3x3x3 LED Cube Dengan Arduino Lib: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Ada Instruksi lain tentang membangun kubus LED, yang ini berbeda karena beberapa alasan: 1. Ini dibangun dengan jumlah komponen yang rendah dan terhubung langsung ke Arduino. 2. Diagram sirkuit yang jelas dan mudah direproduksi dilengkapi dengan banyak foto. 3. Pendekatan unik digunakan untuk perangkat lunak yang membuat pemrograman kubus lebih mudah dan lebih ekspresif. Suku cadang yang dibutuhkan: - 1 Perfboard - 3 Transistor NPN (2N2222, 2N3904, BC547, dll.) - 12 Resistor (~220 ohm dan ~10k ohm) - 13 Header (pria atau wanita) - 27 LED - Kawat

Langkah 1: Siapkan LED

Langkah ini sebagian besar mengikuti LED Cube 4x4x4 tapi kita akan membangun sebuah kubus 3x3x3 sebagai gantinya. Sebuah kubus dengan ukuran ini kira-kira sebesar yang didapatnya tanpa memasukkan sirkuit dan kerumitan tambahan. Kami akan membutuhkan total 27 LED yang akan dikelompokkan menjadi tiga set sembilan. Setiap set sembilan LED akan berbagi sambungan umum di antara katoda mereka (lead negatif). Saya akan merujuk ke masing-masing set ini sebagai "level". Masing-masing dari sembilan LED pada satu level terhubung ke LED yang sesuai pada dua level lainnya melalui anodanya (sambungan positif). Ini akan disebut sebagai "kolom". Jika itu tidak masuk akal, itu akan menjadi cukup jelas saat kita membangun kubus. Untuk memulai, kita akan menggunakan bor untuk membuat jig dari sepotong kecil kayu bekas. Jig akan menahan LED di tempatnya saat kami menyoldernya. Saya memutuskan untuk memberi jarak lubang sekitar 5/8 inci (~15 mm) tetapi jarak yang tepat tidak penting. Lubang harus pas di sekitar LED karena kita tidak ingin mereka bergerak saat menyolder. Setelah jig selesai, kita akan membengkokkan katoda setiap LED dalam sudut 90 derajat. Katoda dapat diidentifikasi dalam tiga cara: 1) Ini adalah kaki yang lebih pendek, 2) Itu di sisi datar dari LED bundar, 3) terhubung ke bagian yang lebih besar di dalam LED. Pastikan Anda menekuk katoda ke arah yang sama untuk semua LED. Sekarang kita siap untuk mulai menyolder.

Langkah 2: Solder LED

Tempatkan pertama sembilan LED di jig Anda yang baru dibuat. Posisikan mereka sehingga kaki menunjuk ke arah berlawanan arah jarum jam yang sama. Foto-foto menunjukkan katoda menunjuk searah jarum jam dengan anoda menghadap keluar, tetapi saya akan memutar LED jika saya melakukannya lagi untuk menjaga kaki agar tidak menghalangi pandangan LED. Solder sisi-sisinya bersama-sama, satu pasang di setiap sisi. Gunakan klip kecil untuk menjaga kaki tetap dijepit saat mengoleskan solder. Setelah masing-masing dari keempat sisi disolder, pindahkan klip untuk menahan sudut bersama-sama dan oleskan solder ke masing-masing. Terakhir, solder katoda LED tengah ke salah satu sisi dan potong kelebihannya. Ulangi tiga kali. Anda sekarang harus memiliki tiga set sembilan LED. Posisikan dua set satu di atas yang lain. Jaga jarak sama dengan jarak yang sudah ditetapkan antara LED. Setelah Anda merasa nyaman dengan jarak, Anda dapat menjepit setiap set kaki menggunakan dua klip, satu di setiap arah, untuk menjaga kaki tetap di tempatnya saat menyolder. Anda mungkin perlu membengkokkan LED untuk mendapatkan koneksi yang baik. Solder masing-masing dari sembilan pasang, satu per satu. Lakukan ini sekali lagi dan Anda selesai dengan kubus. Tempatkan kubus di satu sisi perfboard. Pastikan kesembilan kaki diposisikan terpisah secara merata saat Anda memandu masing-masing melalui lubang. Papan saya memiliki lima lubang di antara setiap set kaki. Anda ingin meninggalkan ruang sebanyak mungkin di ujung lain perfboard agar sesuai dengan berbagai komponen. Tambahkan beberapa klip untuk menahan kaki di tempatnya setelah Anda puas dengan posisinya. Sisakan banyak kaki yang menyembul di bagian bawah karena ini akan memudahkan untuk menyolder resistor nantinya. Balikkan papan dan solder masing-masing kaki agar tetap di tempatnya. Balikkan kubus kembali setelah semua kaki telah disolder. Terakhir kita perlu menyolder timah dari masing-masing level ke bawah melalui bagian bawah papan. Lepaskan sepotong kawat padat dan tekuk kait kecil di salah satu ujungnya. Gantung pengait di salah satu kaki LED tengah dan arahkan melalui lubang di perfboard. Solder ujung pengait agar kawat tetap di tempatnya. Ulangi lagi untuk dua level lainnya. Langkah selanjutnya adalah membangun sisa sirkuit.

Langkah 3: Bangun Sirkuit

Sirkuitnya cukup sederhana. Masing-masing dari sembilan kolom akan terhubung ke pin pada Arduino melalui resistor pembatas arus. Masing-masing dari tiga level terhubung ke ground melalui transistor NPN ketika diaktifkan oleh pin Arduino. Kami akan menggunakan total 12 pin output pada Arduino tetapi ada 18 LED untuk daya. Triknya adalah hanya satu level yang bisa menyala pada satu waktu. Ketika sebuah level terhubung ke ground, masing-masing LED pada level tersebut dapat dinyalakan secara individual melalui salah satu dari sembilan pin Arduino lainnya. Jika kita menyalakan level dengan cukup cepat, maka akan muncul seolah-olah ketiga level menyala secara bersamaan. Mari kita membangun sirkuit. Langkah pertama adalah menyiapkan sembilan resistor pembatas arus. Saya menggunakan 220 ohm per pin yang akan menarik sekitar 22mA. Nilainya dapat bervariasi tergantung pada LED yang digunakan tetapi tetap antara sekitar 135 dan 470 ohm. Setiap pin mampu menghasilkan hingga 40mA. Untuk menghemat ruang, kami ingin menyolder resistor dalam posisi vertikal. Tekuk satu sadapan ke bawah sehingga kedua sadapan sejajar satu sama lain. Lakukan ini untuk kesembilan resistor. Setelah resistor siap, kami akan menyoldernya satu per satu. Untuk memudahkannya, kita akan menyolder kabel resistor langsung ke komponen lain daripada menggunakan kabel terpisah untuk masing-masing komponen. Salah satu ujung resistor akan terhubung ke kolom dan ujung lainnya akan terhubung ke header. Mulailah dengan baris pertama LED yang paling dekat dengan resistor dan lanjutkan ke belakang. Setelah setiap baris selesai, Anda dapat menggunakan selotip kecil untuk mengisolasi ujung yang tumpang tindih untuk mencegah hubungan pendek. Lihat foto dan diagram untuk melihat seperti apa ini setelah selesai. Sekarang kolom sudah tidak ada lagi, langkah selanjutnya adalah menyolder komponen yang mengontrol level. Basis transistor NPN akan diaktifkan oleh pin Arduino melalui resistor pembatas arus 10k (atau sekitar itu). Ini akan menghubungkan level yang sesuai ke ground yang akan memungkinkan arus mengalir melalui LED. Lihat foto dan diagram. Setelah selesai, LED harus terhubung ke pin 2-10 pada Arduino dan level harus terhubung ke pin 11-13, dari bawah ke atas. Pin juga dapat dikonfigurasi dalam perangkat lunak jika Anda memerlukan pengaturan yang berbeda. Rangkaian sekarang selesai, saatnya beralih ke perangkat lunak!

Langkah 4: Menggunakan Perangkat Lunak

Saya menemukan beberapa contoh kode mengambang di sekitar 'jaring untuk mengendalikan kubus LED. Mereka semua membutuhkan array besar data biner atau hex untuk mengontrol LED. Saya pikir pasti ada cara yang lebih mudah jadi saya mulai menulis perangkat lunak saya sendiri. Keputusan pertama saya adalah membuat perangkat lunak mencerminkan perangkat keras. Itu berarti menangani setiap LED berdasarkan kolom dan level daripada menggunakan data port mentah atau x, y, z tradisional. Keputusan kedua adalah memulai dengan fungsi dasar, seperti menyalakan atau mematikan satu lampu, dan membangun dari sana. Terakhir saya memutuskan untuk memperkenalkan dua fitur yang berguna untuk efek yang lebih menarik. Salah satunya adalah buffer yang memungkinkan fungsi dasar untuk membangun pola yang lebih kompleks. Yang lainnya adalah fungsi urutan yang menyalakan serangkaian LED satu per satu, atau sekaligus. Perpustakaan dimulai sebagai kode prosedural dan fungsi longgar. Dari sana sangat mudah untuk mengikuti tutorial membuat perpustakaan Arduino yang dapat digunakan kembali. Pastikan untuk mengunduh perpustakaan dan membuka ritsletingnya ke buku sketsa/perpustakaan. Jika diatur dengan benar, Anda harus menemukan contoh di perangkat lunak Arduino di bawah File > Contoh > LedCube > ledcube. Kode ini juga tersedia di Github di gzip/arduino-ledcube. Terima kasih sudah membaca!