Acest articol descrie procesul de realizare a unui cub cu LED-uri, care este o adăugare vizuală excelentă, în special în condiții de lumină slabă. Fiecare margine a cubului conține 5 LED-uri, iar întregul cub este format din 125 de LED-uri (Fig. 1). Cubul poate fi conectat la un port USB al unui computer cu care pot fi configurate secvențe de lumină individuale. Prin conectarea la un computer, cubul poate răspunde la diferiți stimuli, de ex. se poate aprinde și clipi în funcție de muzica care se redă în prezent.

programare
FIG. 1: Cub LED cu interfață USB.

unde VIREF este de obicei 1,24 V. Pentru un curent de 31 mA, R3 și R4 au o valoare de 1,6 kΩ.

FIG. 2: Schema de cablare.

Dacă doriți să scrieți propriul program pentru microcontroler, vă recomand să măriți temporar valoarea rezistențelor R3 și R4, astfel încât curentul prin LED să nu depășească valoarea tipică. Acest lucru va preveni deteriorarea LED-ului în cazul iluminării continue pentru o lungă perioadă de timp.

Placa cu circuite imprimate este prezentată în FIG. 3. Este un PCB unilateral. În FIG. 4 și FIG. 5 prezintă montarea componentelor. Utilizarea componentelor SMD nu a putut fi evitată, deoarece convertorul FT232RL și circuitele integrate TLC5922 sunt fabricate numai în design SMD. Pe partea conexiunilor, am adăugat câteva condensatoare și rezistențe SMD pentru a simplifica designul și a economisi spațiu pe placă. Rețeaua de LED-uri în formă de cub alunecă în găurile pre-pregătite JP1-JP25. Anodii diodelor din fiecare strat sunt interconectați și conectați prin fire la găurile JP26-JP30.

FIG. 3: Placă de circuit imprimat (partea conexiunii). Dimensiuni 14,8 x 10,7 cm. FIG. 4: Asamblarea componentelor. Pagina pieselor. FIG. 5: Asamblarea componentelor. Partea conexiunii.

Am folosit LED-uri verzi clare cu un diametru de 5 mm pentru a construi cubul. LED-urile din straturi sunt la 2 cm distanță. Pentru a păstra aceste distanțe, am făcut găuri cu un diametru de 5 mm în placa de lemn. Găurile sunt aranjate într-o plasă pătrată de 5x5 cu o densitate a ochiurilor de 2 cm (Fig. 6).

FIG. 6: Amplasarea diodelor în găuri pre-forate pentru lipire.

Înainte de lipire, am îndoit terminalele fiecărui LED așa cum puteți vedea în Fig. 7.

FIG. 7: LED cu terminale îndoite.

Am plasat diodele LED modificate în găurile forate și le-am lipit anodii unul cu celălalt (Fig. 8).

FIG. 8: Detaliu privind amplasarea diodelor în găurile pre-forate.

Am adăugat două conexiuni de sârmă, astfel încât stratul să-și păstreze forma și să nu se deformeze. În acest fel am creat cinci straturi separate. Straturile sunt apoi interconectate prin lipirea tuturor catodilor LED-urilor unul deasupra celuilalt. Un detaliu al interconectării LED-urilor este prezentat în FIG. 9.

FIG. 9: Detaliu conexiune LED.

Întregul cub este apoi introdus în găurile JP1 până la JP25. Găurile au fost create din banda de găuri prin rupere. Un fir este apoi lipit pe fiecare strat și capătul său este introdus treptat în JP26 pentru stratul superior la JP30 pentru stratul inferior. Crearea unui cub LED necesită mult timp, dar trebuie să aveți grijă la îndoirea fiecărui terminal și apoi la lipire, astfel încât cubul rezultat să nu fie deformat.

În primul rând, este necesar să încărcați un program în microcontroler, care să aprindă LED-urile individuale. Pe lângă încărcarea programului, este necesar să aveți siguranțele setate corect. Setarea siguranțelor MCU este prezentată în Fig. 10.

FIG. 10: Setarea siguranțelor în mediul Atmel Studio.

Cubul ar trebui să funcționeze imediat ce este conectată o sursă externă. Tensiunea de alimentare conectată este indicată de LED3. Microcontrolerul are un cod înregistrat care conține diverse secvențe de lumină care sunt redate într-o buclă. Utilizați secvențele de lumină pentru a verifica dacă toate LED-urile au fost lipite corect. Dacă cubul nu funcționează la prima încercare, verificați conexiunile pentru a vedea dacă placa de circuit imprimat este întreruptă sau în punte sau dacă ați uitat să introduceți un jumper de sârmă. Stabilizatorul de tensiune se încălzește deoarece curge un curent relativ mare (25 LED-uri x 31 mA = 775 mA). Prin urmare, nu atingeți stabilizatorul pentru a preveni arsurile. Recomand adăugarea unui radiator la stabilizator pentru o mai bună disipare a căldurii. Cubul poate fi controlat folosind portul USB al computerului. În acest scop, software-ul a fost creat în limbajul de programare C # care controlează cubul.

Control LED cu cub prin port USB

Prima dată când conectați cubul la computer, este instalat un port serial virtual. Dacă driverul nu se instalează automat, descărcați-l de pe www.ftdichip.com. Linia serială este setată la 38.400 Baud și datele sunt trimise ca 8 biți cu un bit de oprire. În cazul în care doriți să creați propriul software de control, afirm că 32 de biți (4x8 biți) sunt întotdeauna trimiși pentru a aprinde cubul. Cei 25 de biți inferiori determină ce LED din strat trebuie să se aprindă, iar primii trei biți codifică ce strat trebuie activat. Pentru a activa primul (stratul superior), cei mai mari biți sunt 001b, pentru al doilea strat 010b, pentru al treilea 011b, pentru al patrulea 100b și pentru stratul inferior 101b.

După cum sa menționat deja, când sursa de alimentare este conectată, cubul se aprinde conform programului înregistrat în microcontroler. După fiecare rulare a programului, se verifică starea liniei RTS. Dacă setăm RTS la unitatea din PC, programul de la microcontroler se va opri din executare și cubul se va aprinde conform datelor trimise prin portul serial virtual. Pentru a nu mai trebui să așteptăm ca întregul program să rămână fără MCU, apăsăm butonul RESET de pe placa microcontrolerului.

Software-ul cu o interfață de utilizator interactivă și intuitivă în limbajul de programare C # a fost creat pentru crearea convenabilă a secvențelor de lumină după cum doriți. Dacă programul nu funcționează după pornire, probabil că nu aveți .NET Framework 4.0 instalat pe computer. Puteți descărca acest cadru direct de pe site-ul web Microsoft. Interfața grafică cu utilizatorul este prezentată în FIG. 11. Aplicația este în limba engleză pentru o utilizare mai largă.

FIG. 11: Interfață grafică pentru utilizator pentru controlul cubului LED.

Cubul LED construit este un accesoriu excelent pentru lumină pentru o cameră în întuneric și cu lumină slabă. Cubul are o secvență pre-programată de efecte de lumină care sunt redate imediat ce este pornită. După conectarea cubului la un computer cu un cablu USB și software-ul creat, este posibil să creați efecte de iluminare după cum doriți. Prețul total al cubului LED depinde în principal de LED-urile utilizate. Este posibil să utilizați LED-uri clare și mate de diferite culori și dimensiuni. În concluzie, aș dori să îi mulțumesc lui Barbora Martikáňová pentru că a făcut fotografii de calitate cu cuburi LED, care au fost folosite pentru acest articol.