLC´s klappt.
Gruß und Dank
Andreas

[SkobyMobil]

Hallo,
so- ich habe das mal mit den TLC´s probiert. Das funktioniert ja fast
schon einwandfrei. Ich bekomme jede LED zu fassen und auch Gruppen lassen sich
bilden. Die TLC´s lassen sich ja kaskadieren, es sollte also kein Problem
sein, die 255 LED´s anzusteuern.
Ich habe das hier auf meinem Steckbrett mal mit drei TLC´c aufgebaut, das macht
schon einen recht guten Eindruck. Die LED´s lassen sich in ihrer steuerbaren
Helligkeit sehr gut regeln. Auch stufenloses Fading ist möglich.
Als LED´s verwende ich jetzt 3mm, klare weiße LED´s. Die sind schon verdammt
hell, wenn sie voll angesteuert werden.
Als Vorwiderstand für den TLC habe ich jetzt einen 10k. Damit kann ich sogar
einige LED´s parallel je Kanal setzen.
Ich muß jetzt nur einmal probieren, was denn bei einer Leitungslänge von 3,30m
hinten noch ankommt. Ich will ja keine Montageöffnungen in der Decke, und die
Elektronik durch eine 10mm Bohrung stopfen- das könnte eng werden.

Ein Bild (Sterne) von den Sternen habe ich einmal angehängt, so kann man sich
besser vorstellen, wie es denn einmal werden soll.
Die Sterne haben einen Durchmesser von 37,7mm und eine Höhe von 6mm.

oben links
das ist der Rohstern aus Gips gegossen und dann mit Tiefgrund behandelt. Durch
den Tiefgrund wird der fast steinhart.
oben mitte
die 3mm Bohrung mit 4mm Senkung. Die LED verschwindet vollständig im Stern
und steht auf der Sichtseite ca. 1,7mm über.
oben rechts
so sehen die Sterne an der Decke aus, wenn man im Bett liegt. Die goldenen
funkeln je nach Lichteinfall immer anders.
unten links
die Sichtseite des Stern. Dadurch, das der schmale Rand des Stern in der
späteren Deckenfarbe gestrichen ist, scheint er zu schweben.
unten mitte
So stellt er sich da, wenn die LED eingebaut ist. Die goldene Farbe ist eine
Acrylfarbe mit Pigmenten. So funkelt der Stern, und keiner sieht wie der andere
aus. Auch erhält er so eine feine Struktur.
unten rechts
hier jetzt mal mit leuchtender LED. Der linke ist der dunklere von beiden.

Gruß und Spaß
Andreas

[Eisebaer]

hi,

sieht ja hübsch aus.

vorsicht! die TLCs lassen sich NICHT endlos kaskadieren. die meinungen gehen da von 6,7 stk. bis 15,20. ich hab' nie mehr als 6 ausprobiert. kommt unter umständen darauf an, wie weit sie auseinander sind.
jedenfalls verstärken die TLC das signal nicht wie der 2811 in jedem IC wieder neu.

siehe auch hier: Arduino + TLC5940 - Deutsch - Arduino Forum

warum nicht sowas? da sind 62 x 16 LEDs möglich.

http://de.aliexpress.com/item/Smart-Electronics-PCA9685-16-Channel-12-bit-PWM-Servo-Driver-I2C-Interface-for-Arduino-Raspberry-Pi/32464046768.html

gruß stefan

danke, daß nicht auch noch ein bild von Deinem höpperlie dabei ist. aber, naja, Du hast ja geschrieben, es wäre keine große sache...