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Led-Kubus

Dieser Beitrag zeigt den Aufbau eines animierten 3x3x3 Led-Kubus.

 

Funktionsweise:

Der Kubus wird durch einen ATmega88 gesteuert. Um Resourcen zu sparen, wird der Kubus durch eine Multiplex-Schaltung angesteuert. Dabei werden je Ebene ein Port und für je drei übereinander liegender Leds ein weiteres Port verwendet. Daraus ergeben sich insgesamt 3 + 9 = 12 Ports.

Um eine oder mehrere Leds einer Ebene zu aktivieren, muss der jeweilige Ausgang der Led und die dazugehörende Ebene auf logisch "1" gesetzt werden. Ein Timer steuert nun in schneller Folge die einzelnen Ebenen nacheinander, mit dem aus einem Puffer geladenen Muster an. Durch einen zweiten, langsameren Takt, hier abgeleitet von der Multiplex-Frequenz, wird die Musterfolge bzw. Änderung des Musters im Puffer durchgeführt.

 

Treiber auf der Lochrasterplatine

Oben sind die drei Transitoren für die Layer, darunter die für die einzelnen Leds. Eine Led wird jeweils durch das entsprechende Layer und den dafür zuständigen Transistor angesteuert.

Verdrahtung der Lochrasterplatine

Auf der Rückseite kann man die Verdrahtung der einzelnen Treiber erkennen. Zur Verdrahtung wird wieder 0,5 mm versilberter Cu-Draht verwendet.

Schablone zur Ausrichtung der Leds

Auf einer Schablone aus Sperrholz, mit einem Raster von 15 mm und 3 mm Bohrungen werden die blauen 3 mm Leds für die Verlötung der Pins positioniert.

Erste Led-Ebene bestückt

Die erste Ebene wird direkt auf der Platine verlötet. Dabei hat sich auch hier die Schablone zur Ausrichtung bewährt.

Led-Ebene im Detail

Die unterste Ebene ist das Layer 3. Alle Anoden-Anschlüsse führen zum Treiber dieses Layers. Die Kathoden der einzelnen Led werden jeweils über einen Widerstand zum entsprechenden Transistor geführt.

Funktionstest der ersten Ebene

Es läuft! Der Funktionstest bestätigt den korrekten Aufbau der Schaltung für die erste Ebene. Zur Aktivierung einer Led wird das dazugehöriger Layer und der Treiber-Transistor der Led mit 5 Volt versorgt. Hier Led 5 (0..8) und Layer 2 (0..2).

Verdrahtung der weiteren Led-Ebenen

Die nächste Ebene wird aufgebaut und verlötet. Dabei werden alle Anoden, wie dargestellt, miteinander verbunden. Die Kathodenanschlüsse bleiben vorerst unverändert.

Fertig gelötete Led-Ebene

Das fertig gelötete Layer. Vor dem Einbau müssen noch die Kathodenanschlüsse im Rechten Winkel, etwa 5 mm von unten, zur Kathode hin, gebogen werden, so dass sie mit der Kathode der darunter liegenden Ebene verbunden werden können.

Zweite Led-Ebene eingebaut

So sieht es nun aus. Der kleine Versatz zur vorherigen Ebene stört kaum.

Zweite Ebene im Detail
Dritte Ebene integriert

Alle drei Ebenen sind nun aufgebaut. Nun muss noch die 2. und 3. Ebene am Treiber angeschlossen werden.

Versuchsaufbau 3x3x3 Kubus

Ja, es geht! Links hinten das Prozessor-Board (Elektor, ATM18-Testboard), rechts daneben das Programmiertool "Dragon". Als Entwicklungstool dient AVR-Studio 5.