Содержание статьи
Содержание

Главная / Проекты с Arduino / Светодиодный куб 4x4x4 на Arduino

Светодиодный куб 4x4x4 на Arduino

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

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

Детали для светодиодного куба 4х4х4

Бокс, макетка для светодиодного куба

Arduino для светодиодного куба

Инструменты для светодиодного куба

Инструменты для светодиодного куба - 2 часть

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.

Разметка для диодов

Разметка под отверстия

Делаем отверстия под диоды

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!

Катод-анод светодиода

Светодиод зеленый

Первый слой светодиодного куба

1-й слой светодиодов

Все 4 слоя куба

Куб не подключенный

Красивый каркас куба

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.

Разметка макетки для куба

Обрезанная макетка для светодиодного куба

Вариант основы для куба

Куб на основе

Макетка для куба в боксе

Макетка прикрепленная к боксу

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

Светодиодный куб - пояснения

Кабели в боксе для светодиодного куба

Аналоговые пины для светодиодного куба

Коннекторы на куб

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.

Питание для Arduino в светодиодном кубе

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!

Готовый светодиодный куб 4х4х4

Видео собранного светодиодного куба 4x4x4