3D LED Cube - Fragen zur Elektronik

[Fightclub]

Hallo zusammen,

da ich demnächst endlich Semesterferien habe und hoffentlich keine Nachprüfungen schreiben muss hatte ich mir überlegt doch mal einen 3D LED Cube zu bauen. Auch bekannt als 3D LED Display oder 3D Borg.

Das Konzept ist auch schon recht weit gereift. Ich wollte zuerst anfangen mit einem 3*3*3 Cube.
Zur Ansteuerung hatte ich mir überlegt 12 Transistoren zu benutzen. Hierbei dienen 3 der Ansteuerung der Ebene, wobei Masse durchgeschaltet wird. Die restlichen 9 dienen der Ansteuerung der Position auf dieser Ebene; hierbei wird + durchgeschaltet.

Ich könnte zwar auch einen 40 poligen Mega32 nehmen und damit jeden der Transistoren mit einem Pin ansteuern, allerdings ist mir das etwas blöde, auch in Hinblick auf eine spätere Erweiterung. Meine Idee war es jetzt über den AVR ein binäres Signal auszugeben, dass dann von einem externen Controller entschlüsselt wird und die entsprechenden Transistoren ansteuert. Bei 9 Transistoren für die Spalte bräuchte ich also ein 4bit Signal. Für die Umwandlung würde sich in meinen Augen ein De-Multiplexer anbieten, allerdings bin ich bei reichelt, etc. bisher nicht so wirklich fündig geworden, habe auch schon einige Datenblätter gewälzt, aber mit den elektronischen Schaltbildern komm ich da als Informatiker noch nicht so zurecht, bei uns sehen DeMuxe irgendwie immer anders aus

Kann mir da jemand eventuell einen Demux empfehlen?
Am optimalsten wäre natürlich ein 4->16 Demux, aber ich könnte mir auch eventuell aus kleineren Demuxen einen größeren bauen.

So und jetzt seid ihr dran:
Verbesserungsvorschläge, Fehler die ich übersehen habe und natürlich Tipps für Demuxe Immer her damit!


Viele Grüße
Fightclub

[Volker K.]

Auf dem CCC hab ich sowas gesehen auch mit nem AVR gesteuert. Bei blinkenlights und diesem Chaos Radio Express Beitag solltest du genug Anregungen finden

[Elektronikmann]

4 zu 16 74154
Demulti sind noch:
4051
4052
4053
4067
74138
74139
74154
74155
mfg

[Fightclub]

ok danke schonmal für die liste von demuxen. Den 74154 hab ich leider nur bei conrad gefunden und da auch nur für 3 euro =( aber wäre halt quasi perfekt.

Mir ist grade die idee gekommen, dass es ja eigentlich auch mit einem Decoder funktionieren müsste. Mal schauen was sich da so finden lässt.

edit: so hab mich umgeschaut, so wie es aussieht werde ich den 7442 nehmen, einen 4x16 Decoder der für meine zwecke recht perfekt aussieht.

[Ls4]

Hallo,

ich bin neu hier in dem Forum.
Ich stell mich erstmal vor. Ich heiße Tim bin 21 Jahre und studiere Informatik.

Dein Projekt klingt sehr interessant

die Idee mit einem Demux ist natürlich eine sehr gute Lösung.
Solltest du keinen Demux finden kannst du auch einen selber bauen. ein 1zu4 demux besteht aus 4 * 3 fach und-Gattern

du kannst natürlich das DIng auch selber bauen. dafür brauchst du nur and gatter und einen inverter.
du invertierst jedes bit.
das erste and gatter schaltet wenn jedes steuerbit 0 ist also legst du alle invertierten bits+ das eingangsbit an ein and gatter an.
das zweite schaltet bei 0001 also alle invertierten Bits bis auf das letzte anlegen usw....

eine andere Lösung ohne Demuxe wäre einen Steuer µC zu verwenden und die Leds einzeln über Controller anzusteuern.
Also jede Led einzeln an einen Pin und den Controller über I2C an den Master anschließen.
So kannst du ber I2C beliebig viele dieser Cubs zusammenschalten und über den Master steuern.

Ich hoffe ich konnte helfen

Gruß Tim

[Fightclub]

Hi Tim, danke für die Tipps, aber das hatten wir dieses Semester auch in der Vorlesung. Studiere nämlich auch Informatik

Habe inzwischen eine einfachere und billigere Lösung gefunden. Und zwar einfach einen 4x16 Decoder. Der ist deutlich günstiger als ein Mux und da keine großen Ströme fließen auch ganz gut geeignet.

Zum Durchschalten der Ebenen ist mir noch etwas eingefallen und zwar kann ich das ganze einfach über einen Pin machen indem ich diesen als Clock nehme für einen 10bit-Zähler. Damit habe ich für n Ebenen nur genau einen Ausgang am AVR belegt. Man muss dann halt n/10 Zähler verwenden, aber das ist ja nicht das Thema. Über 10 Ebenen wird das ganze eh schon zum logistischen Meisterwerk Alleine der 10x1024 Decoder

Leider habe ich bisher noch nicht die Zeit gefunden den Cube zu bauen, werde euch aber auf dem Laufenden halten.

[Ls4]

gern geschehen!
Ich bitte um Fotos

Gruß Tim

[elektrouwe]

warum ist dir 1 Ausgang pro LED zu blöde ? kommt nämlich drauf an was du mit deinem
3D Würfel machen willst: statische Ansteuerung ist angenehm für's Auge und lässt sich
leichter (PWM)dimmen. Wenn du einen heftig gemultiplexten Würfel in der Hand
hin und herdrehst wird er auch bei hoher refreshrate flackern.
Dann kommt noch die elektische Seite hinzu ( die Informatiker nicht interessiert,
ich weiss Bescheid ) : bei einem 1 aus 16 Dekoder muss dein Dekoder 16 mal mehr
Strom liefern als bei statischer Ansteuerung also zB. statt 20mA also 320mA.
Was da wohl der 74xxx dazu sagt - und selbst mit zusätzlichem Treiber, was
sagt die Leuchtdiode dazu - ??? Mit Standard-LEDs liegst du mit > 1:4 meistens
ausserhalb der specs. Meine Lösung wäre 1 kleiner uC pro Ebene und die per
1..3wire bus verbinden. Für eine 4x4x4 Lösung wäre auch uC + Schieberegister-
kette interessant ( 2X4094 pro Ebene)

[Fightclub]

Ein Ausgang pro LED ist mir zu blöde, da ich das ganze von Anfang an so realisieren möchte, dass die Grenzen fast nur durch die Materialkosten des Cubes begrenzt sind. Eine Lösung mit einem Kanal pro LED ist mir dafür zu unflexibel.
Ob das ganze dann wirklich flackern wird wird sich ja zeigen.
Die elektrische Seite interessiert einen als Informatiker in der Tat nur sehr begrenzt. Allerdings dürfte die Strombelastung des 74xxx keine so große Rolle spielen, da hinter jedem Kanal eh noch ein Transistor geschaltet wird. Wenn ich das im Datenblatt grade richtig gesehen habe haben die Transistoren die ich verwende einen Verstärkungsfaktor zwischen 110 und 800. Bei ausgegeben 20mA wären das im schlimmsten Fall 0,18mA. Nehmen wir den Fall an, dass der Decoder 16 Kanäle treiben muss wären das dann lediglich 2,88mA. Ich denke das wird der noch verkraften

Mit Standard-LEDs liegst du mit > 1:4 meistens
ausserhalb der specs.

Habe ich leider nicht verstanden

[Fightclub]

Hi,
ist jetzt eine sehr spezielle Frage, aber ich werde aus dem Datenblatt nicht ganz schlau:

Datenblatt

Und zwar geht es um den Pin 1 (LE - Latch Enable)

PIN NO.----SYMBOL----NAME AND FUNCTION
1------------LE----------latch enable input (active HIGH)

Klingt für mich als würde er die 4 Eingänge DIREKT durchschalten, soblad an Pin 1(LE) ein HIGH anliegt. Zudem steht auf Seite 4 unten unter Notes:

1. LE = HIGH

Das bestärkt mich wieder in meiner Vermutung dass er bei LE = High immer durchschaltet, also erst richtig funktioniert.


ABER: Ich kenne Latches nur als eine Art kleiner Speicher, der durch ein Clock Signal gesetzt wird (oder waren das FlipFlops )

Viele Grüße
Fightclub

[Achim H]

Klingt für mich als würde er die 4 Eingänge DIREKT durchschalten, soblad an Pin 1(LE) ein HIGH anliegt. Zudem steht auf Seite 4 unten unter Notes:

1. LE = HIGH

Der Hinweis unter Notes bezieht sich auf die darüber dargestellt Tabelle. Die Voraussetzung einer Umwandlung eines Nibble in dezimaler Form findet nur statt, wenn LE auf High gesetzt ist. Solange diese Eingang mit einem Low-Pegel versehen ist, werden die Eingänge zum DMUX nicht durchgeschaltet. Siehe auch Funktions-Diagramm Fig. 4. Das Demultiplexing funktioniert nur statt, wenn Pin 23 mit einem Active Low versehen wird.

Ob der Hexwert tatsächlich zwischengespeichert wird, kannst Du testen, indem Du Pin 1 und Pin 23 auf High setzt. Damit müsste der Wert nur bis in den Latch gelangen. Erst nach Freischalten des Pin 23 mit einem Active Low müsste die Umwandlung gestartet werden (falls noch ein Wert im Latch vorhanden sein sollte).

mfg Achim

[Fightclub]

ok das ganze nicht läuft wenn Pin 23 High ist, soweit war ich auch schon...

Wenn LE auf High liegt funktioniert er also als ganz normaler Decoder und ich muss kein getaktetes Clock-Signal an den Pin 1 anlegen?

edit: habs mal zusammengeführt

[Achim H]

Wenn LE auf High liegt funktioniert er also als ganz normaler Decoder und ich muss kein getaktetes Clock-Signal an den Pin 1 anlegen?

Von einem getakteten Clocksignal habe ich im Text nichts gelesen.

Das einzige, was ich noch zu Pin 1 gefunden habe, steht im Text am Anfang der 2. Seite rechts:

Zitat:
"When LE goes LOW, the last data present at An are stored in the latches and the outputs remain stable."

Übersetzt:
Der letzte Datensatz am Eingang wird gespeichert, wenn LE auf Low geschaltet wird.

edit: habs mal zusammengeführt

Du böser Bube. Und ich such schon, wo meine Antwort abgeblieben ist.

mfg Achim

[Fightclub]

Von einem getakteten Clocksignal habe ich im Text nichts gelesen.

Das einzige, was ich noch zu Pin 1 gefunden habe, steht im Text am Anfang der 2. Seite rechts:

Zitat:
"When LE goes LOW, the last data present at An are stored in the latches and the outputs remain stable."

Ok alles klar, also lege ich einfach den LE mit nem Pullup-Widerstand (10k?) auf Plus und der IC arbeite wie ein normaler Decoder

edit: habs mal zusammengeführt

Du böser Bube. Und ich such schon, wo meine Antwort abgeblieben ist.

Mir ist aufgefallen dass das Thema "Fragen zur Elektronik" hieß und ein zweites Topic daher überflüßig wäre

MfG Fightclub

[luckylu1]

tja, meine antwort ist auch verschwunden, nochmal mach ich mir die mühe nicht, sorry

[Ls4]

ich vermute einfach mal, dass es dennoch nicht flackern wird.
so ein Atmega oder PIC kann ja wirklich schnell takten

Gruß Tim