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[[None|None]]Workshop: Sammelbestellung der Teile und gemeinsamer Bau von LED-Cubes

Da der LED-Cube von Thomas so viele Leute begeistert hat, wollen wir gemeinsam die nötigen Teile bestellen und gemeinsam in einem größeren Workshop Cubes bauen. Los gehen soll es mit einem einfarbigen 4x4x4 und dann einem 8x8x8. Wer dann noch mehr will, findet bestimmt auch Mitstreiter für einen RGB-LED-Cube in 8x8x8 oder größer Thomas möchte seine Erfahrung mit in den Topf werfen und uns bei Planung, Bestellung und Bau unterstützen.

Infos und Teilnahme

Wer mitmachen will, findet über die Wiki-Seite hinaus gehende und aktuelle Infos in einer eigenen Kategorie im Blog. Bitte auf jeden Fall die eigene Mailing-Liste für den Workshop abonnieren und in einer ersten Mail kurz "Hallo" sagen, hier läuft die weitere Koordination.

Termine

Noch offen, werden auf der Mailing-Liste koordiniert...

[[None|None]]Kosten

Thomas hat auch schon erste Varianten durch kalkuliert, damit wir Preisvorstellungen haben: * 8x8x8 einfarbig, autark: ca. 100-120 Euro Materialkosten (je nach gewünschter Farbe und Größe) * dito, allerdings mit Ansteuerung per Arduino: ca. 90-110 Euro Die Kosten hängen natürlich auch von der Menge der Teilnehmer ab. 100.000 LEDs bekommen wir bestimmt preiswerter als 4.000 Der 4x4x4 wird noch durchkalkuliert ist weitestgehend durchkalkuliert:

ca. 14€ für die elektronischen Bauteile (4€ alleine der ATMEGA, dieser könnte beim 8x8x8 wiederverwendet werden) Bei einer größeren Bestellung wirds bei reichelt natürlich auch günstiger
±10€ für eine fertige Platine, je nachdem wie viele mitmachen…. (wer möchte kann sich das auch auf einem Lochraster zusammenlöten; eine Lochrasterplatine: 1,40€)
2,50€ Grundplatte bzw. Gehäuse aus Kunststoff bzw. Plexiglas - mehr sollte dort ein qm Plexi 3mm Dicke nicht kosten
die Grundplatte kann auch ein altes Küchenbrett oder ein Holzbrett sein - bitte ggf. selber beschaffen!
die LED'S müssen wir nochmal besprechen; da man die aus Fernost günstig beziehen kann sollten sich entweder mehrere Teilnehmer auf eine Farbe einigen ODER diejenigen, die einen 8x8x8 bauen möchten können sich bereits für ±25€ für beide Cubes eindecken.
5€ für einen Programmer. Nicht zwingend notwendig, wenn ihr den Cube einmal programiert irgendwo stehen lassen wollt. Zur Änderung des Programmes zuhause aber leider notwendig.

Bei einer größeren Menge an Teilnehmern können die Preise natürlich noch sinken. Eine Möglichkeit mittels direkter PC-Ansteuerung ist für den kleinen Cube von mir NICHT geplant (ich finde man kann die coolen Animationen (Feuerwerk, Wellen, „Game of Life“-Effekt oder einen Spectrum Analyzer) erst richtig auf dem großen Cube zur Geltung bringen) Der 4x4x4 kann optional über eine serielle Schnittstelle von einem Linux-Pc mit daten gefüttert werden. Bei Bestellung bitte mit angeben, ob die nötigen Platinenbauteile mitbestellt werden sollen oder nicht.

[[None|None]]Interessenten

Interessenten können sich in dieser Liste von Google Spreadsheet https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AmuNQ7oX4WBTdGs2bEU3dEJxV25mQVNtRFZsSEJjeUE Eintragen. Gemäß Angaben werden dann Bauteile bestellt.

LED-Farben & Vorwiderstände

Vorwiderstände

Die Vorwiderstände werden auf eine Eingangsspannug von 5V berechnet. 5 Volt, welche normalerweise über den USB-Port zur Verfügung stehen. Wenn der Cube über Batterien betrieben wird liegt die Eingangsspannung bei 3*1,5V (es sei denn, frische Batterien haben eine noch höhere Spannung??) und mit 4,5V oder weniger auch noch im grünen Bereich.

Der Vorwiderstand an sich berechnet sich dann aus der nötigen Betriebsspannung der LED und des angepeilten Betriebsstromes - je näher der letzendliche Betriebsstrom am im Datenblatt angegebenen Nennstrom der LED liegt, desto heller leuchtet die LED. Der Nennstrom einer LED liegt idR bei 20mA.

Beispiel blaue LED: Bei 5V zur Verfügung stehender Betriebsspannung und bei einer nötigen Betriebsspannung von ~3,3V ergeben sich 1,7V die am Vorwiederstand abfallen müssen. Für 20mA würde sich ein Vorwiderstand von 1,7V/0,02A = 85 Ohm ergeben.

Es spielen jedoch mehrere Faktoren mit hinein, den Vorwiderstand zusätzlich anzuheben bzw zu senken.

der Atmega wird bei eingestellten Nennströmen der LEDs übermässig belastet. Weder der Hersteller noch ich möchte daher eine Garantie geben, dass der Cube dauerhaft im Nennpunkt betrieben werden können. Und die bei den günstigen China-Leds würde ich persönlich auch lieber den Nennstrom etwas runterschrauben. Weiterhin werden diese immer nur in kurzen Stößen (Takten) betrieben. Der Strom in diesem Moment kann aauch höher liegen als zulässig.
- --> Vorgeschlagener Strom:~15mA oder weniger
die Layer-Transistoren weisen ebenfalls eine geringe Spannung an der Collector-Emitter Strecke auf, abhängig vom Basisstrom und vom Collector Emitter Strom. Beim angepeilten Basisstrom von etwa 2mA liegt diese bei maximal 0,3V, (bei 16*15mA = 240mA Layerstrom) wenn alle LEDs eines Layers eingeschaltet sind. In der Berechnung würde ich etwa die hälfte der Betriebsspannung der LEDs zurechnen, um wiederrum einen etwas kleineren Vorwiderstand zu erhalten.

Aus den oben genannten Punkten würde sich für die Blaue LED etwa ein Vorwiderstand zu 100Ohm errechnen. Aus Sicherheitsgründen (u.A. um den ATMega weiter zu schonen) habe ich jedoch noch einen Widerstand aus einer E-Reihe höher gewählt (120Ohm); außerdem kann sich jeder selbst davon überzeugen dass der 4x4x4 Cube dann immer noch hell genug leuchtet
Wer natürlich eine höhere Helligkeit aus seinen LEDs erreichen möchte (grade bei Batteriespannungen), kann den Widerstand zu seinen Zwecken auslegen. Meine hier nun aufgeführten Werte sind Richtwerte @ 5V. Notfalls kann man die Widerstände natürlich auch noch später austauschen.

||Farbe ||Rot||Gelb||Grün||Blau||Weiß||Warmweiß||Violett||...|| || || ||


Größe LED	3mm	3mm	3mm	3mm	3mm	3mm	3mm
Nennspannung [V]	1,8-2,1	1,8-2	3-3,4	3,2-3,4	3,2-3,4	3-3,3	3-3,3
Nennstrom [mA]	20	20	20	20	20	20	10
angepeilter Strom [mA]	15	15	15	15	15	15	7
vorgeschl. Widerstand [Ohm]	220	200	120	120	120	120	250

LED Farben

In der Liste oben habe ich bereits die gängigen LED Farben und größen aufgelistet. Jede Farbe ist auch als 5mm oder gar 10mm (nicht empfohlen) zu bekommen.

[[None|None]]Schaltplan

Prototyp: Die Vorlage zum Design des ersten Prototyp Boards. Der zweite Schaltplan wurde etwas angepasst, u.a. durch die optionale RS232-Schnittstelle erweitert. Version 2:

[[None|None]]Board

Prototyp: So sah das erste Proto-Board aus. Das zweite wurde um die RS232 Schnittstelle erweitert und kann wenn nicht benötigt unbestückt oder abgesägt werden. Version 2: Wieder einmal: falls Verbersserungsvorschläge da sind, bitte per Mail äussern Der Optionale RS232-Kram kann ansonsten auf höhe der USB-Buchse abgesägt werden. Dieses mal habe ich die Leiterbahnen doppelt so dick ausgeführt. Alles im allen sollte das für den kleinen Cube so reichen.

[[None|None]]Proto-Platine

Basierend auf den Proto-Plänen oben hab ich mal günstig eine Proto-Platine fertigen lassen… Versuch macht Kluch denn leider sind die Leiterbahnen etwas Arg dünn. Macht aber nichts, funktionieren wirds trotzdem. Die Platinen die dann gesammelt geordert werden werden dahingehend korrigiert. Ging auch recht schnell zu löten. Mit zeit lassen, nebenher noch chatten und bissl fernsehen hab ich 1h45min gebraucht Nicht schön, sondern selten solls sein (ein paar Widerstände wollten nich ganz so gerade rein wie ich sie wollte…)