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Topic: Sternenhimmel planen (Read 5137 times) previous topic - next topic

SkobyMobil

Apr 26, 2016, 12:32 pm Last Edit: Oct 29, 2019, 11:32 am by 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



die zweite Maus bekommt den Speck...

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.
Ah, this is obviously some strange usage of the word 'safe' that I wasn't previously aware of. (D.Adams)

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
die zweite Maus bekommt den Speck...

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.
Ah, this is obviously some strange usage of the word 'safe' that I wasn't previously aware of. (D.Adams)

agmue

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.
Die Vorstellungskraft ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. (Albert Einstein)

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
die zweite Maus bekommt den Speck...

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
"Komm wir essen Opa!" - Satzzeichen retten Leben!

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
die zweite Maus bekommt den Speck...

agmue

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.
Die Vorstellungskraft ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. (Albert Einstein)

SkobyMobil

#11
Apr 28, 2016, 02:02 pm Last Edit: Oct 29, 2019, 11:33 am by 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



die zweite Maus bekommt den Speck...

volvodani

Quote
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.

Quote
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
"Komm wir essen Opa!" - Satzzeichen retten Leben!

agmue

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.

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.
Die Vorstellungskraft ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. (Albert Einstein)

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.

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