У цій статті описується процес виготовлення куба зі світлодіодами, що є чудовим візуальним доповненням, особливо при недостатньому освітленні. Кожен край куба містить 5 світлодіодів, а весь куб складається із 125 світлодіодів (рис. 1). Куб можна підключити до USB-порту ПК, за допомогою якого можна налаштувати окремі послідовності світла. Підключившись до ПК, куб може реагувати на різні подразники, напр. може світитися та блимати відповідно до музики, що відтворюється в даний час.

програмування
Фіг. 1: світлодіодний куб з інтерфейсом USB.

де VIREF зазвичай становить 1,24 В. Для струму 31 мА R3 та R4 мають значення 1,6 кОм.

Фіг. 2: Схема підключення.

Якщо ви хочете написати власну програму для мікроконтролера, рекомендую тимчасово збільшити значення резисторів R3 і R4, щоб струм через світлодіод не перевищував типового значення. Це запобіжить пошкодженню світлодіода у разі тривалого освітлення протягом тривалого часу.

Друкована плата показана на фіг. 3. Це одностороння друкована плата. На фіг. 4 та фіг. 5 показано кріплення компонентів. Не вдалося уникнути використання компонентів SMD, оскільки перетворювач FT232RL та інтегральні схеми TLC5922 виготовляються лише у конструкції SMD. Збоку від підключень я додав пару SMD конденсаторів та резисторів, щоб спростити конструкцію та заощадити місце на платі. Мережа світлодіодів у формі куба ковзає в заздалегідь підготовлені отвори JP1-JP25. Діодні аноди в кожному шарі з'єднані між собою і з'єднані проводами з отворами JP26-JP30.

Фіг. 3: Друкована плата (сторона підключення). Розміри 14,8 х 10,7 см. Фіг. 4: Збірка компонентів. Сторінка деталей. Фіг. 5: Збірка компонентів. Сторона підключення.

Для побудови куба я використовував чіткі зелені світлодіоди діаметром 5 мм. Світлодіоди в шарах розташовані на відстані 2 см. Щоб дотримати ці відстані, я просвердлив у дерев’яній дошці отвори діаметром 5 мм. Отвори розташовані у квадратній сітці 5x5 з щільністю сітки 2 см (рис. 6).

Фіг. 6: Вставка діодів у попередньо просвердлені отвори для взаємної пайки.

Перед пайкою я зігнув клеми кожного світлодіода, як ви можете бачити на рис. 7.

Фіг. 7: світлодіод із зігнутими клемами.

Я помістив модифіковані світлодіоди в просвердлені отвори і припаяв їх аноди один до одного (рис. 8).

Фіг. 8: Деталь розміщення діодів у попередньо просвердлених отворах.

Я додав два дротових з'єднання, щоб шар тримав форму і не деформувався. Таким чином я створив п’ять окремих шарів. Потім шари з’єднуються між собою, паяючи всі катоди світлодіодів один над одним. Деталі взаємозв'язку світлодіодів показані на фіг. 9.

Фіг. 9: Деталь підключення світлодіодів.

Потім весь куб вставляється в отвори JP1 до JP25. Отвори створювались із смуги отворів шляхом відламування. Потім до кожного шару припаюють дріт, і його кінець поступово вставляють у JP26 для верхнього шару та JP30 для нижнього шару. Створення світлодіодного куба займає багато часу, але потрібно бути обережним при згинанні кожного терміналу, а потім при пайці, щоб отриманий куб не деформувався.

По-перше, необхідно завантажити програму в мікроконтролер, яка запалює окремі світлодіоди. На додаток до завантаження програми, необхідно правильно встановити запобіжники. Налаштування запобіжників MCU показано на рис. 10.

Фіг. 10: Встановлення запобіжників у середовищі Atmel Studio.

Куб повинен працювати, як тільки підключено зовнішнє джерело. Підключена напруга живлення позначається світлодіодом 3. Мікроконтролер має записаний код, який містить різні послідовності світла, які відтворюються в циклі. За допомогою світлових послідовностей переконайтеся, що всі світлодіоди правильно припаяні. Якщо кубик не працює з першої спроби, перевірте з'єднання, щоб переконатись, що друкована плата зламана або обведена, чи ви забули вставити дротяну перемичку. Стабілізатор напруги нагрівається, оскільки через нього протікає відносно великий струм (25 світлодіодів х 31 мА = 775 мА). Тому не торкайтеся стабілізатора, щоб запобігти опікам. Я рекомендую додати радіатор до стабілізатора для кращого відведення тепла. Керувати кубом можна за допомогою USB-порту комп'ютера. Для цього було створено програмне забезпечення на мові програмування C #, що керує кубом.

Керування світлодіодним кубом через порт USB

Під час першого підключення куба до комп’ютера встановлюється віртуальний послідовний порт. Якщо драйвер не встановлюється автоматично, завантажте його з www.ftdichip.com. Послідовна лінія встановлена ​​на 38 400 бод, а дані передаються як 8-бітові з одним стоповим бітом. Якщо ви хочете створити власне програмне забезпечення для управління, я заявляю, що 32 біти (4х8 біт) завжди надсилаються, щоб засвітити куб. Нижні 25 біт визначають, який світлодіод у шарі повинен загорітися, а верхні три біти кодують, який шар слід активувати. Для активації першого (верхнього шару) найвищими бітами є 001b, для другого шару 010b, для третього 011b, для четвертого 100b і для нижнього шару 101b.

Як уже згадувалося, при підключенні джерела живлення куб загоряється відповідно до програми, яка записана в мікроконтролер. Після кожного запуску програми статус лінії RTS перевіряється. Якщо ми встановимо RTS на одиницю в ПК, програма з мікроконтролера зупинить виконання, і куб засвітиться відповідно до даних, що надсилаються через віртуальний послідовний порт. Щоб нам не довелося чекати, поки вся програма закінчиться з MCU, ми натискаємо кнопку RESET на платі для мікроконтролера.

Програмне забезпечення з інтерактивним та інтуїтивно зрозумілим користувальницьким інтерфейсом на мові програмування C # створено для зручного створення світлових послідовностей за бажанням. Якщо програма не працює після запуску, на вашому комп'ютері, ймовірно, не встановлено .NET Framework 4.0. Ви можете завантажити цей фреймворк безпосередньо з веб-сайту Microsoft. Графічний інтерфейс користувача показаний на фіг. 11. Додаток подано англійською мовою через його ширше використання.

Фіг. 11: Графічний користувальницький інтерфейс для управління світлодіодним кубом.

Побудований світлодіодний куб є чудовим світловим аксесуаром для кімнати в темряві та при слабкому освітленні. Куб має заздалегідь запрограмовану послідовність світлових ефектів, які відтворюються, як тільки вмикається живлення. Після підключення куба до ПК за допомогою USB-кабелю та створеного програмного забезпечення можна створювати світлові ефекти за бажанням. Загальна ціна світлодіодного куба в основному залежить від використовуваних світлодіодів. Можливе використання прозорих і матових світлодіодів різних кольорів та розмірів. На закінчення я хотів би подякувати Барборі Мартікановій за якісні фотографії світлодіодних кубів, які були використані для цієї статті.