Affichage Cube LED : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Dans ce projet, vous allez construire un cube LED 8x8x8 comme écran. Après avoir construit le cube et appris les bases du code, vous serez capable d'écrire vos propres animations d'affichage. C'est un excellent visuel à des fins scientifiques et ce sera un bel ajout décoratif à votre pièce ! Au cours du processus de construction du cube, vous acquerrez toute une série de compétences de base en électronique, ce qui ouvrira la voie à des projets plus complexes à l'avenir.

Ceci est mon projet individuel pour le cours d'électronique, et il a pris environ cinq semaines. J'ai passé 12 heures par semaine sur ce projet et j'ai eu accès aux pièces et aux outils que l'on trouve généralement dans un laboratoire d'électronique universitaire. Il peut également être bon de savoir que, même si la charge de travail n'est pas un jeu d'enfant, aucune expertise pratique n'est requise. Au lieu de cela, vous gagnerez beaucoup d'expérience et apprendrez de vos propres erreurs en cours de route.

Avis de non-responsabilité: j'ai emprunté le design et le code à Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/?cat=99) qui a construit un cube RVB 8x8x8 (triplant ainsi le travail !). L'affichage de la forme d'onde est mon propre travail. Je recommande fortement de regarder toutes ses vidéos LED avant de commencer le projet ! Ils sont extrêmement utiles pour comprendre comment tout fonctionne, ce qui est crucial pour ce projet compliqué ! J'ai donné de brèves explications sur les circuits et l'architecture générale lorsque je discute des connexions du circuit et du code, alors n'hésitez pas à passer d'abord à cette partie pour acquérir une compréhension théorique:)

Étape 1: Liste des pièces

• LED DIFFUSÉES monocolores x512 avec ~ 30 pièces de rechange (vous remarquerez peut-être que j'ai moi-même utilisé trois couleurs. Ceci est conçu à l'origine pour aider à refléter l'amplitude de la forme d'onde (par exemple, le rouge signifie une amplitude plus élevée), mais je n'ai pas soudé les tranches correctement, donc finalement, je les ai simplement traités de la même manière. Si vous êtes toujours intéressé à faire des variations de couleur dans le sens vertical, veuillez lire les notes sur l'étape des tranches verticales:))
• Cartes PC, moyennes x7 et petites x2 (Ce sont celles disponibles dans mon laboratoire, mais n'hésitez pas à ajuster la taille en fonction de ce qui est facilement disponible ! Veuillez lire la section sur les circuits pour votre référence. J'ai trouvé que pour les débutants, les PCB sans aucune bande connectée sont plus accommodants, principalement parce que vous pouvez ajouter et couper des connexions à volonté. Le dessoudage peut être délicat !)
• Transistors NPN 2N3904 x72
• 1k résistances x 150
• Résistances 100 Ohm x 72
• MOSFET canal P IRF9Z34 x8 plus 8 dissipateurs thermiques à clipser
• Condensateurs 100 micro Farads x8
• 74HC595 registres à décalage x9
• Arduino Uno + vis shield (j'ai utilisé un kit proto-visshield R3)
• Fil avec isolation de 8 couleurs (je recommande fortement d'utiliser des couleurs différentes ! Vous aurez beaucoup de fils les uns à côté des autres, et les couleurs aident vraiment lorsque nous vérifions le circuit.)
• Alimentation 5V 2.8A (tant que votre limite de courant d'alimentation est supérieure à 64 * (courant à travers 1 LED), cela devrait fonctionner correctement:))
• cosses de fil
• Embases Molex à 8 broches et 6 broches.
• Boîtier de fil Molex avec 8 broches et 6 broches (la quantité de ceux-ci sera différente en fonction de la taille de votre PCB et de la conception de votre circuit, veuillez donc lire l'intégralité de l'Instructable (en particulier la partie circuits) avant de décider du nombre dont vous avez besoin:))
• Souder
• Fil de cuivre nu (par prudence, préparez-en 50 m)
• Grande planche de bois (environ 9 pouces de chaque côté)
• Brochettes en bois de 12 pouces (facultatif; si vous trouvez un moyen de faire des fils droits, vous n'en avez pas besoin)
• ruban adhésif
• ongles longs x16

Outils

• Fer à souder
• Coupe-fil
• pinces
• pistolet à colle (facultatif; si vous trouvez un moyen de faire des fils droits, vous n'en avez pas besoin)
• sertisseur
• pinces pour dissipateur de chaleur x2 (les pinces crocodiles fonctionnent également)
• pince à dénuder

Étape 2: faire des rangées de LED

Avant toute chose, testez toutes les LED ! J'ai monté un circuit avec une LED et une résistance de 100 Ohm. J'ai ensuite testé une LED à la fois et ajouté cela en parallèle avec l'autre LED. Nous voulons jeter 1) les LED cassées, 2) les LED avec l'anode et la cathode à l'envers (vous ne voulez pas simplement « vous rappeler » laquelle l'a fait basculer !) 3) les LED plus gradables.

Ensuite, nous avons fabriqué le gabarit en bois, qui est aussi ma monture finale pour le cube. Percez une grille 8x8 avec 1 pouce entre le centre des trous. Sélectionnez des forets d'un diamètre juste au-dessus du diamètre de vos LED, de sorte qu'ils puissent s'insérer dans les trous tout en restant droits. Nous avons cloué des bandes de bois supplémentaires sur le périmètre, ce qui a maintenu la surface de la planche à plat (nous avons utilisé du contreplaqué pour la planche, donc elle est assez flexible). De plus, cela a surélevé les zones avec les trous de telle sorte que les LED puissent passer à travers les trous. Sélectionnez un côté et placez deux longs clous sur la même ligne que les centres des trous. Nous allons attacher les fils sur ces clous.

Nous pouvons maintenant commencer à faire des rangées de LED ! Je n'ai pas trouvé de moyen efficace de faire des fils droits, alors je n'ai déplié les fils qu'à l'aide d'un bloc de bois. Placez le fil sur le bord du bloc; maintenez le fil vers le bas avec votre pouce sur un côté du bloc et tirez le fil à travers; le bord du bloc dénouera le fil. Je recommande de mettre un gant pour protéger votre pouce:(Placez 8 LED dans cette rangée avec la longue "jambe", l'anode, tournée dans une direction. Nous allons les souder sur le fil. Notez que le plan formé par la jambe d'anode et la jambe de cathode doit être perpendiculaire à la ligne du fil, et la jambe de cathode doit être éloignée du fil. Attachez le fil sur un clou et tirez-le pour traverser les LED jusqu'à ce qu'il soit droit et tendu. Attachez-le sur l'autre ongle. Ajustez la hauteur du fil (j'ai remarqué une petite zone plate sur le pied de la LED et j'ai ajusté le fil de manière à ce qu'il touche cette zone pour toutes les LED). Cette hauteur est arbitraire, mais soyez cohérent. Gardez à l'esprit: 1) la différence de hauteur de niveau dans votre cube va être d'environ 1 pouce (donc les fils ne peuvent pas être trop hauts); 2) les LED peuvent casser sous la chaleur du fer à souder (donc les fils ne peuvent pas être trop bas) (bien que je n'aie personnellement rencontré aucun problème à cause de cela). Maintenant, votre fil doit toucher la longue jambe de toutes les LED, formant une croix. Soudez le fil et les fils d'anode et coupez les fils par la suite.

Dans ce projet, j'ai expérimenté deux configurations de contact de joint de soudure différentes. L'un est le contact croisé décrit ci-dessus, et l'autre plie la patte de la LED de telle sorte que les fils de contact soient parallèles. Théoriquement, les joints de contact parallèles sont plus résistants aux contraintes, mais compte tenu de la luminosité des LED, les joints croisés ne sont probablement pas si nuisibles. Vous gagnerez beaucoup de pratique à souder le fil et les pattes LED, alors n'hésitez pas à expérimenter différentes techniques ! J'ai utilisé un fer à souder à pointe plate, et je pense personnellement qu'il offre un meilleur contrôle sur les gouttes de soudure et une plus grande surface de contact thermique.

Après avoir effectué la soudure, utilisez la planche à pain pour la vérification des LED afin de vérifier les connexions (important). Fixez le fil positif au fil et balayez le fil négatif à travers les pattes courtes de la LED. Ils devraient tous s'allumer ! Après avoir vérifié qu'ils vont tous bien, poussez doucement les LED par le dessous de la carte pour les disloquer et faites glisser le fil vers le haut des clous. Vous pouvez couper les extrémités bouclées, mais économisez certainement de la longueur!

Que faire si ma LED ne s'allume pas ?

Les premières choses que vous pouvez vérifier sont si vous avez inversé la cathode et l'anode. Ensuite, essayez de couper le fil positif à la jambe LED au lieu de tout le fil. Si votre LED s'allume de cette façon, vous pouvez ressouder la LED. Si votre LED ne s'allume toujours pas, remplacez-la par une autre.

Nous devons faire 64 de ces rangées de LED:)

Étape 3: Souder des tranches verticales

En guise d'aperçu, toutes les anodes de chaque couche sont connectées et toutes les cathodes de chaque colonne verticale sont connectées. Maintenant, nous devons faire les tranches verticales. Vous vous souvenez des deux clous que nous avons mis dans la planche pour attacher les fils ? Maintenant, mettez-en 14 de plus de la même manière:) (Attention: limez bien les pointes des ongles ! Vous pressez beaucoup vos doigts autour de ces pointes.)

Placez maintenant 8 rangées de LED sur la carte et assurez-vous que leurs pieds sont orientés dans la même direction. Notez que les fils doivent être parallèles aux rangées de clous ! Appuyez sur les LED de manière à ce qu'elles soient toutes à la même hauteur. Si certaines LED continuent de sortir (peut-être à cause de la courbure de votre fil), collez les extrémités de la carte avec du scotch. Maintenant, faites passer les fils sur les clous comme avant. Je ne pouvais que constater que les fils étaient à peu près à la même hauteur, mais ce n'est pas grave car ce qui compte vraiment, c'est que les LED soient à la même hauteur.

Soudez les fils cathodiques sur les fils. Vous remarquerez qu'ici j'ai utilisé la configuration de soudage par contacts parallèles, et j'ai trouvé cela plus solide et plus beau que les joints croisés, mais cela prenait plus de temps, car vous devez 1) plier les fils avec une pince; 2) assurez-vous que la section coudée touche le fil principal; 3) pliez cette section pour qu'elle soit à la bonne hauteur, car votre fer à souder entrera sous un angle et vous aurez besoin que le fer touche les deux fils en même temps.

Si vous souhaitez utiliser différentes couleurs sur différentes couches…

Assurez-vous que chacune de vos tranches reflète le schéma de couleurs. Par exemple, si je voulais que les trois couches supérieures soient des LED jaunes, les deux du milieu des LED oranges et les trois du bas des LED rouges, je placerai trois colonnes de LED jaunes, deux oranges et trois rouges dans cet ordre. Assurez-vous que l'ordre des couleurs et l'orientation des LED sont cohérents pour les huit tranches !

Utilisez la configuration de la maquette pour tester toutes les LED de chaque tranche. Il est certainement plus facile de ressouder ici lorsque vos LED sont sécurisées plutôt qu'en l'air.

Si vos fils ne sont pas droits sur eux-mêmes, NE retirez PAS la tranche des clous pour l'instant ! Lisez l'étape suivante

Si vous avez déjà des fils droits, poussez doucement les LED par le bas et faites glisser la tranche des clous. Ne coupez pas les extrémités tout de suite:)

Étape 4: Prise en charge des tranches verticales

Si vos fils ont une certaine courbure, comme le mien, nous pouvons les fixer sur un plan plat en ajoutant un support rigide le long du périmètre. J'ai choisi des brochettes en bois de 12 pouces car elles sont facilement disponibles sur Amazon. J'ai collé les brochettes sur le périmètre et ajouté des petits morceaux dans les coins pour renforcer le cadre. Voir les photos pour plus de détails. Notez que seules deux brochettes sont complètement attachées aux fils, et les deux autres brochettes sont au-dessus de toute la grille. Je recommande de tester d'abord le cadre sans les coins. J'ai constaté que les bâtons extra courts gênaient les LED lorsque j'empilais les tranches, et les joints de colle sont probablement assez solides pour maintenir la grille LED de toute façon. Si la grille est encore un peu bombée, appuyez sur les deux faces non collées et collez les fils sur les brochettes en plusieurs points. Ne coupez pas encore les extrémités lâches ! En particulier, gardez une bonne longueur de brochettes sur le côté qui va être au fond du cube, afin que nous puissions garder les LED hors du sol.

Étape 5: Assemblage du cube

Maintenant que nous avons les tranches, nous pouvons faire le cube ! J'ai trouvé plus facile de les empiler plutôt que de coller des tranches verticales ensemble, mais si vous avez un collaborateur, n'hésitez pas à improviser ! Pour éviter les erreurs, collez d'abord les tranches sur un autre jeu de brochettes et ajoutez des fils de connexion plus tard. Comme vous le voyez sur la photo, j'ai collé quatre brochettes dans les coins pour aider à aligner et à soutenir les calques. Gardez à l'esprit que, idéalement, les couches sont espacées de 1 pouce. J'ai trouvé que mes leds reposaient sur le cadre en bois de la couche précédente, donc je n'ai pas à les tenir en les collant, mais si vos tranches reposent à une hauteur inférieure, un collaborateur ou des lamelles de bois (voir photo) le feraient aider. Avant de coller les tranches, assurez-vous que leur orientation est correcte ! Vous voulez que les extrémités de la cathode et de l'anode pointent dans des directions cohérentes. Vérifiez également l'orientation des LED.

Il est TRÈS important de s'assurer que les LED s'allument lorsque vous empilez chaque couche ! Il serait pratiquement impossible d'atteindre le centre du cube une fois que tout est assemblé.

Vous remarquerez peut-être que mes cadres en bois ne s'alignent pas nécessairement les uns avec les autres, mais si vous regardez les LED, ils s'alignent mieux ! Puisque nous verrons ce cube dans un environnement sombre, un mauvais alignement du cadre est acceptable.

Ensuite, utilisez des fils supplémentaires pour souder les fils d'anode au même niveau ensemble. Si vous avez du mal à y maintenir les fils, essayez de « tisser » le fil à travers les fils (en alternant la façon dont le fil croise les fils, entre le haut et le bas). Ce n'est pas grave si ces fils ne sont pas parfaitement droits, car la structure principale de la LED est déjà réglée et les fils latéraux ne sont pas très visibles une fois les LED allumées.

Juste pour être sûr (nous préférons pécher par excès de prudence, n'est-ce pas?), testez à nouveau toutes les LED. À ce stade, si l'une des lumières au centre du cube ne s'allume pas, je ne sais pas s'il existe un moyen simple de résoudre ce problème: (Cependant, si vous étiez méticuleux pour vérifier les LED lorsque vous empilez les couches, les LED devraient toujours être bonnes.

Maintenant, nous pouvons couper l'excès de fil sur tout sauf le côté inférieur. Maintenant, nous pouvons temporairement ranger le cube ! Toutes nos félicitations! Maintenant, nous sommes à plus de la moitié du chemin:)

Étape 6: Connexions des circuits

Veuillez lire les schémas pdf avant de disposer les éléments de circuit sur les cartes de circuits imprimés. Ce schéma est pour le cube RVB de Kevin Darrah, et puisque notre cube a des LED monocolores, notre charge de travail n'est en fait qu'un tiers de cela (nous avons un tiers des commandes de cathode, en particulier). Je recommande fortement de mettre tous les éléments du circuit sur les PCB pour tester d'abord l'espacement. Donnez-vous plus d'espace pour travailler, en particulier pour les cartes de registre à décalage et les cartes de commande d'anode. Ensuite, jetez les composants du circuit et n'en soudez que quelques-uns à la fois, car il est moins difficile de souder sans que tant de pattes de composants de circuit ne gênent.

circuits anodiques et cathodiques

Notre conception de circuit est telle que lorsque les entrées des circuits anodiques et cathodiques sont toutes deux de 5 V (ou HAUT), la LED est allumée. Passons d'abord par le circuit de l'anode. Lorsque l'entrée est HIGH, le transistor devient rapidement saturé et la tension du collecteur chute à près de 0, ce qui signifie que la grille du MOSFET est tirée vers LOW. Étant donné que la source MOSFET est connectée à 5V, un LOW dans la porte signifie que la tension de drain est définie sur HIGH. Le condensateur aux bornes de la source aide à maintenir la stabilité du système.

Lorsque l'entrée de commande de cathode est HAUTE, le transistor est à nouveau saturé et la tension du collecteur passe à 0V. La borne du collecteur se connecte à la LED via une résistance de limitation de courant. Vous pouvez choisir la résistance de limitation de courant en fonction des propriétés de votre LED. Comme j'utilise des LED rouges, oranges et jaunes, j'ai utilisé 100 Ohms. Nous voyons que maintenant le côté positif de la LED est élevé et le côté négatif tiré vers le bas, et la LED s'allume.

Puisque nous avons 64 conducteurs de cathode (chaque colonne) et 8 conducteurs d'anode (chaque couche), nous avons besoin de 64 jeux de commande de cathode et de 8 jeux de commande d'anode. Je recommande que des ensembles complets de 8 commandes soient sur la même carte, car chaque registre à décalage se connecte à 8 commandes, et cela semble plus organisé si les 8 fils de connexion vont au même endroit. Attention à ne pas surcharger les planches ! Nous allons faire passer beaucoup de fils alors assurez-vous de vous donner suffisamment d'espace ! Soudez tous les composants à la carte. Une astuce pour augmenter la stabilité de votre surface de travail consiste à souder des composants de même hauteur (par exemple, soudez les transistors après avoir soudé toutes les résistances pour éviter que les résistances ne tombent). Pour chaque ensemble de 8 circuits de commande de cathode, assurez-vous de souder un en-tête à 8 broches qui envoie des données au cube LED.

Cela ne ressort pas des schémas, mais partout où il y a un transistor, nous devons le connecter à GND et 5V

circuits de registre à décalage

Les registres à décalage sont reliés entre eux via 6 fils. Ils sont connectés en parallèle pour 5V, GND, CLOCK, LATCH et BLANK, et en série pour DATA. Lorsque vous connectez les fils, assurez-vous que les registres à décalage cathodiques sont à la fin de la séquence, car les DATA vont toujours à la toute fin de la ligne série. Fondamentalement, l'Arduino envoie une chaîne de code binaire qui s'écoule le long de la connexion de la ligne DATA. Le code binaire est alors morcelé en 8 bits par registre à décalage. Les 8 bornes du registre à décalage sont alors reliées à un ensemble de 8 commandes cathode/anode. Le 5V alimente tout le cube, et comme nous avons un maximum de 64 LED allumées en même temps, assurez-vous que le courant total ne dépasse pas la limite de votre source d'alimentation. Les autres broches contrôlent essentiellement quand les données entrent dans les registres à décalage et quand les données sont transmises aux commandes de circuit à partir des registres à décalage. Assurez-vous que chaque registre à décalage a son propre en-tête à 8 broches et que chaque carte de registre à décalage (à l'exception de la dernière) a un en-tête à 6 broches à travers lequel le fil 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK et DATA peut aller au prochain tableau de registre à décalage.

Circuit Arduino

Le circuit de l'Arduino est très simple. Fondamentalement, nous avons 6 fils sortant de l'Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK et DATA). Assurez-vous que votre fil GND est connecté au GND de l'Arduino (en fait, tous les GND de ce projet doivent être connectés), mais que votre fil 5V ne l'est pas ! Notez que l'Arduino dans le schéma de Darrah montre en fait les bornes de la puce ATMEGA. Voir l'une des images jointes pour les bornes correspondantes entre la puce et l'Arduino.

Nous avons utilisé un blindage à vis pour éviter de faire passer directement des fils dans l'Arduino. Les pièces que vous devez souder sur le blindage à vis sont les broches d'en-tête d'empilage pour les ports numériques, 1 en-tête à 6 broches et 1 bornier à 2 ports. Vous pouvez ajouter une autre rangée de broches d'en-tête empilables de l'autre côté pour l'équilibre. (Notez que les borniers bleus montrés sur les images ne font rien en réalité). Souder selon les schémas. Remarque importante: pour plus de sécurité, connectez la borne 5 V de l'embase à 6 broches au 5 V de la source d'alimentation (qui est le bornier vert), PAS au 5 V de l'Arduino. De cette façon, votre Arduino est alimenté par votre ordinateur et tout le 5V de votre circuit est alimenté par la source d'alimentation. Cependant, connectez tous les GND ensemble. Vous pouvez dire d'après l'image que j'ai soudé la broche GND de l'en-tête à 6 broches et la broche GND du bornier sur la bande GND du cache-vis.

Bien que je ne connaisse pas les moyens de vérifier les circuits du registre à décalage, nous pouvons et devons vérifier le circuit de commande de l'anode et de la cathode à l'aide d'une maquette. Voir les photos pour les détails. Fondamentalement, nous connectons les entrées de la carte à toutes les 5V. Ensuite, nous pouvons utiliser un multimètre pour vérifier les tensions de sortie. Nous avons constaté que la tension de sortie des commandes d'anode n'est que d'environ 4 V, mais c'est une conséquence attendue du MOSFET.

Conseils de câblage:

• Ne lésinez pas sur la longueur de vos fils de connexion entre les cartes ! Vous aurez de nombreuses cartes et beaucoup de fils, et il serait plus clair et plus facile de résoudre les problèmes si les cartes sont bien séparées.
• Utilisez différentes couleurs pour différencier quel fil est lequel. Ceci est très important, surtout compte tenu du nombre de fils dont vous auriez besoin. Nous mettons ensuite ces fils dans le boîtier de fil dans un ordre fixe. Utilisez une bonne pince à sertir pour sécuriser les bornes des fils.
• Soyez cohérent avec l'utilisation des en-têtes et du boîtier de fil ! Dans mon projet, pour une certaine carte, toutes les entrées proviennent de boîtiers de fils et les sorties sortent par les en-têtes.
• Parce que les bornes d'en-tête sont assez proches les unes des autres, veillez à ne pas souder les fils ensemble, surtout si vous êtes relativement inexpérimenté dans la soudure comme moi ! Une astuce que j'ai trouvée utile consistait à appuyer sur le fil avec le fer à souder pour faire fondre la soudure, puis à utiliser une pince pour serrer les brins du fil ensemble et pousser le fil plus près de la borne d'en-tête. Éloignez le fer à souder et le joint de soudure devrait refroidir et conserver sa forme très rapidement.

Étape 7: Montage du cube

Au lieu d'enfiler les fils cathodiques rigides à travers les 64 trous, ce qui est assez difficile en pratique, nous pouvons d'abord souder les fils aux fils, puis tirer les fils à travers les trous. Pour permettre aux fils de sortir par le dessous de la plate-forme de montage, percez 9 trous sur le côté du support (8 pour la cathode et 1 pour l'anode).

Tout d'abord, coupez les brochettes pour qu'elles soient approximativement de la même longueur. Coupez les fils de cathode de manière à ce qu'ils soient presque à la même hauteur que les brochettes. Maintenant, pliez la laisse pour former un petit crochet à l'aide d'une pince. Dénudez environ un demi-pouce de votre fil et pliez-le aussi. Accrochez le fil et le fil ensemble et fermez les crochets avec une pince. Cela offre un bon contact entre le fil et le fil et libère vos mains pour la soudure. Assurez-vous de placer une pince pour dissipateur de chaleur avant le joint de soudure LED le plus proche de sorte que ce joint de soudure ne se détache pas de la nouvelle chaleur. Si vous n'avez pas de pinces pour dissipateur de chaleur, les pinces crocodiles fonctionnent également.

C'est une bonne pratique de vérifier les connexions (j'ai mesuré la résistance du joint de soudure) après avoir fini de souder chaque couche, bien que j'aie trouvé que la méthode du "crochet" donne des joints de soudure vraiment solides.

Passez maintenant les fils dans les trous. Tirez doucement sur les fils et poussez la plate-forme de montage pour qu'elle soit en contact avec les brochettes. Faites passer chaque jeu de 8 fils dans un trou sur le côté de la plate-forme de montage et fixez le faisceau avec un morceau de ruban électrique. Puisque les quatre côtés du cube sont équivalents, peu importe de quel côté vous groupez les fils. Je suggère de préfabriquer les bornes de fil sur ceux-ci, de sorte que vous puissiez rapidement assembler le boîtier de fil.

Pour les connexions d'anode, soudez un fil sur chaque niveau et faites sortir ce fil de l'un des trous. Vous aurez besoin de deux pinces de dissipation thermique pour empêcher la fusion du joint de soudure voisin.

Après avoir monté le cube, testez à nouveau chaque LED pour vous assurer qu'elles sont correctes.

Des astuces:

Ne lésinez pas sur la longueur du fil ! Je pense que mes fils mesurent facilement 12 pouces de long, mais ils s'avèrent toujours un peu plus courts.

Vous êtes maintenant prêt à tout connecter et à exécuter le cube !

Étape 8: Le code et le multiplexage

En raison de la courte durée du projet, j'ai emprunté le code de Darrah et n'y ai apporté que des modifications mineures. Je joins la version que j'ai utilisée. Il a fait d'excellents commentaires sur son code, et je recommande de les lire pour mieux comprendre comment cela fonctionne réellement. Ici, je vais décrire deux caractéristiques clés de son code, le multiplexage et la modulation d'angle de bit.

Multiplexage

Tous les projets de cube LED que j'ai lu utilisent le multiplexage, et c'est la technique qui nous permet de contrôler la lumière individuelle. Avec le multiplexage, une seule couche de LED est allumée à la fois. Cependant, comme les couches sont parcourues à très haute fréquence, l'image "reste" dans notre vision pendant un certain temps, et nous pensons que la lumière est toujours là. Dans le logiciel, nous tirons une couche sur HIGH à la fois et toutes les autres couches sur LOW, de sorte que seules les LED de cette couche peuvent s'allumer. Pour déterminer celles qui s'allument, nous avons utilisé les registres à décalage pour contrôler lesquelles des 64 cathodes sont tirées HAUT. Avant d'allumer la couche suivante, nous réglons l'anode de cette couche sur FAIBLE de sorte qu'aucune lumière de cette couche ne puisse s'allumer. Ensuite, nous tirons l'anode sur la couche suivante à HAUT.

Modulation d'angle de bits

La technique BAM nous permet de contrôler la luminosité de chaque LED sur une échelle comprise entre 0 et 15. Si vous n'avez pas besoin de modifier la luminosité, vous n'avez pas besoin de l'implémenter. En gros, on a un contrôle à quatre bits, et ce contrôle correspond à 15 cycles de passage de la couche inférieure à la couche supérieure (rappelez-vous que pour le multiplexage, on éclaire chaque couche à la fois ?). Si nous écrivons 1 au premier bit, cette LED s'allume lorsque nous parcourons les couches pour la première fois. Si nous écrivons 1 sur le deuxième bit, cette LED s'allume pour les deux cycles suivants. Le 3ème bit correspond aux 4 prochains cycles, et le quatrième correspond aux 8 prochains cycles (nous avons donc 15 cycles dans un ensemble complet). Disons que nous voulons régler la LED sur 1/3 de sa luminosité totale, soit 5/15. Pour ce faire, nous écrivons 1 au premier et au troisième bit et 0 aux deux autres afin que la LED s'allume pour le 1er cycle, s'éteigne pour les deux suivants, s'allume pour les quatre suivants et s'éteigne pour le 8. Depuis nous parcourons cela si rapidement, notre vision "moyenne" la luminosité et nous obtenons 1/3 de la luminosité totale.

Cube LED comme affichage pour les fonctions d'onde ?

Une possibilité à laquelle nous avons pensé au début de ce projet était d'utiliser cet affichage pour montrer les fonctions d'onde des particules dans une boîte carrée. J'ai écrit une méthode dans le code Arduino qui trace l'état fondamental et le premier état excité, mais il s'avère que la résolution n'est pas tout à fait adéquate. L'état fondamental semble correct, mais le premier état excité nécessite une certaine interprétation. Cependant, si vous plissez les yeux, vous pouvez dire que la fonction ressemble à une bosse lorsque vous la regardez dans une direction, et elle ressemble à un cycle sinusoïdal complet si vous regardez dans l'autre direction. Voici à quoi devrait ressembler l'amplitude de la fonction d'onde ! Étant donné que même le premier état excité nécessite une interprétation rétrospective, je n'ai pas codé pour d'autres plus compliqués.

Étape 9: Testez les exécutions

Félicitations pour avoir terminé le cube ! Essayez maintenant d'écrire votre propre fonction d'affichage et partagez votre travail avec votre famille et vos amis:)

Une fois que votre cube fonctionne correctement, collez l'arrière des PCB avec du ruban adhésif non conducteur, car les connexions sont toutes exposées maintenant et elles pourraient se court-circuiter.