Récemment, des articles sur la création de cubes LED sont apparus sur le portail. Ce sont des jouets qui peuvent former une image en trois dimensions, mais prendre une grande résolution est très problématique et prend beaucoup de temps. La plupart des travaux sont limités au format 3x3x3, ou au mieux 5x5x3. Après un certain temps, j'ai trouvé mon ancien cube de 10 étages, je l'ai restauré un peu et j'ai décidé d'écrire sur mon expérience dans la création de l'appareil.
J'ai soudé le premier cube quelque part en 2012, pour un cadeau, avec une résolution de 4x4x4, il utilisait des circuits prêts à l'emploi et un programme trouvé sur Internet. Emporté, j'ai décidé de faire de même pour moi, mais en augmentant la résolution à 5x5x5. Il a réalisé les circuits, en s'appuyant sur une solution toute faite, en copiant complètement la logique d'application de la tension aux pieds des LED.Je dois dire que dans ces cubes, les LED sont complètement sorties des conclusions du MK, j'ai donc dû prendre le MK avec beaucoup de jambes, car il n'en fallait déjà que 25 pour les colonnes et 5 pour les lignes. Dans l'espace entre le MK et la LED, il n'y avait qu'une résistance de limitation de courant, et la tension sur les "étages" circulait à travers le transistor à effet de champ vers la terre.
Ensuite, j'ai commandé 1000 diodes avec Ebay et j'ai décidé d'assembler un très grand cube, selon mes normes. Soit dit en passant, mes petites expériences ont conduit au fait que le meilleur choix est tombé sur des diodes avec un grand diagramme de rayonnement. Ils ne sont pas allongés, comme d'habitude, mais forment un hémisphère, leur lueur est visible sous presque tous les angles, vous pouvez les trouver sur demande en paille led. Ils coûtent plus cher, mais ils brillent de façon beaucoup plus spectaculaire. Souder un cube est un autre test. Ici, comme dans le cas, mon bon ami m'a aidé, car je suis fortement adapté à un travail aussi minutieux. Ils ont fait comme tout le monde, forant des trous pour les capuchons des diodes et créant une matrice 10x10. Ensuite, nous soudons tous les sols séparément et les posons les uns sur les autres. Le processus a pris environ 3 jours, presque sans siège devant le fer à souder.
Le boîtier est en plexiglas ordinaire, que nous avons aimablement coupé à la découpe laser. Collé avec Cosmofen PMMA, comme une colle spéciale pour plexiglas, en fait, la super-colle ordinaire ne fait pas pire, mais nécessite plus de précision, car si vous en appliquez trop, il n'y aura pas de possibilité de la laver.
Sur la plate-forme inférieure, 100 trous pour les LED ont été définis à l'avance lors de la découpe au laser. Facile à percer avec un tournevis, y plonger soigneusement le cube soudé et souder les adaptateurs par le bas.
De plus, pour cacher l'électronique, j'ai dû ajuster et colorer le bas du cube. Cette tâche était simple, l'essentiel est que nous avons appris de l'expérience passée dans la peinture d'un petit cube - vous devez peindre à un angle, de préférence de haut en bas, afin que la peinture ne pénètre pas dans les espaces collés des faces, sous l'influence de la gravité.
Restait maintenant à trouver comment fixer le cube avec la base dans un boîtier décoratif. Il était nécessaire de fixer la plate-forme avec des trous à la jonction avec la partie peinte. Pour cela, de petits carrés de plexiglas avec des vis vissées ont été découpés. Ils devaient être si minuscules que le cube des diodes pouvait «ramper» à sa place légitime. Les carrés sont intensément inondés de superglue, ça reste excellent. Sur la plate-forme elle-même, des trous ont également été forés et le cube a été fixé avec des écrous.
Oh oui, nous devons encore parler de la façon dont nous l'avons nettoyé après la soudure. Ils ont soudé un cube en utilisant du LTI 120, respectivement, toutes les diodes étaient en plaque jaune de colophane. Il n'y avait pas un si grand bain à ultrasons et rien n'était même nettoyé manuellement avec une brosse. Soit dit en passant, les diodes deviennent légèrement trouble de l'acétone, ce qui est inacceptable. La solution a été trouvée de façon inattendue, par essais et erreurs - l'ammoniac. Nous l'avons chargé dans un conteneur d'un ancien nettoyant pour vitres - et soufflé sur un cube. Puis cinq minutes d'attente et rincer à l'eau. Là encore, l'ammoniac - donc environ quatre approches et le cube brillait de pureté.
Après l'assemblage final, le cube a pris la forme suivante:
Malheureusement, le processus de conception électronique n'a pas été abordé de manière très réfléchie et, par conséquent, ils ont soudé la matrice par analogie avec de vieux cubes, il y avait une cathode commune aux étages et les colonnes étaient éclairées par des anodes de diodes. Cette solution n'est pas très rentable du point de vue de la fourniture d'un grand courant à la colonne, car si dans un cube à 5 étages il suffit de fournir un courant pour une bonne luminosité, alors dans un cube à 10 étages, au moins 2 fois plus est nécessaire.Je n'ai pas beaucoup réfléchi à ce problème et la première carte a été créée en utilisant les registres à décalage bien connus 74hc595, car j'avais déjà de l'expérience avec eux. La tâche de commutation a été effectuée par l'AtMega128 MK et les transistors à effet de champ contrôlaient le courant sur les étages.
Ayant scellé tous les éléments et utilisant les mêmes résistances, j'ai écrit un programme simple et j'ai été choqué que le cube ne puisse être vu qu'avec plaisir dans l'obscurité. Dans l'après-midi, sa luminosité ne convenait pas et cela n'a pas été résolu par des méthodes logicielles. La question n'est pas compliquée - j'ai pensé, et scellé les résistances d'une valeur nominale inférieure, en espérant qu'environ 70mA iraient aux diodes. Après la mise sous tension, la déception s'est intensifiée encore plus - le cube n'a montré presque rien, allumant des diodes rares, mais il était brillant. Après avoir ouvert la fiche technique à 74hc595, tout est devenu clair - la tension aux sorties a été normalisée pour des courants ne dépassant pas 8 mA, et le courant total à travers la terre et les câbles d'alimentation ne devrait pas dépasser 70 mA., Ce qui ne nous convenait absolument pas.Il a commencé à étudier les microcircuits qui conviendraient à cette tâche. Dans notre capitale du sud, presque rien n'était disponible, et de toutes les fiches techniques des microcircuits conçus pour les courants élevés, j'ai commencé à remarquer un problème - ils contiennent tous une paire de Darlington sur la cascade finale, et ils connectent le contact de sortie au sol dans les schémas de la fiche technique. Pour notre configuration de cube, où la cathode était au sol, cela ne convenait pas. Après avoir regardé le circuit du populaire uln2003 et vu des analogues sur les pilotes de matrice LED, j'ai réalisé que cette solution ne pouvait être appliquée en aucune façon: à
mon avis, après avoir étudié la conception de puces populaires plus tard, j'ai décidé qu'il était plus facile d'appliquer plus aux sols via un transistor puissant et des colonnes avec en utilisant ULN2003, jeter au sol, c'est-à-dire faire un diagramme en cube avec une anode commune.Désespéré de trouver une solution, le cube a été reporté pour une période de temps indéfinie, quand soudainement il a été fortement nécessaire pour un événement. Nous avons eu trois jours pour le faire fonctionner à une luminosité normale. Ils ont trouvé une solution simple - sur chaque sortie 74hc595, nous raccrochons une clé de transistor régulière et inversons les bits du programme. Un paquet de quelques BC846B simples qui traînaient avec EBAY depuis longtemps a été déballé et la carte a été rapidement divorcée.
Il s'est avéré être lourd, mais le microcontrôleur en a été retiré. Juste à partir de l'ancienne carte, nous avons passé trois fils de contrôle à un nouveau, au cas où nous passerions à stm32 à l'avenir, ou à une autre solution de circuits. Après avoir connecté toutes les conclusions, le cube a démarré et nous a fait plaisir avec une excellente image.
Je n'ai trouvé le code source de ces programmes nulle part, et mes compétences en écriture étaient loin d'être idéales. Mais le résultat a été obtenu, je vais donc décrire brièvement l'algorithme.Le programme a été écrit à ce moment-là dans CodeVision, et les effets ont été chargés par un fichier hôtel dans la liste principale. Initialement, des sous-programmes ont été écrits pour diviser un nombre binaire à dix chiffres en 10 variables distinctes pour chaque ligne, et envoyer ces 100 variables aux registres à décalage, à la mise à zéro et aux retards pour former des étages. Tout cela a conduit à un format qui décrit ce que nous voyons sur un étage particulier (les unités sont des diodes lumineuses):a=0b1000000001;
b=0b0000000000;
c=0b0000000000;
d=0b0001111000;
e=0b0001111000;
f=0b0001111000;
g=0b0001111000;
h=0b0000000000;
i=0b0000000000;
j=0b1000000001;
addr();output_shift();
level1();
La décomposition du nombre, du formulaire 0b0001111000, a été réalisée par un algorithme simple.if (a>0b0111111111) {
out[1]=1;
a=a-0b1000000000;
}
if (a>0b0011111111) {
out[2]=1;
a=a-0b0100000000;
}
etc.Vérifiez le bit le plus significatif pour zéro ou un par comparaison. Si plus, définissez la variable de registre sur un et réduisez le nombre de ce chiffre. Nous effectuons cette opération dix fois pour sélectionner les 10 valeurs pour une ligne et les enregistrons dans des variables temporaires du registre à décalage, que nous envoyons ensuite immédiatement à l'affichage.Il est inutile de décrire la procédure de travail avec le registre à décalage, il a été démonté sur de nombreux sites. Ensuite, après avoir décrit les 10 niveaux, tout cela est entraîné dans une routine d'affichage dynamique, où tout ce cycle est répété le nombre de fois requis (le temps de chaque image est défini pour chaque image) pour tromper l'œil humain. Bien sûr, pour les cubes à grande échelle, l'écriture d'un effet peut se transformer en tourment et vous devez créer une interface informatique. Mais pour le nôtre, j'ai rapidement compilé plusieurs effets, et je les ai jetés dans le avrmega128 MK, occupant près de 20% de la mémoire flash.Et bien sûr, quel cube 3D sans vidéo finale. Malheureusement, je n'ai pas réussi à définir les paramètres de l'appareil photo pour transmettre la couleur du cube, puis les diodes fusionnent les unes avec les autres, parfois elles sont trop sombres, j'ai alterné la prise de vue avec une caméra d'action pour l'effet.J'espère que notre expérience dans la création du cube et des erreurs tolérées sera utile à quelqu'un, car nous l'avons fait il y a environ deux ans, et puis il y avait peu d'informations sur ce type d'appareils. Récemment, je l'ai trouvé au sous-sol, l'ai nettoyé et mis dans mon magasin, tous les clients l'aiment, tout le monde demande où ils l'ont acheté, et regarde presque toujours les effets pendant quelques minutes.