Budowa i uruchomienie led cube'a

Budowa i uruchomienie led cube'a o wymiarach 4x4x4

Wstęp

Działający LED Cube

W internecie jest pełno filmików pokazujących działanie led cuba. Co to jest i czy na prawdę jest to takie fajne na jakie wygląda? Moim zdaniem led cuba powinien zrobić każdy elektronik. Jest przy nim sporo zabawy i najważniejsze, uczy cierpliwości. W zależności ile diod chcemy wykorzystać w naszym projekcie lutowanie może nam zając sporo czasu. Tajemniczy led cube to nic innego jak sześcian wykonany z diod LED i sterowany jakimś mikrokontrolerem, w naszym przypadku Arduino, a dokładniej Atmega 328p. Dzięki programowi sekwencje zapalające diody tworzą bardzo fajne efekty wizualne, a niekiedy nawet obrazy trójwymiarowe.

Zanim jednak zaczniemy musicie sobie zadać pytanie, jedno bardzo ważne pytanie, czy warto? Do sukcesu tego projektu potrzebna jest cierpliwość i dokładność. Brzmi strasznie, ale od razu powiem, że warto, jeśli się przyłożycie na samym początku, efekt końcowy będzie powalający.

Spis elementów

Jeśli jesteś gotowi zapraszam do zapoznania się ze spisem elementów, które będą nam potrzebne.

Elementy led cuba:

Elementy potrzebne do wykonania:

Materiały wykorzystane do budowy

W przypadku diod LED my użyliśmy koloru niebieskiego. Ich średnica to 5mm, a do wykonania naszego cuba potrzebujemy ich aż 64 (wersja 4x4x4). Wy możecie użyć dowolnego koloru czy rozmiaru.

Jeśli chodzi o rezystory. Na płytce będzie zamontowane ich 16. Wartość należy dobrać w zależności od zastosowanych diod, u nas jest to 330ohm.

Drut o przekroju 0.8mm będzie nam służyć jako usztywnienie konstrukcji. W internecie można się natknąć na przeróżne rozwiązania, jedni używają srebrzanki, niektórzy opierają swoje cuby na nóżkach od diod LED, my użyliśmy drutu miedzianego, który dodaje troszkę kontrastu do konstrukcji.

Podstawka montażowa

Żeby wszystko miało ręce i nogi musimy zrobić jakąś podstawkę, która da nam pewność, że nasze diody są w miarę prosto ułożone. Dzięki temu w późniejszym montażu będziemy mieli łatwiej, aby diody były ze sobą ułożone w linii.

Podstawkę można wykonać z tektury, deski, piankowych talerzyków czy styropianu. W naszym przypadku był to kawałek depronu (używany jako podkład wyciszający pod panele), na który naklejona została kartka w kratkę. To dało nam możliwość zrobienia otworów pod diody w takiej samej odległości. Jak widać na załączonym zdjęciu niektóre otwory nie są w osi. Nic nie szkodzi, ważne, aby o tym pamiętać w późniejszym montażu i kolejne warstwy układać tak samo nad sobą.

Podstawka montażowa

Diody, wszędzie diody

Przyszedł czas na jedną z bardziej żmudnych robót w całym projekcie. Oto leżą przed wamy 64 diody, w których musicie wygiąć po jednej nóżce. Zanim to jednak nastąpi proponuje każdemu sprawdzić, czy przypadkiem jakaś dioda nie jest uszkodzona. Zapewniam was, że wymiana diody w złożonym led cube to nie jest ciekawa sprawa. Jeśli sprawdziliście diody możemy rozpocząć wyginanie.

Wyginanie nóżek

Łapiemy krótszą nóżkę (katoda) i wyginamy ją mniej więcej tak jak na powyższym zdjęciu. Tu mała uwaga, starajcie się to robić dokładnie, wtedy wasze diody powinny znajdować się na jednej wysokości. W tym miejscu proponuje wygięcie wszystkich 64 nóżek. Potem będziecie mieli spokój.

Widok na przygotowaną diodę

Chwilę później możemy cieszyć się widokiem jak na poniższym zdjęciu.

Diody przygotowane do kolejnego etapu

Tworzenie warstw

Nasz led cube będzie się składać z 4 takich samych warstw, a każda z nich będzie posiadać 16 diod. Przy budowie każdej z warstw pomocna nam będzie podstawka, którą wcześniej zorbiliśmy.

Montujemy diody w podstawce tak jak na zdjęciu. Staramy się, aby były równo ułożone i jeśli wszystko zrobiliście poprawnie wygięte nóżki katod powinny zachodzić lekko na siebie.

Następnym krokiem jest zlutowanie ze sobą katod. Starajcie się użyć jak najmniej cyny. Zbyt duże luty nie wzmocnią konstrukcji, wyglądają nieestetycznie i mogą przysporzyć później problemów z przewodzeniem.

Ostatnim elementem jest połączenie pierwszego i ostatniego rzędu. Do tego celu użyjemy kynaru.

Zdejmujemy z niego izolację i lutujemy w czterech miejscach. Dzięki temu nasza warstwa zostanie wzmocniona.

Takie samo łączenie wykonujemy z drugiej strony i powinniśmy otrzymać coś jak na powyższym zdjęciu. Teraz najtrudniejszy etap. Powoli musimy wyjąć naszą pierwszą warstwę z podstawki. Róbcie to powoli, ponieważ możecie pogiąć druty łączące diody ze sobą, a wyprostowanie ich może być problematyczne.

Pierwsza warstwa za nami, pozostały do zrobienia jeszcze trzy.

Łączenie warstw

Ten moment jest kluczowy. Od niego będzie zależeć, czy diody będą w jednym poziomie i jaki końcowy efekt uzyskacie. To proponuje wykazać się cierpliwością.

Przyszedł moment, w którym połączymy ze sobą kolejne warstwy. W celu ułatwienia sprawy proponuje zamocować jedną warstwę w podstawce. Następnie na rogach wbić po jednym kawałku drutu miedzianego (do tego drutu będziemy lutować kolejne warstwy). Kolejnym krokiem jest położenie drugiej warstwy. W celu zachowania takich samych odległości pomiędzy warstwami zastosowałem dystans wykonany z kawałka kartonu. Jeśli ktoś ma dobre oko, może lutować bez kartonika.

Kiedy ustawicie drugą warstwę proponuje lutowanie zacząć od rogów. Wtedy zobaczycie czy warstwa jest równolegle względem drugiej. Jeśli tak możecie lutować dalej. Lutujemy tak jak jest to pokazane na powyższym zdjęciu. W tym celu użyłem ponownie kynaru, który stworzył mi kolumny. Do nich przylutowałem wygięte nóżki (anody) diod. Można również wygiąć anody w taki sposób, aby zachodziły na diody w warstwie poniżej i wtedy je lutować. Dzięki temu nie musimy na tym etapie używać kynaru.

Podsumowanie

Chwilę trwało zanim się uporaliśmy z lutowaniem i poprawkami naszego led cuba. Nie wyszło może idealnie prosto, ale źle też nie jest. Najważniejsze, że patrząc pod kątem wszystkie diody znajdują się w jednej osi.

Kolejnym etapem jest przylutowanie naszego układu do jakiejś podstawy. My do tego celu użyliśmy dwóch płytek “perf borad 5x7”. Staramy się “włożyć” naszego cuba tak, aby było w miarę prosto. Następnie lutujemy i odcinamy naddatek.

Do połączenia mamy obecnie 16 anod i 4 katody. Nasze anody będziemy łączyć do Arduino przez rezystory, natomiast katody łączymy bezpośrednio z Arduino.

W celu połączenia naszych warstw i kolumn z Arduino posłużymy się powyższym rysunkiem pomocniczym. Pierwszy od góry kwadrat pokazuje nam kolumny, natomiast poniższy warstwy. Numerki wpisane na zdjęciu to porty Arduino (czyli A1, to port Analog 1; 11 to port 11, itd…)

Tak jak pisaliśmy wcześniej do podłączenia naszych katod (kolumn) z Arduino użyjemy oporników 330ohm. Jak je przylutujecie i gdzie, tę decyzję zostawiamy wam. Zdjęcie poniższe pokaże jak wyszło to u nas.

Pamiętajcie, aby się nie pogubić. Jeśli się pomylicie przy podłączaniu, to później może się okazać, że wasz led cube pokazuje zupełnie co innego niż ma w programie.

Uruchomienie

Jeśli już wszystko sprawdziliście i jesteście pewni, że nie popełniliście żadnego błędu, czas ożywić nasz wytwór.

Udajemy się do Arduino IDE, ładujemy program, który znajduje się załączniku poniżej i wciskamy przycisk “załaduj”.

LED Cube

Jeśli wszystko poszło zgodnie, wasz led cube powinien ożyć i zaprezentować kilka schematów świetlnych.

Zdjęcie oczywiście nie oddadzą tego co powinno zobaczyć wasze oko, ale poniżej dowód, że coś tam działa.

Wątpliwości powinien rozwiać film, ale zapewniam, uruchomcie waszego cuba wieczorem, a zobaczycie o co nam chodzi.

Tym samym możemy uznać, że wykonaliście swojego pierwszego led cuba, który działa. Teraz nic nie stoi na przeszkodzie, aby wykonać go na mniejszych diodach np.3mm, a może większą wersję np. 6x6x6, albo dioy RGB? Możliwości jest bardzo wiele, a internet aż huczy od tutoriali z led cubami wszelkiej maści, od tych najmniejszych po te wykonane na diodach RGB.