Baru-baru ini, artikel tentang pembuatan kubus LED telah muncul di portal. Ini adalah beberapa jenis mainan yang dapat membentuk gambar tiga dimensi, tetapi membuat resolusi besar sangat bermasalah dan menghabiskan waktu. Sebagian besar pekerjaan terbatas pada format 3x3x3, atau paling bagus 5x5x3. Setelah beberapa saat, saya menemukan kubus 10 "lantai" lama saya, mengembalikannya sedikit dan memutuskan untuk menulis tentang pengalaman saya dalam membuat perangkat.
Saya menyolder kubus pertama di suatu tempat pada tahun 2012, untuk hadiah, dengan resolusi 4x4x4, menggunakan sirkuit yang sudah jadi dan sebuah program yang ditemukan di Internet. Dibawa pergi, saya memutuskan untuk melakukan hal yang sama untuk diri saya sendiri, tetapi dengan meningkatkan resolusi menjadi 5x5x5. Dia membuat sirkuit, mengandalkan solusi yang sudah jadi, dengan sepenuhnya menyalin logika menerapkan tegangan ke kaki LED.Saya harus mengatakan bahwa dalam kubus itu LED melebihi tegangan sepenuhnya dari kesimpulan MK, jadi saya harus mengambil MK dengan sejumlah besar kaki, karena mereka sudah membutuhkan 25 hanya untuk kolom, dan 5 untuk baris. Di celah antara MK dan LED hanya ada resistor pembatas arus, dan tegangan pada "lantai" mengalir melalui transistor efek medan ke tanah.
Kemudian saya memesan 1000 dioda dengan Ebay, dan memutuskan untuk membuat kubus yang sangat besar, menurut standar saya. Omong-omong, eksperimen kecil saya mengarah pada fakta bahwa pilihan terbaik jatuh pada dioda dengan pola radiasi besar. Mereka tidak memanjang, seperti biasa, tetapi membentuk belahan, cahaya mereka terlihat dari hampir semua sudut, Anda dapat menemukan mereka berdasarkan permintaan yang dipimpin. Harganya lebih mahal, tetapi bersinar jauh lebih spektakuler. Menyolder kubus adalah tes lain. Di sini, seperti halnya kopernya, teman baik saya membantu saya, karena saya sangat terbiasa dengan pekerjaan yang melelahkan. Mereka memang menyukai orang lain, mengebor lubang untuk tutup dioda, dan membuat matriks 10x10. Lalu kami menyolder semua lantai secara terpisah, dan meletakkannya di atas satu sama lain. Prosesnya memakan waktu sekitar 3 hari, hampir tanpa kursi di depan besi solder.
Kasing terbuat dari plexiglass biasa, yang kami potong dengan baik menggunakan pemotongan laser. Mereka direkatkan dengan Cosmofen PMMA, seperti lem khusus untuk plexiglass, pada kenyataannya, superglue biasa tidak lebih buruk, tetapi membutuhkan akurasi lebih, karena jika Anda menerapkan terlalu banyak, tidak akan ada kemungkinan untuk mencucinya.
Pada platform yang lebih rendah, 100 lubang untuk LED telah dijelaskan sebelumnya tentang pemotongan laser. Mudah mengebornya dengan obeng, rendam kubus yang disolder dengan hati-hati di sana, dan solder adapter dari bawah.
Juga, untuk menyembunyikan elektronik, saya harus menyesuaikan dan mewarnai bagian bawah kubus. Tugas ini sederhana, hal utama adalah bahwa kita belajar dari pengalaman masa lalu dalam melukis kubus kecil - Anda harus melukis pada sudut, lebih disukai dari atas ke bawah, sehingga cat tidak menembus celah terpaku pada wajah, di bawah pengaruh gravitasi.
Sekarang tinggal mencari tahu bagaimana cara memperbaiki kubus dengan pangkalan di case dekoratif. Itu perlu untuk memperbaiki platform dengan lubang di persimpangan dengan bagian yang dicat. Untuk ini, kotak plexiglass kecil dengan sekrup disekrup dipotong. Mereka harus dibuat sangat kecil sehingga kubus dioda bisa "merayap" ke tempat yang seharusnya. Kotak sangat dibanjiri dengan superglue, itu membuat sangat baik. Pada platform itu sendiri, lubang juga dibor, dan kubus itu diperbaiki dengan mur.
Oh ya, kita masih perlu bicara tentang bagaimana kita membersihkannya setelah solder. Mereka menyolder kubus menggunakan LTI 120, masing-masing, semua dioda menggunakan plak kuning dari rosin. Tidak ada pemandian ultrasonik yang besar, dan tidak ada yang bahkan dibersihkan secara manual dengan kuas. Omong-omong, dioda menjadi sedikit berawan dari aseton, yang tidak dapat diterima. Solusinya ditemukan secara tak terduga, melalui coba-coba - amonia. Kami memasukkannya ke dalam wadah dari pembersih kaca sebelumnya - dan mengepulkan kubus. Lalu lima menit menunggu dan bilas dengan air. Kemudian lagi amonia - jadi sekitar empat pendekatan dan kubus bersinar dengan murni.
Setelah perakitan terakhir, kubus mengambil bentuk berikut:
Sayangnya, proses desain elektronik tidak didekati dengan sangat serius dan, sebagai hasilnya, mereka menyolder matriks dengan analogi dengan kubus tua, ada katoda umum di lantai, dan kolom-kolomnya dinyalakan oleh anoda dioda. Solusi ini tidak terlalu menguntungkan dari sudut pandang memasok arus besar ke kolom, karena jika dalam kubus 5 lantai itu cukup untuk memasok satu arus untuk kecerahan yang baik, maka dalam kubus 10 lantai, setidaknya diperlukan 2 kali lebih banyak.Saya tidak terlalu memikirkan masalah ini dan papan pertama dibuat menggunakan register geser yang terkenal, 74hc595, karena saya sudah memiliki pengalaman bekerja dengan mereka. Tugas switching dilakukan oleh AtMega128 MK, dan transistor efek medan mengendalikan arus di lantai.
Setelah menyegel semua elemen dan menggunakan resistor yang sama, saya menulis sebuah program sederhana dan terkejut bahwa kubus hanya dapat dilihat dengan senang dalam kegelapan. Pada sore hari, kecerahannya tidak cocok dan ini tidak diselesaikan dengan metode perangkat lunak. Pertanyaannya tidak rumit - saya pikir, dan menyegel resistor dengan nilai nominal yang lebih rendah, berharap sekitar 70mA akan masuk ke dioda. Setelah dinyalakan, kekecewaan semakin meningkat - kubus hampir tidak menunjukkan apa-apa, menyalakan dioda yang jarang, tetapi cerah. Setelah membuka datasheet pada 74hc595, semuanya menjadi jelas - tegangan pada output dinormalisasi untuk arus tidak lebih dari 8 mA, dan arus total melalui ground dan power lead tidak boleh melebihi 70 mA., Yang sama sekali tidak cocok untuk kami.Dia mulai mempelajari sirkuit mikro yang cocok untuk tugas ini. Di ibukota selatan kami, hampir tidak ada yang tersedia, dan dari semua lembar data sirkuit mikro yang dirancang untuk arus tinggi, saya mulai melihat satu masalah - mereka semua mengandung pasangan Darlington pada kaskade terakhir, dan mereka menghubungkan kontak keluaran ke tanah dalam skema dalam lembar data. Untuk konfigurasi kubus kami, di mana katoda berada di lantai, ini tidak cocok. Setelah melihat rangkaian uln2003 populer dan melihat analog pada driver matriks LED, saya menyadari bahwa solusi ini tidak dapat diterapkan dengan cara apa pun:
Menurut pendapat saya, setelah mempelajari desain chip populer kemudian, saya memutuskan bahwa lebih mudah untuk menerapkan plus ke lantai melalui transistor yang kuat, dan kolom dengan menggunakan ULN2003, buang ke tanah mis. buat diagram kubus dengan anoda umum.Putus asa untuk mencari solusi, kubus itu ditunda untuk jangka waktu yang tidak terbatas, ketika tiba-tiba itu sangat dibutuhkan untuk satu peristiwa. Kami memiliki tiga hari untuk menjalankannya pada kecerahan normal. Mereka datang dengan solusi sederhana - pada setiap output 74hc595 kita menggantung kunci transistor biasa, dan membalikkan bit dalam program. Satu paket BC846B sederhana yang sudah lama tergeletak dengan EBAY dibongkar, dan papannya cepat diceraikan.
Ternyata menjadi rumit, tetapi mikrokontroler telah dihapus darinya. Hanya dari papan lama, kami melewati tiga kabel kontrol ke yang baru, jika kami beralih ke stm32 di masa depan, atau solusi sirkuit lain. Setelah menghubungkan semua kesimpulan, kubus mulai dan menyenangkan kami dengan gambar yang bagus.
Saya tidak menemukan kode sumber untuk program semacam itu di mana pun, dan keterampilan menulis saya jauh dari ideal. Tetapi hasilnya tercapai, jadi saya akan menjelaskan algoritma secara singkat.Program ini ditulis pada waktu itu di CodeVision, dan efeknya dimuat oleh file hotel ke daftar utama. Awalnya, subrutin untuk memecah angka biner sepuluh digit menjadi 10 variabel terpisah untuk setiap baris ditulis, dan mengirimkan 100 variabel ini untuk menggeser register, penomoran, dan penundaan untuk membentuk lantai. Semua ini mengarah ke format yang menggambarkan apa yang kita lihat di lantai tertentu (unit adalah dioda menyala):a=0b1000000001;
b=0b0000000000;
c=0b0000000000;
d=0b0001111000;
e=0b0001111000;
f=0b0001111000;
g=0b0001111000;
h=0b0000000000;
i=0b0000000000;
j=0b1000000001;
addr();output_shift();
level1();
Rincian nomor, tipe 0b0001111000, dilakukan oleh algoritma sederhana.if (a>0b0111111111) {
out[1]=1;
a=a-0b1000000000;
}
if (a>0b0011111111) {
out[2]=1;
a=a-0b0100000000;
}
dll.Periksa bit paling signifikan untuk nol atau satu dengan perbandingan. Jika lebih, maka atur variabel register menjadi satu dan kurangi jumlahnya dengan digit ini. Kami melakukan operasi ini sepuluh kali untuk memilih semua 10 nilai untuk satu baris, dan menyimpannya dalam variabel sementara register geser, yang kemudian kami kirim segera ke layar.Tidak ada gunanya menggambarkan prosedur untuk bekerja dengan register geser, itu telah dibongkar di banyak situs. Kemudian, setelah menggambarkan semua 10 level, semua ini didorong ke dalam rutin tampilan dinamis, di mana seluruh siklus ini diulangi sebanyak yang diperlukan (waktu setiap frame diatur untuk setiap frame) untuk menipu mata manusia. Tentu saja, untuk kubus skala besar, menulis efek dapat berubah menjadi siksaan, dan Anda perlu membuat antarmuka komputer. Tetapi untuk kita, saya dengan cepat menyusun beberapa efek, dan melemparkannya ke avrmega128 MK, mengambil hampir 20% dari memori flash.Dan tentu saja, betapa kubus 3D tanpa video akhir. Sayangnya, saya tidak berhasil mengatur pengaturan pada kamera untuk menyampaikan warna-warni kubus, kemudian dioda bergabung satu sama lain, maka mereka terlalu gelap, saya bergantian memotret dengan kamera aksi untuk efek.Saya berharap pengalaman kami dalam membuat kubus dan kesalahan yang diizinkan akan bermanfaat bagi seseorang, karena kami melakukannya sekitar dua tahun yang lalu, dan kemudian ada sedikit informasi tentang perangkat semacam ini. Baru-baru ini saya menemukannya di ruang bawah tanah, membersihkannya dan meletakkannya di toko saya, semua pelanggan menyukainya, semua orang bertanya di mana mereka membelinya, dan hampir selalu melihat efeknya selama beberapa menit.