Pantalla de cubo LED: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

En este proyecto, construirá un cubo LED de 8x8x8 como pantalla. Después de construir el cubo y aprender los conceptos básicos del código, podrá escribir sus propias animaciones de visualización. ¡Es una gran imagen para fines científicos y será una buena adición decorativa para su habitación! Durante el proceso de construcción del cubo, adquirirá una gran cantidad de habilidades básicas de electrónica, lo que allana el camino para proyectos más complejos en el futuro.

Este es mi proyecto individual para el curso de Electrónica y me llevó unas cinco semanas. Dediqué 12 horas a este proyecto a la semana y tuve acceso a las piezas y herramientas que normalmente se encuentran en un laboratorio de electrónica de la universidad. También puede ser bueno saber que, aunque la carga de trabajo no es pan comido, no se requiere experiencia práctica. En cambio, obtendrá mucha experiencia y aprenderá de sus propios errores en el camino.

Descargo de responsabilidad: Tomé prestado el diseño y el código de Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/?cat=99) quien construyó un cubo RGB de 8x8x8 (¡triplicando así el trabajo!). La visualización de la forma de onda es mi propio trabajo. ¡Recomiendo encarecidamente ver todos sus videos LED antes de comenzar el proyecto! Son extremadamente útiles para comprender cómo funciona todo, ¡lo cual es crucial para este complicado proyecto! Di breves explicaciones sobre los circuitos y la arquitectura general cuando hablo de las conexiones del circuito y el código, así que siéntete libre de saltar primero a esa parte para obtener una comprensión teórica:)

Paso 1: Lista de piezas

• LED DIFUSADOS de un solo color x512 con ~ 30 repuestos (es posible que notes que yo mismo utilicé tres colores. Esto está originalmente diseñado para ayudar a reflejar la amplitud de la forma de onda (por ejemplo, rojo significa mayor amplitud), pero no soldé las rebanadas correctamente, así que eventualmente los traté como lo mismo. Si aún está interesado en hacer variaciones de color en la dirección vertical, lea las notas sobre el paso de cortes verticales:))
• Placas de PC, medianas x7 y pequeñas x2 (estas son las que están disponibles en mi laboratorio, pero siéntase libre de ajustar el tamaño según lo que esté disponible para usted. Lea la sección de circuitos para su referencia. Encontré que para principiantes, PCB sin tiras conectadas son más cómodas, principalmente porque puede agregar y cortar conexiones a voluntad. ¡Desoldar puede ser complicado!)
• Transistores NPN 2N3904 x72
• 1k resistencias x 150
• Resistencias de 100 ohmios x 72
• MOSFET de canal P IRF9Z34 x8 más 8 disipadores de calor con clip
• Condensadores de 100 micro Faradios x8
• 74HC595 registros de cambio x9
• Arduino Uno + protector de tornillo (utilicé un kit proto-Screwhield R3)
• Cable con aislamiento de 8 colores (¡recomiendo encarecidamente usar diferentes colores! Tendrás muchos cables uno al lado del otro, y los colores realmente ayudan cuando revisamos el circuito).
• Fuente de alimentación de 5V 2.8A (siempre que el límite de corriente de la fuente de alimentación sea superior a 64 * (corriente a través de 1 LED), debería funcionar bien:))
• terminales de cable
• Cabezales Molex con 8 pines y 6 pines.
• Carcasa de cable Molex con 8 pines y 6 pines (la cantidad de estos será diferente según el tamaño de su PCB y el diseño de su circuito, así que lea todo el Instructable (particularmente la parte del circuito) antes de decidir el número que necesita:))
• Soldar
• Alambre de cobre desnudo (para estar seguro, prepare 50 m de esto)
• Tablero de madera grande (aproximadamente 9 pulgadas en cada lado)
• Brochetas de madera de 12 pulgadas (opcional; si encuentra una manera de hacer alambres rectos, no la necesita)
• cinta adhesiva
• uñas largas x16

Instrumentos

• Soldador
• cortador de cables
• alicates
• pistola de pegamento (opcional; si encuentra una manera de hacer alambres rectos, no la necesita)
• rizador
• abrazaderas de disipador de calor x2 (las pinzas de cocodrilo también funcionan)
• pelacables

Paso 2: Hacer filas de LED

En primer lugar, pruebe todos los LED. Construí un circuito con un LED y una resistencia de 100 ohmios. Luego probé un LED a la vez y lo agregué en paralelo con el otro LED. Queremos descartar 1) LED rotos, 2) LED con el ánodo y el cátodo al revés (¡no querrás simplemente "recordar" cuál lo tiene volteado!) 3) LED de atenuación.

A continuación, hicimos la plantilla de madera, que también es mi montura final para el cubo. Taladre una cuadrícula de 8x8 con 1 pulgada entre el centro de los agujeros. Seleccione brocas con un diámetro justo por encima del diámetro de sus LED, de modo que puedan caber en los orificios y permanecer rectos. Clavamos tiras de madera adicionales en el perímetro, lo que mantuvo la superficie de la tabla plana (usamos madera contrachapada para la tabla, por lo que tiene un poco de flexibilidad). Además, esto elevó las áreas con los orificios de modo que los LED puedan atravesar los orificios. Seleccione un lado y coloque dos clavos largos en la misma línea que los centros de los agujeros. Ataremos los cables a estos clavos.

¡Ahora podemos empezar a hacer filas de LED! No encontré una manera efectiva de hacer alambres rectos, así que solo los desenrosqué usando un bloque de madera. Coloque el cable a lo largo del borde del bloque; sujete el cable hacia abajo con el pulgar en un lado del bloque y tire del cable a través; el borde del bloque desenrollará el cable. Recomiendo ponerse un guante para proteger su pulgar:(Coloque 8 LED en esta fila con la "pata" larga, el ánodo, mirando en una dirección. Los vamos a soldar al cable. Tenga en cuenta que el plano formado por la pata del ánodo y la pata del cátodo debe ser perpendicular a la línea del cable, y la pata del cátodo debe estar alejada del cable. Ate el cable con un clavo y tire de él para atravesar los LED hasta que quede recto y tenso. Átalo en la otra uña. Ajuste la altura del cable (noté una pequeña área plana en la pata del LED y ajusté el cable de manera que toque esta área para todos los LED). Esta altura es arbitraria, pero sea coherente. Tenga en cuenta: 1) la diferencia de altura de nivel en su cubo será de aproximadamente 1 pulgada (por lo que los cables no pueden ser demasiado altos); 2) los LED pueden romperse bajo el calor del soldador (por lo que los cables no pueden estar demasiado bajos) (aunque personalmente no he experimentado ningún problema por esto). Ahora su cable debe tocar la pata larga de todos los LED, formando una cruz. Suelde el cable y los cables del ánodo y luego recorte los cables.

En este proyecto, experimenté con dos configuraciones diferentes de contactos de juntas de soldadura. Uno es el contacto cruzado descrito anteriormente, y el otro es doblar la pata del LED de manera que los cables de contacto queden paralelos. Teóricamente, las juntas de contacto paralelas son más resistentes al estrés, pero teniendo en cuenta lo ligeras que son los LED, las juntas cruzadas probablemente no sean tan perjudiciales. Obtendrá mucha práctica soldando el cable y las patas del LED, ¡así que siéntase libre de experimentar con diferentes técnicas! Utilicé un soldador de punta plana y, personalmente, creo que ofrece un mejor control sobre las manchas de soldadura y una mayor superficie de contacto con el calor.

Después de hacer la soldadura, use la placa de pruebas para la verificación de LED para verificar las conexiones (importante). Sujete el cable positivo al cable y pase el cable negativo a través de las patas cortas del LED. ¡Todos deberían iluminarse! Después de comprobar que todos están bien, empuje suavemente los LED desde debajo de la placa para dislocarlos y deslice el cable por los clavos. Puede recortar los extremos en bucle, ¡pero definitivamente ahorre algo de longitud!

¿Qué pasa si mi LED no se enciende?

Lo primero que puede comprobar es si se voltearon el cátodo y el ánodo. Luego intente acortar el cable positivo a la pata del LED en lugar de todo el cable. Si su LED se enciende de esa manera, puede volver a soldar el LED. Si su LED aún no se enciende, reemplácelo por otro.

Necesitamos hacer 64 filas de LED de este tipo:)

Paso 3: Soldar rebanadas verticales

Como vista previa, todos los ánodos de cada capa están conectados y todos los cátodos de cada columna vertical están conectados. Ahora necesitamos hacer los cortes verticales. ¿Recuerdas los dos clavos que colocamos en la tabla para atar los cables? Ahora coloque 14 más de esos de una manera similar:) (Precaución: lime bien las puntas de las uñas. Estará presionando mucho con los dedos alrededor de esas puntas).

Ahora coloque 8 filas de LED en el tablero y asegúrese de que sus patas estén orientadas en la misma dirección. ¡Tenga en cuenta que los cables deben estar paralelos a las filas de clavos! Empuje hacia abajo los LED de manera que estén todos a la misma altura. Si algunos de los LED siguen apareciendo (tal vez debido a la curvatura del cable), pegue los extremos con cinta adhesiva hasta la placa. Ahora, pase los cables por los clavos como antes. Solo pude ver que los cables estuvieran aproximadamente a la misma altura, pero está bien porque lo que realmente te importa es que los LED estén a la misma altura.

Suelde los cables del cátodo a los cables. Notará que aquí utilicé la configuración de soldadura de contacto paralelo, y la encontré más sólida y de mejor apariencia que las juntas cruzadas, pero tomó más tiempo, porque necesita 1) doblar los cables con alicates; 2) asegúrese de que la sección doblada toque el cable principal; 3) doble esa sección para que esté a la altura correcta, porque su soldador entrará en ángulo y necesita que el soldador toque ambos cables al mismo tiempo.

Si desea utilizar diferentes colores en diferentes capas…

Asegúrese de que cada una de sus rebanadas refleje la combinación de colores. Por ejemplo, si quisiera que las tres capas superiores sean LED amarillos, las dos del medio sean LED naranjas y las tres inferiores sean LED rojos, colocaré tres columnas LED amarillas, dos naranjas y tres rojas en ese orden. ¡Asegúrese de que el orden de los colores y la orientación del LED sean consistentes para las ocho secciones!

Utilice la configuración de la placa de pruebas para probar todos los LED en cada rebanada. Definitivamente es más fácil volver a soldar aquí cuando sus LED están asegurados en lugar de en el medio del aire.

Si sus alambres no están rectos sobre sí mismos, ¡NO retire la rebanada de las uñas todavía! Lea el siguiente paso

Si ya tiene cables rectos, empuje los LED suavemente desde abajo y deslice la rebanada de los clavos. No recortes los extremos todavía:)

Paso 4: Apoyar las rebanadas verticales

Si sus cables tienen alguna curvatura, como la mía, podemos arreglarlos para que estén en un plano plano agregando un soporte rígido a lo largo del perímetro. Elegí brochetas de madera de 12 pulgadas porque están disponibles en Amazon. Pegué las brochetas en el perímetro y agregué pequeños trozos en las esquinas para fortalecer el marco. Vea las fotos para más detalles. Tenga en cuenta que solo dos brochetas están completamente unidas a los cables, y las otras dos brochetas están por encima de toda la cuadrícula. Recomiendo probar el marco sin las piezas de las esquinas primero. Descubrí que los palos extra cortos se interponían en el camino de los LED cuando estaba apilando las rodajas, y las juntas de pegamento probablemente sean lo suficientemente fuertes como para sostener la rejilla de LED de todos modos. Si la rejilla aún se abulta un poco, presione hacia abajo en los dos lados sin pegar y pegue los cables a las brochetas en varios puntos. ¡No recortes los cabos sueltos todavía! En particular, mantenga un poco de longitud de brochetas en el lado que va a estar en la parte inferior del cubo, para que podamos mantener los LED fuera del piso.

Paso 5: ensamblar el cubo

Ahora que tenemos las rodajas, ¡podemos hacer el cubo! Me resultó más fácil apilarlos en lugar de pegar rebanadas verticales, pero si tienes un colaborador, ¡no dudes en improvisar! Para evitar errores, primero pegue las rodajas a otro juego de brochetas y luego agregue cables de conexión. Como ves en la foto, pegué cuatro brochetas en las esquinas para ayudar a alinear y sostener las capas. Tenga en cuenta que, idealmente, las capas están separadas por 1 pulgada. Descubrí que mis LED descansaban en el marco de madera de la capa anterior, por lo que no tengo que sostenerlos mientras los pego, pero si sus rebanadas descansan a una altura más baja, un colaborador o algunas tiras de madera (ver foto) lo haría. ayuda. Antes de pegar las rodajas, asegúrese de que su orientación sea correcta. Desea que los extremos del cátodo y el ánodo apunten en direcciones consistentes. Compruebe también la orientación de los LED.

¡Es MUY importante asegurarse de que los LED se enciendan cuando apile cada capa! Sería prácticamente imposible llegar al centro del cubo una vez que lo tengas todo ensamblado.

Es posible que notes que mis marcos de madera no se alinean necesariamente entre sí, pero si miras los LED, ¡se alinean mejor! Dado que veremos este cubo en un entorno oscuro, la desalineación del marco es aceptable.

A continuación, utilice cables adicionales para soldar los cables del ánodo en el mismo nivel. Si le resulta difícil mantener los cables allí, intente "tejer" el cable a través de los cables (alterne la forma en que el cable cruza los cables, de arriba hacia abajo). Está bien si estos cables no están perfectamente rectos, porque la estructura principal del LED ya está configurada y los cables laterales no son muy visibles una vez que encendemos los LED.

Solo para estar seguros (preferimos pecar de cautelosos, ¿no?), Pruebe todos los LED nuevamente. En este punto, si una de las luces en el centro del cubo no se enciende, no estoy seguro de si hay una manera simple de abordar eso: (Sin embargo, si fue meticuloso al verificar los LED cuando apila las capas, los LED aún deberían estar bien.

Ahora podemos recortar el exceso de alambre en todos excepto en el lado inferior. ¡Ahora podemos guardar temporalmente el cubo! ¡Felicidades! Ahora estamos a más de la mitad del camino:)

Paso 6: Conexiones del circuito

Lea los esquemas en pdf antes de colocar los elementos del circuito en las placas de circuito impreso. Este esquema es para el cubo RGB de Kevin Darrah, y dado que nuestro cubo tiene LED de un solo color, nuestra carga de trabajo es en realidad solo un tercio de eso (tenemos un tercio de los controles del cátodo, específicamente). Recomiendo encarecidamente colocar todos los elementos del circuito en los PCB para probar primero el espacio. Tenga más espacio para trabajar, especialmente para los tableros de registro de turno y los tableros de control de ánodo. Luego, descargue los componentes del circuito y suelde solo unos pocos a la vez, ya que es menos difícil de soldar sin que se interpongan tantas patas de componentes del circuito.

circuitos de ánodo y cátodo

El diseño de nuestro circuito es tal que cuando las entradas al circuito del ánodo y al circuito del cátodo son de 5 V (o ALTO), el LED se enciende. Primero veamos el circuito del ánodo. Cuando la entrada es ALTA, el transistor se satura rápidamente y el voltaje del colector cae a cerca de 0, lo que significa que la puerta del MOSFET está bajada. Dado que la fuente MOSFET está conectada a 5 V, un valor BAJO en la puerta significa que el voltaje de drenaje se establece en ALTO. El condensador a través de la Fuente ayuda a mantener estable el sistema.

Cuando la entrada de control del cátodo es ALTA, el transistor está nuevamente saturado y el voltaje del colector pasa a 0V. El terminal del colector se conecta al LED a través de una resistencia limitadora de corriente. Puede elegir la resistencia limitadora de corriente según las propiedades de su LED. Como estoy usando LED rojos, naranjas y amarillos, usé 100 ohmios. Vemos que ahora el lado positivo del LED se eleva hacia arriba y el lado negativo hacia abajo, y el LED se enciende.

Dado que tenemos 64 cables de cátodo (cada columna) y 8 cables de ánodo (cada capa), necesitamos 64 juegos del control del cátodo y 8 juegos del control del ánodo. Recomiendo que los juegos completos de 8 controles estén en la misma placa, ya que cada registro de desplazamiento se conecta a 8 controles, y parece más organizado si los 8 cables de conexión van al mismo lugar. ¡Tenga cuidado de no abarrotar las tablas! Vamos a ejecutar muchos cables, ¡así que asegúrese de tener suficiente espacio! Suelde todos los componentes a la placa. Un truco para aumentar la estabilidad de la superficie de trabajo es soldar componentes con la misma altura (por ejemplo, soldar los transistores después de soldar todas las resistencias para evitar que se caigan). Para cada conjunto de circuitos de control de 8 cátodos, asegúrese de soldar un cabezal de 8 pines que envía datos al cubo de LED.

No es evidente en los esquemas, pero donde sea que haya un transistor, necesitamos conectarlo a GND y 5V

circuitos de registro de desplazamiento

Los registros de cambio están conectados entre sí a través de 6 cables. Están conectados en paralelo para 5V, GND, CLOCK, LATCH y BLANK, y en serie para DATA. Cuando conecte los cables, asegúrese de que los registros de desplazamiento del cátodo estén al final de la secuencia, porque los DATOS siempre van al final de la línea serial. Básicamente, Arduino envía una cadena de código binario que fluye por la conexión de la línea de DATOS. El código binario luego se divide en 8 bits por registro de desplazamiento. Los 8 terminales del registro de desplazamiento se conectan luego a un conjunto de 8 controles de cátodo / ánodo. Los 5V alimentan todo el cubo, y dado que tenemos un máximo de 64 LED encendidos al mismo tiempo, asegúrese de que la corriente total no exceda el límite de su fuente de energía. Los otros pines básicamente controlan cuando los datos ingresan a los registros de cambio y cuando los datos se envían a los controles del circuito desde los registros de cambio. Asegúrese de que cada registro de cambio tenga su propio encabezado de 8 pines y que cada placa de registro de cambio (excepto la última) tenga un encabezado de 6 pines a través del cual el cable de 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK y DATA pueda ir al siguiente tablero de registro de turno.

Circuito arduino

El circuito del Arduino es muy simple. Básicamente, tenemos 6 cables que salen del Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK y DATA). Asegúrese de que su cable GND esté conectado al GND del Arduino (de hecho, todo el GND en este proyecto debe estar conectado), ¡pero que su cable de 5V no lo esté! Tenga en cuenta que el Arduino en el esquema de Darrah en realidad muestra los terminales del chip ATMEGA. Vea una de las imágenes adjuntas para los terminales correspondientes entre el chip y el Arduino.

Usamos un protector de tornillos para evitar pasar cables directamente al Arduino. Las partes que necesita soldar en el protector de tornillos son los pines del cabezal de apilamiento para los puertos digitales, 1 cabezal de 6 pines y 1 bloque de terminales de 2 puertos. Puede agregar otra fila de pines de cabecera apilables en el otro lado para mantener el equilibrio. (Tenga en cuenta que los bloques de terminales azules que se muestran en las imágenes en realidad no hacen nada). Suelde según esquemas. Nota importante: solo para estar seguro, conecte el terminal de 5 V en el cabezal de 6 pines a los 5 V de la fuente de alimentación (que es el bloque de terminales verde), NO a los 5 V del Arduino. De esta manera, su Arduino es alimentado por su computadora, y todos los 5V en su circuito son suministrados por la fuente de alimentación. Sin embargo, conecte todos los GND juntos. Puede ver en la imagen que sueldo el pin GND del cabezal de 6 pines y el pin GND del bloque de terminales en la tira GND en el protector de tornillos.

Si bien no conozco formas de verificar los circuitos de registro de desplazamiento, podemos y debemos verificar el circuito de control de ánodo y cátodo usando una placa de pruebas. Vea las fotos para más detalles. Básicamente, conectamos las entradas de la placa para que todas sean de 5V. Entonces podemos usar un multímetro para verificar los voltajes de salida. Descubrimos que el voltaje de salida de los controles del ánodo es solo de aproximadamente 4 V, pero esa es una consecuencia esperada del MOSFET.

Consejos de cableado:

• ¡No escatime en la longitud de los cables de conexión entre las placas! Tendrá muchos tableros y muchos cables, y sería más claro y más fácil solucionar problemas si los tableros estuvieran bien separados.
• Use diferentes colores para diferenciar qué cable es cuál. Esto es muy importante, especialmente teniendo en cuenta la cantidad de cables que necesitaría. Luego colocamos estos cables en la carcasa del cable en una secuencia fija. Utilice una buena engarzadora para hacer terminales de cable seguros.
• ¡Sea consistente con el uso de cabezales y la carcasa del cable! En mi proyecto, para una placa determinada, todas las entradas provienen de carcasas de cables y las salidas salen a través de los encabezados.
• Debido a que los terminales del cabezal están bastante juntos, tenga cuidado de no soldar los cables juntos, ¡especialmente si tiene relativamente poca experiencia en soldar como yo! Un truco que encontré útil fue empujar hacia abajo el cable con el soldador para derretir la soldadura, luego usar alicates para sujetar los hilos del cable juntos y empujar el cable más cerca del terminal del cabezal. Retire el soldador y la junta de soldadura debería enfriarse y conservar su forma muy pronto.

Paso 7: Montaje del cubo

En lugar de pasar los cables rígidos del cátodo a través de los 64 orificios, lo cual es bastante difícil en la práctica, podemos soldar los cables a los cables primero y luego tirar de los cables a través de los orificios. Para permitir que los cables salgan por debajo de la plataforma de montaje, taladre 9 orificios en el lateral del soporte (8 para el cátodo y 1 para el ánodo).

En primer lugar, recorte las brochetas para que tengan aproximadamente la misma longitud. Corte los cables del cátodo de modo que estén casi a la misma altura que las brochetas. Ahora doble el cable para formar un pequeño gancho con unos alicates. Pele aproximadamente media pulgada de su cable y dóblelo también. Enganche el cable y el cable juntos y cierre los ganchos con unos alicates. Esto ofrece un buen contacto entre el cable y el cable, y libera sus manos para soldar. Asegúrese de colocar una abrazadera de disipador de calor antes de la junta de soldadura LED más cercana de modo que esa junta de soldadura no se desprenda del nuevo calor. Si no tiene abrazaderas de disipador de calor, las abrazaderas de cocodrilo también funcionan.

Es una buena práctica comprobar las conexiones (medí la resistencia de la junta de soldadura) después de que termine de soldar cada capa, aunque he descubierto que el método de "gancho" proporciona juntas de soldadura realmente fuertes.

Ahora pase los cables por los agujeros. Tire suavemente de los cables y empuje la plataforma de montaje para que esté en contacto con las brochetas. Pase cada juego de 8 cables a través de un orificio en el costado de la plataforma de montaje y asegure el paquete con un trozo de cinta eléctrica. Dado que los cuatro lados del cubo son equivalentes, no importa de qué lado agrupe los cables. Sugiero hacer previamente los terminales de cable en estos, de modo que pueda ensamblar rápidamente la carcasa del cable.

Para las conexiones del ánodo, suelde un cable en cada nivel y pase ese cable por uno de los orificios. Necesitará dos abrazaderas de disipador de calor para evitar que se derrita la junta de soldadura vecina.

Después de montar el cubo, pruebe cada LED nuevamente para asegurarse de que estén bien.

Consejos:

¡No escatime en la longitud del cable! Creo que mis cables miden fácilmente 30 centímetros de largo, pero aún así resultan ser un poco más cortos.

¡Ahora está listo para conectar todo y ejecutar el cubo!

Paso 8: el código y la multiplexación

Debido al corto tiempo del proyecto, tomé prestado el código de Darrah y solo le hice cambios menores. Adjunto la versión que utilicé. Hizo excelentes comentarios sobre su código, y recomiendo leerlos para comprender mejor cómo funciona realmente. Aquí describiré dos características clave de su código, la multiplexación y la modulación del ángulo de bits.

Multiplexación

Todos los proyectos de cubos de LED sobre los que leí hacen uso del multiplexado, y esta es la técnica que nos permite controlar la luz individualmente. Con la multiplexación, solo se enciende una capa de los LED a la vez. Sin embargo, dado que las capas pasan por ciclos con una frecuencia muy alta, la imagen "permanece" en nuestra visión por un tiempo, y pensamos que la luz todavía está allí. En el software, colocamos una capa a ALTA a la vez y todas las demás capas a BAJA, por lo que solo los LED de esta capa pueden iluminarse. Para determinar cuáles se encienden, usamos los registros de desplazamiento para controlar cuál de los 64 cátodos se eleva a ALTO. Antes de iluminar la siguiente capa, configuramos el ánodo de esta capa en BAJO para que ninguna luz de esta capa pueda encenderse. Luego tiramos del ánodo en la siguiente capa a ALTO.

Modulación de ángulo de bits

La técnica BAM nos permite controlar el brillo de cada LED en una escala entre 0 y 15. Si no necesita el cambio de brillo, no necesita implementarlo. Básicamente, tenemos un control de cuatro bits, y este control corresponde a 15 ciclos de pasar de la capa inferior a la capa superior (¿recuerdas que para la multiplexación, estamos iluminando cada capa a la vez?). Si escribimos 1 en el primer bit, este LED se enciende cuando recorremos las capas por primera vez. Si escribimos 1 en el segundo bit, este LED se enciende durante los siguientes dos ciclos. El tercer bit corresponde a los siguientes 4 ciclos y el cuarto corresponde a los siguientes 8 ciclos (por lo que tenemos 15 ciclos en un conjunto completo). Digamos, queremos configurar el LED a 1/3 de su brillo total, que es 5/15. Para lograr esto, escribimos 1 en el primer y tercer bit y 0 en los otros dos para que el LED se encienda durante el primer ciclo, se apague para los siguientes dos, se encienda para los siguientes cuatro y se apague para los siguientes 8. Dado que estamos pasando por esto tan rápido, nuestra visión "promedia" el brillo y obtenemos 1/3 del brillo total.

¿Cubo de LED como pantalla para funciones de onda?

Una posibilidad en la que pensamos al comienzo de este proyecto fue utilizar esta pantalla para mostrar las funciones de onda de las partículas en una caja cuadrada. Escribí un método en el código Arduino que traza el estado fundamental y el primer estado excitado, pero resulta que la resolución no es del todo adecuada. El estado fundamental parece estar bien, pero el primer estado excitado requiere alguna interpretación. Sin embargo, si entrecierra los ojos, puede darse cuenta de que la función se ve como un golpe cuando la mira desde una dirección, y parece un ciclo de onda sinusoidal completo si mira desde la otra dirección. ¡Así es como debería verse la amplitud de la función de onda! Dado que incluso el primer estado excitado requiere una interpretación retrospectiva, no codifiqué otros más complicados.

Paso 9: ¡Pruebas de ejecución

¡Felicitaciones por completar el cubo! Ahora intente escribir su propia función de visualización y comparta su trabajo con familiares y amigos:)

Una vez que su cubo esté funcionando correctamente, pegue la parte posterior de los PCB con cinta no conductora, ya que ahora todas las conexiones están expuestas y podrían producirse cortocircuitos entre sí.