3x3x3 und 5x5x5 LED cube an Raspberry PI

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  • Hey Leute,

    ich möchte euch hier mal mein kleines Projekt vorstellen. Ich möchte einen LED cube mit dem Raspberry PI steuern. Zunächst ein 3er Cube (hat auch schon funktioniert) und danach ein 5er Cube (kommt jetzt). Wenn es bis dahin geklappt hat, soll der 6er RGB cube kommen.

    Ich steuere die LEDs über Schieberegister an. Diese benötigen 1 Signaleingang, 1 Clock sowie 1 Reset und natürlich Spannungsversorgung. Jedes Schieberegister hat 8 Ausgänge. Ich habe für jedes Schieberegister einen eigenen Signaleingang und für alle gemeinsam den Reset sowie den Clock.

    Die LEDs habe ich so angeordnet, dass jeweils der Pluspol von einem LED "Turm" zusammen ist (also insgesamt 9 Türme und somit 9 Pluspole) und die Minuspole habe ich jeweils Ebenenweise zusammen gemacht (3 Ebenen, 3x Minus). Somit kann ich jede LED einzeln ansteuern. Als kleines Beispiel: Wenn ich Ebene 2 ansteuere und den Turm in der Mitte, wird nur die LED genau in der Mitte leuchten, da diese LED als einzige mit + und - Verbunden ist.

    Ich hoffe, das genügt vorerst als Erkärung, wenn noch Fragen sind, einfach Fragen :)

    Als Bauteile habe ich für den 3er Cube benötigt:
    3x IC 74164 (2 ICs für die Türme, 1 IC für die Ebenen)
    9x 30 Ohm Vorwiderstand (LED braucht 3V, 20mA. IC liefert 3,5V, daher 30 Ohm)
    9x LED Orange
    3x Transistor BC107 (diese Schalten den minus der Ebenen)
    und eben den kleinkram zum löten.

    Mein Ausbilder würde mich zwar dafür direkt steinigen, aber ich habe (noch) keinen Schaltplan für das ganze :D habs mir aus dem Kopf zusammengebaut, weil es so simpel ist. Einen Platinenplan habe ich allerdings (ist schon für den 5er LED cube vorbereitet, deswegen 2 ICs mehr). Ein Demo Video folgt noch die Tage, habe momentan alle Verbindungen weg, da ich den Raspi noch für andere Sachen benutze. Falls Interesse besteht, kann ich auch den Code zu dem Cube posten. Habe das Programm in C++ geschrieben und auf wiring pi zurückgegriffen.

    Für den 5er Cube werde ich am Wochenende die LEDs bestellen (dieses mal blau und 5mm) und sobald sie da sind eine Schablone aus Holz anfertigen, damit der Cube schön gerade wird.

    Für Fragen/Anregungen/Kritik bin ich natürlich immer offen :)

  • uhhh, Streifenraster, wie nostalgisch ;)
    Ich würde TPIC5B595 als Schieberegister nehmen. Die Ansteuerung ist gleich aber die Belastbarkeit ist höher. Du liegst bei 3 leuchtenden LED schon über den 50mA maximalem Gesammtstrom pro IC.
    Daß es den BC107 noch neu gibt konnte ich kaum glauben, der BC327 paßt aber besser und ist 'moderner'.

    Um Deine ganze Schaltung umzuwerfen schmeiß ich mal dem MCP23017/MCP23S17 in den Ring. Das sind 16Bit (2x8) Portbausteine für den I2C- oder SPI-Bus. Damit kannst Du die ganze Datenschieberei der Hardware überlassen

    Aber nettes Projekt

  • Ja ich weiß, Hardware ist etwas veraltet, aber ich hatte die Bauteile alle noch da, hat mich also nix gekostet :)
    Die Strombelastung ist relativ egal, da ich immer nur 1 LED ansteuere, aber eben ganz schnell, so dass man es nicht sieht.
    Werde die Schaltung wahrscheinlich auch für den 5er cube beibehalten. Aber ab dem 6er RGB cube werde ich wohl auf so etwas zurück greifen müssen. Benötige ja dann 114 Ausgänge und das wird mit schieben dann sehr doof :D

    Können die von dir erwähnten Bauteile dimmen? Also Software dimmung? Weil ich hätte für den rgb cube gerne die Möglichkeit, per Software jede Led einzeln zu dimmen, um das volle farbspektrum zu haben...
    Und kann man das ganze immer noch mit C++ programmieren? Kann mir nämlich grade nicht vorstellen, wie genau dir Daten aussehen, die ich an den IC schicken soll.

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  • 114? 6x6+6 Ebenen sollten 42 sein oder klappt das mit dem Denken heut noch nicht bei mir?

    PWM können die Ports nicht, dafür könntest Du PCA9685 nehmen, das sind 16Kanal-PWM-Controller speziell für LEDs. Du wirst aber feststellen, daß PWM und Multiplexen zusammen nicht ganz trivial ist.
    Ich wüßte jetzt keine Hochsprache, die besser dafür geeignet währe als C.

  • Hallo,

    super das du so eine Cube vorstellt.
    Das Projekt habe ich mir vorbehalten wenn ich besser mit C umgehen kann.
    Aber ein 6x6x6 Cube hat 216 LED´s (6x6=36 Eine Ebene x6 Ebenen sind 216)

    Ich habe mich bis jetzt nur ein wenig mit der Mechanik (So nenne ich mal das Löten der LED,s) beschäftigt.
    Ich würde gerne einen 8x8x8 (512LED´s) als Lernträger bauen also C lernen.

    cu pfaelzer


  • 114? 6x6+6 Ebenen sollten 42 sein oder klappt das mit dem Denken heut noch nicht bei mir?


    Dein denken klappt noch nicht ganz :P 6x6+6 stimmt für einen Standard cube, nicht bei einem RGB cube. Da sind ja pro LED drei Anschlüsse da (mit gemeinsamen minus insgesamt 4) also 114.
    Den LED Treiber von dir schau ich mir mal an. Weil wie gesagt, spätestens beim 6er RGB brauch ich was neues als Schieberegister.


    Ein 8er cube war mir zuviel. Dafür sind mir auch die LEDs zu teuer (ich benutze 5mm diffuse, superhelle blaue LEDs für den nächsten). Außerdem zuviel zu löten :D da probiere ich mich lieber am 6er RGB.

    Das Anzeige von Uhrzeit oder so etwas wollte ich erst bei dem großen Würfel machen, da man bei dem kleinen nicht so viel erkennen kann...


    EDIT: vielleicht noch als kleine Anmerkung für dich, pfaelzer. Ich würde an deiner stelle zumindest einen 3er testcube bauen, weil es ist sehr schade wenn der große cube wegen eines kleinen Fehlers nicht funktioniert, den man durch testen ausmerzen könnte.
    Die Rechnung bezieht sich übrigens auf die Anzahl der Ausgänge, die man braucht um den Würfel zu steuern.

    Gesendet von meinem HTC One X mit Tapatalk 2

    Einmal editiert, zuletzt von Thothothomas (22. Februar 2013 um 11:11)

  • Tipps fallen mir viele ein z.b. große Massen an LED bekommst du am besten aus der E-bucht, ich habe 1000 super helle für 18,50 bekommen.
    Die Lieferung dauerte etwas weil aus Hongkong.
    Die LED wurde ich von unten Schwarz anmalen damit sie nicht von den unteren eingeleuchtet werden.
    Und matte sehen optisch besser aus.

    Du solltest mal das hier durchlesen da findest du bestimmt noch paar Anregung.

    http://www.mikrocontroller.net/topic/233532

  • Ich habe schon einen Led Cube 8x8x8 aber über einen microcontroller angesteuert. mit Blauen LED´s aus China , die sind sogar Low current.
    Meiner meinung nach pervekt gibt es aber leider nur im 1000er beutel :D .. aber ich denke dass ist kein problem ich habe jetzt über all blaue Led´s :D

    hier der link, und wenn jemand es sehen möchte stelle ich auch gerne mal ein foto von meinem cube online :)

    das sind die gleichen kosten genau so viel wie aus china meinen händler gibt es leider nicht mehr aber wie gesagt sind die gleichen
    http://www.ebay.de/itm/1000-3mm-Blue-Diffused-LED-5k-MCD-Bulb-Lowest-Price-/220932347961?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3370981839


    Bei Fragen Gerne auch per PN

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