[projet] matrice de leds

[inviteaa6240de]

Bonjour à tous,

Petite intro:

On peut trouver de nombreuses infos sur des 'leds cube' sur le oueb.
Dans ma rapide recherche google je n'ai rien trouvé en français.
Comme je lis l'anglais, mais que je suis électroniquement ignorant, j'ai décidé de vous faire partager mon ignorance.

Commençons par cadrer le projet avec quelques références :
ceci est un led cude : Led cude video
Pour diminuer le nombre de transistor et de fils, il faut utiliser le multiplexage(j'aime pas le nom) ou plutot une techinque de clignotement : on allume par étage et par colonne, donc pour allumé deux leds unique sur différents étages on fait clignoter les étages, comme l'oeil humain est moins réactif, on y voit que du feu (noté donc que les leds sont allumés en mode burst)

Sympathique comme projet non ?

Pour les personnes qui n'aime pas attendre il y une version facile, dont le lien est posté à titre informatif : cude led 3*3*3 en kit, peut être cela peut il servir dans des écoles (il y a aussi un 'LED Cube Kit #555FSK') ?
Plus interresant un superbe tutorial mais qui est adapté a ceux qui en connaisse plus en electronique qu'en programmation (et dans mon cas, c'est tout l'inverse)

Je tiens aussi à référencer ce projet étudiant allemand qui fournie des informations complètes et qui semble beaucoup plus pragmatique : http://4x4x4-hypnocube.blogspot.com/

Intro:

Donc, mon but est de faire un cube d'au moins 6*6*6, avec des leds RGB (4 pattes). C'est ambitieux mais je suis sur qu'avec de la méthode et un peu d'aide de futura science, çà devrait le faire.
L'idéal serait de le brancher sur le cable d'un enceinte pour faire des mouvements rythmés, ou plus amusant de placer un micro, pour que l'ensemble de l'environnement sonnore modifie l'éclairage .

Je propose de pré-découper le projet en 3 parties:

• la construction du cube en lui meme, et je pense que le tutorial de instructables est assé complet.
• la partie electronique (traité ici)
• la partie programmation (qui seras peut être traité ailleurs ?)

Projet
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[invite29971eb1]

Si je peux mettre mon grain de sel, je te conseillerais d'y aller par étape.... Par exemple de commencer par un plan 2D de led, une matrice 8 par 8 par exemple, en monochrome au début.

Ensuite, la même en RGB.

Quand tu maitriseras ces deux-là, la matrice 3D sera un jeu d'enfant.

Il vaut mieux y aller par étapes, voir ces étapes validées par une nouvelle maquette fonctionnelle que de foncer tête baissée sur un gros projet sur lequel tu risques fort de te casser les dents.

Le but n'est pas de te décourager, mais de t'inviter à y aller crescendo.

[inviteaa6240de]

je viens de me faire deconnecter du forum, surement au moment ou quelqu'un faisait des remarques, tout à fait censé, et apparement je peux plus éditer mon message, j'essaie encore, mais si je peux pas le mettre à jour çà va devenir illisible.

[invite29971eb1]

je viens de me faire deconnecter du forum, surement au moment ou quelqu'un faisait des remarques, tout à fait censé, et apparement je peux plus éditer mon message, j'essaie encore, mais si je peux pas le mettre à jour çà va devenir illisible.

écris la suite et demande à un gentil modo de fusionner les deux. Attention, la plupart sont très méchants, il faut choisir judicieusement

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaa6240de]

Ok, j'ai l'impression de m'être fait voler mon message par le forum :s, pas pouvoir s'éditer soi même, c'est horrible,

Donc, commençons par le coeur du système, le processeur, avant les nombreuses resistances qu'il faudra placer un peu partout, pour aplatir le courant qui va pas arrêter de switcher (jour , nuit, jour .. ;nuit !!)

Quatres voies.

1 / <<L'idéal>> serait d'avoir pas mal d'E/S directement dessus, histoire d'avoir moins de micro controleurs et donc de cablages, etc... alors en cherchant un peu pour moins de 20€ je peux avoir un proc ARM (AT91SAM9RL64-CU - MCU, 32BIT, ARM9, 64K SRAM, 217CBGA), mais :

• manque de bol je pourrais pas le souder ??
• puis il faut de la mémoire etc .. ?
• comment le programmer ? (parcequ'une board à 600 euros j'ai pas les moyens)

2 / Peut être <<plus réaliste>>, un arduino, j'ai trouvé çà notons qu'il ya d'autres magasin, hein, c'est pas de la pub, avec un peu de matos en plus pour débuté, çà me parait pas mal et assez évolutif pour controler un cube 8x8x8 ??

3 / <<Basique>> un PICKIT, genre un 'PICKIT-2 44 BROCHES
MICROCHIP DM164120-2' avec l'accessoire MICROCHIP - PG16412

4/ <<Do it yourself>>, un PIC 'MEGA16-P' , mais la il faudra, arrêter mois si je me trompe, brancher un quartz enfin une clock, mettre quelques 'capas' pour le courant etc ... (enfin il y a l'air d'avoir quelques truc de déjà fait.) comme dans le projet germain, cf premier poste.

Je pense que la voie 2 est plus raisonnable.

[invite29971eb1]

Leçon n°1 d'électronique numérique: PIC est une famille de microcontrôleurs de chez Microchip. Faire l'amalgame , c'est comme parler de Frigidaire pour un réfrigérateur ou de Bic pour un stylo à bille.

Leçon n°2: tu répètes encore que l'AVR ATMega16 est un PIC, je te pète la g...

La 2 et la 4 sont relativements similaires côté hardware.

L'Arduino, côté matériel, est un système basique à base d'Atmega sur lequel est greffé un convertisseur USB-série. C'est du côté logiciel que la différence se fait, puisque l'Arduino ne requiert pas d'acheter un programmateur (tout passe par l'USB) et se programme dans un langage archi simple, proche du C mais avec des librairies ultra-simplifiées (basé sur Processing pour les connaisseurs).

Concernant la première solution, ce n'est pas forcément nécessaire d'avoir plein de broches étant donné que tu vas faire du multiplexage et que nombres de sorties leds seront reliées à quelques broches du µC.

Quand on pilote un tel nombre de leds, il est recommandé d'utiliser des circuits dédiés (MIC5891, MAX7219, TLC5940 par exemple).

De toute façons, rares sont les µC à pouvoir supporter le courant demandé par une led en impulsionnel.
Le MAX7219 par exemple, permet à lui seul de gérer 64 leds sur 3 fils et sans mettre de résistances de limitation, puisqu'il gère le courant dans les leds. 512 leds en moins, aussi petites soient-elles, c'est appréciable.

En plus, il a déjà utilisé sur Arduino et des librairies toutes prêtes sont dispo

Inconvénient, il est relativement cher et il en faut 1 par couche de leds et par couleur. Il faut quand même relativiser le prix par les économies réalisées sur les autres composants (interfaces de puissance côté anode, interfaces côté cathode et symboliquement résistances)

[Forhorse]

Le MAX7219 n'est pas donné quand même ! je l'ai trouvé à presque 10 euros chez radiospares. Vu que pour le projet en question il en faudrait 24, la facture monte vite. Par contre c'est vrai que ce circuit à l'air pratique.
Pour le coup le TLC5940 est moins chère (4 euros) et permet de piloter 16 led, il est beaucoup plus perfectionné (permet de faire varier l'intensité lumineuse des led) mais du coup dois être plus complexe à piloter ?

Par contre je me demande à quelle frequence il faut rafraichir "l'affichage" sur ce genre de matrice, est-ce que le classique 25 "images" par seconde suffit ?

[invite29971eb1]

Le MAX7219 n'est pas donné quand même ! je l'ai trouvé à presque 10 euros chez radiospares. Vu que pour le projet en question il en faudrait 24, la facture monte vite. Par contre c'est vrai que ce circuit à l'air pratique.
Pour le coup le TLC5940 est moins chère (4 euros) et permet de piloter 16 led, il est beaucoup plus perfectionné (permet de faire varier l'intensité lumineuse des led) mais du coup dois être plus complexe à piloter ?

Par contre je me demande à quelle frequence il faut rafraichir "l'affichage" sur ce genre de matrice, est-ce que le classique 25 "images" par seconde suffit ?

Matrice de 6x6x6, ça fait 216 leds, multiplié par 3 pour le RGB, ça fait l'équivalent de 648 leds.
Le MAX7219 permet de gêrer 64 leds, il n'en faut donc que 11. Chez Farnell, il est à 6,95 pour 10 pièces soit 76.45€

A titre de comparaison, il faudrait 41 TLC5940 pour gérer autant de leds. Encore chez Farnell, ça revient à 131 euros....

T'es sur que ça revient moins cher?
Et encore, chez Digikey, on les trouve à 2,32€ pièce, mais il y a des frais en plus.

Histoire de simplifier le code, je conseillerais quand même d'en dédier 3 par plan, 1 par couleur. Certes ça fait monter le prix, mais on peut ensuite calculer les différents plans séparément et le système est extensible au 8x8x8

[Forhorse]

Ah oui le MAX7219 est déjà multiplexé 8x8, je sais pas pourquoi j'étais partis sur simplement 8 sorties. Par contre est-ce que ce multiplexage est adapté au cablage dans un cube du coup ? Par ce que si j'ai bien compris il y une cathode commune par niveau, les anodes étant reliées aux montant verticaux. ça fait un multiplexage de 36x6. Cabler les LED à partir de matrice 8x8 risque de demander un peu plus de cablage au niveau du cube, qui du coup sera moins "clean" non ?
Enfin c'est vrai qu'on parle d'un truc en RGB, du coup ça sera forcement un peu fouillit...
Et j'étais parti sur un cube 8x8x8 en oubliant que le projet concerne un 6x6x6
Par contre le MAX7219 est à bien 6.95 chez Farnell mais HT par 10 soit 8.31 TTC contre 8.10 TTC par 10 chez Radiospares.

J'aurais un peu de temps, je partirais sur un 8x8x8 en simple couleur (blanc ou bleu) pour en faire une sorte de lampe de chevet "hi-tech" qui permetrait d'avoir soit une fonction éclairage avec variateur d'indensité (toute les led allumée avec PWM) avec par exemple allumage et extinction progressive, et seulement 1 ou 2 effets "zen" genre pluie qui tombe avec, pareil, possibilité de diminution progressive de la luminosité et arrêt automatique.
Enfin du coup ça serait un projet similaire mais presque compltement different.

[inviteaa6240de]

pour le 8*8*8 il y a un superbe tuto dont le lien est en haut.

et oui c'est par étage

Histoire de simplifier le code, je conseillerais quand même d'en dédier 3 par plan, 1 par couleur. Certes ça fait monter le prix, mais on peut ensuite calculer les différents plans séparément et le système est extensible au 8x8x8

Bas oui, surtout qu'on allume par étage, donc au lieu de 6*6*3+6 çà fait 6*6+6*3 circuit à switcher.

Ce qui fait 54, donc un seul MAX7219 suffirrait amplement. Mais il me faut le controlleur ? çà se programme pas un MAX7219

[inviteaa6240de]

Donc, dans les réf, ils utilisent des 74HC547(8, un par ligne) et un MAX232, et enfin un 74HC138.

Ils controlent le tout avec soit un ATmega32 soit un arduino. (ce que j'appelais processeur).

[invite29971eb1]

Donc, dans les réf, ils utilisent des 74HC547(8, un par ligne) et un MAX232, et enfin un 74HC138.

Ils controlent le tout avec soit un ATmega32 soit un arduino. (ce que j'appelais processeur).

L'utilisation des 547 et des 138 est possible, mais ça va poser quelques soucis:
- tu vas avoir besoin de mettre des résistances de limitation, 1 par colonne et par couleur soit 108 résistances à câbler et surtout à placer
- dans le cas d'un allumage d'une ligne simultané, on tire au minimum 160mA sur le 547....pas sur qu'il apprécie
- ton processeur doit gérer le rafraichissement donc tourner en permanence pour pas grand chose. Avec les MAX7219, tu envoies une fois les consignes et si l'image reste fixe, tu peux mettre ton µC en sommeil ou surtout lui faire faire des calculs. C'est une économie de temps de calcul non négligeable

[Forhorse]

En même temps vu que le truc est quand même sencé allumer 648 LED (pas toutes en même mais quand même) la conso du montage on s'en fout un peu

Par contre pour liberer du temps de calcul oui, ça permet de faire des effets plus evolués (gerer une matrice en 3D c'est pas rien je pense)

[invite29971eb1]

En même temps vu que le truc est quand même sencé allumer 648 LED (pas toutes en même mais quand même) la conso du montage on s'en fout un peu

Par contre pour liberer du temps de calcul oui, ça permet de faire des effets plus evolués (gerer une matrice en 3D c'est pas rien je pense)

ah mais je parlais bien de temps de calcul, pas de conso électrique

D'un autre côté, les 648 seront pas allumées en simultané et heureusement...13A, ça commencerait à faire mal

[inviteaa6240de]

C'est donc pour çà qu'il y a tout un tas de résistance autour,
on sent le coté américain du projet, plein de circuits, plein de capas, comparé a celui de l'allemand ou il ya juste un controlleur

Je pense tout haut , comme çà si je me prend un mur vous serez au courant:
Je pense aussi que votre idée est meilleur, mais il faudra qu'il change constament d'état puisqu'on fait clignoter les étages. (L'oeil c'est 12img/s pour qu'il soit bluffer, bref il faut rallummer avant 80 ms, disons 40 pour le confort cinéma)
Comme(Si) on gère les couleurs étages, cela fait 18 étages, à allumer un par un, en 40 ms, ou plus facile si on veut 25 changements d'atat par seconde par étage cela fait 450 Hz.


et le max MAX7219, il gère quel fréquence de rafraichissement ?
sur ce que je lis il y a marqué : 10MHz Serial Interface, mais combien de temps il met à changer d'état ? J'ai pas d'oscilloscope pour verifier ce genre de chose _/¯

[invite5637435c]

Bonsoir,

pour faire du 3D genre cube en RGB il va falloir un gros µC, car sinon le résultat sera très decevant par l'effet de scintillement dû au temps de traitement de l'ensemble qui sera forcément multiplexé, et en RGB c'est plus compliqué.

Ou utiliser 3 µC, un par couleur à gérer avec un maitre et deux esclaves.
Avec un PIC18F par exemple mais cadencé à 40MHz c'est jouable.
Il y a également une stratégie vectorielle à définir pour la gestion des figures si tu veux faire quelque chose de fun et de joli.

Je suis en train de travailler sur un truc perso un cube 8x8x8 en RGB, c'est pour ça que je t'en parle.

[Forhorse]

Je crois qui hormis montage pourri avec des fils trop long, des perturbations CEM et compagnie, le MAX7219 (ou autre solution du genre) est largement assé rapide pour donner bien plus que 25 images par secondes.
Faut pas oublier qu'a l'origine ce genre de circuit est quand même prévu pour de l'affichage.

[invite29971eb1]

Bonsoir,

pour faire du 3D genre cube en RGB il va falloir un gros µC, car sinon le résultat sera très decevant par l'effet de scintillement dû au temps de traitement de l'ensemble qui sera forcément multiplexé, et en RGB c'est plus compliqué.

Ou utiliser 3 µC, un par couleur à gérer avec un maitre et deux esclaves.
Avec un PIC18F par exemple mais cadencé à 40MHz c'est jouable.
Il y a également une stratégie vectorielle à définir pour la gestion des figures si tu veux faire quelque chose de fun et de joli.

Je suis en train de travailler sur un truc perso un cube 8x8x8 en RGB, c'est pour ça que je t'en parle.

Un PIC18F cadencé à 40MHz ne tournera jamais qu'à 10MHz réels, autant prendre un AVR qui tournera à 20MHz

Supposons des MIC5891 (registres à décalage avec buffers de puissance) sur les anodes et des ULN de base sur les cathodes.

512 leds RGB en tout ou rien, ça ne fait jamais que 38400 bits à transférer par seconde, soit une paille en SPI. Et encore, on peut faire du SPI soft et diviser encore le temps de transfert.

Bref, en tout ou rien, c'est très gérable

[invite29971eb1]

Trop tard pour éditer....

Pour avoir plus de couleur, il "suffirait" de rafraîchir n fois une colonne avant de passer à la suivante. En faisant passer le contrôle d'une led de 0 à 1 entre le premier rafraichissement et le n-ième on peut créer un PWM sommaire

On doit pouvoir générer quelques milliers de couleurs sans problèmes

Je n'ai pas sous la main la routine de rafraîchissement que j'avais utilisé sur le cheval. On aurait eu une meilleure idée des possibilités

[Forhorse]

Je pense que même un "pauvre" PIC à 10Mhz (40) pour réprendre l'idée du principal "anti pic" ici, suffit largement pour ce genre de projet.
Après c'est sûr, faut pas coder avec les pieds (parce que quand on voir certains code ici... y'a du poney !)
Parce qu'a ce compte là, on peut aussi prendre un Intel Core à 4 Ghz...

[invite29971eb1]

Je pense que même un "pauvre" PIC à 10Mhz (40) pour réprendre l'idée du principal "anti pic" ici, suffit largement pour ce genre de projet.
Après c'est sûr, faut pas coder avec les pieds (parce que quand on voir certains code ici... y'a du poney !)
Parce qu'a ce compte là, on peut aussi prendre un Intel Core à 4 Ghz...

Je faisais confiance à Hulk28 quand il disait que c'était limite...Je ne suis pas allé vérifier...mais gérer 512 PWM avec du multiplexage, tout le monde peut pas le faire...humain comme micro

[invite2b5e1cb2]

Je suis en train de travailler sur un truc perso un cube 8x8x8 en RGB, c'est pour ça que je t'en parle.

Salut

c'est si perso que ça?
Parce que je pense que nombreux sont ceux qui aimeraient lire un petit topo sur tes choix et méthodes.

(Hein dites je suis le seul à vouloir voir ça? )

[Forhorse]

Non t'es pas le seul, ça m'interesse aussi.

[invite29971eb1]

Perso, j'attends des petites matrices de led 8x8, je ferai sans doute un test de ce PWM soft.

64 voies PWM sur une seule puce, ça me plait bien

[inviteaa6240de]

Re, les fanas de l'electronique. Alors un PWN c'est pour faire de la couleur avec les leds rgb.
Franchement super.

Le truc, c'est que pour un débutant qui cherche à comprendre c'est mettre la charue avant le tracteur.
Pour faire de la couleur, je preferais jouer avec mon programme et les clignotement, pour le fun.

Bref, après relecture, j'ai cru comprendre que l'arduino pour le cerveau de base est le plus pragmatique, le pic est bien mais demande un module particulier, l'arm c'est trop gros. Et donc un belle arduino avec un gros atmel suffira à piloter l'ensemble ?

[invite29971eb1]

Re, les fanas de l'electronique. Alors un PWN c'est pour faire de la couleur avec les leds rgb.
Franchement super.

Le truc, c'est que pour un débutant qui cherche à comprendre c'est mettre la charue avant le tracteur.
Pour faire de la couleur, je preferais jouer avec mon programme et les clignotement, pour le fun.

Bref, après relecture, j'ai cru comprendre que l'arduino pour le cerveau de base est le plus pragmatique, le pic est bien mais demande un module particulier, l'arm c'est trop gros. Et donc un belle arduino avec un gros atmel suffira à piloter l'ensemble ?

Le PWM, comme son nom l'indique permet de moduler la tension appliquée à la led. En jouant sur les modulations, on peut produire des tonnes de couleur...

Dans ton cas, on en revient à le première réponse que tu ais eu, en l'occurrence la mienne qui t'invitait à y aller par étapes. Je serais tenté de dire "ne nous écoute pas" mais c'est ta discussion après tout

[Forhorse]

Perso, j'attends des petites matrices de led 8x8, je ferai sans doute un test de ce PWM soft.

64 voies PWM sur une seule puce, ça me plait bien

Tu parles du MAX7219 ?
Si oui tu nous diras.
Je pense faire une commande chez radiospars bientôt, c'est possible que j'en ajoute un a mon panier histoire de faire quelque essais à l'occasion

[inviteaa6240de]

<<Il ne faut pas oublier que, tandis que le partage de la joie en accroît l'étendue sur cette terre, le partage de la douleur n'en diminue pas la somme.>>

Comprendrons ceux qui savent connecter autre chose que des puces.

+

[invite29971eb1]

Tu parles du MAX7219 ?
Si oui tu nous diras.
Je pense faire une commande chez radiospars bientôt, c'est possible que j'en ajoute un a mon panier histoire de faire quelque essais à l'occasion

Je verrai, mais 64 leds, je peux les attaquer en direct par l'AVR. Après, passer par un MAX7219, c'est une surcouche, utile pour un plus grand nombre de leds mais inutile pour valider le principe

[invite5637435c]

Je crois qui hormis montage pourri avec des fils trop long, des perturbations CEM et compagnie, le MAX7219 (ou autre solution du genre) est largement assé rapide pour donner bien plus que 25 images par secondes.
Faut pas oublier qu'a l'origine ce genre de circuit est quand même prévu pour de l'affichage.

Tellement prévu que le max7219 coute très cher (12$ chez digikey) et il en faudrait un bon paquet pour du RGB en 6x6x6...
Et en tenant compte de la dispo c'est quand même un produit Dallas...

Cela dit pourquoi pas.