Matrixsystem, Vorstellrunde...

  • Moin,


    hab nun meine Platinen bekommen und die ersten zwei zusammen gesteckt: leuchtet...
    Anschließend Daten mit 12 MHz rein geschoben: flackert nix...


    Da ich gern über das System diskutieren wollte (pro & con), hier der Beitrag dazu.


    Beim dem Entwurf hatte ich folgende Prioritäten:


    1. möglichst schneller und einfacher Aufbau, kaum Halterungssysteme und Kabelverbindungen nötig
    2. möglichst wenig Bauteile die man auflöten muss (wieder schneller Aufbau)
    3. natürlich der Preis
    4. EMV, Langlebigkeit


    Herausgekommen ist also eine Platine mit 9 SMD Bauteilen + 2 optional. Darunter 6 PLCC6 RGB LEDs, ein WS2803, ein Widerstand 0805 und ein Cermet (10 uF) in der selben Baugröße...
    SMD löten geht gut von der Hand... trotzdem möchte ich noch nen bissel mit der Herdplatte probieren... mal schauen ob man das als brauchbare Lösung verwenden kann!


    Damits nicht zu langweilig wird, hier erstmal ein Bild



    Weiter gehts auf der Rückseite... hier wird das Steuersignal (Clock- und Datentakt) eingespeist. Außerdem natürlich die Stromversorgung... die muss ja wie bei WS2803 üblich < 5 Volt sein... Damit Grün und Blau ordentlich leuchten, wollte ich nicht tiefer als 4,5 Volt gehen... ich brauche als ein starkes 5 Volt Netzteil, welches in meinem Fall: 288 LEDs * 3 * 0,022 A = 19 A liefert... Bei Reichelt gibts ein Markennetzteil mit 5 Volt und 20 A für 20 € :thumbsup:
    Diesen Strom über die Matrix zu bekommen hat mich dann schon eher beschäftigt... Wichtig: Dicke Flächen und starke Verbinder...


    Die Flächen können sich sehen lassen, hier mal ein paar bunte Bilder :)


    VCC


    Masse


    Wie man sehen kann, verläuft die Stromversorgung in alle "Himmelsrichtungen" das ergibt dann folgendes Prinzipbild der Stromverteilung.



    Bin kein Künstler in Paint... ich hoffe man kann es nachvollziehen... also schwarz sind die Matrixplatinen von oben (die Anzahl stimmt hier nicht)... blau ist die Stromverteilung und klein in rot sind die Einspeisestellen vom Netzteil... (*edit* misst, der letzte schwarze vertikale Strich sollte doch blau sein :( )
    Man kann natürlich auch noch einmal in der Mitte einspeisen. Unterm Strich teilen sich die 19 A also nochmal durch 4 = 4,75 A oder auch durch 5 = 3,8 A.


    Über Pinheader kann man normalerweise nicht mehr als 3 A schicken, da die Buchsenleisten nicht besonders gut "klemmen". Aber die sind doch so schön billig!
    Also einfach Pinheader mit Schraubklemmen verbinden!
    Dadurch bekommen die Board untereinander schon mal eine riesen Stabilität und brauchen nur noch an wenigen Stellen abgefangen werden und es senkt den Übergangswiderstand deutlich!


    Damit man mit einer Platine die Datenleitungen in 3 Richtungen bekommt, muss man die Pinheader und Buchsen für die Richtung nur richtig Bestücken... hab es als UP, DOWN, SIDE beschriftet... ein seitlich zurück gibt es nicht, wird aber auch nicht gebraucht....


    Hat man alle Platinen bestückt, muss man sie nur noch zusammen stecken... Möchte man irgendwann eine Reihe oder Zeile mehr, braucht man sie nur noch dazwischen Stecken/Schrauben :)



    und noch mal halb Bestückt von oben



    Der Millimeter der hier nicht passt, den bekomme ich noch raus gedrückt...


    ... zum Preis... die BOM sieht so aus...



    Da alles mit der Quallität der LEDs steht und fällt, der ich da nicht zu den billigsten greifen, sondern eher billig und gut! Hab da schon mit Turi (Nino) gesprochen. Der Preis für die LEDs ist also noch nicht ganz so sicher... da bezahl ich lieber ein paar Cents drauf, als das ich mich hinterher Ärger! Die Preise sind auf 100 Platinen gerechnet und ohne Netzteil...



    Noch ein Wort zur Sicherheit... Es sind zwei PADs für eine Transildiode von Reichelt vorgesehen... Diese würde ein Verpolen kurzschließen und eine Überspannung ab 6,8 Volt abblocken/kurzschließen um die ganze Matrix zu schützen. Man kann die auf jeder Platine bestücken, aber ich werde es wohl nur an den Einspeisepunkten tun... Natürlich sind die Dioden auch irgendwann thermisch am Ende... eine Flinke Sicherung in der Zuleitung würde weiterhin zur Sicherheit der Matrix beitragen...



    Ich hoffe ich habe euch nicht mit noch einer Matrixstory gelangweilt... :)


    Sobald ich aus dem Urlaub zurück bin (Ende September) gibts dann wieder Bilder, wie die Matrix ensteht!


    Bis dahin wünsch ich mir Anregung und Kritik!


    Grüße


    Basti


    P.S. Eagle File zum Nachbau im Anhang

  • Hey Basti,


    tolle Arbeit Respekt!


    Wir werkeln gerade an was ähnlichen, was dann aber doch ganz anders ist, egal davon gibt's später mehr.


    Dein Projekt ist gut durchdacht und super umgesetzt! :thumbup: Zwei Fragen kommen mir in den Sinn:


    1.) Sind das auf den Bildern die schwarzen PLC66 vom Turi!? Wenn ja wie sind die so?


    2.) Wo lässt Du die Platinen fertigen wenn Du bei einem Los von 100 schon zu nem Stückpreis von 1EUR kommst!? Das erscheint mir recht günstig bzw. das hätte ich erst bei höheren Stückzahlen erwartet!?



    Prost und ein schönes WE!


    Pepe

  • Hossa!


    Da nutze ich doch die Gelegenheit, und werfe ein paar Fotos unserer letzten Matrix (25 m², 2352 Pixel, 3kW) in die Runde :)


    https://www.facebook.com/media…47272&type=3&l=51d823786d


    und ein kleines Video


    www.youtube.com/watch?v=KdqpPJ-LSoI&list=UUGttmR2jQiqcGfJq4RUse_w


    Und hier noch eines der Vorgängerin (15 m², 1450 Pixel, 2kW)



    Details zu Schaltung, Mechanik, etc. gerne bei Interesse!!


    Viele Grüße
    Andre

  • 2bl, die hab ich doch schon auf dem Forum gesehen... mit den Pixelplatinen und den Aluprofilen... sehr geil und ne Menge Arbeit! :)


    Die Systeme unterscheiden sich deutlich, da ich nicht so helle Pixel mit weniger Abstand für den Heimbereich bauen möchte....


    Was mich dazu noch interessieren würde... Wie macht sich das Flachbandkabel? Gabs da schon Ausfälle? Ich weiß das man bei uns auf Arbeit bei jeder Umrichterrevision grundsätzlich alle Flachbandkabel gewechselt hat, weil die Klemmkraft mit dem Alter schwindet und es zu Ausfällen kommen kann, die keiner gerne Sucht... Bei Pixelplatinen ist das wohl deutlich einfacher... dort wo es aufhört zu leuchten, sollte auch das Problem liegen :D



    pepe, ich bin recht neu mit den LEDs und hab wenig Ahnung. Daher kann ich dazu gar nicht so viel sagen... Aber ich bin in dieses Forum gekommen, weil meine bedrahteten 5 mm RGB LEDs kein ordentliches weiß erzeugt haben. Dieses Problem kann ich bei den LEDs von Turi überhaupt nicht mehr feststellen! Schon mal nen riesen Pluspunkt für mich :)


    Ja die Platinen sind schon nen absoluter Hammerpreis. Natürlich nur aus China möglich! Da wo sie das Ätzmittel noch in den Fluß schütten dürfen :thumbdown:
    Naja, da bin ich immer zweigeteilt ob Geiz wirklich so geil ist... aber in diesem Fall habe ich die Platinen von hier: http://www.seeedstudio.com/dep…vice-p-835.html?cPath=185

  • Hab mir die Platinen heute mal kurz angesehen und finde die recht gut gelungen. Der Pixelpreis ist schon sehr gut und basiert auf Handlötung, wenn ich nicht irre.


    Das mit der Stromversorgung ist durch die Verteilung ganz clever gemacht. Es entsteht hinten durch die Schraubklemmen eben nur ein gewisser Abstand, so dass man die Befestigung mit Abstandshaltern machen muss. Aber durch die Stabilität in sich müssen das wiederum nicht so viele sein. Was mir noch in den Sinn kommt aufgrund auch der Diskussion mit den Problemen in einem anderen Thread ist, dass man schauen muss, ob es über die Fläche Potential-Unterschiede gibt. Hier muss man ggf. an ein paar Stellen mehr einspeisen. Waren die Bohrungen eigentlich auf Masse gelegt? Dann könnte man da über die Abstandsbolzen noch eine Anbindung an eine Alu-Platte machen.


    Also für eine indoor-Matrix ist das eine gute Sache. Da kann man durchaus auch mal ein paar Platinen von Hand löten.

  • Was mir noch in den Sinn kommt aufgrund auch der Diskussion mit den Problemen in einem anderen Thread ist, dass man schauen muss, ob es über die Fläche Potential-Unterschiede gibt.


    Ja, darauf hab ich besonders acht gegeben... Ein Abfall der Plusleitung um ein paar 100 mV ist nicht weiter schlimm, aber die Masse ist auch Bezugspotential für die Datenleitungen (logisch). In dem Beitrag (wenn wir vom selben sprechen) gabs einen Zusammenhang zwischen Masseanbindung und machbarer Datenrate. Wenn ich die Matrix aufgebaut habe und die läuft mit 12 MHz (auch wenn nicht nötig) bin ich sehr zufrieden :)
    Bei der Masse habe ich mir auch besonders Mühe gegeben... wie am Eagle Bild für Ground gut zu sehen, ist auf der Rückseite eine fast durchgängige Massefläche 8)


    Ja bestücken für meine 46 Platinen sicher noch zu teuer. Aber wäre schon bequem. Ich werde aber auch mal die Zeiten festhalten, wie lange man an einer Platine lötet...

  • Mir leuchtet gerade ein, nachdem ich die "Hochstromtests" abgeschlossen habe, muss ich sicher die Vorwiderstände wechseln.... Hab gerade überlegt: fast 100 Watt LED Leistung auf 30x60 cm ist vielleicht ein bisschen zu heftig... man soll ja nicht blind werden... :D


    Pepe, ich hab gelesen das du deine 32x16 Pixel Matrix mit 7 mA pro Farbe fährst?! Ist das ausreichend auch an hellen Tagen (Indoor)?


    *edit*
    2bl Ah ich hätte vielleicht mal eher auf den Facebook-Link klicken sollen... Also nicht Facebooker wird man ja sonst ausgegrenzt, aber hier konnte ich Bilders gucken :D


    Wie ich also sehe, habt ihr das Flachbandkabelsystem (ich hoffe ich verwechsel das nicht mit nem anderen Aufbau?!) verworfen und euch längliche Verteilerplatinen machen lassen... Das ne sehr gute Idee, schaut gut Robust aus!
    Dennoch würde mich mal interessieren ob's beim Vorgänger Probleme mit dem Flachbandkabeln gab?!

  • Pepe, ich hab gelesen das du deine 32x16 Pixel Matrix mit 7 mA pro Farbe fährst?! Ist das ausreichend auch an hellen Tagen (Indoor)?


    Das ist eine sehr subjektive Frage! :P Ich habe bisher auch an hellen Tagen nix an Helligkeit vermisst! Und dabei ist bei uns sogar noch ne Plexiglasscheibe zwischen LEDs und Betrachter die auch noch ein bisschen Licht "schluckt" :-)


    LG,


    Pepe

  • Mm, jetzt war ich mit dem Denken etwas langsam hier noch ein Nachtrag:


    Die 7mA sind ja bei uns nur "virtuell" durch das Multiplexen !!! In Wirklichkeit sind's 70mA die dann auf 1:8 gemuxt werden wodurch jed LED ein 8tel ihrer Zeit an ist (rechnerisch / virtuell sind das dann 8.75mA). Was natürlich auch ein achtel Intensität macht.


    [in der aktuellen Version sind wir sogar auf 35mA (was virtuell 4.3mA pro LED macht) übergegangen was immer noch vollkommen OK ist]


    Ich bin mir nicht so sicher (und bezweifle sogar) das es egal ist ob man eine LED


    a.) mit 20mA 50% ihrer Zeit an hat


    oder


    b.) mit 10mA 100% ihrer Zeit


    Denn eines ist sicher bei a.) ist die Helligkeit EXAKT 50% von der bei 100% und 20mA. Bei b.) hingegen hängt die Intensität von der Kennlinie der LED ab, ist aber sicher nicht 50%.


    Man müsste da glatt mal ein Experiment machen :P


    LG,


    Pepe


    PS: Aber eines ist ganz sicher, die 20mA brauchst Du nur wenn Du a.) sadistisch veranlagt bist oder b.) wie 2bl das Ganze für den Outdoor-Bühnen-Einsatz nehmen willst! ;)

  • PS: Aber eines ist ganz sicher, die 20mA brauchst Du nur wenn Du a.) sadistisch veranlagt bist oder b.) wie 2bl das Ganze für den Outdoor-Bühnen-Einsatz nehmen willst! ;)

    Hallo!


    Da möchte ich zustimmen! Indoor muss man unser Teil manchmal recht weit runterdimmen, wenn es dezent agieren soll, was bei 8 Bit Auflösung natürlich ganz massiv vom Dynamikbereich wegnimmt (50% Helligkeit -> nur noch 7 Bit Auflösung pro Farbe)...
    Ich denke mit einer Handvoll mA pro LED kommt man indoor sehr gut aus bei der Dichte!!


    Viele Grüße
    Andre

  • Okay, dass doch mal ne Richtung... ~8 mA...


    Jap, wegen der Dynamik werde ich auch die Widerstände wechseln...


    Kleiner Zwischenbericht... Ich brauch aus dem kalten heraus aufgerundet 8 Minute für eine SMD Bestückung. Kann man natürlich noch optimieren indem man immer die selben Bauteile bestückt... Trotzdem bin ich bei meinem Vorhaben sicher bei > 6 Stunden für die Bestückung (SMD + THT)...
    Naja so ist das halt, wenn man selber bastelt ;)

  • Hallöchen,


    man kann sich die zu erwartende Leuchtdichte ja auch ungefähr ausrechnen. Da es sich bei den LED Chips ohne Linse (auch die mit diffusem Epoxy gefüllten) praktisch um lambertsche Strahler handelt, ist so jeder PLCC6-Pixel insgesamt auch ein lambertscher Strahler in seinem Flächenelement.


    Wenn man nun die ganze Matrix als Leuchtfläche betrachtet (obwohl man natürlich je nach Betrachtungsabstand und ohne diffuse Plexi-Front die einzelnen Pixel noch deutlich wahrnimmt), kann man die Leuchtdichte der ganzen Matrix grob bestimmen, wenn man annimmt, dass jeder Pixel das Quadrat des Pixelabstandes als Fläche hat.


    Eine dieser PLCC6-LEDs von Turi wird bei 20 mA Bestromung pro Farbe (bzw. nach dem Weissabgleich 20 mA für die am stärksten zu bestromenden Farbe) bei Weiss sicherlich locker 2000 mcd in Abstrahlrichtung bringen. Bei 8 - 10 mA wird man also sicher gute 1000 mcd (= 1 cd) erreichen.


    Dein Pixelabstand beträgt nun (aufgrund des Layouts geschätzt) ca. 25 mm. Jeder Pixel hat also eine Fläche von 625 mm^2 (= 0,000625 m^2). Es ergibt sich also für die gesamte Matrix bei Weiss und 8 - 10 mA eine Leuchtdichte von ca. 1 cd / 0,000625 m^2 = 1600 cd/m^2. Ein heller TFT-Bildschirm hat bei Weiss ca. 500 cd/m^2, viele haben weniger. Somit dürftest du mit 8 - 10 mA im Innenbereich auch bei Tageslicht keine Probleme haben. Ich würde sogar vermuten, dass du auch mit deutlich weniger mA gut auskommst. Ohne diffuses Plexi vorne dran wirst du die einzelnen Pixel natürlich noch viel heller (aber eben auch deutlich als Pixel) wahrnehmen, da die Leuchdichte der ganzen Matrix natürlich eine Mittelung über die ganze Fläche darstellt.


    Mit diffusem Plexi ändert sich übrigens die Berechnung nicht, da die angestrahlte Fläche wiederum selbst einen lambertschen Strahler bildet. Das Licht wird einfach besser über die Fläche verteilt, so dass man die einzelnen Pixel nicht mehr so gut erkennt. Die Leuchtdichte insgesamt bleibt aber die gleiche, natürlich abzüglich der Verluste durch das Plexi. Bei stark lichtstreuendem Plexi mit trotzdem hoher Transmission (Satinice oder Satin Ice) betragen diese Verluste aber 'nur' ca. 10 - 17 %.


    Übrigens solltest du unbedingt einen dunklen (schwarzen) Hintergrund für deine LEDs wählen, wenn du wirklich genügend Kontrast und vivide Farben für die Matrix auch bei Tageslicht haben möchtest. Das gilt übrigens auch dann, wenn du Kästchen für die Pixel mit diffusem Plexi drüber planst. Dann sollten auch die Wände der Kästchen möglichst schwarz sein. Es verbieten sich dann auch allzu milchige Plexi-Sorten, da diese im Tageslicht einfach zu hell sind und somit auch den Kontrast negativ beeinflussen. Als Plexi eignen sich die von mir oben erwähnten Sorten, eben mit guter Streuung und trotzdem hoher Transmission. So wird auch das Tageslicht kaum reflektiert, sodern geht durch das Plexi und wird grösstenteils vom schwarzen Hintergrund geschluckt. Da deine Platinen weiss sind, könntest du sie z.Bsp. mit matt-schwarzem Deko-Papier (mit Ausschnitten für die LEDs) bedecken.


    Gruss
    Neni

  • Hallo synvox,


    danke für deine Rechnung. Ich versuch das Erscheinungsbild von Pepes 32x16 Matrix zu treffen, also keine Pixelwände dazwischen.


    Das System ist schon vorhanden, ich wollte schon seit 4 Jahren eine Matrix dafür bauen :D


    Und zwar ist es eine Sicherheitsglasplatte (da ein Tisch) die auf der Unterseite aufgeraut ist. Da es noch recht durchsichtig ist, war die weiße Farbe der Platinen für mich pflicht (absicht), sonst hätte ich ja schwarz bestellen können ;)
    Ich muss dann einfach mal sehen wie es aussieht, mit der höhe spielen usw.
    Ich seh da noch keine Probleme... die Streunung geht hoffentlich unter...


    Grüße


    Basti

  • So... wollte mal wieder Projektlebenszeichen geben ;)


    War jetzt knapp 14 Tage im Urlaub und anschließend habe ich etwas Motivation gesucht... aber heute ging es weiter...


    Hatte vor paar Tagen mit nem Bügeleisen expermentiert... das wurde leider nur 150 °C heiß... was aber ideal als Preheater dienen konnte... das Finish habe ich dann recht brutal mit einem Heißluftföhn aus der Werkstatt vollbracht.
    Letztendlich war aber kaum Zeitersparnis zum Handlöten fest zu stellen... also habe ich nach nen Versuchen heute wieder mit Lötkolben gelötet.
    Habe in zwei Stunden ca. 128 LEDs, 35 Widerstände und 35 Kondensatoren gelötet...


    Status: Halbfertig... noch 1/3 der LEDs und 35 WS2803, die sich aber sehr gut löten lassen... (großer Beinabstand)
    Dann kommen noch die Drahtbauteile (Verbinder) und fertig ist die Matrix...:)


    Grüße


    Basti


    P.S. Die PLCC6 eagle lib ist gut fürs Handlöten, aber für reflow weniger geeignet....


    *edit*


    Noch ein kleines Bild