17.01.2023 Заняття №36

 Проект LED-куб 4х4х4

У проекті запропоновано конструкцію світлодіодного куба (LED cube) 4x4x4

      У кубі використано 64 зелені світлодіоди, які формують 4 шари і 16 колонок. Управління кубом реалізується з урахуванням Arduino. Наведено приклад програми для Arduino Uno, у якій реалізовано управління кожним окремим світлодіодом із усього масиву.

Необхідні деталі для проекту:

• 64 світлодіоди
• 4 резистори на 100 Ом
• Конектори для розпаювання
• Провідники
• Макетна плата для розпаювання
• Коробка
• Джерело живлення на 9 В
• Arduino Uno.

Формуємо основу світлодіодного куба

          Можете скористатися ескізом, який наведено тут . Роздрукуйте його та наклейте на картонну коробку. Під час друку перевірте, чи виставлено фактичний розмір та горизонтальну орієнтацію. Олівцем зробіть отвори у вузлових точках. Перевірте, чи добре сідають світлодіоди у підготовлені отвори.

Збираємо світлодіодний куб

      Візьміть 64 світлодіоди та перевірте їхню працездатність, підключивши кожен до пальчикової батарейки. Це, звичайно, нудна процедура, але вона потрібна. Інакше через один неробочий світлодіод згодом може бути купа проблем. Встановіть 16 світлодіодів у отвори відповідно до стрілок на роздруківці. Червоні стрілки відповідають плюсу (анод), сині – мінусу (катод). Усі аноди з'єднайте між собою. Після цього переверніть коробку та виштовхніть світлодіоди. Виштовхуйте акуратно, щоб не пошкодити зібраний шар. Всі. Перший шар готовий. Аналогічним чином формуємо ще три шари. Після з'єднуємо чотири шари, що вийшли, за допомогою вільних катодів. Раджу з'єднувати контакти з центру і переміщаючись до периферії. Світлодіодний куб починає приймати необхідні контури!

Встановлення світлодіодного куба

        Зробіть розмітку на макетній платі за допомогою маркеру. Врахуйте, що розмічений прямокутник повинен бути трохи меншим за коробку, на якій буде встановлений ваш куб. Після розмітки зробіть невеликий паз уздовж лінії майбутньої грані та акуратно відламайте ребра макетної плати. Зробіть 20 отворів на верхній частині коробки для куба. Можна розмітити місця для свердління по відповідним отворам макетної плати.

Підключаємо світлодіодний куб

Спочатку розділіть рейку конекторів на три частини таким чином, щоб вони підійшли до цифрових і аналогових пін Arduino Uno. Зачистіть та встановіть на вашій маєтній платі в коробці 16 проводів для цифрових входів (рядів). 4 дроти від аналогових входів підключіть з використанням резисторів на 100 Ом. Тепер переходьте до підключення кінців дротів до трьох рейок конекторів. Підключення реалізовано таким чином, що є можливість керувати світлодіодами вздовж трьох осей. Колонки відповідають осям X і Y. Плюс до цього завдяки чотирьом шарам ми отримуємо координату Z. Якщо ви подивіться вниз з кута світлодіодного куба, перший квадрант буде відповідати позначенню (1, 1). Таким чином, кожен світлодіод може бути ініціалізований за такою ж методикою. Давайте розглянемо приклад. Подивіться на малюнок вище та знайдіть світлодіод A(1,4).

Схема підключення

Ряди/колонки

[(x, y)-Пін]

(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

Шари

[Піни для шарів]

a-A0

b-A1

c-A2

d-A3

Підключаємо джерело живлення для Arduino

       Для живлення плати можна використовувати окремий адаптер на 9 вольт, 1 ампер. Можна використовувати перехідник для батарейки типу крона та живити від неї. У будь-якому випадку вам знадобиться зробити ще один отвір для проводу живлення. Коли робитимете отвір, передбачте його розмір трохи більшим, ніж сам конектор.

Загалом все, що вам після цього залишиться - завантажити скетч на Arduino і насолоджуватися результатом:

Програма для світлодіодного куба під Arduino

Ваш куб готовий!