Kocka opisana na ovoj stranici koristi matricu 5 x 5 x 5 sa jednom LED bojom. Ovo je dobra veličina za eksperiment, ali potreban broj LED dioda je 125, što povećava cijenu. Snaga - do 1 amp struje i 5V napona tj. 5W (jednostavna aritmetika).
Cijela kocka se ažurira svakih 10ms (100Hz). Ovo ne dovodi do vidljivog treperenja.
Svaki od slojeva LED dioda je raspoređen u matrici 5 x 5 i kontrolisan je pomoću tranzistoria povezanih sa LED anodama. Uz odgovarajuću kontrolu sloja, iz PIC-a izlazi visok nivo tranzistorske baze, +5 V i emiter je oko 0,7 volti. Korišteni tranzistori su BC637 NPN ako korištene alternative moraju biti slične specifikacije.
LED katode su povezane na IC2 I IC3. Ovi STP16CP05 16-bitni drajveri konstantne struje za LED diode. Otpornik 680R daje struju LED-a ~28 mA; vrijednost ovog otpornika može se promijeniti kako bi odgovarala različitim LED diodama (različite LED diode imaju različite ocjene).
Jedan sloj kocke:
Jedna kolona LED dioda u kocki:
Kondenzatori daju snagu... C4 i C5 su posebno važni i trebali bi biti tantal, smješteni blizu IC-a.
Što se tiče LED dioda, možete koristiti gotovo sve LED diode od 5 mm ili 3 mm koje želite.
Po mom mišljenju, kocke sa LED diodama od 3mm imaju više prostora unutar kocke, što je čini vizuelno lepšom.
Rice. 3 
Fig.4
Sl.5
Rice. 6 
Fig.7
Rice. 9
Fig.10
Rice. 12 
Slika 1. Anoda mora biti savijena pod uglom od 90°.
Slika 2. Spojite anode zajedno, a katode treba da budu okomite na anode.
Slika 3. Koristeći napajanje od 5 volti i otpornik (od 120 do 330 oma), potrebno je provjeriti i vizualno se uvjeriti da je sve ispravno zalemljeno. Stavite "+" na anodu i "-" na katodu i LED će zasvijetliti. Otpor je neophodan za ograničavanje struje! Ne zaboravite prilikom provjere!
Pažnja. Ako preskočite ovaj test i sastavite LED diode u kocku, biće vrlo teško pronaći LED koji ne radi!
Slika 4,5,6. Ugradite LED diode u sljedeći red i zalemite njihove anode zajedno.
Slika 7. Nastavite sa instaliranjem LED dioda u svaki od redova, lemljenjem i testiranjem dok idete.
Slika 8. Kada je svih pet redova završeno, zalemite žice u svim redovima i stavite ih u sloj u kalup. Ova žica služi i kao električni spojevi. Obratite pažnju koje žice idu iznad i ispod LED anodnih vodova.
Ponovite prethodne korake za svaki od pet slojeva.
Slika 9-12. Ove fotografije prikazuju opći raspored kockastih LED dioda.
Kocka opisana u ovom članku koristi matricu 5 x 5 x 5 s jednom LED bojom. Ovo je dobra veličina za eksperiment, ali potreban broj LED dioda je 125, što povećava cijenu. Snaga - do 1 amp struje i 5V napona tj. 5W (jednostavna aritmetika).
Cijela kocka se ažurira svakih 10ms (100Hz). Ovo ne dovodi do vidljivog treperenja. Svaki od slojeva LED dioda je raspoređen u matrici 5 x 5 i kontrolisan je pomoću tranzistoria povezanih sa LED anodama. Uz odgovarajuću kontrolu sloja, iz PIC-a izlazi visok nivo tranzistorske baze, +5 V i emiter je oko 0,7 volti. Korišteni tranzistori su NPN ako korištene alternative moraju biti slične specifikacije.
LED katode su povezane na IC2 I IC3. Ovo su 16-bitni drajveri konstantne struje za LED diode. Otpornik 680R daje LED struju ~28mA; Vrijednost ovog otpornika može se promijeniti kako bi se prilagodile različitim LED diodama (različite LED diode imaju različite ocjene).
Kondenzatori daju snagu... C4 i C5 su posebno važni i trebali bi biti tantal, smješteni blizu IC-a. Što se tiče LED dioda, možete koristiti gotovo sve LED diode od 5 mm ili 3 mm koje želite. Po mom mišljenju, kocke sa LED diodama od 3mm imaju više prostora unutar kocke, što je čini vizuelno lepšom.
Najvažnije: LED montaža! Prvo morate napraviti matičnu ploču za LED diode tako da sve bude glatko i lijepo - arhiva sadrži datoteku LED_jig_template.pdf, posebno dizajniranu za tu svrhu.
Anoda mora biti savijena pod uglom od 90°. Spojite anode zajedno, a katode treba da budu okomite na anode.
Koristeći napajanje od 5 volti i otpornik (120 do 330 oma), morate provjeriti i vizualno provjeriti da li je sve ispravno zalemljeno. Stavite "+" na anodu i "-" na katodu i LED će zasvijetliti. Otpor je neophodan za ograničavanje struje! Ne zaboravite prilikom provjere!
Pažnja. Ako preskočite ovaj test i sastavite LED diode u kocku, biće vrlo teško pronaći LED koji ne radi!
Ugradite LED diode u sljedeći red i zalemite njihove anode zajedno.
Nastavite sa instaliranjem LED dioda u svaki red, lemljenjem i testiranjem.
Šema u PDF formatu, PCB raspored, izvorni kod i firmver mikrokontrolera pic16f628a
Na osnovu materijala sa sajta: www.picprojects.org.uk
| Ovaj dijagram se takođe često posmatra: |
Razvoj kocke i materijali:
Vidio sam puno projekata LED kocke i glavni problem je pokretanje puno LED dioda s malim brojem pinova. Mnogi projekti su koristili registre pomaka u tu svrhu. Njihov glavni problem je vrijeme potrebno za pomicanje svih bitova i problemi koji zbog toga nastaju. Nije mi se dopalo i odlučio sam da nacrtam svoj dijagram.
Koristim 5 dekodera od po 3-8 linija (takođe poznati kao demultiplekseri) za pretvaranje binarnog signala iz 5-bitnog paralelnog ulaza u 25-bitni paralelni izlaz koji pokreće LED diode. Posebna karakteristika ovih dekodera je da nivo signala može biti visok samo na jednoj od 25 linija istovremeno. Ako postoji pet pinova Arduino 01010 (10 u binarnom sistemu), dekoderi primaju ovaj signal i odašilju ga na svoj 10. pin. Ukupno ih je 25 sa brojevima 0-24.
Kolo također koristi NPN tranzistore na katodama svake ravnine kocke. Kocka je sastavljena na specijalnoj štampanoj ploči proizvedenoj u fabrici, čime je izbegnuto više žica. Ceo projekat koštao je 100 dolara.
Prvo provjerite da li vaši dekoderi daju visok nivo signala jednom od pinova i nizak signal svim ostalim, jer Postoje mikrokola koja daju nizak nivo signala jednom pinu i visok signal svim ostalim. Na slici ispod možete vidjeti preliminarne skice dijagrama i tabele:
Sastavljanje kocke:
Prvi korak je pravljenje kocke od LED dioda. Kupio sam jeftine LED diode s vrlo kratkim vodovima i morao sam koristiti dodatnu žicu.
Kada je svih 5 slojeva spremno, potrebno ih je sjediniti. Razmak između slojeva treba biti 2,5 cm kako kocka ne bi bila spljoštena ili rastegnuta. Od katode svakog sloja vodite niz kocku duž žice, koja će se zatim zalemiti u ploču. Ukupno, takva kocka ima oko 300 tačaka lemljenja.
Raspored kola:
Za spajanje kocke koristio sam CAT5 kabl, jer... jeftin je i dostupan. Sklopio sam kolo na matičnoj ploči. Odaberite ugao kocke koji će se smatrati početnom tačkom izvještaja i spojite pin 0 dekodera na njegovu anodu. Sljedeća anoda se smatra najbližom anodom na osi X, a kada ih ponestane, koristite anode na osi Y. Koristio sam otpornike od 150 oma između dekodera i kolone.
 |
 |
Za povezivanje katoda koristi se NPN tranzistor. Koristite otpornik između baze tranzistora i Arduina. Spojite 1 pin tranzistora na GND, 2 na Arduino, 3 na katodu.
Program za Arduino:
Kada se kocka poveže sa prototipnim kolom, potrebno je napisati program.
Kod je podijeljen na 4 glavna dijela:
- LEDs.h: Sadrži brojeve svih pinova i nizova.
- DisplayBasics.pde: Sadrži nekoliko osnovnih "oblika" u kocki, za upotrebu u modelu.
- Patterns.pde: Sadrži primjere programa za prikaz koji se mogu vidjeti u videu na početku članka.
- LEDCubePCB.pde: Ovo je konačna verzija mog koda.
Broj programa koji se izvršava mijenja se u zavisnosti od položaja potenciometra.
Proširenje funkcionalnosti:
Da bi LED kocka bila još bolja, potrebno je promijeniti program prikaza bez ponovnog flešovanja mikrokontrolera. Odlučio sam da koristim džampere za prebacivanje programa, a potenciometar za promjenu trajanja programa. Ali zaboravio sam da je pri korištenju skakača potreban napon za povlačenje. To se može postići korištenjem pull-up otpornika.
Štampana ploča:
Dizajnirao sam ovo kolo i PCB u Eagleu. Članak je popraćen izvornim datotekama u formatu Eagle, koje je moguće uređivati. Prilikom dizajniranja PCB-a obratite pažnju na veličinu rupa, obraćajući posebnu pažnju na žice.
Napomena urednika: Pažnja! U Eagleu, dijagram prikazuje 74138! Obavezno koristiti 74238.
Ploča je rađena po narudžbi u fabrici. Ako ne možete napraviti ploču u fabrici, možete je napraviti koristeći LUT ili fotorezist.
Proizvodnja i montaža PCB-a
Za podnošenje projekta za proizvodnju potrebni su drill fajl i Gerber fajlovi. Ne znam kako da ih napravim, ali slijedeći upute na internetu uspjela sam ih napraviti. Ove datoteke su priložene članku. Imajte na umu da su džamperi sada povezani na GND i napajaju se Arduino internim pull-up otpornicima.
 |
 |
Započnite montažu s otpornicima i utičnicama, a samu kocku zalemite na kraju. Sve komponente se koriste u konvencionalnom izlaznom kućištu, tako da je instalacija prilično jednostavna. Zalemite ploču čistim vrhom, održavajte temperaturne uslove i nemojte pregrijati komponente. Koristio sam konektore za sve čipove.
Spremni!
Nakon sastavljanja ploče, učitajte program u Arduino i testirajte ga. Ako krug ne radi ispravno, još jednom provjerite da li je kocka spojena i pravilno sastavljena.
Arhiva softvera sadrži datoteke Eagle, Gerber i izvore softvera.
Kocka opisana na ovoj stranici koristi matricu 5 x 5 x 5 sa jednom LED bojom. Ovo je dobra veličina za eksperiment, ali potreban broj LED dioda je 125, što povećava cijenu. Snaga - do 1 amp struje i 5V napona tj. 5W (jednostavna aritmetika).
Cijela kocka se ažurira svakih 10ms (100Hz). Ovo ne dovodi do vidljivog treperenja.
Svaki od slojeva LED dioda je raspoređen u matrici 5 x 5 i kontrolisan je pomoću tranzistoria povezanih sa LED anodama. Uz odgovarajuću kontrolu sloja, iz PIC-a izlazi visok nivo tranzistorske baze, +5 V i emiter je oko 0,7 volti. Korišteni tranzistori su BC637 NPN ako korištene alternative moraju biti slične specifikacije.
LED katode su povezane na IC2 I IC3. Ovi STP16CP05 16-bitni drajveri konstantne struje za LED diode. Otpornik 680R daje struju LED-a ~28 mA; vrijednost ovog otpornika može se promijeniti kako bi odgovarala različitim LED diodama (različite LED diode imaju različite ocjene).
Jedan sloj kocke:
Jedna kolona LED dioda u kocki:
Kondenzatori daju snagu... C4 i C5 su posebno važni i trebali bi biti tantal, smješteni blizu IC-a.
Što se tiče LED dioda, možete koristiti gotovo sve LED diode od 5 mm ili 3 mm koje želite.
Po mom mišljenju, kocke sa LED diodama od 3mm imaju više prostora unutar kocke, što je čini vizuelno lepšom.
Rice. 3 
Fig.4
Sl.5
Rice. 6 
Fig.7
Rice. 9
Fig.10
Rice. 12
Slika 1. Anoda mora biti savijena pod uglom od 90°.
Slika 2. Spojite anode zajedno, a katode treba da budu okomite na anode.
Slika 3. Koristeći napajanje od 5 volti i otpornik (od 120 do 330 oma), potrebno je provjeriti i vizualno se uvjeriti da je sve ispravno zalemljeno. Stavite "+" na anodu i "-" na katodu i LED će zasvijetliti. Otpor je neophodan za ograničavanje struje! Ne zaboravite prilikom provjere!
Pažnja. Ako preskočite ovaj test i sastavite LED diode u kocku, biće vrlo teško pronaći LED koji ne radi!
Slika 4,5,6. Ugradite LED diode u sljedeći red i zalemite njihove anode zajedno.
Slika 7. Nastavite sa instaliranjem LED dioda u svaki od redova, lemljenjem i testiranjem dok idete.
Slika 8. Kada je svih pet redova završeno, zalemite žice u svim redovima i stavite ih u sloj u kalup. Ova žica služi i kao električni spojevi. Obratite pažnju koje žice idu iznad i ispod LED anodnih vodova.
Ponovite prethodne korake za svaki od pet slojeva.
Slika 9-12. Ove fotografije prikazuju opći raspored kockastih LED dioda.
Kako funkcionira LED dekorativna skulptura? Da li je moguće sami sastaviti? Koliko LED dioda vam je potrebno i šta vam je potrebno osim njih? Odgovor na sva ova pitanja naći ćete u ovom članku.
Led kocka - ono što vam je potrebno za samomontažu
Ako se bavite DIY projektima ili volite petljati s elektroničkim sklopovima, pokušajte sastaviti LED kocku vlastitim rukama. Prvo morate odlučiti o veličinama. Kada shvatite kako uređaj radi, možete nadograditi krug s više LED dioda ili manje LED dioda.
LED kocka sa plohama za 8 dioda
Pogledajmo kako to funkcionira na primjeru kocke sa stranicom od 8 LED dioda. Ova kocka može biti zastrašujuća za početnike, ali ako budete pažljivi pri proučavanju materijala, lako ćete je savladati.
Za sastavljanje led kocke 8x8x8 trebat će vam:
- 512 LED dioda (na primjer 5 mm);
- pomični registri STP16CPS05MTR – 5 kom.;
- mikrokontroler za kontrolu, vidi Arduino Uno ili bilo koju drugu ploču;
- Računalo za sistemsko programiranje;
Princip rada kola
Male LED diode od 5 mm crpe zanemarljivu struju od 20 mA, ali ćete upaliti dosta njih. Napajanje od 12V i 2A je savršeno za ovo.
Nećete moći da povežete svih 512 LED dioda pojedinačno jer je malo verovatno da ćete pronaći mikrokontroler (MK) sa toliko pinova. Najčešće postoje modeli u kućištima s brojem nogu od 8 do 64. Naravno, možete pronaći opcije s velikim brojem nogu.
Kako spojiti toliko LED dioda? Osnovno! Pomakni registar je čip koji može pretvoriti informacije iz paralelnog u serijski i obrnuto - iz serijskog u paralelni. Konvertovanjem serijskog u paralelno, dobićete 8 ili više signalnih pinova sa jednog signalnog pina, u zavisnosti od kapaciteta registra.
Ispod je dijagram koji ilustruje princip rada registra pomaka.
Kada dostavite vrijednost bita, odnosno nulu ili jedan, na serijski ulaz podataka, on se prenosi duž ivice signala sata na paralelni izlaz broj 0 (ne zaboravite da u digitalnoj elektronici numeracija počinje od nule).
Ako je u prvom trenutku bio jedan, a zatim u roku od tri taktna impulsa postavite ulaz na nulti potencijal, kao rezultat toga dobit ćete stanje ulaza “0001”. Ovo možete vidjeti na dijagramu na linijama Q0-Q3 - ovo su četiri bita paralelnog izlaza.
Kako primijeniti ovo znanje u izgradnji LED kocke? Činjenica je da možete koristiti ne sasvim običan pomični registar, već specijalizirani drajver za LED ekrane - STP16CPS05MTR. Radi na istom principu.
Kako spojiti LED diode?
Naravno, korištenje drajvera neće u potpunosti riješiti probleme povezane s povezivanjem velikog broja LED dioda. Da biste povezali 512 LED dioda, trebat će vam 32 takva drajvera i još više kontrolnih nožica iz mikrokontrolera.
Dakle, idemo drugim putem i kombiniramo LED diode u redove i stupce, tako da dobijemo dvodimenzionalnu matricu. Kocka leda zauzima sve tri ose. Nakon što smo finalizirali ideju o kombinovanju LED kocke 8x8x8 u kojoj su LED diode kombinovane u grupe, možemo doći do sljedećeg zaključka:
Kombinujte slojeve LED dioda (podova) u kola sa zajedničkom anodom (katodom), a stubove u kola sa zajedničkom katodom (ili anodom, ako su katode kombinovane na podovima).
Za kontrolu ovakvog dizajna potrebno je 8 x 8 = 16 kontrolnih pinova po stubu, i to po jedan za svaki sprat, takođe ima ukupno 8 spratova.Ukupno su vam potrebna 24 kontrolna kanala.
Ulazni blok prima signal sa tri pina mikrokontrolera.
Da biste upalili potrebnu LED diodu, na primjer, koja se nalazi na prvom spratu, trećem u prvom redu, morate primijeniti minus na stupac broj 3, a plus na sprat broj 1. Ovo je tačno ako ste sastavili podove sa zajednička anoda, a stubovi - katoda. Ako je obrnuto, upravljački naponi moraju biti invertirani u skladu s tim.
Da bi vam bilo zgodno zalemiti kocku LED dioda, potrebno vam je:
Da bi kocka LED dioda radila ispravno, potrebno je da je sastavite u slojevima sa zajedničkom katodom, a stubove sa anodom. Povežite na Arduino pinove ono što je prikazano na dijagramu kao ulaz u sljedećem nizu:
| Arduino pin br. | Ime lanca |
|---|---|
| 2 | L.E. |
| 3 | SDI |
| 5 | CLK |
Šta ako nemam takve vještine?
Ako niste sigurni u svoje sposobnosti i znanje elektronike, ali želite takav ukras za svoj desktop, možete kupiti gotovu kocku. Za one koji vole da prave jednostavne elektronske zanate, postoje odlične jednostavnije opcije sa ivicama 4x4x4.
Kocka sa licem veličine 4 diode Gotovi kompleti za montažu mogu se kupiti u trgovinama s radio komponentama, kao i veliki izbor na Aliexpressu.
Sastavljanje takve kocke će razviti vještine lemljenja početnika radio-amatera, tačnost, ispravnost i kvalitetu veza. Vještine rada s mikrokontrolerima bit će korisne za dalje projekte, a uz pomoć Arduina možete naučiti programirati jednostavne igračke, kao i alate za automatizaciju za svakodnevni život i proizvodnju.
Nažalost, zbog specifičnosti Arduino programskog jezika - skica, postoje neka ograničenja u pogledu performansi, ali vjerujte mi, kada dotaknete plafon mogućnosti ove platforme, najvjerovatnije će savladavanje rada sa "čistim" MK-ima ne izazivaju značajne poteškoće.
