LED Cube/Zusammensetzen und testen

LED Cube-Serie
Kapitel 1: Bauen Teil 0: Voraussetzungen & Vorbereitung Teil 1: PCB Lötanleitung Teil 2: Cube Lötanleitung Teil 3: Zusammensetzen und testen
Kapitel 2: Spielen Benutzeranleitung Eine Animation erstellen
Kapitel 3: Lernen Die Elektronik verstehen Eigene Programme

Diese Seite wird dir helfen die Cubestruktur und die Platine zu einem voll funktionsfähigen LED Cube zusammenzusetzen.

Den Cube mit der Platine verbinden

An dieser Stelle solltest Du die Cubeplatine bereits vorbereitet haben. Wenn Du dies noch nicht getan hast, möchtest Du dies vielleicht jetzt tun: LED Cube/PCB Lötanleitung.

Jetzt: Es ist eine gute Idee die Orientierung des Cubes mitzubeachten. Einer der horizontalen Drähte der Ebene ist am weitesten aussen. Welcher das ist kannst Du von diesem Bild erfahren:

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In diesem Fall ist es die Seite, die von dir wegzeigt. Versuche diese Seite auf die gleiche Seite zu bringen, auf die auch der USB-Anschluss auf der Platine ist. Es wird dann folgendermaßen aussehen:

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An dieser Stelle hast Du bereits die Wahl getroffen, ob Du Anschlüsse für den Cube haben möchtest, oder nicht. Wenn Du keine Anschlüsse verwendest, löte den Cube einfach auf der Platine fest. Wenn Du Anschlüsse verwendest, möchtest Du den Cube jezt dort hineinstecken, oder Du liest was wir dazu zu sagen haben:

Es kann sehr lästig sein, den Cube mit der Platine zu verbinden. Dies hängt davon ab, wie sauber deine Cubestruktur gebastelt wurde. Wir empfehlen die folgende Prozedur:

1. Stecke die drei Beine auf einer Seite des Cubes in ihre Anschlüsse. Stelle sicher, dass sie wirklich drinstecken. Dies kannst Du machen, indem Du den Cube am Konstrukt anhebst: Wenn es schon in der Lage ist die Platine zu halten, ist alles in Ordnung. Klappt es noch nicht, möchtest Du vielleicht eine Kneifzangen verwenden, um sehr vorsichtig Druck auf die unteren LEDs auszuüben.
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2. Nun hebe vorsichtig die Beine der adjazenten Reihe an und stecke sie in ihre Anschlüsse - aber stecke sie nicht komplett hinein, wie Du es mit der vorherigen Reihe gemacht hast. Dadurch sollte die letzte Reihe nun über ihren Anschlüssen schweben.
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3. Nun stecke vorsichtig die Beine der mittleren Reihe komplett rein, eins nach dem anderen. Wärend Du dies machst, stelle sicher dass auch die Beine der letzten Reihe in ihre Anschlüsse gleiten. Sie werden wieder nicht komplett hineinreichen. Nachdem alle Anschlüsse der mittleren Reihe fertig sind, stecke die Anschlüsse der letzten Reihe komplett rein. Der Cube sollte an allen Anschlüssen feststecken:
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Die Ebenenanschlüsse hinzufügen

Jetzt wissen wir, wie der Cube auf der Platine positioniert wird. Als letzten Schritt löten wir die Anschlüsse für die Ebenen fest. Wie Du dich vielleicht erinnerst sind die Drähte der Ebenen noch nicht mit der Platine verbunden. Um das zu ändern, nimm etwas Silberdraht und dreh den LED-Cube so, dass der USB-Anschluss zu dir zeigt. Schneide dann ein Stück Draht ab, so dass es von der Platine bis zur obersten Ebene reicht.

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Stecke dieses Stück Draht in den rechtesten freien Anschluss von CONN10, wenn Du Anschlüsse verwendest, oder verlöte es auf der Platine am gleichen Platz, wenn nicht. Bieg den Draht so, dass er die obere Ebene berührt und löte die Stelle zusammen:

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Widerhole diesen Schritt für den mittleren Pin des Anschlusses und die mittlere Ebene und für den linken Pin und die unterste Ebene:

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Den Microcontroller in seinen Sockel stecken

Nimm den Microcontroller und biege die Beine wie bei dem Transistorarray. Steck ihn in den Sockel und achte dabei wieder darauf, dass die Einkerbungen an der richtigen Stelle sind.

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  der Microcontroller

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  richtig gebogene Beine

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  Microcontroller im Socket

Optische Kurzschlusssuche

Jetzt ist es an der Zeit zu untersuchen, ob dein Cube Kurzschlüsse hat. Abhängig von deinem Testequipment kannst Du dies mehr oder weniger genau machen, aber es ist immer eine gute Idee diesen Schritt nicht zu überspringen. Nimm eine Lupe, wenn deine Augen zu schlecht sind.

Programmierung des Bootloaders

Wenn du an einem cccgoe-Workshop teilnimmst, oder einen Bausatz mit einem vorgeflashten Microcontroller gekauft hast, kannst Du diesen Schritt überspringen!

Wenn Du keinen vorgeflashten Microcontroller hast, solltest Du nun entweder

1. einen ISP-Anschluss auf der Platine anlöten und wir flashen den Bootloader später auf den Microcontroller, oder
2. den Microcontroller außerhalb des Boards flashen.

Mach was dir besser gefällt.

Testaufbau

Wenn Du an einem cccgoe-Workshop teilnimmst, kannst Du diesen Schritt überspringen, indem Du zu einem der Tutoren gehst. Er wird dir beim Testen helfen und dir (wenn er in einer guten Verfassung ist) genau erklären, was er gerade tut.

Jetzt kommt der aufregende Teil. Wir werden testen, ob Du alles falsch gemacht hast. Dieser Abschnitt ist in mehrere Sektionen unterteilt. Such dir diejenigen raus, die Du durcharbeiten kannst. Die Tests sind folgendermaßen angeordnet: Versuch zunächst den obersten Test. Wenn Du das Equipment hierfür nicht hast, gehe weiter zum nächsten Test darunter, und so weiter. Wenn Du einen der Tests abgeschlossen hast, kannst Du alle Tests darunter überspringen.

Bevor wir mit irgendwelchen Test beginnen, stelle sicher, dass der Bootloaderjumper in folgender Position ist:

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Beachte: Das Gerät das Du gebastelt hast ist dein Eigentum. Wir können keine Haftung für Defekte übernehmen, die an deinem USB-Host, Hub oder jeglichem anderen Gerät auf dem gleichen Bus entstehen. Wenn Du unsicher bist, ob Du das Risiko eingehen möchtest, dann lass das Testen!

Test 1: Labornetzteil und USB-Isolierung

Dies ist der sicherste Test, der hier beschrieben wird. Das ist auch der Test, der auf den cccgoe-Workshops durchgeführt wird. Du brauchst

• Ein USB-Isolator geeignet für USB 1.1,
• ein Labornetzteil und
• einen Weg, um das Netzteil mit dem Isolator zu verbinden.

Verbinde nun deinen LED-Cube mit dem A-Port deines Isolators. Stell den Isolator auf geringe Geschwindigkeit (wenn nötig). Verbinde den Computer mit dem Du den Cube testen willst mit dem B-Port des Isolators.

Stell das Labornetzteil an, aber kontrolliere vorher ob die Ausgaben ausgestellt sind. Stell die Strombegrenzung auf ungefähr 40 mA. Stell das Spannungslimit auf 5 V. Verbinde das Labornetzteil mit dem Isolator.

Der Test startet, sobald Du das Netzteil anstellst. Du kannst nun zu #Testauswertung springen, bevor Du startest.

Test 2: Labornetzteil und USB-Hub

Wenn Du nur ein Labornetzteil hast, musst Du ein USB-Kabel nehmen und einen Weg finden dieses an der Stromversorgung anzuschließen.

Nimm hierfür vorsichtig das USB-Kabel und schneide die äußere Plastikisolationschicht in einer Länge von ca. 2 cm nahe des B-Connectors ab. Friemel die Abschirmung ab, aber schneide diese nicht komplett weg. Nimm das schwarze und das rote Kabel und schneide sie nahe der Hostseite deines geöffneten Kabels durch. Nun kann Du deine eigene Stromversorgung an diese Kabel anschließen.

Bereite die Stromversorgung wie in Test 1 vor. Der Test startet, sobald Du den Output anschließt, aber lies erst den Abschnitt #Testauswertung, um herauszufinden wie die Testergebnisse zu bewerten sind.

Test 3: Ein extern versorgter USB-Hub

Dies ist wahrscheinlich der einfachste Test, aber er könnte dich den USB-Hub kosten, oder das Netzteil des USB-Hubs. Dafür wird die Wahrscheinlichkeit, dass dein Computer Schaden nimmt, stark herabgesetzt im Vergleich zum direkten Anschließen des Cubes. Verbinde einfach den Hub mit deinem Computer und versorge ihn mit einem externen Netzteil mit Strom. Der Test beginnt, sobald Du den LED-Cube an deinen USB-Hub anschließt. Gehe erst zum Abschnitt #Testauswertung, um zu erfahren wie die Testergebnisse ausgewertet werden können.

Test 4: Einen alten Computer verwenden, bei dem es nicht so schlimm ist wenn er kaputt geht

Du kannst auch einen alten Computer zum Testen verwenden, bei dem Du dir sicher bist, dass es nichts ausmachen würde, wenn er kaputt gehen würde. Der Test startet, sobald Du den LED-Cube mit dem Computer verbindest. Lies erst den Abschnitt #Testauswertung, um zu verstehen wie die Testresultate ausgewertet werden können.

Test 5: Einen neuen Computer verwenden

Tu das nicht. Such dir einen USB-Hub. Ernsthaft. Das ist kein Witz. Wieauchimmer, es ist dennoch möglich. Auch wenn dein Computer keinen Schaden nehmen sollte, kann dies trotzdem passieren.

Testauswertung

Wenn der Stromverbrauch unter 40 mA bleibt, der Computer sich nicht ausgeschaltet hat und keiner der Hauptadapter in die Luft geflogen ist, ist wahrscheinlich nichts katasrophales passiert.

Wenn du keinen vorgeflashten Microcontroller hast: Jetzt ist der Zeitpunkt, um deinen ISP zu verbinden und den Bootloader auf den Microcontroller zu flaschen. Die Anleitung zum Bauen des Bootloaders kannst du unter LED Cube/Building From Source finden.

Jetzt solltest Du eine Zeile in deinem Kernellog finden, die folgendermaßen aussieht:

[158825.185016] generic-usb 0003:16C0:05DF.000E: hiddev0,hidraw0: USB HID v1.01 Device [obdev.at HIDBoot] on usb-0000:00:1d.0-1.1.4.3/input0

Die Windowsuser unter euch sollten eine Benachrichtigung über ein neues USB-Gerät bekommen, aber nicht gefragt werden die Treiber zu installieren.

Wenn du keinen vorgeflashten Microcontroller hast, musst Du bootloadHID benutzen, um die Firmware auf deinen Cube zu bringen, um diesen komplett testen zu können.

Die unter euch, die ein Labornetzteil mit Strombegrenzung haben, sollten nun den Strom auf 200 mA begrenzen.

Entferne nun den Bootloaderjumper. Die Defaultfirmware für alle Microcontroller ist eine Firmware, die jede einzelne LED anschaltet. Du kannst einen Blick auf den Referenzcube werfen, er wird folgende Animation zeigen: (youtube).

Nun bist Du mit dem Bauen deines Cubes fertig. Nun ist es an der Zeit mit ihm zu spielen. Du kannst fortfahren, indem Du die Benutzeranleitung liest.