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Thema: LED-Darstellungs Idee mit ein paar Hindernissen

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    LED-Darstellungs Idee mit ein paar Hindernissen

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    Die Woche haben wir im Mathekurs eine Kreisfläche um sich selber drehen lassen, was eine virtuelle Kugel erzeugte.
    Als ich zu Hause war, kam mir die Idee, dass man doch theoretisch den Rand der Kreisscheibe zur Hälfte mit LEDs bespicken kann, so dass beim Drehen der Kreisscheibe um die eigene Achse eine leuchtende 3D-Kugel entsteht.
    Ich habe auch noch etwas weiter gesponnen. Lässt man die LEDs nun auch noch verschieden aufblinken kann man einfache (2-farbige) Muster in die Kugel "gravieren". Im Prinzip also eine erweiterte Propeller-Uhr (http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=19005).


    Nun treten bei meinen Vorstellungen aber noch folgende Unklarheiten auf:
    Man nehme nun zum Beispiel eine Kreisscheibe mit 150mm Durchmesser (=> Umfang = 440mm). Die LED-Lichtspalte sei aus runden 3mm LEDs. Der Motor, der die Kreisscheibe dreht, hat 2400U/min (=> 40U/s).

    Daraus ergibt sich, dass die LED-Reihe 157 einzelne Schritte (bei "aufgefächerter" Kugelfläche passen die LEDs 157 Mal nebeneinander) macht, bis sie die virtuelle Kugel von 150mm Durchmesser abgefahren hat. Der Motor braucht pro Umdrehung 0,025s. Das würde heissen, dass sich die LEDs alle 1,59*10^-4s schalten müssten (an- bzw. ausschalten, um ein Muster zu bekommen).
    Ist eine solche genaue Zeiteinstellung per AVR oder Taktgeber überhaupt machbar?
    Außerdem kommt noch hinzu, dass das Signal erst über eine Leitung (sagen wir einmal 7,5cm, da der AVR im Mittelpunkt der Kreisscheibe sitzt) transporiert werden muss. Kann die Zeit vernachlässigt werden? Oder muss sie auch mit beachtet werden, da die Schaltzeit für die LEDs sehr gering ist?
    Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber beim Universum bin ich mir nicht ganz sicher.
    (Albert Einstein, 1879-1955)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Strahleman!

    Wenn die (vielleicht sogar RGB) LED's nur am Rande der Scheibe plaziert werden sollen, braucht man keine Scheibe, es reicht ein Kreis aus Draht o.ä. was den Luftwiderstand und damit verbundene Geräusche erheblich vermindert.

    Die Schaltfrequenz 1/1,59E-4, also ca. 6,3 kHz ist für einen uC kein Problem.

    Die Zeit für ein Signal durch die Leitung kann ruhig vernachlässigt werden, da die Elektronen bewegen sich im Leiter (wenn ich mir noch richtig erinnern kann) mit ca. 200 000 km/s.

    MfG

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    das problem wird erstmal sein, dass du alle leds über schleifer ansteuern mußt.. Anzahl Schleifer=
    Anzahl LEDs (getrenntes [+] mit vorwiderstand) + 1 (gemeinsame masse)
    bei 2500upm wird son kabel schnell mal bisschen kurz
    bei 10dioden brauchst du 11 Schleifkontakte.

    edit:

    wenn der AVR mit in dem holo-apfel ist, brauchst du nur 2 schleifer..
    + und - 5V
    mit schalter, damit dus auch stoppen kannst

    und wegen der steuergeschwindigkeit..
    das menschliche auge ist viel langsamer..
    Viele Leute bemerken bei 60Hz PC-Röhrenmonitoren nichtmal das Bildflimmern..
    GrußundTschüß \/
    ~Jürgen

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    @PICture: Hm ist ein guter Vorschlag mit dem Drahtrahmen. Problem könnte dann nur sein, dass ich viele Kabel verlegen muss. Bei einer Scheibe kann man ja einfach Leiterbahnen drauf ätzen.

    @PsiQ: Warum über Schleifer? Wenn ich wie gesagt eine Platine nehme, kann ich es ja über Leiterbahnen machen. Dann wickelt sich gleichzeitig auch nichts auf beim Drehen
    Ich habe ja in meinem Fall 40Hz. Habe mal gelesen, dass das Auge bei rund 25Hz träge wird, aber lieber bisschen mehr, dass es auch net flackert War ja ausserdem nur nen Beispiel mit den 2400U/min

    Nun muss ich aber erst einmal einen AVR finden, den man dafür benutzen kann. Kennt jemand zufällig einen? Muss nichts besonderes sein, im Prinzip reicht ein AVR mit rund 73 Bits und einer Stromversorgung. Eingänge brauche ich nicht, da kein äußeres Signal kommt. Den Motor kann man ja über einen Trimmpoti grob steuern (zum Testen reicht es ).
    Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber beim Universum bin ich mir nicht ganz sicher.
    (Albert Einstein, 1879-1955)

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Gut,rechnen wir nochmal nach.

    Motor : 2400 upm
    Das macht 40 umdrehungen die Sekunde.(Uii,das reicht ja schon zum Zocken)

    Die LED'S passen Virtuell 157 mal nebeneinander.
    Die Senkrechte Zahl lese ich hier aber lnirgends oder ich bin Blind.
    Ich nem mal die hälfte des Umfanges also 157/2=78,5 also 78.

    Bei 40 Umdrehungen die Sekunde blitzt jede Spalte 1/40/157=alle 159µs auf.
    Bei rund 78 LED's pro Spalte liegt der Schaltltakt bei einfach gerechneten 2 Mikrosekunden also bei rund 490 Khz.
    Jetzt muß aber ja einmal ein und wieder ausgeschaltet werden damit es aubere Punkte gibt also verdoppeln wir mal schnell und Landen bei einem Pixeltakt von rund 1 Mhz.

    Das alleine könnte ien 16/20 Mhz Controller noch so schaffen aber du mußt ja auch noch mehrere Spalten- und Zeilenblöcke codieren sowie das Muster bereitstellen.
    Da wirds dann eng.

    Ich würde vorschlagen die Drehzahl auf die Hälfte zu reduzieren so sparst du schonmal 50% und die Darstellung ist mit 20 fps auch noch satt und genug.
    Dann noch die Zahl der LED's etwas runtersetzen.
    zb. wäre ein vielfaches von 8 Sinvoller.
    Mit 48/56 oder 64 LED's wäre nochmal Zeit zu schinden.

    Da stellt sich dann ein ganz anderer Pixeltakt ein der auch zu bewältigen ist.

    Die Datenübertragung kann man übrigens auch Draht und Schleiferlos machen indem man den Motor als Datenstrecke nimmt.
    Gruß
    Ratber

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    @Strahleman

    Wenn Du ein Standmuster sehen willst, muss die LED's Umschaltung mit der Drehzahl des Motors synchroniesiert werden, sonst wird der Muster sich zufällig ändern.

    MfG

  7. #7
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    @PICture: Jop, weiss ich. Aber wie gesagt zu Testzwecken bin ich auch mit einer leichten Drehung des Musters zufrieden
    Es ändert sich ja nicht zufällig, sondern bekommt einen Drall in eine Richtung (je nachdem ob Motor zu schnell dreht oder zu langsam).

    @Ratber: Jo, ist mir auch schon eingefallen den Durchmesser etwas zu verkleinern und die LEDs somit auf 64 zu begrenzen. Das entspräche einem Durchmesser von rund 125mm, dementsprechend ist der Umfang 392,7mm. So kommt eine Spaltenanzahl von knapp 131 raus.
    Bei einem Motor, der 20U/s hat würde jede Spalte alle 381µs aufleuchten. Also mehr als doppelt so langsam wie vorher. Dementsprechend ist der Takt also auch "nur" rund 500kHz. Right?!

    Welchen Controller würdet ihr denn für ein solches Vorhaben vorschlagen? Bin mit so großen Teilen noch nicht in Kontakt gekommen.
    Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber beim Universum bin ich mir nicht ganz sicher.
    (Albert Einstein, 1879-1955)

  8. #8
    Murus
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    Eeeehm, da oben hats nen Fehler... Die Elektronen bewegen sich im Kabel relativ langsam (cm/s Bereich). Das Potential breitet sich dagegen knapp mit Lichtgeschwindigkeit aus.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    @Strahlemann


    Ja,das lästsich nicht so genau beantworten weil ja zu der reinen Darstellung auch noch die Synchronisation und andere Softwareaustattung hinzu kommt.
    Ich halte mich normalerweise an meine persönliche Faustformel von 1:20 also 1 Mhz Pixeltakt = 20 Mhz Controller Takt (Bei AVR.Andere Controllerfamilien sind da evtl. anders)


    Mit 500 Khz wären das dann mindestens 10 Mhz also bist du mit einem 16Mhz AVR und sauberer Programierung ganz gut dabei.

    Ich vermute mal das du dir im Web sicher schon die eine oder andere Propellerclock angesehen hast.
    Da gibt es noch unmengen an Kniffen wie man das Ganze so darstellen kann ohne engpässe zu schaffen.

    Ein Studium der einzelnen Lösungen lohnt da in jedem Falle.
    Alleine schon wegen der Erfahrungen.
    Gruß
    Ratber

  10. #10
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    Du möchtest also ein 3D 64x128 pixel Grahikdisplay bauen. Finde ich sehr interresant, weil es wahrscheinlich noch nicht gibt.

    Ich möchte Dir kein Controller vorschlagen nur mitteilen, das ich selber PIC Benutzer (aber nicht Fanatiker) bin. Wenn ich mich nicht täusche kennt sich der Ratber mit AVR's.

    MfG

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