Светодиодный куб 4x4x4 на Arduino||Arduino-diy.com

В проекте предложена конструкция светодиодного куба (LED cube) 4x4x4 стоимостью около 15 долларов.

В кубе использовано 64 зеленых светодиода, которые формируют 4 слоя и 16 колонок. Управление кубом реализуется на базе Arduino. Приведен пример программы для Arduino Uno, в которой реализовано управление каждым отдельным светодиодом из всего массива.

Необходимые детали для проекта

• 64 светодиода
• 4 резистора на 100 Ом
• Коннекторы для распайки
• Проводники
• Макетная плата для распайки
• Коробка
• Источник питания на 9 В
• Arduino Uno

Инструменты, которые могут вам пригодиться, приведены на фото ниже.

Формируем основу светодиодного куба

Можете воспользоваться эскизом, который приведен здесь. Распечатайте его и наклейте на картонную коробку. При печати проверьте, чтобы был выставлен фактический размер и горизонтальная ориентация. Карандашом сделайте отверстия в узловых точках. Проверьте, хорошо ли садятся светодиоды в подготовленные отверстия.

Собираем светодиодный куб

Возьмите 64 светодиода и проверьте их работоспособность, подключив каждый к пальчиковой батарейке. Это, конечно, скучная процедура, но она необходима. Иначе из-за одного нерабочего светодиода впоследствии может быть куча проблем. Установите 16 светодиодов в отверстия в соответствии со стрелками на распечатке. Красные стрелки соответствуют плюсу (анод), синие — минусу (катод). Все аноды соедините между собой. После этого переверните коробку и вытолкните светодиоды. Выталкивайте аккуратно, чтобы не повредить собранный слой. Все. Первый слой готов. Аналогичным образом формируем еще три слоя. После соединяем четыре получившихся слоя с помощью свободных катодов. Советую соединять контакты начиная с центра и перемещаясь к периферии. Светодиодный куб начинает принимать необходимые очертания!

Установка светодиодного куба

Сделайте разметку на макетной плате с помощью маркера. Учтите, что размеченный прямоугольник должен быть немного меньше коробки, на которой будет установлен ваш куб. После разметки сделайте небольшой паз вдоль линии будущей грани и аккуратно отломайте ребра макетной платы.  Сделайте 20 отверстий на верхней части вашей коробки для куба. Можно разметить места для сверления по соответсвующим отверстиям макетной платы.

Подключаем светодиодный куб

Сначала разделите вашу рейку коннекторов на три части таким образом, чтобы они подошли к цифровым и аналоговым пинам Arduino Uno. Зачистите и установите на вашей маетной плате в коробке 16 проводов для цифровых входов (рядов). 4 провода от аналоговых входов подключите с использованием резисторов на 100 Ом. Теперь переходите к подключению концов проводов к трем рейкам коннекторов. Подключение реализовано таким образом, что есть возможность управлять светодиодами вдоль трех осей. Колонки соответсвуют осям X и Y. Плюс к этому, благодаря четырем слоям мы получаем координату Z. Если вы посмотрите вниз с угла светодиодного куба, первый квадрант будет соответствовать обозначению (1, 1). Таким образом, каждый светодиод может быть инициализирован по подобной же методике. Давайте рассмотрим пример. Посмотрите на рисунок выше и найдите светодиод A(1,4). «A» означает, что это один и первых слоев, а «(1,4)» соответсвтует координатам X=1, Y=4.

Схема подключения

Ряды/колонки

[(x,y)-Пин]

(1,1)-13

(1,2)-12

(1,3)-11

(1,4)-10

(2,1)-9

(2,2)-8

(2,3)-7

(2,4)-6

(3,1)-5

(3-2)-4

(3-3)-3

(3,4)-2

(4,1)-1

(4,2)-0

(4,3)-A5

(4,4)-A4

Слои

[Пины для слоев]

a-A0

b-A1

c-A2

d-A3

Подключаем источник питания для Arduino

Для питания платы можно использовать отдельный адаптер на 9 вольт, 1 ампер. Можно использовать переходник для батарейки типа крона и питать от нее. В любом случае, вам понадобится сделать еще одно отверстие для провода питания. Когда будете делать отверстие, предусмотрите его размер немного большим, чем сам коннектор.

В общем то все, что вам после этого останется — загрузить скетч на Arduino и наслаждаться результатом:

Программа для светодиодного куба под Arduino

Ваш куб готов!

Видео собранного светодиодного куба 4x4x4

LED Cube 4x4x4 на Arduino Uno

В этой статье я расскажу, как относительно недорого можно сделать светодиодный куб 4х4х4. Куб состоит из 64 синих светодиодов: 4 слоя по 16 столбцов. Все они подключены к Arduino Uno.

Arduino – популярный микроконтроллер. Почитать про него можно тут.

В итоге получится:

Шаг 1. Что нам понадобится.

Необходимые части/Материалы:

1. 64 светодиода рассеивающего свечения
2. Провода и пины для соединения
3. Коробочка
4. Источник питания или USB-кабель как в моем случае
5. Arduino Uno
6. Шило, ножницы, канцелярский нож, кусачки, плоскогубцы, паяльник и т.д.

Светодиоды можно взять например, такие, или любые другие, но обязательно в описании должно быть Diffused. Именно они дают рассеянное во все стороны свечение.

Arduino Uno по этой ссылке можно заказать сразу с USB-проводом.

Резисторы по этой ссылке.

Шаг 2: Делаем заготовку

Для начала нам необходима заготовка, например, из картонной коробки, в которой будут размещаться наши светодиоды для удобной пайки. Я взял коробку из-под детской каши.

Нужно измерить ножки светодиодов, расчертить на коробке контур нашей заготовки и наделать дырок так, как показано на рисунке. Дырки делаем шилом, расширяем простым карандашом, но не сильно, чтобы светодиоды не проваливались в дырки.

Шаг 3: Делаем куб.

Отсчитываем 64 светодиода, тестируем их (удобнее использовать круглую батарейку как в материнской плате компьютера CR2032). Сделайте это обязательно! Иначе придется очень помучиться, распаивая частично наш куб.

Далее 16 светодиодов помещаем в дырки, предварительно загнув ножки согласно направлению стрелок. Горизонтальными гранями у нас будут ножки анода, вертикальными – катода.

У нас останется две грани по центру сверху и снизу. Их можно сделать из тонкой негибкой проволоки или откусить длинные ножки у ненужных светодиодов.

Спаиваем светодиоды между собой очень аккуратно, стараясь не повредить их. Когда закончим первый слой, лучше снова проверить работу каждого светодиода.

Повторяем процедуру еще три раза. А затем спаиваем слои между собой.

Делаем проводки для соединения куба и микроконтроллера. Их можно сделать из витой пары или, как я, из старого IDE-шлейфа от жесткого диска.

Припаиваем провода к кубу: 16 проводов к столбцам, 4 – к слоям. Последние я обмотал вокруг столбцов, чтобы они не сильно выделялись.

Шаг 4: Установка куба.

Для установка нам потребуется еще одна коробочка, по размеру она должна быть чуть шире нашего куба.

Намечаем и делаем 16 дырок в коробочке под наш куб.

Шаг 5:  Подружим куб и ардуино.

Продеваем провода через отверстия.

К 16 столбцам куба припаиваем провода, а к ним пины, устанавливаем их в цифровые входы ардуино. К 4 проводам, идущим от слоев куба, припаиваем резисторы, затем пины и вставляем их в аналоговые входы ардуино.

Для удобства можно условно разделить куб по трем осям: X, Y, Z:

Столбцы

[(x,y)-Pin]

• (1,1)-13
• (1,2)-12
• (1,3)-11
• (1,4)-10
• (2,1)-9
• (2,2)-8
• (2,3)-7
• (2,4)-6
• (3,1)-5
• (3-2)-4
• (3-3)-3
• (3,4)-2
• (4,1)-1
• (4,2)-0
• (4,3)-A5
• (4,4)-A4

[Слои]

Шаг 6: Питание куба

В данном примере я использовал USB-шнур. Но также можно использовать и обычный блок питания 5V, например, от мобильного телефона.

Проделываем отверстие в коробке, просовываем USB-кабель и вставляем в ардуино.

Если есть возможность, можно сделать грани для куба из прозрачного пластика или орг-стекла.

Шаг 7: Код!

Код я нашел в интернете. Примеров очень много, но их нужно будет изменить под свой проект (номера контактов в arduino), я взял этот, его изменять не нужно.

Можно написать и свой код за пару вечеров, увлекательное занятие! =)

Успехов!

 

 

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

ARDUINO — Куб 4х4х4 на RGB светодиодах

Всем привет.
Надоел мне одноцветный куб. Его сборка была увлекательным процессом, но один цвет быстро наскучил. Захотелось разнообразия.
Сказано — сделано. Быстренько набросал схемку в EasyEDA для куба на RGB светодиодах и сдвиговых регистрах. Схемка просто три раза копирует схему одноцветного куба.

В отличии от схемы Алекса у меня транзисторы полевые, т. к. их у меня много, а биполярных не было. Ну и подтяжка кнопок внешняя к минусу, а не внутренняя к плюсу. Ради четырёх слоёв решил не ставить отдельный сдвиговый регистр, и вывел затворы транзисторов напрямую к ардуине к ногам D4-D7. Первоначально выводил к ногам D6-D9, но потом увидел, что это разные порты — D6 и D7 это порт D, а D8 и D9 это порт B — и перенёс все на порт D. Так удобнее переключать слои. Надписи на схеме Red, Green и Blue получились условные, потом будет ясно, почему.
В той же EasyEDA развёл печатную плату:

И вот она у меня на столе (верх и низ соответственно):

И уже с запаяными компонентами (список компонентов ниже):

Как всегда, чего-то не хватило — два сдвиговых регистра запаяны, а не вставлены в панельку. Ардуина так же вставлена в панельку (правда она на 40 ног, а не 30), а не припаяна. Конденсатор взят от старой материнской платы.
Теперь очередь светодиодов. Как видно на плате, места для пайки я сделал уголком. Так и будем сгибать ноги.
1. Сгибаем ногу, дальнюю от минусовой вбок.
2. Сгибаем остальные три ноги перпендикулярно первой. Минусовая нога в центре.
3. Теперь плоскогубцами загибаем плюсовые ноги вниз ступенькой.

Теперь паяем светодиоды. Для начала спаиваем по четыре штуки минусовыми ногами. Следим, чтобы не припаять минусовую ногу к сигнальной.

А тут я немного накосячил и припаял к сигнальной ноге:

Ну и теперь можно спаять полученные четвёрки друг с другом. Принцип спайки сигнальных ног показан на примере двух светодиодов.

Ну и вот готовая сетка, припаянная к плате:

Повторяем так четыре раза и получаем почти готовый куб. Остаётся спаять минусовые ноги каждого слоя и спустить их на плату. Для этого я взял моток медной проволоки, откусил 5 кусков в два раза длиннее, чем расстояние между крайними светодиодами в слое, сложил пополам и на шуруповёрте закрутил в спираль. Это сделало проволоку более жёсткой. Почему пять, а не четыре? Пятую я припаял к верхнему слою с обратной стороны, чтобы конструкция была более жёсткой. Ну и так же сделал проволоку для спуска слоёв на плату. Длина такой проволоки равна 10 расстояниям межу светодиодами по высоте. Ну и вот, что получилось:

На плате есть большое отверстие для провода возле места для клеммника. Я его сделал после того, как понял, что припаяные провода от зарядки для телефона просто обламываются через некоторое время. Теперь, если пропустить провод в отверстие и только потом припаять, то он не обламывается.

Ну и как обещал, список компонентов:
1. Печатная плата — 1 шт.
2. Arduino nano — 1 шт.
3. Панелька DIP30 для arduio — 1 шт. по желанию
4. Резисторы 220 Ом — 48 шт. по 16 на каждый цвет
5. Резисторы 10 кОм — 6 шт.: 4 на подтяжку затвора транзистора к земле и два для подтяжки кнопок так же к земле
6. Резисторы 1 кОм — 4 шт. для защиты ног МК от тока заряда транзисторов
7. Сдвиговые регистры 74HC595N — 6 шт.
8. Панельки DIP16 для сдвиговых регистров — 6 шт. по желанию
9. Кнопки — 2 шт.
10. Транзисторы полевые IRFZ24N или аналогичные. — 4 шт.
11. Светодиоды RGB с общим катодом — 64 шт.
12. Зарядка для телефона 5В 0,5А — 1 шт.

Как примерно работает данный куб, можно посмотреть на видео по ссылке. Прошивка пока ещё в стадии правки напильником, но 4 анимации уже есть: слои, случайное заполнение, дождь и ночник.

Ещё в планах сделать для куба корпус на 3Д принтере, когда он приедет. Модель так же почти готова.

Добавлено 21.12.2018:
Скачать прошивку

Добавлено 24.12.2018:
Проект в easyeda

Добавлено 18.01.2018:
Нарисовал в OpenSCAD нижнюю часть корпуса.

Исходный код

Шилд для Arduino UNO. Led Куб 4х4х4

Всем доброго времени суток!
Сегодня хочу рассказать Вам о Kit наборе из Китая, который позволяет собрать светодиодный куб 4х4х4 светодиода.
Давно любовался в интернете видео роликами разных кубиков, красиво смотрятся, даже чем то завораживает, особенно большие, но собрать все самому с нуля руки так и не дошли. А тут все совпало, общался с продавцов по поводу покупки ардуины, а он предложил взять вот такой маленький набор посмотреть.


Плата сделана довольно качественно, металлизация всех отверстий хорошая, маска залита хорошо, забегая вперед скажу что всю плату спаял только проволочным припоем, хватило того флюса что был в припое.


Набор реально может собрать даже ребенок без помощи взрослых.
Светодиодов, резисторов и контактов производитель положил в набор с запасом, так что после сборки у меня еще кое-что осталось.
Начнем сборку
После покупки продавец выслал мне ссылку на инструкцию и текстовый скетч для Ардуино. Это очень хорошо потому как в комплекте к набору никакого мануала не было.
Первое что нужно сделать, это закрепить будущие держатели для светодиодов сделав их из вот такой планки.

Согласно инструкции их нужно не просто покусать по одному, но и полностью очистить от пластика. Поначалу я решил, что очистка от пластика это лишнее, и я их просто покусаю осторожно и все, но, увы, как не старался, не получилось, пластик слишком хрупкий.