Светодиодный куб 3х3х3 не программируемый – Своими Руками

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Светодиодный куб 3x3x3 на Arduino своими руками

Микроконтроллерная платформа Arduino применяется радиолюбителями во многих интересных проектах, как полезных в хозяйстве, так и просто ради забавы. Одним из таких забавных проектов является создание светодиодного куба, который создает красивое трехмерное свечение.

В данном материале мы рассмотрим пример создания простого светодиодного куба 3x3x3 на основе Arduino.

Куб имеет по три светодиода на каждую пространственную ось. В итоге в проекте используется 27 светодиодов и 9 резисторов 220 Ом (по одному на каждые три светодиода). Конфигурация данного куба представляет собой 3 отдельных слоя по 9 светодиодов с общим анодом, которые объединены в три группы по три светодиода в каждой. Для лучшего понимания структуры ниже приведена принципиальная схема подключения для создания светодиодного куба на основе Arduino.

Сборка самого светодиодного куба производится следующим образом. Тщательно припаяйте аноды 9 светодиодов вместе, сформировав E-образную структуру.

Отрежьте ненужные части анодов после пайки. Повторите процесс, сделав три таких слоя.

Припаяйте 3 слоя вместе, припаивая катоды каждого столбца светодиодов вместе.

Подключите общие катоды светодиодных столбов к резисторам.

Припаяйте провода к каждому слою с общим анодом.

Подключите 9 резисторов и общие аноды к цифровым выводам платы Arduino.

Теперь остается только запрограммировать Arduino. Загрузите в плату приведенный ниже код, и вы увидите потрясающее свечение светодиодного куба на Arduino.

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.

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.

Когда на последовательный вход Data вы подаете значение бита, а именно ноль или единицу, она по фронту тактового сигнала Clock передается на параллельный выход номер 0, не забывайте, что в цифровой электронике нумерация идёт с нуля).

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:

ДЕЛАЕМ КУБ 3х3х3 НА ARDUINO. ИЗ СВЕРХЯРКИХ СВЕТОДИОДОВ

ДЕЛАЕМ КУБ 3х3х3 НА ARDUINO. ИЗ СВЕРХЯРКИХ СВЕТОДИОДОВ

Ещё один из самых интересных проектов для Arduino называют светодиодный куб 3х3х3, или светящийся куб из светодиодов. Так как мы решили в раздел готовые уроки заносить полностью проверенные работы, придётся пройти по шагам этого мануала и создать свой куб 3х3х3 из… Чтобы в дальнейшем не возникали вопросы, типа как создать куб 3х3х3 из светодиодов для ардуино?

Куб из сверх ярких светодиодов 3х3х3

В обще проект я хотел делать не 3x3x3, а 4x4x4, причём RGB, но это в ближайшее время, а сейчас начнём…

В нашем распоряжении оказались только белые светодиоды, но зато много, поэтому Куб из белых, сверх ярких светодиодов 3х3х3 на Arduino UNO R3.

Делаем куб 3х3х3? — Для проекта нам потребуется:

Arduino. Куб 3x3x3. Всё что потребуется для проекта

Arduino UNO.
27 сверх ярких светодиода.
3 резистора 200 – 400 Ом.
Макетная плата 5х7 см.
Разъём «Гребёнка».
12 соединительных проводов – мама-папа.
Соединительные перемычки.

Для начала, разметим на листе в клетку наш куб, — между светодиодами — 1,5 см (3 клетки). Подкладываем под лист кусок картона, подойдет кусок от бумажной коробки из под любой оргтехники, и аккуратно намечаем, прокалывая на сквозь шариковой ручкой бумагу, чтобы на картоне остались метки. В интернет, на иностранных сайтах, используют брусок из дерева, и сверлом проделывают канавки., Зачем?, я посчитал это не нужным, и взял картонную коробку.

Подготовка для светодиодов Arduino 3x3x3

Прокалываем крестовой отвёрткой (примерно подходящей под размер светодиодов) отверстия куба 3 на 3, для того, чтобы в дальнейшем было удобно паять.

Схема соединения светодиодов для куба 3на3на3

Вставляем в отверстия светодиоды, и припаиваем выводы согласно схемы. Таких слоёв необходимо спаять 3 штуки. Затем сложить слои этажеркой, и спаять в вертикальные столбы плюсовые выводы светодиодов, в дальнейшем соединить с выводами разъёма в такой последовательности:

Разводка ножек светодиодов в столбцах

В общей сложности у вас, как и у меня должно получиться 9 вертикальных выводов, идущих к разъёму, и 3 слоя минусовых, которые тоже идут к разъёму 10, 11, 12 через резисторы 200 ом.

Два примера различных программ Arduino UNO, для работы светодиодного куба 3х3х3:

Источники:

http://digitrode.ru/computing-devices/mcu_cpu/1213-svetodiodnyy-kub-3x3x3-na-arduino-svoimi-rukami.html
http://svetodiodinfo.ru/svoimi-rukami/svetodiodnyj-kub.html
http://arduinokit.ru/arduino/arduino-projects/3x3x3-cube-making-of-high-brightness-leds.html