Gemeinsamer Kathoden-RGB-LED-Würfel: Kann/sollte es gemacht werden?

Ich plane, einen 8x8x8 RGB-LED-Würfel zu bauen, der von einem Arduino Uno betrieben wird. Dies ist mein erstes elektronisches Projekt seit der Highschool vor ~ 20 Jahren, daher bin ich bei diesem Thema mehr als nur ein wenig verschwommen und mache möglicherweise ziemlich grundlegende Fehler / Annahmen.

Ich habe die beeindruckende Implementierung von Kevin Darrah gesehen und mich gefragt, ob sie durch die Verwendung von RGB-LEDs mit gemeinsamer Kathode verbessert oder vereinfacht werden könnte. Ich denke, dass ich mit Kathodenspalten und jeder Schicht, die aus drei Anodensätzen besteht (z. B. R nach links, G nach rechts und B nach hinten zeigend), in der Lage wäre, sie mit 8 Schieberegistern wie dem 74HC595 zu betreiben, der die 64 steuert Spalten und drei steuern die 24 Anodenschichten. Viel weniger als die 25, die Kevin zur Steuerung von 192 Anodensäulen und acht Kathodenschichten verwendet.

Also meine Frage ist zweigeteilt:

a) Ist meine Idee solide oder wäre eine gemeinsame Anode ein klügerer Weg, dies zu tun?

b) Welche Chips würde ich als Stromquelle und -senke benötigen, da ich mindestens 256 Schattierungen von jeder Farbe in jeder LED erhalten möchte und daher die RGB-Komponenten extrem schnell ein- und ausschalten muss und die Menge an Vs Die Ausschaltzeit erzeugt einen POV-Effekt und dimmt / hellt die Farbe auf oder kann den Strom steuern.

Update mit Diagrammen Bitte entschuldigen Sie meine schrecklichen Zeichenfähigkeiten, die noch schlimmer werden, wenn ich dies auf einem Trackpad in Photoshop mache.

Grundlayout

Die dunkleren Farben sind die Beine, die von dieser LED kommen. Die schwächeren Farben sind die Beine benachbarter LEDs. Die RGB-Anoden gehen alle seitlich. R & G in entgegengesetzte Richtungen und blau senkrecht dazu. Die gemeinsame Kathode (schwarz) bildet die Säule und geht zur Basis der Struktur. Drei Seiten des Würfels haben daher Anodensätze und verhalten sich wie ein normaler LED-Würfel, indem sie diese Schicht aktivieren (eine Farbe darin), während sich die 64 Säulen neben dem anderen Satz von Chips befinden. Wenn eine Spalte aktiviert wird, leuchten alle aktivierten Ebenen dieser Spalte auf.

LED-Beinanordnung

Können Sie ein Blockdiagramm Ihrer vorgeschlagenen Methode einfügen? und kurze Frage b) es ist etwas schwer zu verstehen.
Ich werde heute Abend ein Blockdiagramm hinzufügen und Punkt (b) jetzt erweitern

Antworten (2)

Ja, Sie können einen 8x8x8-RGB-LED-Würfel mit LEDs mit gemeinsamer Kathode herstellen.

Leider wird es nicht einfacher sein als ein ähnlicher Würfel mit LEDs mit gemeinsamer Anode.

Der Grund ist einfach: Aus der Symmetrie ist ersichtlich, dass sich die gemeinsame Kathode nicht von der gemeinsamen Anode unterscheidet, außer dass die Kathode und die Anode ausgetauscht werden:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Treiberschaltung ist genau die gleiche, außer dass Sie positive Spannungen gegen negative Spannungen austauschen. Anstelle von NPN-Transistoren haben Sie PNP-Transistoren. Anstelle von Stromquellen haben Sie Stromsenken. Einfach anders. Nicht einfacher.

Sie könnten einen LED-Würfel mit weniger Schieberegistern entwerfen, unabhängig von der Wahl der gemeinsamen Kathode oder gemeinsamen Anode. Allerdings müssen Sie dann mehr LEDs multiplexen, was bedeutet, dass jede eine kleinere Zeitscheibe erhält, in der sie eingeschaltet sein kann. Irgendwann wird die Einschaltdauer Ihrer LEDs so niedrig, dass Sie sie nicht mehr vernünftig hell genug machen können.

Ich stimme zu, dass der Bau des Würfels mit einer gemeinsamen Anode viel einfacher ist, aber aus unterschiedlichen Gründen. Ihr Diagramm zum Drehen und Verdrehen Ihrer Anoden wäre schwierig, einen Würfel herzustellen, der genau auf den Punkt, gerade und symmetrisch ist. Verstehen Sie mich nicht falsch, es könnte sein, aber ich denke, es ist viel einfacher, eine Schicht für Ihre Anode und drei Kathoden zu haben, die direkt nach unten gehen und unter Ihrer Basis verdrahtet sind. Und mir ist klar, dass dieser Kommentar ungefähr sieben Jahre zu spät kommt :-) Und zum Bau Ihres Würfels - ich habe den RGB-Würfel gebaut und stoße jetzt auf die gleichen Fragen, die Sie zu Kevin Darrahs Schaltplan und dem redundanten MOSFET-Transistor hatten. Ich habe die ausführliche Antwort eines anderen Enthusiasten gelesen und verstehe jetzt Kevin Darrahs Grund dafür, dass der MOSFET von der Transistorspannung abfällt. Ich versuche immer noch, den Anfang von Kevin Darrahs Schaltplan herauszufinden, und ich weiß nicht, warum er sich dafür entschieden hat, den geladenen AtMega328-Chip zu verwenden, anstatt nur ein Arduino zu verwenden. Nochmals - persönliche Vorlieben vielleicht. Der Bau von Kevin Darrahs RGB CUBE ist sicherlich eine Menge Arbeit, die sich am Ende aber in vielerlei Hinsicht auszahlt. Sie erhalten nicht nur ein fantastisches elektronisches Farbprojekt, sondern auch eine unglaubliche lehrreiche Erfahrung in grundlegender Elektronik. Ganz zu schweigen von einer gründlichen Ausbildung im 74HC 595 Schieberegister. Ja, es gibt andere Schieberegister, die verwendet werden könnten. Aber hey, was soll's. Es funktioniert und es sieht toll aus! Mein persönlicher Dank geht an Kevin Darah, mit dem ich per E-Mail gesprochen habe. Er war sehr hilfreich bei all meinen Fragen zu seinem Würfel von vor über 10 Jahren. Alles Gute.

Gemeinsamer Kathoden-RGB-LED-Würfel: Kann/sollte es gemacht werden?
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