LED-Cube 8x8x8 Teil 1

So, nachdem der 4x4x4 Cube super läuft ist es an der Zeit einen monochromen 8x8x8 Cube zu bauen. Genaugenommen ist schon einiges an Arbeit getan aber ich werde hier trotzdem im Blog rückwirkend schreiben um das Projekt etwas zu dokumentieren.

Der 8x8x8 Cube soll folgendes leisten:

• 512 blaue LEDs
• Autonomer Modus sowie vom PC ansteuerbar über RS232
• LCD-Display um den Cube zu konfigurieren
• Infrarot-Empfänger um den Cube mit RC5 fernzusteuern (evtl auch ein Spiel denkbar)
• SD-Karten-Interface eventuell um Animationen darauf abzuspeichern
• Holzsockel mit integrierter Elektronik
• Optional: Plexiglas Verkleidung
• Optional: Mikrofon bzw. Audioeingang zum Visualisieren von Musik  

Das sind ja schonmal einige Vorhaben und somit ist für die nächste Zeit einiges zu tun!
Die Erfahrungen mit dem ersten Cube haben gezeigt, dass eine Europlatine nicht genug Platz bietet um den Mikrocontroller und die Ansteuerung für die LEDs unterzubringen. Ich habe mich also vorab schon entschieden zwei Platinen zu erstellen. Eine beinhaltet dann den Controller und die Peripherie wie RC5 Empfänger, SD-Karte etc. Die zweite Platine wird alleine für die Ansteuerung der LEDs zuständig sein.

Doch zuerst sollte man sich Gedanken um den Kubus an sich machen. Da ich mit den LEDs vom ersten Kubus sehr zufrieden war, habe ich mich entschieden wieder blaue 5mm LEDs von kt-elektronic einzusetzen. Kurzum wurden 600 Stück für einen vernünftigen Preis bestellt. Am besten ruft man bei diesen größeren Mengen an LEDs bei den Shops an und bekommt dann in der Regel günstigere Preise als im Online-Shop. Als die LEDs ankamen habe ich dieser an einer Konstantstromquelle ausgemessen - doch dazu später mehr. Zum zusammenlöten der Ebenen kann ich nach wie vor die Anleitung von http://www.qube-solutions.de/ sehr empfehlen. Zusammen mit der gefrästen Montagehilfe (Siehe 4x4x4 Cube) war es somit möglich die Ebenen sehr akkurat aufzubauen. Zeitlich sollten viele Stunden dafür eingeplant werden ;)
Hier auch mal ein paar Impressionen vom Löten:

 

Nun aber nochmal zur Theorie des LED-Cubes:

Das Raffinierte in der Ansteuerung eines Cubes besteht darin, dass alle Kathoden einer Ebene verbunden werden und über einen Transistor auf Masse gelegt werden. Die übereinanderliegenden acht Kathoden einer "Säule" werden miteinander verbunden und über einen Highside-Treiber wie z.B. einen ULN2981 angesteuert. Wenn man nun z.B. die Kathoden der z.B. vierten Ebene über den Transistor auf Masse legt und die Transistoren der anderen Ebenen sperren, kann man über die "Säulen" genau für diese eine Ebene die auf Masse liegt ein 8x8 Muster anlegen. Schaltet man die Ebenen schnell hintereinander einzeln gegen Masse (mehrere Hundert mal pro Sekunde) und legt über die Säulen jeweils ein Muster pro Ebene an, entsteht für das menschliche Auge der Eindruck eines stehenden Bildes. Das ganze nennt sich dann Multiplexing.

Es gibt auch die Möglichkeit die Anoden einer Ebene zu verbinden und die Kathoden als "Säulen" zu benutzen. Ich habe mich aber für die andere Variante entschieden, da das Löten des Kubus dann wesentlich vereinfacht wird.

Soweit der erste Teil meiner 8x8x8 Cube Beschreibung. Im nächsten Teil geht es dann um die Highside-Treiber, die Transistoren für die Ebenen, die Vorwiderstände der LEDs und das Erstellen einer Platine für den Ansteuerteil.