Steuerplatine für kl. Cube/Matrix

  • Bei mir geht der Würfel-Wahnsinn weiter, ich habe vor, die Dinger in "Serie" zu produzieren (naja, 10 Stück oder so). Da brauche ich natürlich auch jeweils ne Ansteuerung dazu. Deswegen habe ich mal eine kleine Schaltung dafür entworfen.


    Da an dem Tiny noch einige Pins frei waren, habe ich das gleich mal so gemacht, dass man mit dieser Platine auch ne kleine Matrix ansteuern kann - 12x5, das reicht sogar für ne rudimentäre Laufschrift.... man kann natürlich auch immer 3 Spalten für ne RGB-LED zusammen fassen und damit dann eine 4x5-RGB-Matrix oder Turm ansteuern - alles reine Software-Sache.


    Hier mal der Schaltplan, die schwarzen LEDs wären für meinen 3x3x3-Cube, mit den blauen dazu dann die 12x5-Matrix. Für den Cube muss man natürlich auch nicht alle Transistoren und Vorwiderstände bestücken... diese sind für 5 mA berechnet (reicht bei meinem Cube), kann man natürlich auch noch selbst ändern, dabei beachten: Der AVR kann max. 20 mA ausgeben (wobei ihn 12x 20 dann schon in's Schwitzen bringen), der BC 337 (der ja den Strom von bis zu 12 LEDs aufnehmen muss) kann max. 800 mA...



    EDIT 29.09.2008: Es gibt jetzt hier auch einen vereinfachten Schaltplan, der nur die für den Cube benötigten Elemente enthält.


    Die Platine sollte möglichst klein werden, ich habe die mit viel Gefummel/Handarbeit auf 4 cm x 4 cm bekommen (sogar ohne Brücken), passt also genau unter meinen kleinen Cube drunter... bei der Größe kann man auf eine Eurokarte 8 Nutzen anlegen, ist unten als PDF anbei....


    Hier mal das Layout:



    EDIT 29.09.2008: Es gibt jetzt hier auch einen Bestückungsplan, der nur die für den Cube benötigten Elemente enthält.
    UPDATE 08.02.2009: Die Steuerplatine ist jetzt auch als halb-SMD-Version vorhanden
    Bestückung wieder selbst rausfinden, sollte anhand des Schaltplans kein Problem sein.... ebenso wie die Bauteilebeschaffung. Achja- die 3 Teile ganz oben sind nicht auf dem Schaltplan, das sind von links nach rechts: Ein Kondensator 100 nF, ein 7805 und ein Elko 100 µF - den 7805 kann man auch weglassen, wenn man eh' stabile 5 V dahat...


    Ich habe das so gemacht, dass die Belegung der Stiftleiste halbwegs geordnet ist, und dass die Säulen/Spalten und Ebenen/Zeilen so in den Port-Registern repräsentiert werden, dass es für mich halbwegs "logisch" ist (bei den Spalten geht es etwas durcheinander, da muss man eh "Bitbasteln") - hier mal die Zuordnung (wieder schwarz=Cube, blau=Matrix):



    Das ist quasi ein Beispiel - es ist ja auch die Hardware-Belegung am Stecker angegeben, kann sich also jeder so verdrahten wie er will... Für den 3x3x3-Cube kann man auch den linken oberen Stift weglassen und dann ein 16-poliges Flachbandkabel mit aufgepresstem Stecker verwenden...


    Mit obiger Verdrahtung passt die Platine mit der Software in meinem Cube-Thread zusammen (EDIT: ist jetzt mit der richtigen Bitbelegung als Bascom drin), also kann mit dieser Platine, einem wie auch immer mechanisch aufgebautem Cube (Anregungen gibt's in diesem Forum genug, LED-Anordnung siehe oben, Anoden=Säulen, Kathoden=Ebenen) und der SW aus dem anderen Thread auch ein nicht so Elektronik-erfahrener Interessierter mal schnell seinen ersten Cube zum rumspielen aufbauen - spread the Virus! :D

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    4 Mal editiert, zuletzt von Pesi ()

  • Hallo Pesi,


    das ist ja eine nette kleine Platine geworden, nur so kann der Bazilus bekämpft werden. :D
    Wenn mal 10 Stück oder so im Raumstehen und vor sich hin Würfeln sollte es besser werden.
    Die kleinen 3x3x3 sind ja echt Nett, das richtige für Weihnachten. :whistling:


    Super ist auch das die Platine gleich noch für einen 4x4x4 Cube oder eine kleine Säule
    verwendet werden kann, zum probieren und versuchen ist das richtig toll geworden. :thumbup:


    Bei de weg, Du machst einen 3x3x3 Cube in 15 Minuten ? (Steht irgendwo mal) ?(
    Ich habe gestern mal auf die Uhr geschaut, meiner dauert komplett also mit
    biegen und löten eine gute Stunde, bin ich da zu langsam ???? ;(



    MfG Raimund

  • biegen und löten eine gute Stunde, bin ich da zu langsam ???? ;(

    Also ich habe für meinen 4x4x4 etwa 2 Stunden gebraucht. Und da ein 3³ nur 27 LEDs hat und mein 4³ 64, bist du etwas langsamer als ich :D


    Aber mir ist das egal, wie lange das dauert. :D

  • Raimund, das mit Weihnachten war auch mein Gedanke: super Geschenk, ist persönlich, was schönes und trotzdem günstig....


    4x4x4-Cube geht mit der Platine aber nicht, da sind's 3 Pins zuwenig am Tiny2313... 4x4-Matrix in RGB würde z.B. gehen, sowas werde ich auch mal machen (kommt dann auch eine Platine dafür hier rein), damit ich endlich mit meinen PLCC-6-LEDs was vernünftiges anstelle :D


    die 15 Minuten sind rein für 27 LEDs biegen und zamlöten - nen Sockel für den Cube machen und da die ganzen Leitungen anzulöten dauert dann schon noch mal so lange...


    Du bist also bestimmt nicht zu langsam, noch dazu, wo Deine Würfel auch wie mit dem Lineal gezogen aussehen!

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  • 4x4x4-Cube geht mit der Platine aber nicht, da sind's 3 Pins zuwenig am Tiny2313


    Oh ja, sorry, das ist ja klar, ich war wohl Gedanklich in eigenen Projekten schon
    auf einen größeren Prozessor fixiert, mein 4x4x4 hat ja auch noch Schieberegister drinnen. :wacko:


    Mit einer Gehirnhälfte bin ich immer schon etwas auf eine Säule fixiert, habe da mal eine
    kleine runde ohne Mittel LED probiert, ist recht nett und schön aber schwierig zum machen. :whistling:



    Ist das bei Euch auch so, mein Bestand an 5mm LEDs geht QUADRATISCH gegen NULL zu? ;( :D


    Idiotischer Weise habe ich auch noch ein kleines Holzgehäuse mit schwarzem Plexiglasdeckel
    und echtem Wurzelholzfurnier gefunden, da passt genau ein 5x5x5 Cube darauf. ^^
    Das Gehäuse wurde schon mal auf die Seite gelegt und geistig als reserviert gekennzeichnet.


    MfG Raimund

  • Ja, 5 mm LEDs sind hier auch grad Mangelware... 8o


    Säule is always on my mind - aber bei mir mit "Kern" (also LED in der Mitte), sonst ist das ja keine Säule, sondern eher ein Rohr...


    ich bin noch nicht so weit, aber wenn man das so macht wie von mir vorgeschlagen (erst jeweils 30 LEDs an ne Stange, und diese Stangen dann verbunden) dürfte das doch nicht soo schwer sein..? - hast Du mal en Foto von Deinem Versuch...? ;)


    Mir geht's auch so: jedes kleine Schächtelchen, Döschen, Gehäuse, etc., das mir unter die Augen kommt, wird gleich automatisch auf Eignung als Cube-Sockel gescannt :D - heute war ich mal wieder in der Apotheke, habe da für knapp 3 Euro ein kleines Gehäuse gefunden, mit 9-V-Batterie-Fach, in das meine Platine fast genau reinpasst:



    Der 7805 wird dann noch umgebogen wenn der Tiny drin ist, sonst geht das von der Höhe her nicht rein.... und das oben ist natürlich kein fertiger Cube, nur eine Ebene, damit man mal die Größenverhältnisse sieht...


    Wurzelholzfurnier ist natürlich schon ganz was anderes, da kannst Du den Cube ja dann in nen Maybach reinstellen :P

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  • hast Du mal en Foto von Deinem Versuch...?


    Ja, hier ist die Versuchssäule auf einem kleinen Plastik Gehäuse schon montiert.
    Leuchten soll die später dann, müsste mit dem 3x3x3 Code laufen, eine Ebene dazu usw. 8o


    Wie gesagt ein Versuch, ist zwar richtig stabil das Teil, aber sehr Arbeitsintensiv. ;(


    Da gibt es bestimmt einige Möglichkeiten welche noch zu versuchen wären.


    MfG Raimund


    PS: Auf dem Foto schaut das Ding etwas schepps aus, das ist Kerzengerade !

  • Hammer, das Teil! :thumbup: - das sieht echt richtig massiv aus! Und als Rundumleuchte kann man's gleich auch noch nutzen ;)


    Sehr sauber gearbeitet, wie immer - und sogar mit Loch in der Mitte, um die Drähte durchzuführen! ...evtl. könnte man sich hier die Arbeit auch erleichtern, wenn man ne Schablone/Halterung fräst, in der man die LEDs zum zamlöten fixieren kann...?


    aber bei mir soll das eh' anders werden, LEDs nach oben, also selbe Ausrichtung wie beim Cube, und auch mit einer in der Mitte... und wie gesagt, dann an lange "Stangen" gelötet, das sollte den Aufbau doch stark vereinfachen... Säule dauert eh' noch bei mir, bin nämlich grad' dabei, was anderes zu machen, kommt gleich....

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  • So, hier mal eine Erweiterung: eine Platine für den Cube selbst, damit der auch ein ordentliches Fundament hat - sieht so aus:



    EDIT 29.09.2008: Es gibt jetzt hier eine verbesserte Platine: Leichter zugängliche Anschlusspads, keine Brücken mehr, verbesserte Loachanordnung für den Cube selbst.


    Die Platine ist 6 cm x 6 cm, lässt sich mit den äusseren Schrauben an einem Gehäuse anbringen, an den zwei inneren kann dann direkt die Steuerplatine befestigt werden. Die Position/Belegung des Steckers ist identisch, man kann dann also die Verbindung einfach senkrecht nach unten machen... hier natürlich ohne Stiftleiste, die würde ja oben rausschauen. 2 Brücken liessen sich nicht vermeiden, die müssen natürlich auch auf die Kupfer-Seite... oder Draht gleich da anlöten statt Brücke...


    Wer das Teil nicht aussenrum schrauben sondern nur mit den beiden inneren Schrauben befestigen oder kleben will, kann es auch in 5 cm x 5 cm machen, dann passen 6 Stück auf eine Eurokarte - mal unten anbei, 6x6 ist da auch mit drin.....
    EDIT 14.11.2008: In der Datei unten ist nun die oben erwähnte aktuelle Version als Nutzen drin, die 6cm x 6cm-Variante fällt weg... wegen Anschlussbelegeung bitte dem Link im oberen Edit folgen.


    Die rote Zeichnung ist der Cube selbst, oben auf der Platine - d.h. diese roten Verbindungen sind dann die Ebenen im Cube, gleich mit den LED-Beinchen gemacht....

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    2 Mal editiert, zuletzt von Pesi ()

  • Ja, ginge natürlich auch - in der Größe dann halt nur in SMD...?


    der Witz an der Sache ist ja, dass das (also die ganz obere) eben eine "Universal-Platine" für kleinen Cube oder Matrix sein soll - quasi "modular".. mit diesen beiden Platinen ist also schon mal ein Cube leicht aufgebaut, man muss den "Sockel" aber auch nicht nehmen, wenn man seinen Cube z.B. schon woanders drauf hat, ist also flexibel...


    Und als nächstes kommt noch ne Platine für ne kleine RGB-Matrix, die dann eben auch wieder genau zu der Steuer-Platine passt....

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  • wow ich war zu lange weg, eindeutig.. das ist ja wahnsinn, was hier so alles an neuen sachen da ist. die platine ist 1A, riesen dank dafür pesi :thumbup:
    dann kann ich jetzt meinen kleinen cube auseinandernehmen und mal nen neuen basteln ;)


    die "säule" hatte ich mir beim anfänglichen lesen allerdings anders vorgestellt, irgendwie größer.. würde ja theoretisch auch gehen, anstatt 9 leds pro ebene quadratisch für einen 3x3x3-cube könnte man ja auch 9 leds in einem kreis anordnen - vom prinzip her ists ja das gleiche. wenn man deine platine anstatt quadratisch in die länge ziehen würde, könnte man die sicher in die mitte des kreises stopfen.. aber das nur so als idee, finde das schon riesig, dass du die platine so klein hingekriegt hast und allen hier zur verfügung stellst :thumbup:

  • Hi sonic, danke für die Blumen! :)


    Die Säule, die ich (irgendwann mal ;)) machen will, soll ja auch anders aussehen - wobei mir das Teil vom Raimund aber auch echt super gefällt! - Für die von mir geplante Säule reicht dann diese Steuerplatine aber leider nicht mehr aus, weil das ja wesentlich mehr Ebenen werden sollen...


    Da muss dann eh' ne andere Ansteuerung her... schon auch ne gute Idee, da ne längliche Platine in die Mitte rein zu machen, aber vom mechanischen Aufbau soll die Säule ja so wie ein Cube werden, also ohne sichtbare Elektronik/Platine drin....

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  • Hallo Pesi.


    Ich bin als Atmel Einsteiger immer auf der Suche gewesen
    nach einem einleuchtenden Schaltplan für eine Matrix - Deine Informationen waren sehr hilfreich.
    Vielen Dank auch dafür, das du Layout und Schaltplan hier eingestellt hast.


    Was ich suche, ist Schaltplan für genau so eine Matrix, aber mit mehr Leistung.
    Ich möchte gerne je Port, möglicherweise 20 oder mehr (oder auch weniger) Leds anschliessen.


    Ich habe mir mal ein Universalboard gebastelt welches ich jetzt schon für diverse
    Anwendungen genutzt habe. Auf dem ist der Atmega8 eine 12V Spannungsversorgung und
    2 Sockel für 2803 die ich aber auch überbrücken kann.


    [Blockierte Grafik: http://home.snafu.de/meiserati/pubpic/ledst/board1.jpg]


    Wenn mir mal jemand nen guten Tipp mit Schaltplan für die Leistungserhöhung der
    Ports zeigen kann, könnte wäre ich sehr dankbar.


    Vielen Dank, Andreas

  • Servus,


    also im Prinzip brauchst Du nur die obige Schaltung mit den Transistoren, also den
    Transistor und den Widerstand so nehmen wie es ist und pro Port eine Einheit davon aufbauen.
    Es würde sich hier anbieten, anstelle der Transistoren MOS-Fets zu verwenden, das kommt
    jetzt aber auch auf die Spannung an, die Du verwenden willst.
    Ansonsten bei den Transistoren halt Darlington verwenden, so TIP120 oder so in der Richtung,
    die machen so um die 4A, ungekühlt gehen die schon mal bis 1,5A, je nach Frequenz.


    Es gab hier vor kurzem auch irgendeinen Tread, welcher aber direkt passen würde.
    Irgendwas mit Stromverstärkung oder so, mal schauen ob ich den finde.



    MfG Raimund


    So, gefunden, aber da steht nix gescheites drinnen, :wacko:
    aber diese Schaltung ist das was Du suchst:
    DMX
    Die 22k Widerstände sollten bei Transistoren ca. 2,2k haben,
    bei MosFets nicht mehr als 330r, sonst verschleifen die Flanken. :whistling:

  • Wenn mir mal jemand nen guten Tipp mit Schaltplan für die Leistungserhöhung der
    Ports zeigen kann, könnte wäre ich sehr dankbar.

    Wenn die Leistung an jedem Port nicht zu hoch sein soll, du also nicht 1,5 A pro Kanal brauchst kannst das mit nem Darlington Array lösen. Zum Beispiel ULN 2003 auf der Kathodenseite direkt an den Mega, an die Anoden dann zum Beispiel BC808 oder sonst irgendeine PNP-Transe. Durch das Array gehen bis zu 500mA, das sollte für die meißten Fälle reichen ;)


    Edit: Entschuldige, habe nicht direkt gesehen, das das quasi schon drin hast ;( Dann ist natürlich die MOS-FET variante der nächste Schritt. Enschuldige bitte :S

  • Ähm, McGyver, der wollte keine Multiplex Lösung sondern so wie ich es verstanden habe
    höher belastbare Schalter, also nicht Plus und Minus schalten sondern nur Minus.
    Das geht ja auch so einigermaßen aus dem Layout hervor.


    Der ULN 2003 bringt ja keinen Vorteil gegenüber dem 2803, eher EINEN Nachteil. ?(
    Außerdem sind die 500mA generell maximal pro Kanal, auf gar keinen Fall für alle
    Kanäle gleichzeitig, einfach mal nach der maximal zulässigen Leistung schauen, dann
    bleibt von den 500mA nicht mehr viel übrig.


    Die ULN Treiber sind schon OK für die meisten Sachen, aber wenn alle Kanäle im
    Betrieb sind bleiben dann halt für einen nur noch je nach Anwendung 200mA oder so.
    Darum verwenden auch viele käufliche kleine Steuerungen keine ULN Treiber sondern
    Einzeltransistoren, die sind dann richtig pro Stück mit 500mA max. belastbar. :thumbup:


    MfG Raimund



    @ Bendoben:
    Im Prinzip oben schon erklärt, suche mal nach ULN 2803 und lese Dir das durch. :S
    Das sind Darlingtontreiber bis max. 500mA, 7 oder 8 Stück im IC Gehäuse.


    ;(
    Edit: Ups, schon geschrieben und abgedrückt, hat sich ja schon aufgeklärt. :wacko:
    Aber der Hinweis auf die Leistung ist evtl. hilfreich, das wird oft falsch gemacht. :whistling:

  • Meiserati: sehr schöne Platine! - Und wegen Matrix mit höherer Leistung, da schließe ich mich meinen Vorrednern an, würde das auch mit Einzel-Transen machen.... der Tipfix hat in seinem Cube z.B. auch welche drin (obwohl hier gar nicht nötig), er verwendet die Kombination BD 138 / BD 139 (ich kann mir aber leider nie merken, welcher da PNP und welcher NPN ist... :D) Ansonsten für 20 LEDs (parallel, nehme ich an?, also 400 mA), der BC 337 und das "Gegenstück" dazu, BC 327 (der schaltet halt dann bei "0" am Portpin durch, in der Software berücksichtigen...)


    Raimund, da muss ich jetzt noch mal nachhaken, weil ich ja nicht so der Analog-Schaltungs-Experte bin:


    Du hast ja den DMX-Receiver verlinkt (was heisst eigentlich, da "steht nix gescheids drinnen" ?( :D), der mit den 22-k-Widerständen an den Mosfets. Da ist mir schon klar, dass die Gate-Widerstände eigentlich möglichst klein sein sollten, da sie ja zusammen mit der Gate-Kapazität einen Tiefpass bilden und so die Signalflanken "verschmieren".


    Andererseits bildet das zusammen mit dem Transistor ja eine Konstantstromquelle (bzw -Senke), der Transistor muss die Gate-Spannung wieder runterziehen, also darf der Widerstand wiederum nicht zu klein sein, weil sonst der Kollektorstrom zu groß wird.... bzw. evtl. schafft's der Transistor dann gar nicht mehr, die Gate-Spannung weit genug runterzuziehen, um den Strom noch regeln zu können...?


    Kannst Du das irgendwie berechnen...? - Die Schaltung stammt ja aus diesem "instructionables"-Forum, die haben da sogar 100 k verwendet. Das erschien mir etwas hoch, ich habe den dann halt - mehr oder weniger über den Daumen gepeilt und ausprobieren - auf 22k gesenkt. Funktioniert auch, regelt den Strom wie gewünscht und dimmt schön bei 240 Hz... aber k.A., ob man da jetzt noch weiter runtergehen könnte...?


    Habe leider auch kein Oszi, kann also nicht schauen wie die Signalflanken aussehen... und zumindest von der Wärmeentwicklung her war's mir mal egal, weil der Fet durch seine Stromregel-Funktion da ja eh' nie voll durchgeschaltet ist...


    Sorry für evtl. O.T. - Wusste jetzt nicht, ob ich das hier posten soll, oder dort... werde aber dort noch den Hinweis einfügen, dass die Gate-VWS für reine Schaltanwendungen natürlich wesentlich kleiner sein können...

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