LED – Matrix

Leuchtdioden gehören fest ins Programm des RT Labors. Neben diversen kleineren LED Clustern gab es des öfteren den Wunsch steuerbare LED Objekte zu konstruieren. Den Anfang machte noch der Nachbau des Fnordlichts des CCC. Wie immer war das einigen unserer RT-Labor Mitgliedern nicht genug. Als wir dann noch über eine erstklassige Software zur Ansteuerung von LED Matrixen stolperten war klar, eine RGB LED Matrix musste her.

Martix in Aktion

Da die Steuerungssoftware auf das DMX Protokoll setzte, war die Frage der passenden Ansteuerung im handumdrehen geklärt. Auf der Suche nach der besten Anordnung der Leuchtdioden half die Mathematik uns weiter. Ein DMX Bus kann maximal 512 Kanäle verwalten. Diese Anzahl muss bei der Verwendung von RGB Leuchtdioden gedrittelt werden, da jeder Farbe ein eigener Kanal zugeordnet werden muss. Ordnet man die LEDs dann noch Rasterförmig an, ist 160 die sinnvollste Zahl mit der sich eine Matrix aufbauen lässt, da sie sich gut in Blöcke a 4×4 zerlegen lässt. So konstruierten wir also Einzelplatinen, bei denen die Leuchtdioden in 4×4 Rasterung angeordnet waren. Die Abstände wurden so gewählt, dass man die Platinen endlos aneinanderreihen konnte. Wir entschieden uns letztendlich für eine 5×2 Anordnung der 4×4 fassenden Grundplatinen, womit wir wieder bei den angesprochenen 160 RGB Leuchtdioden wären.

Für die Helligkeitsregelung der einzelnen Kanäle setzten wir auf das bekannte Prinzip der Pulsweitenmodulation. Hier bot sich mit dem TLC59116 IC von TI ein sehr guter Treiberbaustein an. Dieser IC verfügt neben einem I2C Interface zur Ansteuerung auch über 16 hochfrequente PWM Kanäle mit eingebauten Konstantstromquellen. Dank der hohen Schaltfrequenz gibt es kein störendes Flimmern der Leuchtdioden, wie es sonst of bei softwarebasierten PWM Lösungen auftritt. Da sich der Software- und Schaltungsaufwand durch diesen IC stark reduzierte, beschlossen wir aus dieser Schaltung gleich ein Campuswochenprojekt zu machen, bei der jeder Teilnehmer sich ein 4×4 Pixel mit nach Hause nehmen konnte.

Mehrere Matritzen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schrift auf einer Martix

Als Leuchtdioden wählten wir PLCC6 RGB Dioden, da diese über eine sehr gute Farbmischung verfügen und mit ihrer geringen Stromaufnahme ideale Lasten für den TLC IC darstellen. Einen RS485 Wandler vom Typ SN75176 und einen Atmega8 µController später war die Schaltungsauslegung auch schon abgeschlossen. Noch ein paar Block- und Pufferkondensatoren hinzugefügt und die Masterplatinen konnten

 in China geordert werden. Die Wartezeit bis zur Lieferung der Platinen wurde mit dem Programmieren der notwendigen Software überbrückt. Die quelloffene DMX Empfangroutine von Hendrik Hölscher bildete die Grundlage für den Empfang der DMX Daten. Anschließend mussten die einzelnen Daten der Kanäle nur noch per I2C Bus den Treiberbausteinen zugewiesen werden. Nach dieser 10 minütigen Programmierorgie gab es also noch viel Wartezeit mit anderen Projekte zu überbrücken, bis es endlich an die Montage der Matrix ging. Das Ergebnis hängt seitdem bei zweien unserer Kommilitonen im Wohnzimmer und sorgt für die richtige Lounge Atmosphäre.

Mehrere Matritzen