3D Led Cube

incl oude discussies en bouwverslagen

Moderator: Beheerdersteam

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » di 03 mei 2011, 22:21

Het heeft (nog) niet direkt een link met zelfbouw audio, toch is het misschien wel geinig het volgende te laten zien. Ter inspiratie.

Vooraf

Stukje voorgeschiedenis, op het moment is een maat toevallig ook collega op het werk, en hebben we nog eens toevallig samen in hetzelfde project gezeten. Hij klopt software, ik zit aan de kant van de harde waren.
Een andere collega kwam op een gegeven moment met een filmpje aanzeten op dumpert.nl, een 3D Led Cube. Onze interesse was direkt gewekt, en nog eens verder gezocht. Er zijn reeds vele Led Cubes op YouTube te bewonderen, in allerlei formaten. Zelfs tot 32x32x32 aan toe, wat een kubus van meer dan 32.000 led's (!) oplevert. Wat gewikt en gewogen, tijden het dagelijkse tussen-de-middag-wandelrondje besloten om zelf een kubus te gaan bouwen.

Overwegingen

Hoe groot? 3x3x3 of 5x5x5 is redelijk eenvoudig, maar beperkt je in je mogelijkheden. We hebben besloten voor 8x8x8=512 led's te gaan. Dit wil je aansturen met een processor, evaluatiekitjes hadden we liggen, geen probleem. Hoe stuur je 512 led's aan? Dit idee hebben we afgekeken van een andere kubus bouwer. Onze 8x8x8 kubus bestaat uit 8 lagen van elk 64 led's. Als je nu elk laag afzonderlijk achter elkaar even aanstuurt en je doet dit zo snel dat het lijkt of alles brandt, hoef je steeds maar 64 led's aan te sturen.

1 kleur of rgb? Natuurlijk is full colour (rgb) het mooist, maar het ging eigenlijk direkt al stuk op de prijs van rgb led's. Je moet er immers 512 hebben, en wel een fatsoenlijk type omdat je anders geen helderheid overhoudt, kom ik zo nog op terug. Ebay gekeken, HongKong sites, probleem is vaak dat er geen duidelijk datasheet bij zit, of het is weer een partij van minder dan 512 led's. Toch besloten om voor 1 kleur te gaan, maar het blijft knagen: als ik ooit ergens geschikt een partij goede rgb led's kan krijgen, wie weet :D

De praktijk

8 lagen achter elkaar aansturen moet led's met een gemeenschappelijk poot bevatten, bij ons is dat de anode. Dus op elke laag zitten alle anode's met elkaar doorverbonden. Alle 64 led's op die laag wil je afzonderlijk aansturen, dus in de kubus naar beneden toe zijn alle 64 kathodes doorverbonden.

De processor

De processor, we hebben een evaluatiekitje van TI gebruikt dat beschikbaar was, met een Stellaris LM3S8962 microcontroller op 50Mhz, zie foto. Het mooie van zo'n kitje is dat alle i/o's reeds op het bordje zitten, fanzy OLED displaytje erop, drukknopjes om een menu te kunnen bedienen.
Alle niet gebruikte interfaces heb ik van het bordje gesloopt met een heatgun, zodat USB en een slot voor een micro-sd kaart overbleven. Het displaytje wil je natuurlijk in het zicht houden, echter dit zat met een zif kabel vrijwel direkt op het bordje geplakt. Hier had ik dus de zif kabel verleger voor nodig (zie een ander topic :mrgreen: ) maar niet gevonden, dus zelf gemaakt. De pitch is 1mm, dus dit is nog wel te doen. 0.3mm koperdraad op de padjes gesoldeerd, smeltlijm eroverheen als borg, en van isolatietape een bandkabel gemaakt. De schakelaartjes hebben we eenvoudig met losse draadjes naar het bedieningspaneeltje doorverbonden.

De led's

Wat ons opviel bij andere Led Cube's, was dat de helderheid te wensen over laat bij veel cubes. Of er wordt half in het donker gefilmd, of je ziet het amper, intensiteit is belangrijk. Immers, de led's staan maar 1/8 van de tijd aan, 12.5%. Ik heb een aantal led's geslecteerd waarvan bekend was dat ze gewoon goed verkrijgbaar waren. Prijs is ook belangrijk natuurlijk, dus hierop geselecteerd, samen met openingshoek, intensity en eventueel kleur. Je kijkt van de zijkant tegen de led's aan, dus openingshoek kan zeker wat uitmaken. Dt is trouwens in datasheets gedefinieerd als de hoek waar de led nog de helft van de opgegeven intensiteit heeft. Led's besteld dus, en getest door ze met een torretje aan te sturen en ze aan een frequentiegenerator te hangen. Uiteindelijk heeft dit geresulteerd in een 3mm led, ultra bright met een kleine openingshoek van 30 graden, en betaalbaar, 16ct p/stuk waren ze meen ik me te herinneren. Deze led is zo fel dat ook van de zijkant er zat licht overblijft. Wel apart, we hadden meer verwacht van de led's (die ronde tonnetjes zeg maar met een platte bovenkant) met een grote openingshoek, deze worden veel toegepast en grote displays, voetbalstadions e.d. Helaas blijft er van helderheid niet veel over als je ze een DC geeft. De led die we geselecteerd hebben mag max 100mA hebben, komen we op het volgnede punt:

Voeding

Kan ik kort over zijn, dit is een kant en klare 5V/10A doos, voor het geld kun je zelf niet bouwen. Maximaal kan er 1 laag, dus 64 led's tegelijk branden met een maximale stroom van 100mA/stuk = 6.4A.

Anodes

Vanuit de microcontroller komt een BCD code die we omzetten naar decimaal, waarmee we voor elke laag met 8 dikke FET's de anodes aansturen. Een omzetter gebruiken heeft natuurlijk het voordeel dat je maar 3 uitgangen van je processor nodig hebt, maar ook een belangrijke: er kan nooit meer dan 1 laag tegelijk aanstaan.

Kathodes

De kathodes die naar beneden zijn doorverbonden worden naar massa getrokken met 8 led drivers, elk met 8 ingangen. Hiermee heb je je 64 kanalen om op de aktieve laag de juiste led's te laten branden. Tevens kan deze led driver 16 standen in intensiteit weergeven, een extra dimensie een de figuren die je weer wilt geven

Kubus bouwen

Waar je voor op moet passen met het kubus bouwen is da de boel wel transparant blijft. De led's te dicht op elkaar, weg ruimtelijk effect. Led's te ver uit elkaar, weg resolutie. Beetje op gevoel heb ik 3cm genomen als afstand tussen de led's. Eerst een mal gemaakt met 64 gaatjes erin waar de led's in passen. Wat verschillend draad geprobeerd, uiteindelijk is 1mm dik koperdraad gekozen. Niet te dik en toch stevig genoeg. Ben zelfs nog naar ene modelbouwwinkel geweest om 1mm dik staaldraad te kopen (pianostaal heet dit) maar het soldeert niet fijn, en je hebt wat te gaan met 512 led's.

8 afzonderlijke lagen gemaakt, en hierna met 3cm dikke blokjes de kubus opgebouwd. In 1 zin gezegd, uiteindelijk heeft het me een heel weekend gekost :mrgreen: Oja, uiteraard bij elke afzonderlijke laag alle led's getest, je wil niet na het bouwen erachter komen dat er een led defect is. Zal opbiechten, tot 2 keer toe had ik me verpiert bij een led en de anode en kathode omgedraaid, daar wil je niet achteraf achterkomen 8) .

Software

De credits hiervoor gaan volledig naar mijn maat. Hij heeft (in Visual Studio) eerst test patronen gemaakt zodat ik de aansturing kon testen, en alle rijen/kolommen afzonderlijk kon aanzetten. Ook heeft hij iets voor Windows gemaakt waarmee je de kubus kunt simuleren om te zien hoe bedachte patronen eruit komen te zien. De kubus stond hier bij mij, hij mailde me gewoon de .bin file, usb aanpluggen, uploaden en klaar.
Na wat proberen laten we nu de lagen schakelen met een frequentie van 800Hz.

Behuizing

Ik heb van 12mm dik mdf een kastje gemaakt, met een alumnium bedieningspaneeltje erop. Dit met wat restjes hammerite gespoten, dan lijk het ook nog wat. De USB poort en sd kaart slot zijn van buitenaf bereikbaar. Zoals ik het nu zie hebben we dit sd slot helemaal niet nodig, maar ok. Wie weet.

To do

Het is allemaal mooi, maar wat hebbie eraan :mrgreen: ten eerste was het de lol van het bouwen natuulijk, en erover bomen. Om het ding toch een functioneel iets te geven zijn we met een klok bezig, tijd in 3D weergeven. Er zit een RTC aansluiting op de processor, lijkt er wel voor gemaakt.

Ook heb ik op het bedienigspaneeltje een jack plugje gemaakt voor een eventuele microfoon/line ingang. Je zou van audio, spraak/omgevingsgeluid het spectrum kunnen weergeven. Werkt nu nog niet, gaat wel komen.

En dan, de full colour kubus blijft rondspoken. Mischa, als je meeleest, weet je gelijk waar ik die dikke voeding van jou voor nodig heb :mrgreen: Dus als er nog iemand een zak goede vette rgb led's in de aanbieding heeft houd ik me aanbevolen, mag leaded of smd.

Tot slot, hoe ziet het eruit, een filmpje. Het aantal patronen is nog wat beperkt, maar hier wordt aan gewerkt. Is gebrek bij wat anders met m'n tlf gefilmd, gaat met het licht niet helemaal goed, maar voor het idee...


[ Bekijk op youtube ]
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Laatst gewijzigd door Barry2001 op di 03 mei 2011, 22:31, 2 keer totaal gewijzigd.

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » di 03 mei 2011, 22:28

Vet cool! 8)

Staat hier ook nog op todo lijstje :)
Lekker monniken werk die ledjes solderen.


Paar jaar geleden stond in Delft zoiets maar dan heeeel wat groter :D

Gebruikersavatar
bas focal m180
Berichten: 4187
Lid geworden op: vr 17 okt 2008, 14:03
Locatie: nijmegen

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor bas focal m180 » di 03 mei 2011, 23:24

Erg gaaf :rock:
FOCAL

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 7:51

Groter, het gaat gelijk hard :D bv van 8x8x8 naar 10x10x10 is gelijk bijna een verdubbeling van het aantal led's....

Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 18070
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Pjotr » wo 04 mei 2011, 10:18

Mooi Barry! Het lijkt wel kunst :mrgreen:
Peter de Jong

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 11:59

Barry2001 schreef:Groter, het gaat gelijk hard :D bv van 8x8x8 naar 10x10x10 is gelijk bijna een verdubbeling van het aantal led's....

http://www.interactivearchitecture.org/ ... splay.html :wink:

http://www.highlights2006.tudelft.nl/pa ... hnici.html

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 14:23

Mooi, wel is er een vrij groffe resolutie denk ik door de vrij grote afstand tussen de lichtpunten. Maw, je zult behoorlijk afstand moeten nemen om een beetje effect te zien.

Dit is ook wel een sterk staaltje... als ik zelf al op een ruime 6A zit bij m'n kubusje, hier zal ook een flinke voeding gebruikt worden:


[ Bekijk op youtube ]

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 14:58

Barry2001 schreef:Mooi, wel is er een vrij groffe resolutie denk ik door de vrij grote afstand tussen de lichtpunten. Maw, je zult behoorlijk afstand moeten nemen om een beetje effect te zien.

Dit is ook wel een sterk staaltje... als ik zelf al op een ruime 6A zit bij m'n kubusje, hier zal ook een flinke voeding gebruikt worden:


[ Bekijk op youtube ]

Die is echt ziek :P

Het hangt heel erg vanaf wat voor LEDs ge gebruikt.
Er zijn bv rode LEDs die direct op 5V werken en maar 5-10mA nodig hebben.

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 15:26

5V en 10mA? Met een serieweerstand ofzo. Heb er vrij uitgebreid naar gekeken, bij veel cubes zal net als bij die van ons de led een duty cycle hebben. Maw, je moet echt een led hebben met een flinke helderheid, anders houd je niks over. Als je op YouTube naar verschillende cubes kijkt is dit ook vaak een probleem.

Wij hebben uiteindelijk voor bijgevoegde led gekozen. Bij een duty cycle van 10% mag 'ie zelfs 100mA hebben max. Hij heeft een kleine openingshoek, 30 graden, maar door de enorme lichtopbrengst (typical 5500mcd) houd je aan de zijkant zat over. Van de bovenkant is het in elk geval zo fel dat je er niet in kunt kijken..... en deze is betaalbaar, ook niet geheel onbelangrijk als je er >500 nodig hebt :mrgreen:
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 15:29

Nee, zonder serie weerstand.
(die zit waarschijnlijk ingebakken)

Dingen zijn behoorlijk helder!
Farnell en RS Online hebben die sowieso.
Kosten geen dr*l
Laatst gewijzigd door b_force op wo 04 mei 2011, 15:30, 1 keer totaal gewijzigd.

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 15:30

Type? ben benieuwd.

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 15:33

Barry2001 schreef:Type? ben benieuwd.

Van AVAGO TECHNOLOGIES HLMP-1600, HLMP-3680 etc

Misschien zijn ze ook wel in RGB?

Ik weet niet wat je als lichtsterkte nodig hebt (en als hoek)?

edit:
Beetje offoptic, maar zo zijn er ook relays die maar 10-15mA nodig hebben.
Die kun je incl die LEDs zo aansturen met een MUX oid.

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 15:38

Dat gaat niet werken helaas, de lichtopbrengst is veel te laag.

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 15:40

Barry2001 schreef:Dat gaat niet werken helaas, de lichtopbrengst is veel te laag.

Hoeveel heb je nodig?

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 15:53

Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

jcgv
Berichten: 24
Lid geworden op: do 21 okt 2010, 19:10

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor jcgv » wo 04 mei 2011, 17:37

Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.


Je kan ook zorgen dat er meer stroom door de led loopt. Ipeak kan zo maar 10 keer hoger liggen, en je zult waarschijnlijk geen hoge duty cycle halen, dus genoeg tijd voor de led om af te koelen.
Maar zou het niet handiger zijn om een zeer grote openingshoek te hebben? Nu zal het licht naar 1 kant op schijnen en dus niet van elke kant even fel zal zijn. Maar daar is het nu te laat voor :lol: en ik heb ze gezien met leds met een kleine hoek die het goed doen.

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 17:44

Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

Na wat zoeken bij Farnell heb je die ook in 20mA

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 17:57

jcgv schreef:
Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.


Je kan ook zorgen dat er meer stroom door de led loopt. Ipeak kan zo maar 10 keer hoger liggen, en je zult waarschijnlijk geen hoge duty cycle halen, dus genoeg tijd voor de led om af te koelen.
Maar zou het niet handiger zijn om een zeer grote openingshoek te hebben? Nu zal het licht naar 1 kant op schijnen en dus niet van elke kant even fel zal zijn. Maar daar is het nu te laat voor :lol: en ik heb ze gezien met leds met een kleine hoek die het goed doen.


Er loopt meer stroom door de led dus, tot 85mA max staat het nu ingesteld. En we hebben dus een stuk of wat types getest, zie inleiding, het mooiste gaat het met een led met veel lichtopbrengst, die hebben vaak een kleine openingshoek. Die zijn zo fel dat je meer dan genoeg over houdt aan de zijkant. De led's met een openingshoek van 120 graden heb ik geprobeerd, niet voldoende lichtopbrengst. Dat zijn die ronde met een platte bovenkant.

Er zitten nu de juiste led's in, en betaalbaar :D

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 17:58

b_force schreef:
Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

Na wat zoeken bij Farnell heb je die ook in 20mA


20mA typical? Die er nu in zitten zijn 30mA typical, dat doet 't 'm niet. Welke lichtopbrengst/openingshoek hebben die?

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 18:08

Barry2001 schreef:
b_force schreef:
Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

Na wat zoeken bij Farnell heb je die ook in 20mA


20mA typical? Die er nu in zitten zijn 30mA typical, dat doet 't 'm niet. Welke lichtopbrengst/openingshoek hebben die?

30 graden 5100mcd

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 18:10

b_force schreef:
Barry2001 schreef:
b_force schreef:
Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

Na wat zoeken bij Farnell heb je die ook in 20mA


20mA typical? Die er nu in zitten zijn 30mA typical, dat doet 't 'm niet. Welke lichtopbrengst/openingshoek hebben die?

30 graden 5100mcd


Dat is dus hetzelfde wat er nu in zit :D Ook max 100mA bij 10% dc?

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 18:32

Barry2001 schreef:
b_force schreef:
Barry2001 schreef:
b_force schreef:
Barry2001 schreef:Nou, de led die wij gebruikt hebben heeft typical 5500mcd dus, bij een openingshoek van 30 graden, dat blijkt in elk geval voldoende.

Na wat zoeken bij Farnell heb je die ook in 20mA


20mA typical? Die er nu in zitten zijn 30mA typical, dat doet 't 'm niet. Welke lichtopbrengst/openingshoek hebben die?

30 graden 5100mcd


Dat is dus hetzelfde wat er nu in zit :D Ook max 100mA bij 10% dc?

Ik zou zeggen, ga zoeken bij farnell :wink:
Ik weet niet precies wat jij allemaal wil hebben :P

Gebruikersavatar
Barry2001
Algemene moderator
Berichten: 8816
Lid geworden op: zo 22 mar 2009, 16:57
Locatie: Hengelo

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Barry2001 » wo 04 mei 2011, 19:05

Hoe kom je erbij dat ik led's zoek? Jij komt met verhalen over led's die minder stroom verbruiken, die ik nog steeds niet heb gezien. Heb allang gezocht en gevonden :mrgreen: De juiste led's zitten erin.

Een zak rgb led's voor weinig, die zoek ik :D

Gebruikersavatar
Wowly
Beheerder
Berichten: 8206
Lid geworden op: vr 19 nov 2004, 18:56
Locatie: Budel

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor Wowly » wo 04 mei 2011, 23:37

euhhhhhh RETECOOL!!!!!! wat is dat mooi zeg.....fantastisch!!!!!!

Lijkt me gaf om eens te maken als er een soort van DIY-pakketje van komt 8) Maak ik er een lange hanglamp van die een hoogte van 6 meter mag verlichten met leuke patronen :shock:

Komt je naar breda? Kun je num meenemun???

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: 3D Led Cube

Berichtdoor b_force » wo 04 mei 2011, 23:46

Verkijk je niet in het soldeerwerk Jan, daar moet je zo gigantisch geduldig voor zijn :wink:


Terug naar “Oude Showcases”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: CCBot en 0 gasten