Светодиодный куб 3х3х3 не программируемый

Светодиодный куб 3х3х3 не программируемый

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.

digitrode.ru

Теги: Arduino, светодиоды

Пару месяцев назад на хабре промелькнуло видео светодиодного куба размером 8x8x8. После просмотра я загорелся сделать себе такой же. Не купить, а именно сделать, так как тема микроконтроллеров для меня интересна сама по себе, да и процесс изготовления чего-то собственными руками всегда доставляет неизменное удовольствие. Но, к сожалению, паяльник последний раз в руки на тот момент я брал достаточно давно и процесс спаивания между собой 512-ти светодиодов не показался мне тривиальным без должной тренировки. Поэтому я решил для начала спаять очень простой маленький куб 3x3x3, отработав на нём технологию пайки, а управление сделать с помощью arduino. Кому интересно, добро пожаловать под хабракат.

  • 27 3mm светодиодов любого цвета (и несколько запасных на всякий случай)
  • 9 резисторов, номиналом 240 Ом
  • 3 резистора, номиналом 1 кОм
  • Три биполярных npn транзистора BC337 или любые другие, которые смогут послужить нам ключами
  • Arduino
  • Макетная плата (я собрал на беспаечной, чтобы меньше паять)
  • Проводочки, паяльник, флюс, припой

Как известно длинная ножка у светодиода это анод(+), а короткая катод(-). Для того, чтобы спаять куб нам нужно у каждого светодиода отогнуть катод на 90 градусов как на рисунке:

Я подключил к пинам 2-10 столбцы, а к пинам 11-13 слои, хотя это не имеет большого значения. Библиотеку, для Arduino, которая позволяет упростить написание кода для подобных кубов добрые люди оказывается уже написали. Так что остается загрузить пробный скетч и наслаждаться проделанной работой. Видео прилагается:

Конечный результатКатоды объединяются в слои, их будет три. Аноды будут столбцами, их будет 9. Столбцы подключаются непосредственно в выходам Arduino через резисторы 240 Ом, слои подключаются к Arduino через транзисторные ключи. Подав напряжение 5В на базу транзистора, мы открываем его, замыкая цепь. Вот схема подключения для одного слоя: Таким образом, выбирая соответствующий слой и столбец мы можем зажигать каждый светодиод в отдельности. Для того, чтобы куб получился более менее ровным, нужно соорудить что-то типа шаблона. В оригинале его рекомендуют делать из куска дерева, я же просто проделал дырки в первой попавшейся картонной коробке вот так: В дырки вставляются светодиоды, паяется один слой и процесс повторяется три раза. После этого нужно спаять слои между собой. Я сделал это, вставив первый слой в беспаечную макетку, благодаря чему он довольно плотно держался и было довольно удобно напаивать вышестоящий слой. В любом случае, то ли из-за картонного шаблона, то ли из-за моей общей неаккуратности, куб у меня вышел довольно кривой, но для первого раза сгодится, в темноте это не так заметно.

Следующим шагом может быть покупка отдельного микроконтроллера и оформление куба в отдельный сувенир. А программатором может вполне неплохо служить та же Arduino. Ну, а для увеличения размеров куба собственных дорожек МК уже не хватит и понадобятся сдвиговые регистры, в любом случае главное не бояться взять первый раз в руки паяльник.

Данная статья не подлежит комментированию, поскольку её автор ещё не является полноправным участником сообщества. Вы сможете связаться с автором только после того, как он получит приглашение от кого-либо из участников сообщества. До этого момента его username будет скрыт псевдонимом.

Начинающим Простой светодиодный 3D куб. (031) Данная схема из семейства светодиодных конструкций и представляет собой простейшую схему 3D конструкций на светодиодах. С помощью этой схемы можно создавать различные световые эффекты, из светодиодов одного направления можно создать буквы, которые будут сливаться в слова, можно создавать объёмную графику, использовать в рекламе и Новогодних гирляндах. Более сложные и эффектные конструкции создаются на базе микроконтроллеров, но их применение связано с программированием, что значительно усложняет и удорожает конструкцию. Рассмотрим схему, основой которой являются микросхема таймер КР1006ВИ1 или её импортный аналог 555, работающий в качестве тактового генератора, частота которого зависит от сопротивления резистора R1 и ёмкости конденсатора С1. С выхода 3 импульсы генератора поступают на вход 10 двоичного14-ти разрядного счётчика-делителя с последовательным переносом К561ИЕ16. При подаче на схему напряжения от 9 до 12 вольт начинает работать таймер. На выходе 3 появляются импульсы с частотой, определяемой параметрами R1C1. Импульсы, поступая на вход делителя К561ИЕ16, наполняют содержимое счётчика, увеличиваясь с каждым поступающим импульсом. Как только количество импульсов достигнет 23 (2х2х2=8), на выходе 7 появляется напряжение высокого уровня и загораются подключенные к этому выводу светодиоды и так далее до вывода 1, который соответствует 211. Остаются свободными выводы 9,2 и 3, которые соответствуют 20, 212 и 213 степени счёта. Наиболее трудоёмким процессом является сборка светодиодного куба. Для сборки верхнего этажа куба необходимо просверлить 9 отверстий диаметром 5 мм и расстоянием между соседними светодиодами 2 см в картоне, фанере, пластике или другом подходящем материале. Далее вставить в просверленные отверстия 9 светодиодов анодами (более длинным плюсовым выводом) на внешнюю сторону получившегося квадрата, а катодами внутрь. Далее необходимо согнуть все катоды внешних 8 светодиодов по или против часовой стрелки, а катод внутреннего светодиода как вам удобно и спаять их вместе. Это будет общий провод (общий катод). Далее аккуратно к каждому из 9 анодов необходимо припаять последовательно по 2 светодиода (аноды светодиодов верхнего этажа с катодом последующего из двух). После того, как все светодиоды будут спаяны, необходимо концы анодов нижнего этажа равномерно, в соответствии с размером квадрата, вставить в отверстия платы (на которой уже смонтированы панельки для микросхем) и запаять их. После этого можно всю конструкцию вынуть из отверстий в картоне и спаять все выводы деталей в соответствии со схемой. Микросхемы установить в последнюю очередь перед подачей питания. Светодиоды можно проверить перед установкой К561ИЕ16, кратковременно соединяя 16 вывод с 7,5,4,6,13,12,14,15,1. Соответствующие тройки светодиодов должны загораться. Содержание 031:

1. Макетная плата,2. Микросхема КР1006ВИ1, 3. Микросхема К(М)561ИЕ16,4. Панелька для микросхемы DIP8,5. Панелька для микросхемы DIP16,6. Светодиоды (любые 27 шт.),7. Резистор R1 10к,8. Электролитический конденсатор 4,7 МкФ,9. Батарея питания 9В (типа «Крона»),10. Разъём для подключения батареи питания,11. Монтажные провода,12. Схема и описание. *9 анодов нижнего ряда светодиодов подключаются к выводам К561ИЕ16 в любом порядке.

*При подключении батареи питания соблюдайте полярность.

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?

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.

Светодиодный куб 4х4х4 своими руками Своими руками, Светодиоды, Куб, 4х4х4, Туториал, Видео, Длиннопост

Подготовка для светодиодов Arduino 3x3x3Прокалываем 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 3на3на3Вставляем 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:

None Два примера различных программ Arduino UNO, для работы светодиодного куба 3х3х3:

LED-куб + змейка

В данной статье мы (т.к. статью писали и делали проект 2 человека) расскажем вам, как мы вдохнули жизнь в старую, позабытую всеми игру.

image

Подготовка

Создание собственного LED куба

Обсудив некоторые моменты, было решено делать куб размером 8х8х8. Нам удалось купить оптом 1000 светодиодов по хорошей цене, как раз то что нужно, правда это были не совсем подходящие светодиоды. Визуально лучше бы смотрелись светодиоды синего цвета с матовой линзой, свечение получается не такое яркое и более равномерное. Есть еще одна проблема прозрачных светодиодов, нижний слой подсвечивает верхние. Однако, несмотря на все это, светодиоды должны быть достаточно яркими, чтобы изображение получилась четкой. Для больше прозрачности куба лучше взять маленькие светодиоды, например, 3 мм. Еще один пункт при выборе светодиодов — длинна ног. Каркас куба будем делать из ног светодиодов, поэтому они не должны быть меньше, чем размер клетки.

Читайте также  Закладка для книг из фетра

Еще один важный пункт при построении куба – это его размер. Мы делаем каркас с помощью ног светодиода, хотя есть способы, где используются металлические стержни или проволока. Длинна катодов наших светодиодов оказалась примерно 25 мм, поэтому размер клетки мы выбрали 20 мм, а остальное использовать для пайки, решили, что так куб будет прочнее. Это как раз небольшое отличие от конструкции автора статьи, приведенной выше.

Следующий этап – создание макета для пайки слоев куба, это поможет облегчить пайку и куб будет более ровным. Макет делается очень просто, я взял кусок фанеры, расчертил его по размерам моего куба и просверлил в местах пересечения линий отверстия по размеру светодиодов.

image

Спаяв несколько слоев понял, что данной конструкции не хватает ножек, коими послужили длинные болты.

Прежде чем начать паять куб советую все подготовить. Из личного опыта могу сказать, что гораздо удобнее это делать вдвоем, т.к. рук реально не хватает, один человек прикладывает катоды, а второй подает припой и паяет. Делать это нужно быстро, светодиоды маленькие и боятся перегрева. Также в разных мануалах говорят проверить каждый светодиод перед пайкой. Я не вижу в этом смысла, потратите много времени на по сути бессмысленную операцию. Мы покупали новые светодиоды и все они оказались рабочими. А вот когда вы спаяли слой, там уже стоит хорошо все проверить потому, что выпаивать светодиод из центра неприятное занятие, проверено на личном опыте.

Итак, приступим непосредственно к пайке. Не могу сказать, что это самый верный способ, но мы это делали так. Для начала располагаем все светодиоды в нашем макете, желательно их установить ровно, потом не будет возможности что-то исправить.

image

image

Затем загибаем катоды так, чтобы они накладывались друг на друга. Когда все будет подготовлено можно начинать паять, но стоит помнить о возможном перегреве, и, если пайка не удалась, не стоит торопиться перепаивать, лучше дайте светодиоду остыть.

Спаяв все светодиоды, мы получим 8 полосок по 8 светодиодов. Чтобы это все превратить в один слой, мы использовали обычную алюминиевую проволоку, которую предварительно выпрямили. Решили использовать всего 2 таких «стержня», чтобы не усложнять конструкцию, к слову она и так получилась достаточно прочной.

Спаяв последний слой не нужно его доставать потому, что потом придется вставлять его обратно. Теперь имея все 8 слоев нам нужно их как-то объединить в один куб. Чтобы куб был более-менее ровным на пришлось отогнуть аноды как показано на рисунке, теперь он огибает светодиод, и может быть аккуратно припаян.

image

image

Паяем куб с верхнего слоя и до самого нижнего, при этом постоянно проверяя работоспособность светодиодов, лучше не ленитесь, т. к. потом будет сложнее исправить ошибку. Выставлять высоту между слоями лучше с помощью каких-то шаблонов, автор приведенной выше статьи использовал обычные кроны. У нас ничего подходящего не оказалось, но нас было двое, поэтому решили все выставлять вручную. Получилось достаточно ровно, но не идеально.

Сделав все эти действия, вы получите собранный вами LED куб и несколько обожженных пальцев, но это уже зависит от вашей аккуратности.

image

image

Разработка схемы

Для воплощения нашей задумки нам нужен был какой-то микроконтроллер. Мы решили остановиться на микроконтроллере Arduino Leonardo. Мы не хотели заморачиваться насчет программаторов и нужного ПО, так же нам не нужен мощный процессор для наших задач. Имея готовое устройство, мы поняли, что можно было использовать и Nano, но это не столь критично. Для управления кубом мы решили использовать телефон, подключенный к Arduino по Bluetooth, в нашем случае используется HC-05, но вы можете использовать любой другой.

image

А вот что действительно важно так это количество выводов микроконтроллера, т. к. мы получили 64 анодных и 8 катодных вывода, но о их подключении позже. Мы решили расширить порты IO с помощью сдвиговых регистров, в нашем случае это регистры фирмы TI 74HC595 в DIP корпусе, чтобы припаять сокеты к плате, а уже в них вставлять сами микросхемы. Подробнее об этих регистрах вы можете почитать в datasheet, скажу лишь что нами использовалось все кроме сигнала сброса регистра, мы подали на него единицу, т. к. он инверсный, и вход output enable мы завели на землю, он тоже инверсный и мы хотели всегда получать данные с регистров. Также можно было использовать и последовательные регистры, но тогда пришлось бы поставить дешифратор для выбора в какой именно регистр записывать информацию.

image

Для того, чтобы замыкать цепь на землю, выбирая уровень, который хотим зажечь, нам нужны транзисторные ключи, ну или просто транзисторы. Мы использовали обычные маломощные биполярные транзисторы N-P-N типа, соединенные по 2 параллельно. Не уверен, что в этом есть смысл, но так вроде как ток протекает лучше. База через подтягивающий резистор номиналом 100 Ом заведена на микроконтроллер, который и будет открывать наши транзисторы. На коллектор заведены слои куба, а эмиттеры соединены с землей.

image

image

Сборка куба воедино

Для питания куба не смогли найти ничего лучше, чем блок питания от планшета, параметры которого 5 В и 2 А. Может этого и мало, но куб светится достаточно ярко. Чтобы не сжечь светодиоды все анодные выводы соединены с регистрами через токоограничивающий резистор. По моим расчетам они должны были быть примерно по 40 Ом, но у меня таких не оказалось, поэтому использовал по 100 ОМ.

Разместили мы все это на 2 небольших печатных платах. Специально травить ничего не стали ввиду отсутствия практики, просто соединили все обычными проводниками. Регистры с анодами куба соединили с помощью шлейфов, которые мы достали из старого компьютера. Так проще ориентироваться в проводах.

image

Собрать прототип решили на том макете, который использовали для пайки.

image

Отладив все и исправив сделанные ошибки, мы сделали корпус из имеющегося у нас ламината, он оказался хорош тем, что его не пришлось красить. Вот конечный результат:

image

Да будет свет!

Куб есть, осталось заставить его светиться. Далее будут описаны различные моды (режимы) работы куба, для переключения которых использовался bluetooth + Android. Приложение для телефона писалось с использованием Cordova. Код приложения здесь описываться не будет, но ссылка на репозиторий представлена в заключении.

Алгоритм работы с кубом

Ввиду того, что мы не имеем доступ сразу ко всем светодиодам, мы не можем их зажечь все сразу. Вместо этого, нам надо зажигать их послойно.

Алгоритм таков:
  1. Текущий слой равен 0.
  2. Заносим в регистры маску для текущего слоя
  3. Закрываем транзистор для предыдущего слоя. Если текущий слой нулевой — то предыдущий для него — 7й слой
  4. Защелкиваем значения в регистры. Значение появляются на выходах регистров
  5. Открываем транзистор для текущего слоя. Ура, один слой светится!
  6. Текущий слой ++. goto: 2
Написание модов

Данные моды появлялись не в том порядке, в каком они будут представлены здесь, так что прошу не наказывать за их нумерацию в коде. Начнём с самого простого: зажечь все светодиоды.

“Залипательный” мод

Идея: горят всего два слоя нулевой и седьмой, причём они являются инверсными по отношению друг к другу (светодиод в позиции Х горит только на одном из слоёв). Рандомно выбирается позиция (почему-то все пытаются найти алгоритм выбора позиции), и светодиод в данной позиции “переползает” на верхний слой, если он светился на нижнем слое, и соответственно на нижний, если светился на верхнем.

Как это выглядит в жизни:

“Ещё один залипательный мод”

Данный мод похож на предыдущий, за исключением, что горит не слой, а грань, и огоньки с данной грани, один за одним перемещаются на противоположную, а потом обратно.

Куб внутри куба

Идея: зажигать внутри куба светодиоды ввиде граней куба размерами от 1 до 8 светодиодов и обратно.

Как это выглядит:

И наконец змейка

Из особенностей реализации змейки, стоит отметить, что нету никаких ограничений на поле, и соответственно уходя за пределы куба с одной стороны, появляешься с другой. Проиграть можно, только если врезаться в себя же (по правде говоря, выиграть нельзя).
Так же стоит отдельно рассказать про управление:

В случае двумерной реализации данной игры никаких вопросов с управлением не возникает: четыре кнопки и всё очевидно. В случае трёхмерной реализации возникает несколько вариантов управления:

1. 6 кнопок. При таком варианте кнопке соответствует свое направление движения: для кнопок вверх и вниз всё очевидно, а остальные кнопки можно “привязать” к сторонам света, при нажатии кнопки “влево” вектор движения всегда меняется “на запад” и т.д. При таком варианте возникают ситуации, когда змейка движется “на восток” и и мы нажимает “на запад”. Т.к. змейка не может развернуться на 180 градусов, приходится такие случаи обрабатывать отдельно.

Читайте также  Как засунуть кораблик в лампочку

2. 4 кнопки (Up Down Left Right). Действия данных кнопок аналогичны действиям в двумерной реализации, за исключением того, что все изменения берутся относительно текущего направления вектора движения. Поясню на примере: при движении в горизонтальной плоскости, нажимая кнопку “Up”, мы переходим в вертикальную плоскость. При движении в вертикальной плоскости нажимая “Up”, мы переходим к движению в горизонтальной плоскости против направления оси Х, для “Down” — по направлению оси Х и т.д.

Безусловно, оба варианта имеют право на существование (было бы интересно узнать другие варианты управления). Для нашего проекта мы выбрали второй.

Светодиодный куб 3х3х3 на Arduino

Diy Kit

Отличительной особенностью данного проекта от других является:
+ Небольшое число дополнительных компонентов, подключается напрямую к Arduino без использования различных мультиплексоров и т.п.
+ Простая для повторения принципиальная схема с множеством фотографий и разъяснений.
+ Использование универсальной библиотеки, что значительно упрощает написание программы.

Итак, нам понадобится:
макетная плата
3 NPN транзистора (2N2222, 2N3904, BC547 и т.п.)
12 резисторов (

220 Ом и 22 кОм)
13 коннекторов (папа или мама)
27 светодиодов (LED)
соединительные провода
Шаг 1. Подготовка LED
Куб будет с 3 уровнями, по 9 LED в каждом.
В каждом наборе из 9-ти LED, все катоды соединены между собой, т.е. подключены по схеме с общим катодом (минус). Далее, наборы мы будем называть «уровнями». Каждый LED соединен анодом с LED другого уровня (нижестоящими или вышестоящими). Далее, по тексту я буду называть это колоннами, т.е. в одной колонне соединено 3 светодиода анодами, а на одном уровне соединено 9 LED катодами.

Светодиодный куб 3х3х3 на Arduino

Как видно на фото выше, для изготовления куба я использовал старый шаблон от проекта 4х4х4 светодиодного куба. Отверстия в дереве просверлены под головку светодиода, расстояние между отверстиями составляет приблизительно 15мм.
После того, как приспособление сделано, пора приступить к формовке выводов LED. Катоды всех светодиодов необходимо аккуратно согнуть на 90 градусов. Направление изгиба вывода должно быть одинаковым у всех LED.

Шаг 2. Сборка куба
Разместите первые девять светодиодов в деревянном приспособлении. С позиционируйте направление изогнутых ножек в одном направлении, скажем по часовой стрелке (или против часовой, это не принципиально).

Светодиодный куб 3х3х3 на Arduino

При помощи «крокодилов» зафиксируйте ножки LED и спаяйте их вместе. В самом конце припаяйте центральный LED. После того, как один уровень закончен, можно проверить правильность подключений LED при помощи батарейки или мультиметра. Т.к. потом, что-либо отпаять будет очень сложно, особенно если это центральный LED.

Светодиодный куб 3х3х3 на Arduino

Таким образом сделайте все три уровня. После этого, необходимо установить и припаять уровни друг над другом. При этом важно соблюсти заданное расстояние. Если в приспособлении расстояние между светодиодами было 15мм, то и расстояние между уровнями у вас должно быть 15мм, иначе получится вытянутый или сжатый куб.

Светодиодный куб 3х3х3 на Arduino

Куб готов. Теперь можно разместить его на макетной плате.

Шаг 3. Схемотехника
Схема устройства простая. Каждая из девяти колонн подключена к выводам Arduino через токоограничительные резисторы. А все 3 уровня подключены к общему выводу через NPN -транзисторы, которые, в свою очередь подключаются к Arduino.

Т.о. используется только 12 выводов Arduino. В один момент времени будет загораться LED только одного уровня, но за счет быстрого переключения между уровнями, будет казаться, что одновременно горят все уровни (в зависимости от программы).

Первым делом необходимо припаять 9 резисторов. Я использовал резисторы сопротивлением 220 Ом, которые ограничивают ток на уровне 22 мА. Номинал резисторов зависит от типа применяемых светодиодов, и варьируется от 135 до 470 Ом. Более точный расчет резистора для светодиода можно произвести здесь: LED калькулятор. Каждый вывод Arduino способен выдать до 40 мА.

Резисторы на плате, я припаял вертикально. После, я наклеил слой изоленты, чтобы не коротнуло с перемычками.
Следующим этапом будет монтаж радиоэлементов для управления уровнями. Здесь используется три NPN-транзистора. Базы транзисторов, через резистор 22 кОм подсоединяются к выводам Arduino. Т.о. контроллер открывает транзистор и весь уровень LED соединяется с «общим».

Шаг 4. Софт
В интернете я нашел несколько примеров управления подобными LED кубами. Но во всех них требовался огромный начальный массив bin или hex данных. Я все решил написать свою программу управления.

Первой задачей было сделать доступное для понимания соответствие программы и железа. Я принял решение обращаться к уровням и колоннам, вместо использования RAW-данных порта или традиционных x, y, z. Второй задачей было сделать базовые функции куба, такие как включение/отключение отдельного светодиода и др.

Также, я решил ввести две дополнительные возможности для реализации различных эффектов. Первая это буфер, который позволяет реализовывать основные функции для реализации сложных шаблонов, и вторая — это функция последовательности.

Всю эту функциональность я сделал в виде классов и сделал библиотеку Arduino, которую можно использовать для других проектов и даже с другой размерностью куба.

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.

Для лучшего обзора каждого светодиода, мы будем использовать очень тонкие соединительные провода.

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.

Сборка

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.
Читайте также  Как сделать рисунок на одежде при помощи недорогих подручных средств

Вторая часть сборки на видео:

Проверка куба

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.

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

Светодиодный куб 3х3х3 не программируемый — Своими Руками

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:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: