Cubo LED 3x3x3 con Arduino Lib: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

Hay otros Instructables sobre la construcción de cubos LED, este es diferente por varias razones: 1. Está construido con un número bajo de componentes listos para usar y se conecta directamente al Arduino. 2. Se proporciona un diagrama de circuito claro y fácil de reproducir con muchas fotos. 3. Se utiliza un enfoque único para el software que hace que la programación del cubo sea más fácil y expresiva. Piezas necesarias: - 1 placa perfilada - 3 transistores NPN (2N2222, 2N3904, BC547, etc.) - 12 resistencias (~ 220 ohmios y ~ 10k ohmios) - 13 conectores (macho o hembra) - 27 LED - Cable

Paso 1: preparar los LED

Este paso sigue en gran medida al LED Cube 4x4x4, pero en su lugar construiremos un cubo de 3x3x3. Un cubo de este tamaño es casi tan grande como parece sin introducir circuitos ni complejidad adicionales. Necesitaremos un total de 27 LED que se agruparán en tres conjuntos de nueve. Cada conjunto de nueve LED compartirá una conexión común entre sus cátodos (cables negativos). Me referiré a cada uno de estos conjuntos como un "nivel". Cada uno de los nueve LED en un nivel está conectado al LED correspondiente en los otros dos niveles a través de sus ánodos (cables positivos). Estos se denominarán "columnas". Si eso no tiene sentido, se explicará por sí mismo a medida que construimos el cubo. Para empezar, usaremos un taladro para crear una plantilla con un pequeño trozo de madera de desecho. La plantilla mantendrá los LED en su lugar mientras los soldamos. Decidí espaciar los agujeros alrededor de 5/8 de pulgada (~ 15 mm) pero la distancia exacta no es crítica. El orificio debe quedar bien ajustado alrededor del LED ya que no queremos que se muevan mientras se suelda. Una vez que la plantilla esté lista, vamos a doblar el cátodo de cada LED en un ángulo de 90 grados. El cátodo se puede identificar de tres maneras: 1) Es la pata más corta, 2) Está en el lado plano de un LED redondo, 3) Está conectado a la pieza más grande dentro del LED. Asegúrese de doblar el cátodo en la misma dirección para todos los LED. Ahora estamos listos para comenzar a soldar.

Paso 2: suelde los LED

Primero coloque nueve de los LED en su plantilla recién construida. Colóquelos de modo que las piernas apunten en la misma dirección en sentido contrario a las agujas del reloj. Las fotos muestran el cátodo apuntando en el sentido de las agujas del reloj con el ánodo hacia afuera, pero giraría los LED si lo hiciera de nuevo para evitar que la pata obstruya la vista del LED. Suelde los lados juntos, un par en cada lado. Use clips pequeños para mantener las patas unidas mientras aplica la soldadura. Una vez que cada uno de los cuatro lados esté soldado, mueva los clips para unir las esquinas y aplique soldadura a cada uno. Por último, suelda el cátodo del LED central a uno de los lados y recorta el exceso. Repite tres veces. Ahora debería tener tres juegos de nueve LED. Coloque dos de los juegos uno encima del otro. Mantenga la distancia igual al espaciado ya establecido entre LED. Una vez que se sienta cómodo con el espaciado, puede sujetar cada juego de patas con dos clips, uno en cada dirección, para mantener las patas firmemente en su lugar mientras suelda. Es posible que deba doblar un LED para obtener una buena conexión. Suelde cada uno de los nueve pares, uno a la vez. Haga esto una vez más y habrá terminado con el cubo. Coloque el cubo a un lado del tablero de perfilado. Asegúrese de que las nueve patas estén separadas de manera uniforme mientras guía cada una a través de un orificio. Mi tabla tiene cinco agujeros entre cada juego de patas. Desea dejar la mayor cantidad de espacio posible en el otro extremo de la placa perfilada para que quepan los diversos componentes. Agregue algunos clips para mantener las piernas en su lugar una vez que esté satisfecho con la posición. Deje un montón de patas asomando por la parte inferior, ya que esto facilitará la soldadura de las resistencias más adelante. Dé la vuelta al tablero y suelde cada una de las patas para mantenerlas en su lugar. Dale la vuelta al cubo una vez que hayas soldado todas las patas. Por último, necesitamos soldar un cable desde cada uno de los niveles hasta la parte inferior de la placa. Pele un trozo de alambre sólido y doble un pequeño gancho en un extremo. Cuelgue el gancho en una de las patas de los LED centrales y guíelo a través de un orificio en la placa de perforación. Suelde el extremo del gancho para mantener el cable en su lugar. Repita de nuevo para los otros dos niveles. El siguiente paso es construir el resto del circuito.

Paso 3: construye el circuito

El circuito es bastante simple. Cada una de las nueve columnas se conectará a un pin en el Arduino a través de una resistencia limitadora de corriente. Cada uno de los tres niveles se conecta a tierra a través de un transistor NPN cuando se activa mediante un pin Arduino. Usaremos 12 pines de salida en total en el Arduino, pero hay 18 LED para encender. El truco es que solo se puede encender un nivel a la vez. Cuando un nivel está conectado a tierra, cada uno de los LED en ese nivel se puede alimentar individualmente a través de uno de los otros nueve pines Arduino. Si encendemos los niveles lo suficientemente rápido, parecerá como si los tres niveles estuvieran encendidos al mismo tiempo. Construyamos el circuito. El primer paso es preparar las nueve resistencias limitadoras de corriente. Estoy usando 220 ohmios por pin, lo que generará alrededor de 22 mA. El valor puede variar según los LED que se estén utilizando, pero se mantiene entre 135 y 470 ohmios. Cada pin es capaz de generar hasta 40 mA. Para ahorrar espacio queremos soldar las resistencias en posición vertical. Doble uno de los cables hacia abajo para que ambos cables queden paralelos entre sí. Haga esto para las nueve resistencias. Una vez que las resistencias estén listas, las soldaremos una a una. Para que sea más fácil, vamos a soldar los cables de la resistencia directamente a los otros componentes en lugar de usar un cable separado para cada uno. Un extremo de la resistencia se conectará a una columna y el otro se conectará a un encabezado. Comience con la primera fila de LED que esté más cerca de las resistencias y avance hacia atrás. Una vez que haya terminado cada fila, puede usar un pequeño trozo de cinta para aislar los cables superpuestos a fin de evitar un cortocircuito. Consulte las fotos y el diagrama para ver cómo se verá una vez que esté terminado. Ahora que las columnas están fuera del camino, el siguiente paso es soldar los componentes que controlan los niveles. La base de un transistor NPN será activada por un pin Arduino a través de una resistencia limitadora de corriente de 10k (o más o menos). Esto conectará el nivel correspondiente a tierra, lo que permitirá que la corriente fluya a través de los LED. Consulte las fotos y el diagrama. Una vez completado, los LED deben conectarse a los pines 2-10 en el Arduino y los niveles deben conectarse a los pines 11-13, de abajo hacia arriba. Los pines también se pueden configurar en el software si necesita una configuración diferente. El circuito ahora está completo, ¡es hora de pasar al software!

Paso 4: uso del software

Encontré algunos ejemplos de código flotando en la red para controlar un cubo LED. Todos requerían grandes conjuntos de datos binarios o hexadecimales para controlar los LED. Pensé que debía haber una manera más fácil, así que me propuse escribir mi propio software. Mi primera decisión fue hacer que el software reflejara el hardware. Eso significaba direccionar cada LED por columna y nivel en lugar de usar datos de puerto sin procesar o los tradicionales x, y, z. La segunda decisión fue comenzar con funciones básicas, como encender o apagar una sola luz, y construir a partir de ahí. Por último, decidí introducir dos funciones que son útiles para efectos más interesantes. Uno es un búfer que permite que las funciones básicas creen patrones más complejos. La otra es una función de secuencia que enciende una serie de LED de uno en uno, o todos a la vez. La biblioteca comenzó como código de procedimiento y funciones sueltas. A partir de ahí, fue muy fácil seguir el tutorial para crear una biblioteca Arduino reutilizable. Asegúrese de descargar la biblioteca y descomprimirla en el cuaderno de bocetos / bibliotecas. Si está configurado correctamente, debería encontrar un ejemplo en el software Arduino en Archivo> Ejemplos> LedCube> ledcube. El código también está disponible en Github en gzip / arduino-ledcube. ¡Gracias por leer!