مکعب؟ این یک مکعب با LED است که در سراسر حجم آن قرار دارد. و هر LED (قابل رنگ آمیزی) به طور جداگانه کنترل می شود. با استفاده از یک مکعب LED، می توانید نمایش های نوری و انیمیشن های مختلف ایجاد کنید. مکعب LED می تواند انیمیشن های نوری مختلفی را که از قبل در آن برنامه ریزی شده اند، نمایش دهد. مدارهای پیچیده مکعب های LED سه بعدی حتی می توانند کلمات و نوشته های سه بعدی مختلف را نمایش دهند. به عبارت ساده، یک مکعب LED اساسا یک مانیتور حجمی است، تنها با وضوح پایین، که به شما امکان نمایش ساختارهای فضایی و گرافیک را می دهد. البته این راه حل برای تماشای ویدئو مناسب نیست، اما می تواند به خوبی برای طراحی نمایش و ارائه، برای سرگرمی و نمایشگاه، تبلیغات و طراحی استفاده شود. من فکر می کنم بسیاری از مردم می خواستند چنین مکعب LED بسازند، اما همه فرصت خرید یک میکروکنترلر را نداشتند، و البته همه نمی دانند چگونه برنامه ریزی کنند. بنابراین، در اینجا یک جایگزین طراحی مدار بسیار ساده وجود دارد:

نسخه پیشنهادی مکعب ال ای دی نیازی به برنامه نویسی ندارد، مدار ساده است و همه قسمت ها قابل دسترسی هستند. و تراشه CD4020 ترکیبات مختلفی را ارائه می دهد که تقریباً به خوبی مکعب های قابل برنامه ریزی هستند. در اینجا لیستی از قطعات استفاده شده در مکعب با توضیحات آمده است:

1)KR1006VI1 (NE555)

ریز مدار شامل حدود 20 ترانزیستور، 15 مقاومت، 2 دیود است. جریان خروجی 200 میلی آمپر است، جریان مصرفی تقریباً 3 میلی آمپر بیشتر است. ولتاژ تغذیه از 4.5 تا 18 ولت. دقت تایمر به تغییرات ولتاژ تغذیه بستگی ندارد و بیش از 1٪ از مقدار محاسبه شده نیست.

2) K561IE16 (CD4020، MC14020)

این یک شمارنده تقسیم کننده باینری 14 بیتی است.

3) LED - به سلیقه شما، 27 عدد؛
4) مقاومت 33K;
5) خازن 10uF;
6) سوئیچ میکرو با قفل (اختیاری)؛
7) کرون 9 ولت;
8) پانل های میکرو مدار (اختیاری).

بنابراین، ما یک برد مدار چاپی از مکعب LED را روی فایبرگلاس می کشیم و آن را در کلرید آهن فرو می کنیم.

در همین حال، تخته ما در حال حکاکی است، بیایید با سخت ترین قسمت - خود مکعب LED مقابله کنیم. بیایید روی تخته سه لا یا مقوای ضخیم برای LED ها سوراخ کنیم و آنها را در آنجا قرار دهیم. حالا تمام کاتدها (منفی) را در جهت عقربه های ساعت خم می کنیم و لحیم می کنیم. سیم ها را خودمان به ال ای دی وسط لحیم می کنیم.

طبقات باقی مانده از مکعب ال ای دی را به همین ترتیب می سازیم.

حالا باید آنها را به هم لحیم کنیم. فقط این بار آندهای LED (پلاس) را لحیم می کنیم.

ما آخرین طبقه سوم را لحیم می کنیم. آماده!!)))

ما تخته از قبل اچ شده خود را می گیریم و سوراخ می کنیم. ابتدا جامپرها را به برد مدار چاپی و سپس قطعات را لحیم می کنیم.

و در نهایت، لمس نهایی - مکعب را لحیم کنید.

حالا 9 ولت را وصل می کنیم و منتظر نتیجه می مانیم. هورا - کار می کند:

اما اگر منبع تغذیه مدار را به 12 ولت افزایش دهید، ریزمدار CD4020 ممکن است بسوزد. به همین دلیل است که تاج 9 ولت را نصب کردم. این مزیت‌های خود را دارد: می‌توانید مکعب را با خود حمل کنید، نیازی به پریز ندارد و ریزمدار نمی‌سوزد. اما معایبی نیز وجود دارد - باید به طور دوره ای باتری را تغییر دهید. من یک جعبه مقوایی برای مکعب ال ای دی خود درست کردم. و به این نتیجه رسیدم:

مطالب و عکس های ارائه شده توسط [)eNiS.

در مورد مقاله LED CUBE بحث کنید

من پروژه ای از یک مکعب LED سه بعدی با ماتریس 4x4x4 را ارائه می کنم.

64 LED یک مکعب با اضلاع 4x4x4 تشکیل می دهند که توسط میکروکنترلر Atmel Atmega16 کنترل می شود. هر کدام آدرس مجازی مخصوص به خود را دارند و می توان آنها را به صورت جداگانه از طریق یک میکروکنترلر کنترل کرد، بنابراین به فرد اجازه می دهد تا به جلوه های شگفت انگیزی دست یابد.

ویدئوی عمل مکعب را در زیر ببینید:

بنابراین، بیایید شروع کنیم ...

مرحله 1. به چه چیزی نیاز داریم؟

اولین چیز صبر و حوصله لحیم کردن تمام 64 ال ای دی است ؛)

لیست قطعات رادیویی:
برد برد (یا برد مدار چاپی اچ شده)
میکروکنترلر Atmel AVR Atmega16
برنامه نویس Atmega16
64 عدد LED
2 عدد LED وضعیت من از قرمز و سبز استفاده کردم. (اختیاری)
تراشه Max232 rs-232 یا مشابه
مقاومت 16 برابر برای LED. (100-400 اهم)
2 مقاومت 470 اهم برای LED های وضعیت
1 برابر مقاومت 10 کیلو اهم
4 برابر مقاومت 2.2 کیلو اهم
4x ترانزیستور NPN BC338 (آنالوگ های داخلی KT645، KT646، KT660B) یا سایر جریان ها تا 250 میلی آمپر مقاومت می کنند
خازن 1 x 10uF
1x1000uF خازن
خازن سرامیکی 6x0.1uF
خازن سرامیکی 2×22pF
1x کوارتز 14.7456 مگاهرتز
دکمه های 2x
کلید برق
کانکتور برق 12 ولت
کانکتور برق 5 ولت

مرحله 2: مالتی پلکس کردن

چگونه می توان 64 ال ای دی را در صورتی که پین ​​های کنترل زیادی وجود ندارد کنترل کرد؟ مالتی پلکس شدن!

اگر یک پین کنترل را به آند هر LED وصل کنید، غیر عملی خواهد بود و خیلی زیبا به نظر نمی رسد. یکی از راه های غلبه بر این مشکل، تقسیم مکعب به 4 لایه است که هر کدام دارای 4x4=16 LED هستند.

ال ای دی ها در ستون های عمودی یک آند مشترک دارند (+)
ال ای دی ها در صفحات افقی یک کاتد مشترک دارند (-)

اکنون، اگر می خواهید LED را در گوشه سمت چپ بالای مکعب روشن کنید (0،0،3)، باید GND(-) را در لایه بالایی و Vcc(+) را به ستون در گوشه سمت چپ اعمال کنید. مکعب

اگر نیاز دارید یک LED یا کل لایه را روشن کنید، این کار عالی است...

با این حال، اگر می خواهید گوشه پایین سمت راست را از جلو روشن کنید (3،3،0)، مشکلاتی پیش می آید. وقتی GND را روی لایه پایین و Vcc را روی بلندگوی چپ جلو اعمال کردم، LED بالا سمت راست را در جلو (3،3،3) و LED پایین سمت چپ را در پشت (0،0،0) روشن کردم. به نظر می رسد که این مشکل بدون استفاده از 64 خط کنترل LED جداگانه قابل حل نیست.

اما شما می توانید هر بار فقط یک لایه را روشن کنید و این کار را خیلی سریع انجام دهید تا چشم وقت تشخیص زمان جابجایی بین لایه ها را نداشته باشد. این اثر نامیده می شود

هر لایه یک تصویر 4x4=16 پیکسل (LED) است و اگر سریع لایه ها را عوض کنیم، یک مکعب سه بعدی 4x4x4 به دست می آوریم!

مرحله 3. طراحی یک الگو برای مکعب

لحیم کردن یک مکعب حجمی 64 ال ای دی بدون هیچ وسیله ای دشوار خواهد بود. بنابراین، ما با استفاده از ابزارها و لوازم جانبی زیر کار خود را آسانتر می کنیم:

ابتدا بیایید یک قالب 4x4 از چوب بسازیم.

زیرا من نمی خواستم خیلی با شبکه مکعب درهم و برهم باشم، بنابراین تصمیم گرفتم، در صورت امکان، از کابل های LED به عنوان پایه ای برای شبکه مکعب استفاده کنم. فاصله خطوط روی شبکه قالب بر اساس طول پایه های LED انتخاب شد. من 25 میلی متر گرفتم. که با چنین شبکه ای، نیازی به ساختن یا برش چیزی نیست.

بنابراین، دنباله اقدامات:
- یک تکه تخته سه لا پیدا کرده و برش دهید
- روی آن یک شبکه 4*4 بکشید
- در تمام تقاطع ها با یک بال یا ابزار دیگر تورفتگی ایجاد کنید
- مته ای پیدا کنید تا LED با اطمینان در سوراخ بایستد و در عین حال بتوانید بعداً به راحتی آن را بیرون بکشید
- 16 سوراخ در قالب ایجاد کنید

الگوی مکعب آماده است!

مرحله 4: ساخت لایه های LED

بنابراین، ما باید 4 لایه LED را لحیم کنیم، هر کدام 16 لایه، و سپس هر 4 لایه را به یک مکعب حجمی لحیم کنیم.

فرآیند ساخت یک لایه (4x4) LED به شرح زیر است:
- ال ای دی ها را در سوراخ های 2 طرف دورتر از خود قرار دهید و آنها را به هم لحیم کنید
- LED ها را برای ردیف بعدی قرار دهید و همچنین آنها را لحیم کنید
- کل ماتریس 16 قطعه را مانند این پر کنید
- در جلو، جایی که اتصال وجود ندارد، تقاطع های اتصال را اضافه کنید
- این روش را 3 بار برای لایه های باقی مانده تکرار کنید.

مرحله 5: ساخت مکعب

هر چهار لایه آماده هستند، تنها چیزی که باقی می ماند این است که آنها را به هم و در یک مکعب لحیم کنید.

لایه اول را وارونه روی قالب قرار دهید. این لایه بالایی مکعب خواهد بود.

لایه دوم را روی لایه اول قرار دهید و آنها را کاملاً دقیق تراز کنید. همچنین فاصله بین لایه ها را 25 میلی متر نگه دارید تا یک مکعب کامل به دست آورید. این فاصله بین کاتدها است.
هنگامی که همه چیز در یک راستا قرار گرفت (از جیگ دست سوم استفاده کنید)، آند گوشه لایه اول را به آند گوشه لایه دوم لحیم کنید. و به همین ترتیب در هر 4 گوشه.

دوبار بررسی کنید که همه لایه‌ها در همه ابعاد با یکدیگر تراز باشند. اگر اینطور نیست، خم شوید یا دوباره لحیم کنید. پس از این، 12 LED باقی مانده را لحیم کنید.

این روش را برای 2 لایه باقی مانده تکرار کنید.

مرحله 6. انتخاب مقاومت های محدود کننده جریان

جریان کل میکروکنترلر AVR نمی تواند از 200 میلی آمپر تجاوز کند. که 200/16 به ما 12 میلی آمپر در هر LED می دهد.

من از مقاومت های 220 اهم استفاده کردم. معلوم شد که هر LED فقط 12 میلی آمپر است.

مرحله 7. طراحی مدار

مدار کنترل کننده برای کنترل مکعب در شکل بالا نشان داده شده است.

RS-232 اختیاری است و می توان آن را حذف کرد (IC2).

مرحله 8. MK را به مکعب LED وصل کنید

فکر می کنم نیازی به توضیح نیست، همه چیز در تصاویر نشان داده شده است.

مرحله 9. برنامه، کامپایل و سیستم عامل MK

مکعب ما آماده است، فقط قسمت نرم افزار باقی مانده است.
می توانید از برنامه من استفاده کنید، خودتان آن را بنویسید یا برنامه من را با افکت های اضافی تکمیل کنید.

اگر می خواهید به جای ATMega16 از ATMega32 استفاده کنید، باید تنظیمات را در makefile تغییر دهید و دوباره کامپایل کنید.

برای فلش فریمور MK از پروگرامر هم استفاده کردم.

بنابراین، ابتدا باید برنامه نویس را به میکروکنترلر متصل کنید. پروگرامر را به برد مکعب و کامپیوتر وصل کنید.
تیم: avrdude -c usbtiny -p m16

مکعب ما باید راه اندازی مجدد و شروع شود. MCU با فرکانس بسیار پایین 1 مگاهرتز با استفاده از ژنراتور ساعت داخلی کار می کند. برخی از LED ها کار نمی کنند زیرا پورت های GPIO توسط JTAG اشغال شده است.

برای اتصال یک ژنراتور ساعت خارجی و خاموش کردن JTAG، باید فیوزها را بازنویسی کنید:
وارد: avrdude -c usbtiny -p m16 -U fuse:w:0xef:m
سپس: avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse:w:0xc9:m

تمام، بعد از این، مکعب LED ما باید در حالت عادی شروع شود!

در زیر می توانید فریمور، سورس ها و برد مدار چاپی را با فرمت LAY دانلود کنید

فهرست عناصر رادیویی

تعیین	تایپ کنید	فرقه	تعداد	توجه داشته باشید	خرید کنید	دفترچه یادداشت من
IC1	MK AVR 8 بیتی	ATmega16	1			به دفترچه یادداشت
IC2	آی سی رابط RS-232	MAX232	1			به دفترچه یادداشت
IC3	تنظیم کننده خطی	LM7805CT	1	7805T		به دفترچه یادداشت
Q2-Q5	ترانزیستور دوقطبی	BC338	4	KT645، KT646، KT660B		به دفترچه یادداشت
LED1، LED2	دیود ساطع نور	AL307V	1			به دفترچه یادداشت
	دیود ساطع نور	AL307B	1			به دفترچه یادداشت
	دیود ساطع نور		64	مکعب		به دفترچه یادداشت
C1-C5	خازن	0.1 µF	6			به دفترچه یادداشت
C9		10 µF	1			به دفترچه یادداشت
C10	خازن الکترولیتی	1000 µF	1			به دفترچه یادداشت
	خازن	22 pF	2	سرامیک		به دفترچه یادداشت
R1-R16	مقاومت	100-400 اهم	16	12 میلی آمپر در هر LED		به دفترچه یادداشت
R17	مقاومت	10 کیلو اهم	1			به دفترچه یادداشت
R18-R21	مقاومت

مجسمه تزئینی LED چگونه کار می کند؟ آیا امکان مونتاژ آن توسط خودتان وجود دارد؟ به چند عدد ال ای دی نیاز دارید و به جز آنها چه چیزهایی نیاز دارید؟ پاسخ تمام این سوالات را در این مقاله خواهید یافت.

مکعب LED - آنچه برای خود مونتاژ نیاز دارید

اگر به پروژه های DIY علاقه دارید یا دوست دارید مدارهای الکترونیکی را سرهم بندی کنید، سعی کنید یک مکعب LED را با دستان خود مونتاژ کنید. ابتدا باید در مورد اندازه ها تصمیم بگیرید. هنگامی که نحوه عملکرد دستگاه را درک کردید، می توانید مدار را با LED های بیشتر یا LED های کمتر ارتقا دهید.

مکعب LED با وجه برای 8 دیود

بیایید با استفاده از مثال یک مکعب با ضلع 8 ال ای دی به نحوه کار این کار نگاه کنیم. این مکعب می تواند برای مبتدیان ترسناک باشد، اما اگر در مطالعه مواد دقت کنید، به راحتی بر آن مسلط خواهید شد.

برای مونتاژ مکعب LED 8x8x8 به موارد زیر نیاز دارید:

• 512 LED (به عنوان مثال 5 میلی متر)؛
• رجیستر شیفت STP16CPS05MTR – 5 عدد.
• میکروکنترلر برای کنترل، Arduino Uno یا هر برد دیگری را ببینید.
• کامپیوتر برای برنامه نویسی سیستم؛

اصل عملکرد مدار

ال‌ای‌دی‌های کوچک 5 میلی‌متری جریان ناچیزی 20 میلی‌آمپر می‌گیرند، اما شما مقدار زیادی از آنها را روشن می‌کنید. منبع تغذیه 12 ولت و 2 آمپر برای این کار عالی است.

شما نمی توانید همه 512 LED را به صورت جداگانه وصل کنید زیرا بعید است که یک میکروکنترلر (MK) با تعداد زیادی پین پیدا کنید. اغلب، مدل هایی با تعداد پا از 8 تا 64 وجود دارد. به طور طبیعی، می توانید گزینه هایی با تعداد زیادی پا پیدا کنید.

چگونه این همه LED را به هم وصل کنیم؟ ابتدایی! شیفت رجیستر تراشه ای است که می تواند اطلاعات را از موازی به سریال و بالعکس - از سریال به موازی تبدیل کند. با تبدیل سریال به موازی، بسته به ظرفیت رجیستر، 8 پین سیگنال یا بیشتر از یک پین سیگنال دریافت خواهید کرد.

در زیر نموداری است که اصل کار یک شیفت رجیستر را نشان می دهد.

هنگامی که مقدار بیت، یعنی صفر یا یک، را به ورودی سریال داده می دهید، در امتداد لبه سیگنال ساعت ساعت به خروجی موازی شماره 0 ارسال می شود (فراموش نکنید که در الکترونیک دیجیتال شماره گذاری از صفر شروع می شود).

اگر در اولین لحظه از زمان یک وجود داشته باشد، و سپس در عرض سه پالس ساعت، ورودی را روی پتانسیل صفر تنظیم کنید، در نتیجه حالت ورودی "0001" را دریافت خواهید کرد. می توانید این را در نمودار روی خطوط Q0-Q3 ببینید - اینها چهار بیت خروجی موازی هستند.

چگونه می توان این دانش را در ساخت مکعب LED به کار برد؟ واقعیت این است که می توانید از یک شیفت رجیستر نه چندان معمولی، بلکه از یک درایور تخصصی برای صفحه نمایش های LED - STP16CPS05MTR استفاده کنید. بر اساس همان اصل کار می کند.

چگونه ال ای دی ها را وصل کنیم؟

البته استفاده از درایور مشکلات مربوط به اتصال تعداد زیادی LED را به طور کامل حل نمی کند. برای اتصال 512 ال ای دی، به 32 درایور از این دست و حتی پایه های کنترل بیشتری از میکروکنترلر نیاز دارید.

بنابراین ما راه دیگر را می رویم و LED ها را در ردیف ها و ستون ها ترکیب می کنیم، بنابراین یک ماتریس دو بعدی به دست می آوریم. مکعب یخ هر سه محور را اشغال می کند. پس از نهایی کردن ایده ترکیب یک مکعب LED 8x8x8 که در آن LED ها در گروه ها ترکیب می شوند، می توانیم به نتیجه زیر برسیم:

لایه‌های LED (کف‌ها) را در مدارهایی با یک آند مشترک (کاتد) و ستون‌ها را در مدارهایی با یک کاتد مشترک (یا آند، اگر کاتدها در طبقات ترکیب شده‌اند) ترکیب کنید.

برای کنترل چنین طرحی به 8*8 = 16 پین کنترل در هر ستون نیاز دارید و برای هر طبقه یک عدد، همچنین در مجموع 8 طبقه وجود دارد که در مجموع به 24 کانال کنترل نیاز دارید.

بلوک ورودی سیگنالی را از سه پایه میکروکنترلر دریافت می کند.

برای روشن کردن LED مورد نیاز، به عنوان مثال، واقع در طبقه اول، طبقه سوم در ردیف اول، باید یک منهای به ستون شماره 3 و یک مثبت به طبقه شماره 1 اعمال کنید. یک آند مشترک، و ستون ها - یک کاتد. اگر برعکس باشد، ولتاژهای کنترل باید بر این اساس معکوس شوند.

برای اینکه لحیم کردن یک مکعب LED برای شما راحت باشد، به موارد زیر نیاز دارید:

برای اینکه مکعب ال ای دی به درستی کار کند، باید آن را در لایه ها با یک کاتد مشترک و ستون ها را با یک آند مونتاژ کنید. آنچه در نمودار به عنوان ورودی نشان داده شده است را به ترتیب زیر به پین ​​های آردوینو وصل کنید:

شماره پین ​​آردوینو	نام زنجیر
2	L.E.
3	SDI
5	CLK

اگر چنین مهارت هایی نداشته باشم چه؟

اگر به توانایی ها و دانش خود در زمینه الکترونیک اطمینان ندارید، اما می خواهید چنین دکوراسیونی برای دسکتاپ خود داشته باشید، می توانید یک مکعب آماده خریداری کنید. برای کسانی که دوست دارند صنایع دستی الکترونیکی ساده بسازند، گزینه های ساده تری با لبه های 4x4x4 وجود دارد.

مکعب با دیود سایز ۴

کیت های آماده برای مونتاژ را می توان در فروشگاه های دارای اجزای رادیویی و همچنین مجموعه ای عظیم در Aliexpress خریداری کرد.

مونتاژ چنین مکعبی مهارت لحیم کاری، دقت، صحت و کیفیت اتصالات رادیو آماتور تازه کار را توسعه می دهد. مهارت در کار با میکروکنترلرها برای پروژه های بعدی مفید خواهد بود و با کمک آردوینو می توانید برنامه ریزی اسباب بازی های ساده و همچنین ابزارهای اتوماسیون برای زندگی روزمره و تولید را یاد بگیرید.

متأسفانه به دلیل ویژگی های زبان برنامه نویسی آردوینو - اسکچ، محدودیت هایی از نظر کارایی وجود دارد، اما باور کنید، وقتی به سقف توانایی های این پلتفرم رسیدید، به احتمال زیاد تسلط بر کار با MK های "خالص" خواهد بود. هیچ مشکل قابل توجهی برای شما ایجاد نمی کند.

این پروژه طراحی یک مکعب LED 4x4x4 را پیشنهاد می کند که حدود 15 دلار هزینه دارد.

مکعب از 64 ال ای دی سبز رنگ استفاده می کند که 4 لایه و 16 ستون را تشکیل می دهند. مکعب با استفاده از آردوینو کنترل می شود. مثالی از یک برنامه برای Arduino Uno ارائه شده است که کنترل هر LED جداگانه را از کل آرایه پیاده سازی می کند.

قطعات لازم برای پروژه

• 64 عدد LED
• 4 مقاومت در هر 100 اهم
• اتصالات برای لحیم کاری
• هادی ها
• برد توسعه برای لحیم کاری
• جعبه
• منبع تغذیه 9 ولت
• آردوینو اونو

ابزارهایی که ممکن است برای شما مفید باشد در عکس زیر نشان داده شده است.

تشکیل پایه مکعب LED

می توانید از طرح ارائه شده استفاده کنید. آن را پرینت بگیرید و روی جعبه مقوایی بچسبانید. هنگام چاپ، بررسی کنید که اندازه واقعی و جهت افقی تنظیم شده باشد. از یک مداد برای ایجاد سوراخ در نقاط گره استفاده کنید. بررسی کنید که آیا LED ها به خوبی در سوراخ های آماده شده قرار می گیرند یا خیر.

مونتاژ یک مکعب LED

64 LED را بردارید و با اتصال هر یک به یک باتری AA عملکرد آنها را بررسی کنید. البته این یک روش خسته کننده است، اما ضروری است. در غیر این صورت، یک LED غیر کار می تواند بعداً مشکلات زیادی ایجاد کند. 16 LED را مطابق فلش های روی پرینت در سوراخ ها قرار دهید. فلش های قرمز با مثبت (آند)، فلش های آبی به منفی (کاتد) مطابقت دارند. همه آندها را به هم وصل کنید. پس از آن، جعبه را برگردانید و LED ها را خارج کنید. با دقت فشار دهید تا به لایه جمع شده آسیب نرسانید. همه. لایه اول آماده است. به همین ترتیب سه لایه دیگر تشکیل می دهیم. سپس چهار لایه حاصل را با استفاده از کاتدهای آزاد به هم وصل می کنیم. من به شما توصیه می کنم که مخاطبین را از مرکز شروع کنید و به سمت حاشیه حرکت کنید. مکعب LED شروع به به خود گرفتن شکل لازم می کند!

نصب مکعب ال ای دی

با استفاده از یک نشانگر روی تخته نان علامت گذاری کنید. لطفا توجه داشته باشید که مستطیل علامت گذاری شده باید کمی کوچکتر از جعبه ای باشد که مکعب شما روی آن نصب می شود. پس از علامت گذاری، یک شیار کوچک در امتداد خط لبه آینده ایجاد کنید و لبه های تخته نان را با دقت جدا کنید. 20 سوراخ در بالای جعبه خود برای مکعب ایجاد کنید. می توانید با استفاده از سوراخ های مربوطه روی تخته نان، مکان های حفاری را علامت گذاری کنید.

اتصال مکعب LED

ابتدا نوار کانکتورهای خود را به سه قسمت تقسیم کنید تا با پین های دیجیتال و آنالوگ آردوینو Uno مطابقت داشته باشند. 16 سیم برای ورودی های دیجیتال (ردیف ها) را بر روی مادربرد خود در جعبه نصب کنید. 4 سیم را از ورودی های آنالوگ با استفاده از مقاومت های 100 اهم وصل کنید. اکنون به اتصال انتهای سیم ها به سه ریل رابط ادامه دهید. اتصال به گونه ای اجرا می شود که امکان کنترل LED ها در سه محور وجود دارد. ستون ها با محورهای X و Y مطابقت دارند. به علاوه، به لطف چهار لایه، مختصات Z را دریافت می کنیم. اگر از گوشه مکعب LED به پایین نگاه کنید، ربع اول با نام (1، 1) مطابقت دارد. بنابراین، هر LED را می توان با استفاده از روش مشابه مقداردهی اولیه کرد. بیایید به یک مثال نگاه کنیم. به تصویر بالا نگاه کنید و LED A(1,4) را پیدا کنید. "A" به این معنی است که این یکی از اولین لایه ها است و "(1،4)" مربوط به مختصات X=1، Y=4 است.

نمودار اتصال

سطرها/ستون ها

لایه های

[پین برای لایه ها]

اتصال منبع تغذیه برای آردوینو

برای تغذیه برد می توانید از آداپتور 9 ولت 1 آمپر جداگانه استفاده کنید. می توانید از یک آداپتور برای باتری Krona استفاده کنید و آن را از آن تغذیه کنید. در هر صورت، باید سوراخ دیگری برای سیم برق ایجاد کنید. هنگامی که سوراخ را ایجاد می کنید، مطمئن شوید که اندازه آن کمی بزرگتر از خود رابط است.

به طور کلی، تنها چیزی که بعد از این برای شما باقی می ماند این است که طرح را در آردوینو آپلود کنید و از نتیجه لذت ببرید:

مکعب شما آماده است!

ویدئویی از مکعب ال ای دی 4x4x4 مونتاژ شده

این مقاله مونتاژ یک مکعب ال ای دی 5*5*5 را شرح می دهد که با استفاده از آردوینو کنترل می شود و کل ساختار روی یک برد مدار چاپی قرار دارد.

ویدئویی از مکعب LED در حال عمل:

توسعه مکعب و مواد

من پروژه‌های مکعب ال‌ای‌دی زیادی را دیده‌ام و مشکل اصلی این است که تعداد زیادی ال‌ای‌دی با تعداد پین‌های کمی رانده می‌شود. بسیاری از پروژه ها برای این منظور از شیفت رجیستر استفاده کرده اند. مشکل اصلی آنها زمان مورد نیاز برای جابجایی تمام بیت ها و مشکلاتی است که به دلیل آن ایجاد می شود. من آن را دوست نداشتم و تصمیم گرفتم نمودار خودم را بکشم.

من از 5 رمزگشای 3 تا 8 خطی (همچنین به عنوان دی مالتی پلکسر) برای تبدیل سیگنال باینری از یک ورودی موازی 5 بیتی به یک خروجی موازی 25 بیتی استفاده می کنم که LED ها را هدایت می کند. ویژگی خاص این رمزگشاها این است که سطح سیگنال می تواند تنها در یکی از 25 خط در یک زمان بالا باشد. اگر پنج پایه آردوینو 01010 (10 پایه در سیستم باینری) وجود داشته باشد، رمزگشاها این سیگنال را دریافت کرده و آن را به پایه دهم خود ارسال می کنند. در مجموع 25 مورد با اعداد 0-24 وجود دارد.

این مدار همچنین از ترانزیستورهای NPN در کاتدهای هر صفحه مکعب استفاده می کند.
مکعب بر روی یک برد مدار چاپی ویژه تولید شده در کارخانه مونتاژ می شود که از سیم های بیشتر جلوگیری می کند. هزینه کل پروژه 100 دلار است.

ابتدا مطمئن شوید که رسیورهای شما یک سطح سیگنال بالا به یکی از پین ها و سیگنال پایین به بقیه می دهند، زیرا میکرو مدارهایی وجود دارند که سطح سیگنال پایینی را به یک پین و سیگنال بالایی را به بقیه می دهند.

طرح های اولیه نمودار و جدول

مونتاژ مکعب

اولین مرحله ساخت مکعب از LED است. من ال ای دی های ارزان قیمت با سرب بسیار کوتاه خریدم و مجبور شدم از سیم اضافی استفاده کنم.

روی تخته سوراخ هایی به طول 5 میلی متر با فاصله 2.5 سانتی متر دریل کردم که ال ای دی ها داخل این سوراخ ها قرار می گیرند و به هم وصل می شوند. این 5 لایه می شود.

وقتی همه 5 لایه آماده شد، باید با هم ترکیب شوند. فاصله بین لایه ها باید 2.5 سانتی متر باشد تا مکعب صاف یا کشیده نشود. از کاتد هر لایه، مکعب را در امتداد یک سیم به سمت پایین هدایت کنید، که سپس به تخته لحیم می شود. در کل، چنین مکعبی حدود 300 نقطه لحیم کاری دارد.

برای اتصال مکعب از کابل CAT5 استفاده کردم چون... ارزان و در دسترس است مدار را روی تخته نان مونتاژ کردم. گوشه ای از مکعب را که نقطه شروع گزارش در نظر گرفته می شود انتخاب کنید و پایه 0 رسیور را به آند آن وصل کنید. آند بعدی نزدیک ترین آند در محور X در نظر گرفته می شود و وقتی تمام شد از آندهای محور Y استفاده کنید، من بین رسیور و ستون از مقاومت های 150 اهم استفاده کردم.

برای اتصال کاتدها از ترانزیستور NPN استفاده می شود. از یک مقاومت بین پایه ترانزیستور و آردوینو استفاده کنید. 1 پایه ترانزیستور را به GND، 2 پایه را به آردوینو و 3 پایه را به کاتد وصل کنید.

برنامه برای آردوینو

پس از اتصال مکعب به مدار نمونه اولیه، اجرای برنامه ضروری است.

کد به 4 قسمت اصلی تقسیم می شود:

LEDs.h:
شامل شماره تمام مخاطبین و آرایه ها است.
DisplayBasics.pde:
حاوی چندین "شکل" اساسی در یک مکعب، برای استفاده در یک مدل.
Patterns.pde:
شامل نمونه برنامه های نمایش است که در ویدیوی ابتدای مقاله قابل مشاهده است.
LEDCubePCB.pde:
این نسخه نهایی کد من است. تعداد برنامه در حال اجرا بسته به موقعیت پتانسیومتر تغییر می کند.

گسترش عملکرد

برای اینکه مکعب LED حتی بهتر شود، باید برنامه نمایشگر را بدون فلاش مجدد میکروکنترلر تغییر دهید. تصمیم گرفتم از جامپرها برای تغییر برنامه ها و یک پتانسیومتر برای تغییر مدت زمان برنامه استفاده کنم. اما فراموش کردم که هنگام استفاده از جامپرها، ولتاژ کشش لازم است. این را می توان با استفاده از مقاومت های کششی به دست آورد.

تخته مدار چاپی

من این مدار و PCB را در ایگل طراحی کردم. مقاله همراه با فایل های منبع با فرمت Eagle قابل ویرایش می باشد. هنگام طراحی PCB به اندازه سوراخ ها توجه ویژه ای به سیم ها داشته باشید.

این تخته به سفارش کارخانه ساخته شده است. اگر نمی توانید برد را در کارخانه بسازید، می توانید آن را با استفاده از LUT یا Photoresist بسازید.

ساخت و مونتاژ PCB

برای ارسال پروژه برای تولید، فایل دریل و فایل Gerber مورد نیاز است. من نمی دانم چگونه آنها را درست کنم، اما با دستورالعمل های موجود در اینترنت توانستم آنها را درست کنم. این فایل ها ضمیمه مقاله هستند. توجه داشته باشید که جامپرها اکنون به GND متصل شده اند و از مقاومت های کششی داخلی آردوینو تغذیه می شوند.

مونتاژ را با مقاومت ها و سوکت ها شروع کنید و خود مکعب را در آخر لحیم کنید. همه اجزا در محفظه خروجی معمولی استفاده می شوند، بنابراین نصب نسبتاً ساده است. برد را با نوک تمیز لحیم کنید، شرایط دما را حفظ کنید و قطعات را بیش از حد گرم نکنید. من برای همه تراشه ها از کانکتور استفاده کردم.

آماده!

پس از مونتاژ برد، برنامه را در آردوینو بارگذاری کرده و آن را تست کنید. اگر مدار به درستی کار نمی کند، دوباره بررسی کنید که مکعب به درستی متصل و مونتاژ شده باشد.

آرشیو زیر حاوی فایل های Eagle، Gerber و منابع نرم افزاری است

فهرست عناصر رادیویی

تعیین	تایپ کنید	فرقه	تعداد	توجه داشته باشید	خرید کنید	دفترچه یادداشت من
U$1	برد آردوینو	آردوینو دومیلانو	1			به دفترچه یادداشت
V1-V5	رمزگذار، رمزگشا	CD74HC238	5			به دفترچه یادداشت
T1-T5	ترانزیستور دوقطبی	2N4401	5			به دفترچه یادداشت
	دیود ساطع نور	آبی	125	5 میلی متر		به دفترچه یادداشت
R1-R25، R27-R31	مقاومت	150 اهم	30			به دفترچه یادداشت
R26	مقاومت تریمر	10 کیلو اهم	1			به دفترچه یادداشت
SV1، RESET	جامپر		6