СВЕТОДИОДНЫЙ КУБ

Создаем большой LED куб

Светодиодные кубы никогда не потеряют свою популярность и привлекательность. На просторах интернета есть огромное множество проектов кубов 5х5 и меньше. Мы же сегодня построим куб 8х8х8 диодов.

Постройка куба довольно сложна для новичков и энтузиастов. Поэтому мы постарались максимально упростить этот процесс и создать инструкцию, которая будет предельно подробной и полной, так как любая незначительная ошибка может быть критичной, а устранить ее будет достаточно сложно.

Для работы над проектом достаточно обладать основными навыками пайки, иметь базовые знания электроники и быть знакомым с работой плат Arduino.

Расположение светодиодов

Сразу хочется отметить, что не следует выбирать большие светодиоды, так как они будут загораживать друг друга и дальние ряды будут плохо видны. Также не стоит использовать очень яркие диоды. Дабы свет каждого диода был точечным.

Для проекта мы будем использовать не очень яркие 3мм диффузные светодиоды с длинными ножками.

Между собой светодиоды будут соединяться при помощи своих ножек. Катоды с катодами, аноды с анодами. Для нашего куба нам понадобится 8 таких матриц.

Электронная схема

Создание восьми слоев из 64 диодов в каждом занимает достаточно много времени, но выполнить его достаточно просто.

Самый сложный момент – это построение схемы для управления светодиодным кубом и поиск неисправностей в цепи, если конечно таковые будут.

Для управления нашим кубом будет использоваться микросхема MAX7219. Изначально она предназначена для управления 7-сегментными светодиодными дисплеями. Используя данную микросхему, мы сведем количество элементов управления каждым слоем к минимуму.

Для управления каждым слоем из 64 диодов понадобится:

• Микросхема MAX7219;
• 10uF 16V электролитический конденсатор;
• 0.1uF керамический конденсатор;
• 12 кОм резистор (1/4W);
• 24 pin DIP IC socket;
• Плата Arduino Nano или Uno.

Для создания куба нам понадобится 8 комплектов вышеуказанных компонентов. Также стоит обратить внимание, что может понадобится другой резистор для конкретных светодиодов, которые вы будете использовать. Его роль в данной схеме – ограничить максимальное напряжение, которое будет выдавать микросхема MAX7219.

Для облегчения сборки куб был разбит на две части. По 4 слоя на каждой из них.

Куб может управляться извне любым микроконтроллером через интерфейс SPI. Для этого проекта мы будем использовать популярную плату Arduino (Nano).

Для управления нашим кубом используя только 3 сигнальных провода (SPI) и 2 провода питания (5 В постоянного тока). Вы можете использовать более распространенную плату Arduino Uno вместо Nano.

Они очень похожи (за исключением размера), так что проблем с подключением возникнуть не должно.

Также стоит обратить внимание на то, что все компоненты следует паять к нижней части печатной платы.

Для соединения плат вместе используются перемычки. Для соединения двух плат нужно 5 перемычек. Для создания одного блока из 4 слоев светодиодов понадобится 15 перемычек.

Большинство кубов цельные, в отличии от нашего. И при выходе из строя какого-либо светодиода в середине куба, добраться до него достаточно сложно. В нашем случае это не составит никакого труда.

База для пайки светодиодов

Подойдет лист фанеры иди ДВП, в котором следует просверлить отверстия диаметром 3 мм на расстоянии 18 мм друг от друга.

Часть 1

Основные шаги для создания одного слоя:

1. Подготовить 8 светодиодов с обрезанными катодными ножками до 10 мм;
2. Заполнить все отверстия базы светодиодами;
3. Согнуть и спаять катодные ножки;
4. Согнуть и спаять анодные ножки;
5. Припаять провода к катодным ножкам и закрепить их.

Данную процедуру необходимо повторить 8 раз.

Сборку одного слоя куба можно посмотреть на видео:

Часть 2

1. Подготовить 15 перемычек;
2. Припаять перемычки на печатную плату;
3. Припаять электронные компоненты к плате;
4. Припаять 5-контактный угловой коннектор для первого слоя;
5. Обрезать пятый анодный контакт;
6. Вставить и припаять все анодные ножки к отверстиям G, F, E, D, C, B, A и DP;
7. Вставить и припаять катодные провода в отверстия D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 и D7;
8. Обрезать провода и ножки с обратной стороны платы.

Вторая часть сборки на видео:

Лучше проверять куб до полной сборки, каждый слой по отдельности. Так будет проще исправить проблемы, если они конечно же будут.

Для тестирования по очереди подключаем каждый слой к плате Arduino Nano (заранее следует установить тестовую программу). Строки должны загораться поочередно сверху вниз.

Код

Необходимо загрузить код на вашу плату, а затем подключить к готовому кубу.

На этом все. Остается только наслаждаться полученным устройством.

Данная статья является авторским переводом с сайта instructables.com.

Данная статья является собственностью Amperkot.ru. При перепечатке данного материала активная ссылка на первоисточник, не закрытая для индексации поисковыми системами, обязательна.

Источник: https://amperkot.ru/blog/8x8x8_LED_Cube/

Светодиодный куб 8x8x8 своими руками

Как работает декоративная скульптура из светодиодов? Можно ли её собрать самостоятельно? Сколько нужно светодиодов и что нужно кроме них? На все эти вопросы вы найдете ответ в этой статье.

Led куб – что нужно для самостоятельной сборки

Если вы увлекаетесь самоделками, любите ковыряться в схемах электроники – попробуйте собрать светодиодный куб своими руками. Для начала нужно определиться с размерами. Поняв принцип работы устройства, вы можете модернизировать схему как с целью увеличения светодиодов, так и с меньшим их количеством.

Светодиодный куб с гранями на 8 диодов

Давайте разберем как это работает на примере куба со стороной в 8 светодиодов. Такой куб может испугать начинающих, но если вы будете внимательным при изучении материалов – вы с лёгкостью освоите его.

Чтобы собрать led cube 8x8x8 вам понадобится:

• 512 светодиодов (например 5мм);
• сдвиговые регистры STP16CPS05MTR – 5 шт;
• микроконтроллер для управления, см. Arduino Uno или любую другую плату;
• компьютер для программирования системы;

Принцип работы схемы

Маленькие светодиоды типа 5 мм потребляют незначительный ток – 20 мА, но вы собираетесь зажигать их довольно много. Источник питания 12В и 2А прекрасно подойдет для этого.

Подключить все 512 светодиодов индивидуально у вас не выйдет потому, что вряд ли вы найдете микроконтроллер (МК) с таким количеством выводов. Чаще всего встречаются модели в корпусах с количеством ног от 8 до 64. Естественно вы можете найти варианты и с большим количеством ножек.

Как же подключить столько светодиодов? Элементарно! Сдвиговый регистр – микросхема которая может преобразовывать информацию из параллельного вида в последовательный и наоборот – из последовательного в параллельный. Преобразовав последовательный в параллельный вид, вы получите из одной сигнальной ножки 8 и более, в зависимости от разрядности регистра.

Ниже приведена диаграмма иллюстрирующая принцип работы сдвигового регистра.

Если в первый момент времени была единица, а затем в течении трёх тактовых импульсов на входе вы задали нулевой потенциал, в результате этого вы получите такое состояние входов «0001». Вы можете это наблюдать на диаграмме на строках Q0-Q3 – это четыре разряда параллельного выхода.

Как применить эти знания в построении LED куба? Дело в том, что можно применить не совсем обычный сдвиговый регистр, а специализированный драйвер для светодиодных экранов — STP16CPS05MTR. Он работает по такому же принципу.

Как соединять светодиоды?

Разумеется, что использование драйвера не полностью решит проблемы связанную с подключением большого количества светодиодов. Для подключения 512 светодиодов понадобится 32 таких драйвера, а от микроконтроллера еще больше управляющих ножек.

Поэтому мы пойдём другим путём и объединим светодиоды в строки и столбцы, таким образом мы получим двухмерную матрицу. Лед куб же занимает все три оси. Доработав идею объединения светодиодного куба 8x8x8 у которого светодиоды объединены в группы, можно прийти к такому выводу:

Объединить слои светодиодов (этажи) в схемы с общим анодом (катодом), а столбцы в схемы с общим катодом (или анодом, если на этажах объединяли катоды).

Чтобы управлять такой конструкцией нужно 8 x 8 = 16 управляющих пинов на колонки, и по одной на каждый этаж, всего этажей тоже 8. Итого вам нужно 24 управляющих канала.

На колодку input подаются сигнал с трех ножек микроконтроллера.

Чтобы зажечь необходимый светодиод, например, расположенный на первом этаже, в первой строке третий по счету, вам нужно подать минус на столбец номер 3, а плюс на этаж номер 1. Это справедливо если вы собрали этажи с общим анодом, а столбцы – катодом. Если наоборот, соответственно и управляющие напряжения должны быть инвертированы.

Практические рекомендации для успешной сборки

Для того, чтобы вам было удобно спаивать куб из светодиодов вам нужно:

• приготовить заранее просверленную матрицу из фанеры или картона в которую вы вставите «головку» каждого из светодиодов, а затем запаяете это всё в единое целое;
• располагайте светодиоды все одинаково, то есть минусовым выводом (катодом) вправо, а анодом (плюсом) влево, так будет легче разобраться в сборке, контакты первого ряда светодиодов расположите под углом в 45 градусов;
• вам необходимо приобрести отладочную плату Arduino любой модели, например, UNO, nano, pro mini. Прошивку для этой схемы можно найти здесь.

Для корректной работы куба из светодиодов нужно собрать его по слоям с общим катодом, а столбцы – анодом. Подключить к выводам Arduino то что на схеме обозначено, как input в такой последовательности:

Что делать если у меня нет таких навыков?

Если вы не уверены в своих силах и знаниях электроники, но хотите себе такое украшение для рабочего стола, вы можете купить готовый куб. Для любителей мастерить простенькие электронные поделки, есть отличные варианты проще с гранями 4x4x4.

Куб с размером грани 4 диода

Готовые наборы для сборки можно приобрести в магазинах с радиодеталями, а также их огромный выбор на aliexpress.

Сборка такого куба разовьет у начинающего радиолюбителя навыки пайки, точность, правильность и качество соединений. Навыки работы с микроконтроллерами пригодятся для дальнейших проектов, а с помощью Arduino вы можете научится программировать простые игрушки, а также средства автоматизации для быта и производства.

К сожалению, из-за особенностей языка программирования Arduino – sketch есть некие ограничения в плане быстродействия, но поверьте, что когда вы упретесь в потолок возможностей этой платформы, скорее всего освоение работы с «чистыми» МК у вас не вызовет существенных трудностей.

Источник: https://SvetodiodInfo.ru/svoimi-rukami/svetodiodnyj-kub.html

Статьи

Сегодня выпускается множество вариантов светящейся мебели и декора, но всегда приятней, когда знаешь, что любуешься твореньем своих собственных рук.

Поэтому наша компания LightHouse хочет помочь всем тем, кто настроился сделать что-то своими руками, но не имеет опыта в данной сфере.

Именно для таких людей мы предлагаем подробную инструкцию по изготовлению светодиодного куба своими руками…

Готовим все необходимые элементы

Прежде, чем собирать, нужно подготовить все необходимое:

1. Светодиоды. Какого они будут цвета и яркости, решайте сами, ориентируясь на личные предпочтения. По сути, можно взять любые, так как это будет пробный проект, а в дальнейшем подойти к выбору более тщательно, и учесть возможные места размещения нашего куба и прочие нюансы. Для стандартного куба 4х4х4 вам нужно 64 штуки, но стоит купить с запасом, на случай брака или выхода из строя в процессе сборки или эксплуатации.
2. 4 резистора с номинальным напряжением 680 Ом.
3. Микроконтроллер. Опять же, можно взять любой, но мы выбрали Arduino Nano 3.0, так как он подходит для наших целей, стоит недорого и приобрести его просто. Если не торопитесь, поищите б/у на интернет-площадках или барахолках, получится в несколько раз дешевле, чем в ближайшем магазине электроники.
4. Источник питания. Вполне достаточно батарейки Крона на 12 вольт. Чтобы потом она не болталась, советуем купить специальный футляр вместо штатной клеммы (стоит порядка 50 рублей).
5. Реле включения. Проще говоря, выключатель, в качестве которого сойдет обыкновенный 20-тирублевый тумблер или кнопка от сетевого фильтра. Здесь единственное условие – рабочее напряжение выключателя должно быть меньшим или равным напряжению батарейки.
6. Соединительный провод. С учетом прочих составляющих нас вполне устраивает монтажный, сечением 0.14 мм2. Потребуется около 3 метров, что обойдется рублей в 30.
7. Корпус. Можно сделать из подручных материалов или найти готовый, главное, чтобы он был не цельным, а имел крышечку, на которой сможет поместиться наш куб. Например, взять коробочку-футляр от бытового прибора или даже баночку из-под кофе либо чая. В общем, ориентируйтесь на выбранные размеры куба и то, что туда должны будут поместиться наши провода и рабочие компоненты.

Сборка куба

После того, как все необходимые компоненты вы приобрели, нашли или сделали, можно приступать к сборке светящейся основы. Чтобы было проще, собирать стоит по слоям, но прежде разберемся, где у светодиодов минус и плюс (катод и анод). Длинная ножка это плюс, короткая, соответственно, минус.

Чтобы в итоге все слои получились одинаковыми, нам потребуется шаблон. Для этого берем обычную дощечку или плотный пенопласт и рисуем на нем квадратную сетку 4х4 с размером стороны, аналогичной задуманному размеру граней куба.

Но здесь следует помнить, что впоследствии нам нужно светодиоды спаивать между собой. Поэтому расстояние между соседними по вертикали и горизонтали точками пересечений должно быть одинаковым и чуть меньше длины анода (длиной ножки).

Когда сетка готова, в точках пересечений делаем отверстия и размещаем в них светодиоды. Затем, отгибаем аноды последовательно на соседние диоды, так чтобы у нас получилось два параллельных прямоугольника.

После берем у пары лишних (бракованных) диодов еще две длинных ножки и делаем соединение между ближними (соседними) вершинами прямоугольников. Остается спаять все плюсы и один слой готов.

Аккуратно, чтобы не повредить пайку, извлекаем диодную сетку из гнезд, и в описанный способ делаем еще три таких же слоя.

Обратите внимание – короткие ножки, то есть, наши минуса, должны находиться в одинаковом вертикальном положении, чтобы потом можно было спаять через них слои между собой! Иногда невозможно оставить ножки прямыми и расположить их по одной линии. Чтобы все получилось, просто отогните каждую ножку у самого диода в сторону, а потом на расстоянии миллиметра от внешнего диаметра головки снова выгните на вертикаль, и все будет нормально.

Не расстраивайтесь, если какая-то сетка слоя или куб в целом получаются не особо ровными. Поверьте, с первого раза сделать идеально не выходит ни у кого, даже у таких опытных мастеров, как специалисты нашей компании ЛайтХаус. Со временем набьете руку, учтете все ошибки и сложные моменты, и кубики будут получаться замечательными!

Программируем «мозги»

После того, как куб подготовлен, пора записывать алгоритм, по которому будет работать наш куб, в память микроконтроллера. Для программиста это проблем не составит – он и алгоритм придумает, и как записать его знает. Для всех остальных расписываем пошаговую инструкцию:

• Найдите в Интернете программу Arduino и скачайте ее на свой компьютер или ноутбук
• Подключите контроллер Arduino Nano к нашему ПК посредством соединения через USB-микро
• Запустите скачанную программу и выберите по вкладкам «инструменты», «плата», «Arduino Nano»
• После этого последовательно щелкните на вкладки «инструменты», «процессор», «ATmega 328»
• Дальше следует выбрать порт – мы в нашем случае использовали СОМ4, но у вас это может быть что-то другое, главное не выбирать первый в списке
• Теперь активируйте скетч-загрузку и после того, как она будет закончена, отключите микроконтроллер от компьютера

Собираем все в единое целое

Для начала готовим корпус – делаем сбоку или в крышке небольшое отверстие для 4-х проводов, которые будем присоединять к плюсам. Также в крышке размечаем сетку и просверливаем небольшие отверстия под минуса нижнего ряда куба.

Когда все готово, заводим катодные ножки в подготовленные отверстия и закрепляем куб на крышке.

Можно это сделать с помощью тех же ножек, но лучше использовать дополнительные крепежи, и можно переходить к следующему этапу – присоединению микроконтроллера к кубу.

Минус

Если посмотреть на крышку изнутри, то перед нами будет квадрат из 16 точек со сторонами 4х4, расположенными в местах выходов катодов. Для большей понятности разметим эту сетку как шахматную доску, где левый нижний угол А1, следующий в ряду Б1, а по вертикали А2 и в подобной последовательности аж до правого верхнего угла, который по логике получается Г4.

После разметки начинаем соединять контакты контроллера выходами минусов по такой схеме – А1 к контакту ТХ1, Б1 к D5, В1 – D9, Г1 – D13. Следующий ряд – А2 на RX0, Б2 – D4, В2 – D8, Г2 – D12. Третий ряд – А3 к А5, Б3 – D3, В3 – D7, Г3 – D11. Последний – А4 сетки соединяем с А4 контроллера, Б4 – D2, В4 с D6 и Г4 с D10.

Плюс

После того, как с минусом закончили, переходим к плюсу. Для начала выберем точки крепления на кубе – поворачиваем его в вертикальное положение (корпус снизу) и берем на заметку ближнее к большому (под 4 провода) отверстию вертикальное ребро. Точки пайки будут находиться на четырех горизонтальных слоях между диодами ребра и первым диодом в сторону (вправо или влево не имеет значения).

Теперь, припаиваем к этим точкам 4 отрезка провода, и через резисторы присоединяем их к следующим контактам микроконтроллера – верхний слой к А0, второй сверху к А1, третий к А2 и нижний к А3.

Последним шагом станет установка питания: плюс батареи соединяем с тумблером, а затем с контактом UIN; минус припаиваем к контакту GND. Прячем начинку в корпус, включаем и наслаждаемся игрой света…

Однако, если у вас нет времени на самостоятельное изготовление, вы всегда можете приобрести куб в магазине Лайтхаус!

Источник: https://lh-lh.ru/stati/article_post/svetodiodnyy-kub-svoimi-rukami

LED CUBE 4x4x4 – Светодиодный куб 4х4х4 для Arduino Nano купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY

LED CUBE 4x4x4 – Светодиодный куб 4х4х4 для Arduino Nano купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY

LED CUBE 4x4x4 – Светодиодный куб 4х4х4 для Arduino Nano купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY

У нас Вы можете купить Мастер Кит LED CUBE 4x4x4 – Светодиодный куб 4х4х4 для Arduino Nano: цена, фото, DIY, своими руками, технические характеристики и комплектация, отзывы, обзор, инструкция, драйвер, программы, схема

Мастер Кит, LED CUBE 4x4x4, Светодиодный куб 4х4х4 для Arduino Nano, цена, описание, фото, купить, DIY, своими руками, отзывы, обзор, инструкция, доставка, драйвер, программы, схема

https://masterkit.ru/shop/1298517

• Питание модуля производится от модуля Arduino Nano или от внешнего блока питания (5 вольт) подключаемого к разъему на плате управления.
• Как оказалось схемы различных производителей Arduino-подобных модулей отличаются от оригинальных Arduino NANO. Мы учли это при разработке предлагаемого расширения. Оригинальный микроконтроллерный модуль устанавливается в левые разъемы, а, например, модуль c торговой маркой DFRduino в правые разъемы. Отличия между модулями можно найти в нашей схеме.
• Практически любой инфракрасный пульт в доме может управлять вашим кубом.

Специально для этого проекта нами была создана библиотека для языка WIRING.MP1051.Init() – начальная инициализация MP1051.Brightness(B) – установка яркости свечения светодиодов, B=0…32 MP1051.

Set(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8) – управление светодиодами послойно, D1-D2 – первый слой (A1), D7-D8 – 4-й слой (A4)MP1051.IR(T) – ожидание команды ИК-пульта в течении T ms. Возвращает: 0 – не было команды, 1 – принята команда, 2 – принят повторMP1051.

IRAdr() – возвращает адрес ИК-посылки

MP1051.IRData() – возвращает команду ИК-посылки

Порядок сборки светодиодного куба 4х4х4

В первую очередь необходимо подготовить выводы светодиодов.Шаг 1. Короткий отгибаем на 90 градусов.Шаг 2. С помощью пинцета формуем короткий так, чтобы на 3 мм. увеличился шаг между выводами.Шаг 3. Теперь, в сторону отгибаем длинный.

Рис.1

Для удобства последующих действий найдите у себя 4 винта М3 с гайками и закрепите их в угловых отверстиях платы управления. Ну, а если винтов нет, то вас спасут четыре одинаковые бельевые прищепки, прицепленные по углам платы.

Рис.2

Установите в отформованные светодиоды в отверстия платы. Сначала первый ряд.

Рис.3

Соедините пайкой длинные выводы.

Рис.4

Затем второй слой.

Рис.5

Спаяйте длинные во втором ряду. В третьем и четвертом.

Рис.6

Длинные выводы от крайних светодиодов каждого ряда выступают за край платы. Аккуратно подгибайте их вдоль платы и соединяйте пайкой между собой

Рис.7

Получился один слой 4 х 4.

Рис.8

Можно его выровнять дополнительными отрезками провода.

Рис.9

Выравниваем слой в одной плоскости по углам, прогревая паяльником выводы и двигая их вверх-вниз (если нужно). Как только вы убедились, что угловые светодиоды находятся в одной плоскости, припаяйте остальные выводы.
Второй слой припаивается к первому. Короткий вывод к короткому.

Смотрите на рис.10 с правой стороны, в крайнем столбике хорошо видны места пайки.

Рис.10

Фото собранного куба в высоком разрешении.

В качестве Arduino NANO можно использовать MB NANO – 5В, ATMEGA328, 16 МГц.

Статьи

• Светодиодный куб для Arduino Nano

Схема

Комплект поставки

• Модуль-расширение для микроконтроллерных модулей Arduino-NANO – 1 шт.
• Сверхяркие светодиоды – 64 шт.

Что потребуется для сборки

• Радиомонтажный инструмент и материалы: паяльник, бокорезы, пинцет, припой, флюс.

Copyright www.maxx-marketing.net

Источник: https://masterkit.ru/shop/1298517

Разноцветный LED-куб «Инфинити» своими руками

 Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Всем мозгоинженерам мозгопривет! Если вам интересна тема LED-кубов, то из нижеприведенной статьи вы узнаете, как своими руками собрать один из вариантов — разноцветный куб 8х8х8.

Идею я почерпнул из вполне детального мозгоруководства по созданию LED-куба, но для меня этого было мало и я решил улучшить его.

Просчитав модель большого одноцветного куба, я быстро понял, что увеличение массива светодиодов до 16 штук в ряду приведет к 8-ми кратному увеличению числа требуемых светодиодов и взаимосвязей между ними.

Манипуляции с 4096-ю светодиодами это для меня слишком, поэтому умерив свой пыл, я решил сделать куб с массивом 8х8х8, но из цветных светодиодов, а не простых одноцветных.

Для справки, даже такой небольшой куб с 8-ю диодами в ряду требует около 2200 спаек!

Во время ознакомления с информацией о кубах, я наталкивался на «Инфинити»-проекты, те, в которых светодиоды «зажаты» между зеркалом и прозрачным стеклом, создавая эффект бесконечного отражения. Эту задумку я решил внести и в свой мозгопроект, увеличив тем самым реальный LED-массив куба.

Для массива из 512 RGB светодиодов, каждый из которых имеет три сигнальных контакта, требуется большое количество этих самых сигналов чтобы включать/отключать светодиоды. И следовательно, нужен способ для распределения управляющих сигналов между LED (мильтиплексирование). По своей конструкции светодиоды катодо-заземленные с ограничивающим резистором на аноде.

Шаг 1: Мультиплексирование — буферные микросхемы

В этой светодиодной поделке применены два вида мультиплексирования, с помощью которых и происходит независимое управление каждым из 512 светодиодов. Первый тип использует восьмеричные «флип-флоп» буферные микросхемы, это позволяет создать достаточно управляющих сигналов для массива 8х8, то есть для 1/8 части куба.

Этот массив 8х8 содержит 64 светодиода и, соответственно, требуется 192 управляющих сигнала, чтобы задействовать все цветовые вариации.

А чтобы получить такое количество сигналов необходимо собрать цепь из 24-х буферных микросхем в которой выход первого буфера управлял входом второго, выход второго управлял входом третьего буфера и так далее.

Наглядно участок такой цепи, где соединяются два буфера друг с другом и со светодиодами, представлен на рисунке 2.

Буферный драйвер я сделал модульным, что позволяет мне менять размеры куба по высоте, в зависимости от нужного количества светодиодов. Для этого я собрал плату с тремя буферными микросхемами, которая управляет одним рядом из восьми цветных светодиодов. Восемь таких плат соединенных вместе управляют всем массивом 8х8.

Используемый здесь 16-ти дрожечный мозгокабель передает между платами 10 управляющих сигналов плюс питание и заземление. А ленточный кабель используется для передачи сигналов к светодиодам через резисторы размещенные на плате. Каждая из плат имеет свои конденсаторы для «набора» тока и подачи его на светодиоды при необходимости.

Шаг 2: Мультиплексирование — NPNтранзисторы

На рисунке 3 можно увидеть как каждый из светодиодов массива 8х8 управляется посредством цепи буферных микросхем.

Для того, чтобы контролировать остальные семь массивов 8х8 нужно применить еще один вид мультиплексирования.

Для этого необходимо все катоды светодиодов массива 8х8 соединить вместе, а затем запитать на «массу» через NPN-транзистор, с помощью которого можно будет включать/отключать весь массив 8Х8 одновременно подав управляющий сигнал на базу транзистора. На рисунке 4 представлена схема этого «общего катода». А на фото рядом показан «брикет» из 8-ми плат драйверов.

Итак, соединив вместе катоды всех светодиодов в каждом из массивов 8х8 с помощью восьми NPN-транзисторов теперь можно управлять включением/отключением каждого массива и следовательно, любым светодиодом в любом массиве самоделки в частности.

Все конечно здорово, но на деле это означает, что в конкретный момент времени светится лишь 1/8 часть куба. И лишь постоянно переключая свечение массивов с частотой не различимой человеческим глазом, можно добиться эффекта свечения всего куба.

RGBx8

Шаг 3: Сборка

Достаточно теории, засучив рукава переходим к практике, то есть погружаемся в мир гибки лапок и пайки. Это как раз два самых трудоемких момента при создании LED-куба — загнуть правильно большое количество лапок и затем спаять их верно.

Каждый шаг требует не дюжего заряда энергии, чтобы процесс шел нормально и качественно, ведь с каждой спаянной лапкой «выпадаешь» из жизни.

На мое мозгосчастье большую часть этого процесса я сделал во время рождественских каникул, настроение которого поддерживало мой интерес в то время как руки были заняты пайкой.

LEDCube

Шаг 4: Загиб лапок

Итак, первым делом берем 512 светодиодов и начинаем правильно отгибать лапки-контакты. Для облегчения процесса я в дощечке высверлил отверстие диаметром 5мм, так, чтобы светодиод плотно и заподлицо входил в него, но при этом и легко из него извлекался. После этого рядом с отверстием начертил вспомогательные линии, упрощающие загиб мозголапок. Нагляднее на рисунке 6.

Одна из начерченных линий проходит вертикально по центру отверстия (А), другая горизонтально по центру (В) и третья, горизонтально по касательной вершине отверстия (С).

Кстати пришлась металлическая линейка, ей удобно отгибать лапки.

На рисунке 7 показан весь процесс загиба:— вставляем светодиод в отверстие и ориентируем его так, чтобы «сигнальные»лапки находились по линии (В) и катодная лапка была второй справа,— первый загиб: отгибаем катодную лапку вниз, а анодные лапки вверх, параллельно линии (А). При этом загибаем так, чтоб лапки плотно, в одной плоскости прилегали к дну светодиода,— второй загиб: с помощью металлической линейки отгибаем лапку катода влево, параллельно линии (В),

— третий загиб: опять с помощью линейки, поставив ее на линию (С), отгибаем анодные лапки вверх. Один светодиод загибается вниз, а 511 влево!

Шаг 5: Сборка массива 8х8

К следующему шагу можно приступать когда у вас имеется не менее 64-х подготовленных светодиода, из которых можно собрать полноценный массив 8х8.

Для крепления светодиодов, я с помощью верного друга, 3D-принтера, сделал приспособление, файлы с ним загружены сюда.

Если же у вас нет такого печатающего друга, то вот в этом мозгоруководстве описывается альтернативный способ крепления светодиодов.

Во время пайки советую не торопиться и пайку сделать качественно и красиво, это потребует больше времени, но оно окупится позже, во время запуска поделки.

После сборки каждого столбца я проверял его на работоспособность, чтобы убедиться в функциональности каждого светодиода, и отсутствии неполадок в сборке. Для этого я присоединил к блоку питания на 5В длинные проводки, а к их концам припаял два резистора с теми же номиналами, что и резисторы на плате драйвера Порта 1, и все это позволило мне «запускать» светодиоды без риска их спалить.

С помощью еще одного верного друга — металлической линейки, я зажимал одновременно все катоды столбца и проверял его полностью, а не отдельно каждый светодиод. Чтобы вынуть светодиоды из держателей, достаточно аккуратно нажать на вершину каждого светодиода и, вращая держатель, снять его.

После спайки всего массива 8х8, откладываем его и переходим к любимому загибу светодиодных лапок для следующего массива.

Шаг 6: Объединение массивов

После того как все лапки светодиодов были отогнуты, а сами светодиоды спаяны в массивы, пришло время собрать их в единую конструкцию.

Я положил первый массив на стол и припаял два отрезка одножильного провода к каждому катодному проводу по обе стороны мозгомассива для большей прочности структуры и страховки от возможного плохого контакта между проводами.

Чтобы получить эти отрезки одножильного провода, выпрямлял которые я с помощью двух плоскогубцев, пришлось поэкспериментировать с разными проводами и найти нужный для хорошего свечения светодиодов при выбранном токе, да и красиво выпрямляющийся без особых усилий с моей стороны. Для выстраивания массивов в куб я прокладывал их небольшими коробками. Затратив немного времени на выравнивание всей конструкции для отличного вида, я снова проверил работоспособность всех светодиодов. Виртуальный вид куба-поделки представлен на рисунке 9.

Шаг 7: Подготовка основы

Собранный куб получился довольно прочным, но все же довольно легким и если установить его неправильно, то вся работа может пойти на смарку.

Я взял кусок МДФ, такой же, что и для приспособления, облегчающего загиб лапок,и высверлил в нем сквозные отверстия диаметром 5мм под анодные лапки нижних светодиодов.

Перед этим я измерил расстояние между крайним правым и крайним левым светодиодами на обоих сторонах куба и нашел среднее значение, дальше повторил процедуру с задней и передней сторонами. Затем высверлил еще 8 отверстий диаметром 3мм для катодных проводов идущих от каждого массива куба.

И в окончание я выбрал 6-мм паз для установки стеклянной мозгокрышки и окрасил основание в черный цвет.

Шаг 8: «Мозг»

С помощью нескольких кусков печатной платы я подключил «мозг» поделки — микроконтроллер ECIO40P16 к 5В-му источнику питания, а также собрал цепь общего NPN драйвера. Использование именно 5В-го источника питания позволяет применять в поделке ток довольно большого номинала без выделения большого количества тепла.

Flowcode-компоненты LED-куба «неприхотливые» и будут работать почти с любым микроконтроллером, кроме 8- битных PIC-контроллеров, так как они мне могут иметь массив значений больше, чем 256 байт. Для данного размера куба микроконтроллера ECIO40P16 хватит с лихвой, но если у вас есть только что-то из стандартных AVR на основе Arduino, то и они должны управлять кубом.

Какой бы вариант размещения и защиты электронных компонентов вы не выбрали, не забудьте сделать отверстие для подключения питающего кабеля.

Еще можно оставить USB-кабель, подключенный к микроконтроллеру, что даст возможность перепрограммировать самоделку без необходимости снятия корпуса, и взаимодействовать с кубом через USB соединение с помощью Flowcode.

Шаг 9: Софт

Для создания визуальной симуляции и кода управления кубом я воспользовался программой Flowcode v6, это все, что понадобилось для создания моего шедевра.

Начал я с создания сферы на панели редактора, сделал ее невидимой, а затем, используя API-симуляцию, клонировал ее несколько раз увеличивая по всем осям до достижения границ куба. Потом написал мозгопроцедуру, позволяющую мне задать и «высветить» цвет каждого светодиода в отдельности.

Она позволила мне генерировать процедуры рисования линий и параллелепипедов, а еще немного более сложные макросы вращения и переключения.

С помощью опции «предыдущего компонента» я смог написать макрос разрывания текста и, наконец, добавив систему двойного буфера симуляции стороны компонента, получил полный функционал.

Для дополнительных опций я создал 16-битный массив вариантов каждого цвета светодиода в кубе. Затем написал еще функцию, которая может назначать повторно обработку таких вещей как синхронизация с буферными данными и переключение между восемью общими каналами.

И наконец, все что осталось сделать, это добавить код в макрос получения и установки цвета, чтобы массив считывался и записывался, когда не запущен режим симуляции. Последний компонент теперь доступен [3], и может быть просто перетащен на панель Flowcode.

Сам редактор Flowcode показан на рисунке 10.

Полезные файлы с кодом находятся здесь RGBLEDCube.

Шаг 10: Представление

Инструменты редактора Flowcode были использованы для разработки комплекта тестовых программ генерирующих эффекты дождя с молниями, шаровой молнии, двух взаимодействующих плазменных шаров, текстового дисплея и векторной анимации.

На представленном видео показана визуальная работа данной поделки.

В будущем планируется добавить в схему мозгокуба микрофон для интерактивного взаимодействия с визуальным отображением с помощью таких способов как FFT (алгоритм быстрого вычисления дискретного преобразования Фурье), чтобы разложить аудиосигнал по частотам.
На этом о мозгокубе все, удачи в творчестве!

(A-z Source)

Your browser doesn't support canvas.

Источник: http://mozgochiny.ru/electronics-2/raznotsvetnyiy-led-kub-infiniti-svoimi-rukami/

Куб из светодиодов – эффектная поделка

Ценители всевозможных девайсов, новинок и гаджетов, радиолюбители и все, кто просто любит собирать что-то своими руками, смогут по достоинству оценить куб из светодиодов.

В идеале устройство позволит выводить любые 3D-изображения, анимированные объемные фигуры и движущиеся объекты. Естественно, все это ограничено размерами самого куба.

При реализации задуманного остановить может лишь один важный фактор – светодиоды будут переключаться в требуемом порядке только при установке соответствующего режима. Запрограммировать поведение устройства можно с помощью микроконтроллера, для тех же, кто не имеет тесного знакомства с Ассемблером, можно подобрать готовую схему.

Элементы для сборки куба

Первым делом следует выбрать размеры куба. Один из наиболее популярных вариантов – 8х8х8 – требует 512 светодиодов. Не менее эффектно смотрятся и самоделки поменьше: 3х3х3 – 27 шт., 4х4х4 – 64 шт.

или 5х5х5 – 125 шт. соответственно.

Известно, что чем больше элементов в схеме – тем труднее заставить её работать как следует, поэтому начинать рекомендуется со сборки сравнительно небольшого куба из светодиодов.

В данном примере будет рассмотрен куб 5х5х5, состоящий из 125 прозрачных зеленых светодиодов. Для сборки также потребуются:

• 25 резисторов с номиналами 150-220 Ом;
• 5 резисторов с номиналом 2,2 кОм;
• 5 конденсаторов с емкостью 0,1 мкФ (монтируются по питанию триггеров);
• ещё 2 конденсатора на 22 пФ и 1 на 100 мкФ (ставится по питанию, иначе схема не заработает);
• контроллер Atmega16;
• кварц 12-16МГц;
• 5 триггеров (в данном случае — 74hc574);
• 5 транзисторов (в данном случае — BC558).

Перед началом работы нужно также продумать основу для куба, вооружиться всеми необходимыми инструментами.

Этапы сборки куба

Когда все элементы подготовлены, чертеж продуман, все предварительные этапы завершены, можно приступать непосредственно к проектировке куба.

• Разработка чертежа.

  На листе бумаги расчерчивается поле для будущих светодиодов в виде матрицы 100х100. Для удобства расстояние между кружками можно взять в 2 см, а диаметр окружностей – 5мм. Готовый чертеж распечатывается и приклеивается к рабочей поверхности (деревяшке). Под каждый из светодиодов следует проделать соответствующее отверстие.

• Подготовка светодиодов.

  Один из выводов – катод (-) следует изогнуть, а анод расположить под прямым углом.

• Сборка первого этажа.Катод нужно оставить торчащим вверх, а анод припаять к ножке соседнего светодиода. В итоге получается конструкция с общим «+», которая и послужит первым этажом светодиодного куба. Усилить конструкцию можно с помощью дополнительного проводника, прикрепленного с левой стороны.
• Сборка остальных этажей.Собирать остальную конструкцию можно по аналогии с предыдущим этапом.
• Объединение конструкции.Один из наиболее ответственных моментов сборки – объединение конструкции. Каждый этаж соединяется со следующим и припаивается. Основой для макета послужил стеклотекстолит размером 100х100 с фольгированной поверхностью. Места спайки светодиодов вытравливаются.

Схема: особенности и величины

«Сердце» схемы – микроконтроллер Atmega16(Atmega16A-16PU). Выбор рабочей частоты повлияет на то, как будет функционировать весь собранный куб. Если при 12 МГц можно наблюдать отличную работоспособность, то при повышении до 16 МГц светодиоды будут переключаться значительно быстрее.

Понять расстановку элементов и их функции можно лишь после изучения логики схемы. Входы триггеров подключены параллельно.

Работу куба следует рассматривать на примере:

Допустим, что следует включить светодиод с матричными координатами D 2.1 (1 светодиод, 2 этаж). При этом светодиоды D1.1-D5.1 (на 1-5 этажах) должны оставаться выключенными. На порту должно быть выведено значение PORTC.0=0, так как именно оно в этом случае отвечает за включение диода.

На входе триггера значение равняется нулю, а на выходе – не меняется. Для его перемены требуется подача импульса на вход CLK. То есть на ножке PA1 должны быть поочередно выведены логический ноль и логическая единица.

Когда все катоды DA1.1-DA5.1 подключаются к земле, чтобы загорелся выбранный ранее светодиод с обозначением D2.1 нужно, чтобы заработал именно 2-й этаж.

Для этого открывается транзистор Q2 и на PD6 выводится логический ноль.

Можно использовать готовые варианты прошивки (в интернете их предостаточно) или продумать собственные варианты режимов работы куба, хотя большинство возможных вариаций уже было реализовано. Сборку устройства нельзя назвать легкой или быстрой, но результат с лихвой окупает и потраченное время, и все приложенные усилия.

Источник: https://le-diod.ru/prakticheskoe-primenenie/svoimi-rukami/kub-iz-svetodiodov/