Polonium Cube

Es war einmal im Dezember 2014, also lange, lange her, da kam mir die Idee, sechs unserer frisch produzierten WS2812 8x8HD-Panels zu einem Leuchtwürfel zusammenzusetzen. Gedacht getan – mit Plexiglas so eine Art Unterbau konstruiert und dann mittels gemeiner Abstandshalter untereinander verstrebt. Einen LiPo-Akku 850Ah, einen CMOS-Switch und einen LED-Player-S genommen, zusammengeschaltet fertig war die Hardware. Mit Jinx! habe ich noch ein paar schöne Effekte zusammengestellt und auf SD-Card gespeichert. Die Diamex-Panels eigen sich für einen solchen Aufbau sehr gut, weil aufgrund der rhombenartigen Anordnung der LEDs (um 45 Grad gedreht) Zwischenräume für M3 Befestigungen möglich sind. Kein anderes LED-Panel hat diese äußerst nützliche Eigenschaft. Man kann also ohne Gehäuse arbeiten, was einen ganz besonderen, reizvollen Effekt ergibt. Das Teil habe ich herumgezeigt und nach einer ganzen Zeit Betrieb fragte Jemand „mit was für einer Energiequelle läuft das Ding?“. Mir rutschte in diesem Moment heraus „Atomkraft – Polonium!“.  Seither ist das der Polonium-Cube.

polonium4 polonium3 polonium2

Der Cube misst 70x70x70mm. Es existiert schon ein viermal so großer Prototyp (140x140x140) – derzeit als Disco-Würfel eingesetzt. An einem kleinen Exemplar (50x50x50) arbeite ich gerade. Gerne würde ich mal einen Cube mit 6x 256er Panels bauen, da gibts aber noch ein paar kleine Hürden, das wären 1536 LEDs, die sind nativ nicht ansteuerbar. Der neue Player-S wird 1024 LEDs können oder man nimmt einen Player-M (2048 LEDs). Dann noch die Stromversorgung (ggf. ein Bleiakku) und die Wärmeentwicklung. Aber da ist ja noch Zeit…

Also, lange hats gedauert, bis ich mich durchringen konnte mal eine Doku und eine Bauanleitung zu filmen, fotografieren und darüber zu schreiben. Aber nun zur Sache:

Das Teil hat sechs 8x8HD-Panels, also insgesamt 384 LEDs. Ansteuerbar alle hintereinander oder drei Panels signal-parallel. Meine Installation hat vier Seiten hintereinander (256 LEDs) und die Stirnseiten parallel & hintereinander zum Signaleingang. Für den Aufbau braucht man 1-2 Stunden, ggf. auch etwas mehr.
Der Strombedarf liegt bei etwa 650 mA, das ist datenabhängig – gemessen mit den Demodaten. Man kann eh nur mit 20% Helligkeit fahren, sonst ist das Teil gleißend hell und kein Hingucker mehr. Der Akku (850mAh) reicht dann etwa 25-30 Minuten. Schaltet man zwei der gleichen Sorte(!!!) parallel, dann kann man etwa anderthalb Stunden erreichen. Grund ist, dass ein Akku ab einer bestimmten Spannungsswelle abschaltet, dann hat der aber noch recht viel Energie. Bei mehreren Akkus bleibt diese Basis gleich wärend sich die Energie verdoppelt. Es kann also mehr Energie genutzt werden.

Den kompletten Bausatz gibt es hier. Der Komplettpreis ist deutlich billiger als die Einzelkomponenten und man hat alle benötigten Bauteile passend und komplett. Zugegeben, immer noch ein teurer Spaß, aber absolut außergewöhnlich und für die Umwelt frappierend. Wenn man genug davon hat, kann man das Teil auseinanderschrauben und die Panels und den Player ja andersweitug verwenden…
Also ausprobieren!

Benötigt werden

  • 6 x 8×8-HD-Panels
  • 1 x LED-Player-S + Micro-SD-Card
  • 1 x CMOS-Switch
  • 1 x LiPo-Akku 850mAh (für die dreifache Standzeit  zwei Stück)
  • 24 x Anschlusssatz, bestehend aus Schraube M3x6, M3 Mutter, M3 Zahnscheibe und M3 Lötöse
  • 6 x Satz Abstandshalter, bestehen aus je 2x  12x 5,5; M3 innen/außen, 1 x 40×5,5; M3 2x innen, je 2x M3x6 Schraube
  • 6 x Plexiglaszuschnitte, klar, 3mm XT für den Innenkorpus
  • 2 x Anschlusskabel für Akku
  • etwas Schaltlitze

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Der Aufbau

Projektdaten (Laserschnitt):
Polonium-Cube-Data

Zuerst nimmt man die Acryl-Zuschnitte und legt sie genauso so, wie im nachfolgenden PDF, vor sich hin:

digi-dot-cube Anordnung

Nun nimmt man die Diamex-Panels und schiebt diese unter die Acrylscheiben so, dass man die Schrift normal lesen kann, also nicht auf dem Kopf stehend und nicht um 90 Grad verdreht. Die Aussparungen auf den Acrylscheiben ergeben nun ein sinnvolles Muster mit den darunterliegenden Panels.

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In alle grün umringten Anschlüsse muss ein Anschlusssatz geschraubt werden. Schraube auf der LED-Seite durchstecken, Lötöse innen aufsetzen (zeigt zur Panel-Mitte), Zahnscheibe auflegen, Mutter aufsetzen und gefühlvoll festziehen. Vorsicht! LEDs nicht beschädigen. In die Löcher mit dem X muss kein Anschlussatz rein. Die Aktion 24 mal durchführen.

Jetzt die Abstandshalter zusammensetzen. Aus das 40mm Mittelstück werden rechts und links die 12mm Abstandhalter aufgeschraubt. Eine Seite wird in die  sechseckige Aussparung gesetzt und wiederum mit einer Schraube von der LED Seite festgezogen. Siese Aktion wird 6 mal durchgeführt. Die auf der anderen Seite befindlichen 12mm Abstandshalter nicht ganz fest ziehen, die müssen sich ein klein wenig bewegen können, damit der Würfel am Ende stressfrei zusammengesetzt werden kann – die Teile müssen ja genau auf der gegenüberliegenden Seite passen.

Nun wird verdrahtet:

digi-dot-cube Verdrahtung
*) Auslieferungszustand – vier Panels werden angesteuert (256 LEDs) und die Stirnseiten zeigen die ersten zwei Panels mit gleichem Inhalt – dafür sind die Demodateien programmiert. -> 4+2

Polonium-Cube-Beschaltung2
*) mögliche Beschaltung um alle 384 LEDs hintereinander zu steuern. -> 4+2

Polonium-Cube-Beschaltung3
*) alle 6 Panels erhalten die Daten hintereinander , das mittlere Segment B muß dazu um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden (die Acrylscheibe B muß angepasst werden). -> 3+3

Rot ist blau und Plus ist Minus – äh nein – Spaß beiseite…

Rot ist immer der Pluspol
Blau ist immer der Minuspol
Gelb ist die Signalleitung

Bitte die fertig montierten Panels wieder genau wie im PDF anordnen – bündig zusammenschieben.
Dann werden die Brücken sauber gelötet, bitte kurze Drähte, sonst sind die bei der Montage im Weg. Damit man auch später noch nachvollziehen kann, was wohin gehört, bitte auch die korrekten Farben für die Anschlußlitze nehmen.
Am Player sollte man die beiden Pole der Stromversorgung (vom Switch kommend) an die Klemmen anlöten (Unterseite). Die Klemmen sind für zwei Drähte nicht ausgelegt.
Die Batterie erst zuletzt anstecken. Das ist dann gleich der Test. Vorher nochmals und unbedingt die Verdrahtung kontrollieren. Ist nämlich eine der Pole nicht korrekt angeschlossen, dann passiert es leicht, dass die erste LED des Panels im Signaleingang zerschossen wird.  Also lieber nochmal die Stromschienen auf Durchgang messen.

Montage1 Montage7

Alle Panels, bis auf das rechte (!) sollten nun kurz weiß aufleuchten. Wenn das klappt, dann ist alles ok. Das rechte Panel bekommt erst Signal wenn der Cube endmontiert ist.

Endmontage:

Zuerst wird der CMOS-Switch eingesetzt.
CMOS-Switch
Die Taster passen in die Aussparung. Mit einer Schraube M3x6 fixieren.

Beginnend mit dem unteren Panel und dem zweiten von oben, die werden auf das mittlere Panel aufgesetzt (90 Grad) und die beiden Streben werden verschraubt. Vorsicht, Drähte nicht einklemmen. Danach das obere Panel aufsetzen. Ggf. ein wenig die Streben richten, dass sie genau in die sechskant Aussparungen der Acrylscheibe passen.

Montage2Montage3Montage4

Nun das linke Seitenteil anklappen dazu mit den angeschraubten Streben etwas schräg durch die bereits montierten Abstandshalter durchfädeln.

Montage5

Fast geschafft. Dem LED-Player spätestens jetzt den Schrumpfschlauch überziehen, die SD-Card einstecken (Demo hier) und vorsichtig in der einen entstandenen Kammer verstauen. Im unteren Teil des Bildes zu sehen. Der Akku passt genau in die andere Kammer, ggf kann man zwei parallel betreiben und erhält etwa die dreifache (!) Leuchtdauer. Es passen genau zwei Akkus nebeneinander. Die Drähte sauber legen und das Panel oben aufsetzen.
Ist etwas fummelig, aber das wird schon  :)  Zum Schluss zuschrauben. Die im Bild letzte Schraube verbindet dann auch das letzte Panel mit dem Signal, sodass jetzt alle LEDs ringsherum angesteuert werden.

Montage6

Num kann man über die zwei Öffnungen mit einem Schraubenzieher o.ä. den Cube ein- und ausschalten. Am besten man merkt sich wo der Schalter sitzt, denn es ist im Betrieb nicht ganz einfach die Öffnung für „Aus“ wiederzufinden.

Dann viel Spaß mit diesem außergewöhnlichen Partygag.
Folker

Modifizierungen:

Denkbar ist eine Stromzuführung. Selbst mit zwei 850mA Akkus ist nach etwa 1,5 Stunden Schluss. Der CMOS-Switch trennt den Cube zu annähernd 100% von der Stromversorgung. D.h. wenn aus, dann auch kein Stromverbrauch. Man kann also das Teil monatelang liegen lassen und es wird immer noch funktionieren, wenn die Akkus aufgeladen waren. Über eine der Ecken oder Montagelöcher kann man einfach mit Schaltlitze Energie (5V) einspeisen und erhält so einen „Dauerläufer“. In idealer Kombination benutzt man den Diamex LED-WLAN-Player. So kann der DJ das Teil vom PC aus steuern. Geht natürlich auch über USB des LED-Player-S, dann muss man halt schauen, wie man die USB Strippe noch reinführt – ggf. über eine der Montagebohrungen (dazu die Acrylscheiben auch durchbohren).  WLAN ist halt eleganter.

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11 Antworten auf Polonium Cube

  1. flusi sagt:

    Also ich finde den Polonium-Cube schon echt stark und würde ihn mir auch gerne aufbauen. Hierfür benötige ich natürlich die Maßzeichnungen für die Acryl-Zuschnitte. Kann man die vom Autor bekommen?

  2. Mario Lang sagt:

    Der Polonium-Cube ist einfach super aber leider habe ich noch nicht rausgefunden wie ich alle Seiten mit Jinx! anspreche. Würde mich freuen wenn mal hier eine Anleitung dazu auch auftaucht.

    • Folker Stange Folker Stange sagt:

      6x8x8 sind 384. Der LED-Player-S (gilt auch für den WLAN-Player), den ich für den PoloniumCube ausgewählt habe, kann nur 256 LEDs ansteuern. Das ist das Grundproblem. Damit es angenehm aussieht, habe ich (und jetzt muss man die beiden Bilder im Bereich „Digi-Dot-Cube-Verdrahtung“ betrachten) die vier Seiten des Cubes, die mittlere Linie, angesteuert. Einstellung in Jinx ist snakewise, 8×32. Das sind genau 256 LEDs. Die beiden Stirnseiten rechts und links, bekommen das gleiche Signal. Das sieht bei Mustern recht angenehm aus.
      Man kann natürlich auch jeweils drei Panels parallel steuern. Ggf. sieht das von der Symmetrie noch etwas besser aus. Dazu ist die Verkabelung leicht zu ändern, sodass räumlich betrachtet die drei hintereinander liegenden Panels angesteuert werden.
      Um alle Panels in die Matrix einzubinden brauchts, wie eingangs schon gesagt, ein Player mit mindestens 384 LEDs Ansteuerkapazität. Derzeit der Matrix Player (1024) oder der Player-M (2048). Letzerer kann auch, wie der Player-S, stand alone eingesetzt werden.
      Aber am einfachsten ist es, wenn man noch ein paar Wochen wartet, dann kommt der überarbeitete Player-S2, der kann 1024 LEDs ansteuern (so Ende April 2016).

      • Mario Lang sagt:

        Danke für die Antwort. Ich habe auf der led-genial.de Seite gesehen das es einen Bios Update für den LED Player auf 1.2 gibt der durch Optimierungen des Speichers nun maximal 512 LEDs
        mit Controllern des Typs WS2812, 2812B, PL9823, APA-106
        unterstüzen soll.

        • Folker Stange Folker Stange sagt:

          Ja guten morgen – über die eigene Updatefalle gestolpert…
          Stimmt natürlich – insofern kann man es (theoretisch) hintereinander steuern. Praktisch ist es durch eine simple, mechanische Sache nicht so leicht. Damit man es versteht habe ich im Beitrag folgendes PDF ergänzt „Polonium-Cube-Beschaltung2“: Man kann folgendermaßen ansteuern: A-B-C-D-E-F – grüne Leitung. Wie bisher beschrieben: A-B-C-D und E-F ( A und E haben die gleichen Daten). Richtig wäre es: C-D-A-E-F-B. Dazu müsste aber D einmal um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Das klappt nicht, weil die Puzzelränder der Acrylscheibe B dann nicht passen. Hier ist alles so geändert, dass es funktionieren sollte: PDF „Polonium-Cube-Beschaltung3“

  3. Mario Lang sagt:

    Danke für den UpDate. Die 4+2 Lösung finde recht gut nur Jinx! 2.3 wollte bei mir nicht die Patch Matrix richtig anlegen und es fehlten immer einige Pixel, mit Downgrade auf die Version 2.2 klappte es dann super. Mir ist aufgefallen das bei der Acrylscheibe für den CMOS-Switch die Bohrung für die M3 Schraube nicht mehr passt, ca. 3 mm verschoben, als Notlösung musste ich ein neues Loch Bohren und den Schalter befestigen.

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