Simon Szustkowski

Ein Blog über alles, was mir gerade so durch den Kopf geht

Oct 10, 2017 - Comments

borg16 2D - LED-Matrix im Eigenbau

Vor 3 Jahren begann ich, einen Borg16 zu bauen. Ein Borg ist im Grunde ein Controller für eine LED-Matrix, auf der dann tolle Animationen angezeigt werden. Der Name “Borg” kommt daher, dass das ganze ursprünglich mal ein Kubus war (und die Borg in Star Trek nunmal in kubusförmigen Raumschiffen durch die Gegend fliegen), aber mittlerweile ist die übliche Bauform eine zweidimensionale LED-Matrix, die 256 LEDs in einer 16x16-Matrix angeordnet hat.

Elektronik

Zuallererst habe ich die Elektronik zusammengebaut. Im Grunde ist es ein Microcontroller (ein Atmega 644p in meinem Fall), der über ein Zeitmultiplexing-Verfahren die LEDs einzeln ansteuert. Alles neben dem Microcontroller sind nur die notwendigen Treiber und MOSFETs um die LEDs ansteuern zu können, sowie zwei serielle Schnittstellen. Auf der einen Schnittstelle ist eine kleine Konsole vorhanden, um die Elektronik zu steuern und ggf. die Firmware neu zu flashen, die andere Schnittstelle dient zum Anschluss eines Joysticks, da auf dem Borg auch ein paar simple Spiele (Snake, Tetris, usw.) laufen. Über die beiden Wannenstecker oben werden die LEDs angeschlossen.

Trägerplatte

Die LEDs selbst stecken in einer MDF-Trägerplatte, die ich mir im Baumark habe zusägen lassen. Die 256 Löcher kann man nun vorsichtig mit einem Bohrer hineinbohren, ich hatte allerdings das Glück, dass ich über den örtlichen Hackerspace die Platte auf einer CNC-Fräse fertigen lassen konnte. Da die Platte sich beim Fräsen immer leicht verzieht, und das am Ende unschön aussieht, wurde nun auf die Rückseite ein stabilisierender Rahmen aus möglichst geradem Birkenholz geschraubt.

Gefräst

Rahmen

Die LEDs werden in die Löcher gesteckt, und so miteinander fliegend verlötet, dass die Kathoden zeilenweise verlötet sind, und die Anoden spaltenweise. Dadurch kann man später, je nachdem, in welcher Zeile und Spalte Spannung angelegt wird, jeden einzelnen Pixel genau ansteuern.

LEDs 1

LEDs 2

Damit das ganze schick aussieht, wird ein Außenrahmen gefertigt, in den der Innenrahmen genau rein passt. In diesen Rahmen wird eine umlaufende Nut gefräst, in der dann letztendlich eine schwarz-matte Plexiglasscheibe gehalten wird, um die LEDs etwas zu diffusen.

Außenrahmen

Am Ende werden die offenen Enden der LED-Verlötung mit Flachbandkabel versehen, und die Elektronik auf der Rückseite auf einer Holzplatte befestigt. Die Flachbandkabel werden mit Wannensteckern an den o.g. Buchsen angeschlossen. Nachdem die Firmware auf den Controller geflasht wird, funktioniert der Kram. Eigentlich. In meinem Fall hatte ich einen nicht lösbaren Bug in der Elektronik, weswegen ich die gesamte Platine noch mal neu gelötet habe.

Aber das Ergebnis kann sich sehen lassen.