Recientemente, han aparecido artículos sobre la creación de cubos LED en el portal. Estos son algunos tipos de juguetes que pueden formar una imagen tridimensional, pero hacer una resolución grande es muy problemático y requiere mucho tiempo. La mayor parte del trabajo se limita al formato 3x3x3, o en el mejor de los casos 5x5x3. Después de un tiempo, encontré mi viejo cubo de "piso" 10, lo restauré un poco y decidí escribir sobre mi experiencia en la creación del dispositivo.
Soldeé el primer cubo en algún lugar en 2012, por un regalo, con una resolución de 4x4x4, usó circuitos ya hechos y un programa que se encuentra en Internet. Llevado, decidí hacer lo mismo por mí mismo, pero aumentando la resolución a 5x5x5. Hizo el circuito, confiando en una solución preparada, copiando completamente la lógica de aplicar voltaje a las patas de los LED.Debo decir que en esos cubos los LED llegaron desde las conclusiones del MK, así que tuve que tomar el MK con muchas patas, porque ya necesitaban 25 solo para las columnas y 5 para las filas. En el espacio entre el MK y el LED solo había una resistencia limitadora de corriente, y el voltaje en los "pisos" fluía a través del transistor de efecto de campo a tierra.
Luego pedí 1000 diodos con Ebay, y decidí armar un cubo muy grande, según mis estándares. Por cierto, mis pequeños experimentos condujeron al hecho de que la mejor opción recaía en diodos con un gran patrón de radiación. No son alargados, como de costumbre, sino que forman un hemisferio, su brillo es visible desde casi todos los ángulos, puede encontrarlos a pedido con el sombrero de led. Cuestan más, pero brillan mucho más espectacularmente. Soldar un cubo es otra prueba. Aquí, como en el caso, mi buen amigo me ayudó, ya que estoy muy adaptado a ese arduo trabajo. Hicieron como todos los demás, perforaron agujeros para las tapas de los diodos y formaron una matriz de 10x10. Luego soldamos todos los pisos por separado y los colocamos uno encima del otro. El proceso tomó aproximadamente 3 días, casi sin un asiento frente al soldador.
La caja está hecha de plexiglás ordinario, que cortamos amablemente para corte por láser. Pegado con Cosmofen PMMA, como un pegamento especial para plexiglás, de hecho, el superglue ordinario no empeora, pero requiere más precisión, porque si aplica demasiado, entonces no habrá posibilidad de lavarlo.
En la plataforma inferior, se delinearon de antemano 100 agujeros para LED en el corte por láser. Es fácil perforarlos con un destornillador, sumerja cuidadosamente el cubo soldado allí y suelde los adaptadores desde abajo.
Además, para ocultar la electrónica, tuve que ajustar y colorear la parte inferior del cubo. Esta tarea fue simple, lo principal es que aprendimos de la experiencia pasada en pintar un cubo pequeño: debe pintar en ángulo, preferiblemente de arriba a abajo, para que la pintura no penetre en los espacios pegados de las caras, bajo la influencia de la gravedad.
Ahora quedaba por descubrir cómo arreglar el cubo con la base en una caja decorativa. Era necesario arreglar la plataforma con agujeros en la unión con la parte pintada. Para esto, se cortaron pequeños cuadrados de plexiglás con tornillos atornillados. Tenían que hacerse tan pequeños que el cubo de los diodos podría "arrastrarse" en el lugar que les corresponde. Los cuadrados están intensamente inundados con superpegamento, se mantiene excelente. En la plataforma misma, también se perforaron agujeros y el cubo se fijó con tuercas.
Ah, sí, todavía tenemos que hablar sobre cómo lo limpiamos después de la soldadura. Soldaron un cubo usando LTI 120, respectivamente, todos los diodos estaban en placa amarilla de colofonia. No había un baño ultrasónico tan grande, y nada se limpiaba manualmente con un cepillo. Por cierto, los diodos se vuelven ligeramente nublados por la acetona, lo cual es inaceptable. La solución se encontró inesperadamente, a través de prueba y error: amoníaco. Lo cargamos en un contenedor de un antiguo limpiacristales y lo hinchamos en un cubo. Luego cinco minutos de espera y enjuague con agua. Por otra parte, el amoníaco, por lo que unos cuatro enfoques y el cubo brillaron con pureza.
Después del ensamblaje final, el cubo tomó la siguiente forma:
Desafortunadamente, el proceso de diseño de la electrónica no se abordó muy cuidadosamente y, como resultado, soldaron la matriz por analogía con cubos viejos, había un cátodo común en los pisos y las columnas estaban iluminadas por ánodos de diodos. Esta solución no es muy rentable desde el punto de vista de suministrar una gran corriente a la columna, porque si en un cubo de 5 pisos es suficiente para suministrar una corriente para un buen brillo, entonces en un cubo de 10 pisos, se necesita al menos 2 veces más.No pensé mucho en este problema y la primera placa se creó utilizando los conocidos registros de desplazamiento 74hc595, ya que ya tenía experiencia trabajando con ellos. La tarea de cambio fue realizada por el AtMega128 MK, y los transistores de efecto de campo controlaron la corriente en los pisos.
Después de sellar todos los elementos y usar las mismas resistencias, escribí un programa simple y me sorprendió que el cubo solo se pueda ver con placer en la oscuridad. Por la tarde, su brillo no era adecuado y esto no se resolvió con métodos de software. La pregunta no es complicada: pensé, y sellé las resistencias de un valor nominal más bajo, con la esperanza de que alrededor de 70 mA irían a los diodos. Después de encenderlo, la decepción se intensificó aún más: el cubo no mostró casi nada, encendió diodos raros, pero fue brillante. Después de abrir la hoja de datos a 74hc595, todo se volvió claro: el voltaje en las salidas está normalizado para corrientes de no más de 8 mA, y la corriente total a través de los cables de tierra y de alimentación no debe exceder los 70 mA., Lo cual no fue absolutamente adecuado para nosotros.Comenzó a estudiar microcircuitos que serían adecuados para esta tarea. En nuestra capital del sur, casi no había nada disponible, y de todas las hojas de datos de microcircuitos diseñados para altas corrientes, comencé a notar un problema: todos contienen un par Darlington en la cascada final, y conectan el contacto de salida al suelo en los esquemas de la hoja de datos. Para nuestra configuración de cubo, donde el cátodo estaba en el piso, esto no encajaba. Después de mirar el circuito del popular uln2003 y ver análogos en los controladores de matriz de LED, me di cuenta de que esta solución no se podía aplicar de ninguna manera:
en mi opinión, después de estudiar el diseño de los chips populares, decidí que es más fácil aplicar más a los pisos a través de un potente transistor y columnas con usando ULN2003, tirar al suelo, es decir Haz un diagrama de cubo con un ánodo común.Desesperado por encontrar una solución, el cubo se pospuso por un período de tiempo indefinido, cuando de repente se necesitó para un evento. Tuvimos tres días para ejecutarlo con brillo normal. Se les ocurrió una solución simple: en cada salida de 74hc595 colgamos una clave de transistor normal e invertimos los bits en el programa. Se desempaquetó un paquete de algunos BC846B simples que llevaban mucho tiempo con EBAY, y la junta se divorció rápidamente.
Resultó ser engorroso, pero le quitaron el microcontrolador. Solo desde la placa anterior, pasamos tres cables de control a uno nuevo, en caso de que cambiemos a stm32 en el futuro u otra solución de circuito. Después de conectar todas las conclusiones, el cubo comenzó y nos complació con una excelente imagen.
No encontré el código fuente para tales programas en ninguna parte, y mis habilidades de escritura estaban lejos de ser ideales. Pero el resultado se logró, por lo que describiré brevemente el algoritmo.El programa fue escrito en ese momento en CodeVision, y los efectos fueron cargados por un archivo de hotel en la lista principal. Inicialmente, las subrutinas se escribieron para dividir un número binario de diez dígitos en 10 variables separadas para cada fila, y enviar estas 100 variables a los registros de desplazamiento, puesta a cero y retrasos para formar pisos. Todo esto condujo a un formato que describía lo que vemos en un piso en particular (las unidades son diodos iluminados):a=0b1000000001;
b=0b0000000000;
c=0b0000000000;
d=0b0001111000;
e=0b0001111000;
f=0b0001111000;
g=0b0001111000;
h=0b0000000000;
i=0b0000000000;
j=0b1000000001;
addr();output_shift();
level1();
El desglose del número, tipo 0b0001111000, se realizó mediante un algoritmo simple.if (a>0b0111111111) {
out[1]=1;
a=a-0b1000000000;
}
if (a>0b0011111111) {
out[2]=1;
a=a-0b0100000000;
}
etc.Compruebe el bit más significativo para cero o uno en comparación. Si es más, establezca la variable de registro en uno y reduzca el número en este dígito. Realizamos esta operación diez veces para seleccionar los 10 valores para una fila y guardarlos en variables temporales del registro de desplazamiento, que luego enviamos inmediatamente a la pantalla.No tiene sentido describir el procedimiento para trabajar con el registro de desplazamiento; se ha desmontado en muchos sitios. Luego, después de describir los 10 niveles, todo esto se lleva a una rutina de visualización dinámica, donde este ciclo completo se repite el número requerido de veces (el tiempo de cada cuadro se establece para cada cuadro) para engañar al ojo humano. Por supuesto, para cubos a gran escala, escribir un efecto puede convertirse en un tormento, y debe crear una interfaz de computadora. Pero para los nuestros, compilé rápidamente varios efectos y los lancé al avrmega128 MK, ocupando casi el 20% de la memoria flash.Y, por supuesto, qué cubo 3D sin un video final. Desafortunadamente, no pude establecer la configuración de la cámara para transmitir el colorido del cubo, luego los diodos se fusionaron entre sí, a veces son demasiado oscuros, alternaba el disparo con una cámara de acción para el efecto.Espero que nuestra experiencia en la creación del cubo y los errores permitidos sean útiles para alguien, porque lo hicimos hace unos dos años, y luego había poca información sobre este tipo de dispositivos. Recientemente lo encontré en el sótano, lo limpié y lo puse en mi tienda, a todos los clientes les gusta, todos preguntan dónde lo compraron y casi siempre miran los efectos durante un par de minutos.