4x4x4 LED Cube

Da der 3x3x3 Cube für viele Animationen zu klein und der 8x8x8 Cube zum nachbauen zu groß ist, habe ich mit der Hardware vom kleinen Cube noch einen nachbaufreundlichen 4x4x4 LED Würfel aufgebaut. Aufgrund der großen Nachfrage werde ich für diesen Würfel auch den Quellcode veröffentlichen und kommentieren.

Schaltplan:

Als Grundlage dient vom Prinzip die Schaltung des 3x3x3 Cubes. Um möglichst viele Animationen einspeichern zu können, wurde diesmal der große Bruder des ATtiny2313 verwendet (der ATtiny4313 mit 4kB Flash Speicher). Weiterhin wird der Würfel durch zwei D-Latches angetrieben, wobei jedes Latch eine Hälfte des Würfels ansteuert.

Schaltplan

Aufbau:

Wie immer ist der Aufbau der Matrix nach "Schema F" zu vollziehen. Die Linsen der LEDs wurden vor dem verlöten mit weißem Lack überzogen um ein durchscheinen der unteren LEDs in die höher gelegenen zu verhindern. Bitte nicht wundern, ich habe hier eine 4x4x5 Matrix aufgebaut, da ich auch Schriftzeichen Darstellen möchte. Der Quellcode den ich weiter unten veröffentliche ist jedoch für eine 4x4x4 Matrix ausgelegt.

LED Matrix aufgebaut
Um den Würfel samt Schaltung auch Tagsüber etwas anschaulicher zur Geltung zur bekommen, wurde diesmal ein Acrylglasgehäuse angefertigt. Dieses besteht aus einem Quaderförmigen Gehäuse in dem sich Schaltung und Stromversorgung befinden und einem "tanzenden" Würfel, in dem die LED Matrix eingebaut wird. Die Klebestellen sind mir eigentlich ganz gut gelungen. Leider hat der Acryl-Kleber die Eigenschaft noch etwas ins Material herein zu ziehen und macht damit die Klebestellen deutlich sichtbar.

Acryl Gehäuse
Der obere Teil des Würfels ist abnehmbar um die Matrix einbauen zu können. Direkt unter dem Würfel soll die Schaltung und eine Batterie Platz finden. Die Einzelteile des Würfels: Bestehend aus dem unterem Gehäuse mit Steuerplatine, dem LED Würfel, unteres und oberes Würfelgehäuse. Zusammengesetzt und funktionsfähig sieht das ganze dann so aus:

fertiger 4x4x4 LED Cube
Programmierung:

Wie versprochen gibt es das Projekt bzw. den Quellcode mit einem kleien Beispiel vorgefertigt zum download (Link siehe unten als Anhang). Das Projekt wurde mit AVR Studio 4.19 erstellt und kompilliert. Der Umfang der Animationen hält sich jedoch in Grenzen. Die Entwicklung weiterer bewegter Bilder ist jedem selbst überlassen. Der Einfachheit halber ist neben simpler Bitschubserei auch eine Animation mit Lookup-Table hinterlegt. Diese dient im Prinzip als Vorlage für komplizierte Bilder.

Stückliste:

Das der ATtiny 4313 leider nicht bei Reichelt zu erwerben ist, habe ich den 2313 verlinkt. Den 4313 gibt es aber günstig bei CSD-electronic. Die nötigen LEDs für den Würfel habe ich ebenfalls wegfallen lassen, da diese (hier mindestens 48 Stück) in speziellen LED-Shops oder bei ebay und in großen Mengen viel günstiger zu erwerben sind. Entsprechend der verwendeten LED müssen die Vorwiderstände angepasst werden (auf maximalen Strom der Latches achten!). Die Stückliste ist als Download weiter unten mit Verfügbar.

Video:

Durch das Acrylglasgehäuse kommt es leider zu Reflexionen an den Gehäuseflächen. Mit der Kamera ist der Kontrast daher etwas schlecht. In Natura sieht es viel besser aus
Sonderlich viele Animationen habe ich nicht hinein programmiert, da das Projekt zeitnah fertig werden musste (Geburtstagsgeschenk an jemanden). Aber als Dekoelement erfüllt es seinen Zweck.




Projekt von 09/2012

Attachments:
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