Uniprojekt : 2x6x12 LED RGB Quader Elektronikprobleme

Guten Abend

Wir arbeiten gerade an einem Projekt für die Uni und wir haben uns vorgenommen ein LED RGB Quader zu basteln und da wir alle noch nie ein solches Projekt gemacht haben sind wir uns vor allem bei der Elektronik recht unsicher und sind auf Hilfe angewiesen.

Erstmal zu den ganzen Sachen die wir haben(bei manchen Sachen haben wir bewusst mehr bestellt):

  • Arduino Mega 2560
  • ~0.6mm dicke Kupferdrähte
  • 144 RGB LEDS, 3V, 20mA
  • 30 Shift Register 74hc595
  • Kabel haben wir genügend
  • Ungefähr 250 x 220er Widerstände

Wir haben natürlich schon intensiv im Internet herumgestöbert und haben immer wieder verschiedene LED Cube Projekte gesehen bei denen Transistoren verwendet wurden. Unser Ziel war es jeweils eine 1x6x12 Ebene anzusteuern, aber laut meinen Berechnungen komme ich da auf 72*20mA = 1440 mA was doch schon recht hoch ist.

Laut Infos von Internet werden die Transistoren ja gebraucht, um eine externe Power Supply zu ermöglichen. Ist das mittels Transistoren möglich? Wie muss das genau angeschlossen werden?

Wir haben uns mal zwei Transistoren herausgeschnappt, welche anscheinend oft empfohlen wurden :

  • ON Semiconductor 2N7000 MOSFET 1 N-Kanal 400 mW oder
  • Diotec Transistor (BJT) - diskret BC547C TO-92-3

Es wäre wirklich super, wenn uns eine Fachperson aufklären könnte wie wir das am besten angehen könnten.

Für jegliche Hilfe sind wir wirklich sehr dankbar!

Wenn jede Farbe mit 20mA angesteuert wird, gibt das maximal den dreifachen Strom. Wenn die LED common Anode sind, werden zum Multiplexen high-side Schalter notwendig. Und das für nur 8 verschiedene Farben.

Vielen Dank für die schnelle Antwort.
Es sind " Common Cathode 4-Pin F5 5MM Diode".

Heisst das es wäre mit einem grossen Aufwand verbunden?

Sorry wir kennen uns wie gesagt nicht so gut aus mit der Elektronik.

Hi

Ist Multiplexen Pflicht?
144 LEDs 'am Stück' könnte man ganz locker mit einem WS2812B-Stripe 'erschlagen'.
Der Strom will Da trotzdem irgendwie rein - man spart aber doch ganz gewaltig Löterei - auch muß man sich nicht mit den Schieberegistern rum ärgern.

Auch braucht der Arduino nur einen Pin für die ganzen LEDs.

Wenn's schön werden soll, kann man bedrahtete RGB-LEDs auch an WS2811-Platinen anlöten - der Rest ist wie bei den WS2812B-Stripes drei Drähte - Plus und Minus, wie ein Daten-Draht, Der bei IN rein geht und bei OUT wieder raus kommt - bereit, um beim nächsten IN angelötet zu werden.

Für einen klassischen Cube ist Das aber dann Nix - ruck zuck werden Worte wie 'Cheater' laut :wink:

MfG

PS: Die WS2811 sind allerdings Common-ANODE - also unpassend für die vorhandenen LEDs

Da Du RGB-LED hast hat jede LED 3x20mA. Da Du 220 Ohm Widerstände verwendest wird der Strom geringer sein. Genau kann man des nur sagen wenn die genaue Schaltung bekannt ist weil auch über die Transistoren Spannung abfällt.

Wie willst Du die LED ansteuern?

Grüße Uwe

Wizz91:
Wir arbeiten gerade an einem Projekt für die Uni ...

144 LEDs * (3 Farben + 1 Common) = 576 Kabel.

Sowas habe ich mal in eine Lehrwerkstatt gegeben, die haben sich über die Lötaufgabe gefreut. An der Uni sollte der Grips geschult werden, da sind pfiffige Lösungen gefragt.

Wizz91:
Für jegliche Hilfe sind wir wirklich sehr dankbar!

An #3 anknüpfend: In meinem Avatar-Bildchen verwende ich 5 mm RGB-LEDs mit eingebautem Schieberegister. Für jede Farbe wird ein Byte entgegengenommen und per Pulsweitenmodulation an die integrierte Farb-LED weitergegeben. Damit kann man dann je Farbe 256 Helligkeiten erzeugen. Es gibt sie als RGB und RGBW.

Jede LED hat Spannungsversorgung und einen Dateneingang und einen Datenausgang.

Da bleibt noch genügend Lötarbeit, aber es baumeln nicht so viele Kabel rum und am Mega2560 wird nur ein Pin benötigt.

Mit einem ESP32 und einer App seit Ihr dann auf Uni-Niveau.

Nur meine Meinung :slight_smile:

Vielen Dank für die ganzen Antworten!

uwefed:
Wie willst Du die LED ansteuern?

Wir wollten über den Arduino mittels den Shift Registern alle LEDs ansteuern. Also ein Shift Register an den Arduino anschliessen und dann alle anderen "chainen" und die ganzen Pins für alle LEDs damit verbinden.

Aber eben wie gesagt ist unsere Angst, dass es den Arduino verbraten könnte, wenn alle LED's gleichzeitig an wären mit dem ganzen Farbspektrum. Wir wissen aber nicht ganz wie uns die Transistoren da genau helfen können und wie man die am besten miteinbindet.

agmue:
144 LEDs * (3 Farben + 1 Common) = 576 Kabel.

Sowas habe ich mal in eine Lehrwerkstatt gegeben, die haben sich über die Lötaufgabe gefreut. An der Uni sollte der Grips geschult werden, da sind pfiffige Lösungen gefragt.
An #3 anknüpfend: In meinem Avatar-Bildchen verwende ich 5 mm RGB-LEDs mit eingebautem Schieberegister. Für jede Farbe wird ein Byte entgegengenommen und per Pulsweitenmodulation an die integrierte Farb-LED weitergegeben. Damit kann man dann je Farbe 256 Helligkeiten erzeugen. Es gibt sie als RGB und RGBW.

Jede LED hat Spannungsversorgung und einen Dateneingang und einen Datenausgang.

Da bleibt noch genügend Lötarbeit, aber es baumeln nicht so viele Kabel rum und am Mega2560 wird nur ein Pin benötigt.

Mit einem ESP32 und einer App seit Ihr dann auf Uni-Niveau.

Erstmal vielen Dank für die Tipps. Genau das ist eben unser Plan wir wollen unbedingt Schieberegister verwenden, um das ganze ein wenig übersichtlicher machen zu können.

Bei den APA102 sind die Schieberegister schon in den RGB-LED.

Arduino-Daten-Pin --> LED1- Daten-in --> LED1-Daten-out --> LED2-Daten-in --> ...
Arduino-Takt-Pin --> LED1-Takt-in --> LED1-Takt-out --> LED2-Takt-in --> ...

Gruß Tommy

Hi

Der Arduino hat mit den LEDs nur so viel zu tun, daß Er 'irgendwas über den Datenpin quatscht' - bei den APA102 eben auf zwei Pins (Daten + Takt getrennt - dafür aber problemlose Integration von z.B. IR-Fernbedienung).

Auch würde ich keine 'normalen' Transistoren nehmen - sondern FETs (LL-N-FET) (liegt aber auch daran, daß ich mit normalen Bipolar-Transistoren nicht wirklich kann) - oder einen Treiber-IC, Der Euch direkt 8 oder mehr LED-Beinchen abnimmt.
Auch könnte man per Servo-IC (aka PCA9685) mehrere LEDs ansteuern - der PCA bietet 16 Kanäle, Die einzeln in 'Anfangszeit und Endzeit' eingestellt werden können - eben auch für Servo-Signale brauchbar.

Wie wäre Es, wenn Ihr mehrere Möglichkeiten aufbaut?
Die Vor- und Nachteile dieser Lösung ausarbeitet.
Und trotzdem alle Lösungen sauber miteinander 'Verschmelzen' lassen?

... also, daß die Animation, trotz verschiedener Ansteuerungen, sauber über alle Gruppen läuft.

Wäre dann auch nicht nur ein Löt-Marathon, sondern viel Wissen (nicht nur optisch) dargeboten.
Ginge dann auch wohl mehr Richtung 'Uni'

MfG

Wizz91:
Es sind " Common Cathode 4-Pin F5 5MM Diode".

Das vereinfacht die Sache, da dann ein npn Transistor oder logic level MOSFFET als low-side Schalter für alle Kathoden fungieren kann.

Wizz91:
Erstmal vielen Dank für die Tipps. Genau das ist eben unser Plan wir wollen unbedingt Schieberegister verwenden, um das ganze ein wenig übersichtlicher machen zu können.

Übersichtlicher wird's mit Schieberegister sicher nicht. Du mußt 3 Leitungen + Spannungsversorgung (2 Kabel) von Arduino zum 595 und zwischen jedem 595 legen. Dazu mußt Du die 8 Ausgänge mit den LED verbinden. Das wird ein ganz schöner Kabelbaum. Eine Helligkeits bzw Farbregelung (16 Mil Farben) ist schwierig.
Ähnliches mit PCA9685, TLC5940 oder TLC5947. Da kannst Du die LED in der Helligkeit bzw Farbregelung regeln (PWM 12Bit), brauchst aber auch viele Verbindungen zwischen den ICs und den LED. Du brauchst aber common anode LED Die ICs haben KonstantStromSenken und darum braucht es keine Vorwiderstände für die LED.
Mit APA102, WS2801 oder ähnlichen brauchst Du nur 4 Kabel (1 Daten, 1 Takt, 2 Versorgung) zwischen den LED; mit WS2912 oder ähnlichen nur 3 Kabel (1 Daten, 2 Versorgung). Eine Helligkeits bzw Farbregelung (16 Mil Farben) ist leicht möglich.

Wenn Du die Versorgung über den Arduino führst, dann wird der Arduino kaputtgehen. Wenn Du die Spanungsversorgung der LED direkt vom Netzteil holst ist kein Problem.

Grüße Uwe

Das ist super wir danken euch allen für die vielen Antworten.

Wir werden das ganze demnächst mal ausprobieren nachdem unsere restlichen Bestellungen angekommen sind. :slight_smile:

Manageraussage. Das könnt Ihr schon gut.

Gruß Tommy

uwefed:
Übersichtlicher wird's mit Schieberegister sicher nicht. Du mußt 3 Leitungen + Spannungsversorgung (2 Kabel) von Arduino zum 595 und zwischen jedem 595 legen. Dazu mußt Du die 8 Ausgänge mit den LED verbinden. Das wird ein ganz schöner Kabelbaum. Eine Helligkeits bzw Farbregelung (16 Mil Farben) ist schwierig.
Ähnliches mit PCA9685, TLC5940 oder TLC5947. Da kannst Du die LED in der Helligkeit bzw Farbregelung regeln (PWM bis zu 12Bit), brauchst aber auch viele Verbindungen zwischen den ICs und den LED.
Mit APA102, WS2801 oder ähnlichen brauchst Du nur 4 Kabel (1 Daten, 1 Takt, 2 Versorgung) zwischen den LED; mit WS2912 oder ähnlichen nur 3 Kabel (1 Daten, 2 Versorgung). Eine Helligkeits bzw Farbregelung (16 Mil Farben) ist leicht möglich.

Wenn Du die Versorgung über den Arduino führst, dann wird der Arduino kaputtgehen. Wenn Du die Spanungsversorgung der LED direkt vom Netzteil holst ist kein Problem.

Grüße Uwe

Alles klar herzlichen Dank für die vielen Informationen. Ich werde mich da selbst auch nochmals reinlesen und dann überlegen wie wir das ganze dann angehen können. Mit übersichtlicher meinte ich einfach das die Kabel immerhin "ein wenig" zusammen geordnet sind -> halt pro Schieberegister :-D.