Светящийся куб из светодиодов. Светодиодный куб своими руками: пошаговая инструкция по сборке 8x8x8 LED-куба — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как собрать светодиодный куб 8x8x8 своими руками. Какие компоненты понадобятся для создания LED-куба. Как запрограммировать Arduino для управления светодиодным кубом. Какие эффекты и анимации можно создать на LED-кубе.

Содержание

Что такое светодиодный куб и для чего он нужен

Светодиодный куб представляет собой трехмерную светодиодную матрицу, состоящую из множества светодиодов, расположенных в форме куба. Это эффектное устройство, которое позволяет создавать различные световые эффекты и анимации в трехмерном пространстве.

Основные области применения LED-кубов:

Декоративное освещение и оформление интерьеров
Рекламные инсталляции и вывески
Визуализация данных и информации
Образовательные цели при изучении электроники и программирования
Арт-объекты и инсталляции

Светодиодные кубы бывают разных размеров — от небольших 3x3x3 до крупных 16x16x16 и более. Чем больше размер куба, тем более сложные и красивые эффекты можно на нем реализовать. В данной статье мы рассмотрим процесс сборки куба размером 8x8x8, который является оптимальным с точки зрения сложности сборки и возможностей визуализации.

Необходимые компоненты и инструменты для сборки LED-куба

Для создания светодиодного куба 8x8x8 потребуются следующие компоненты:

512 светодиодов (желательно с длинными выводами)
Arduino Nano или другая совместимая плата
8 транзисторов BD241C или аналогичных
8 резисторов 220 Ом
8 сдвиговых регистров 74HC595
Соединительные провода
Макетная плата
Блок питания 5В

Из инструментов понадобятся:

Паяльник с тонким жалом
Припой и флюс
Бокорезы
Пинцет
Мультиметр

Общая стоимость компонентов составит около 2000-3000 рублей в зависимости от выбранных комплектующих. Это значительно дешевле, чем покупать готовый LED-куб.

Пошаговая инструкция по сборке светодиодного куба

Шаг 1: Подготовка светодиодов

Начнем со сборки светодиодной матрицы. Для куба 8x8x8 нам потребуется 512 светодиодов. Их нужно аккуратно разогнуть и выровнять по длине. Катоды (короткие ножки) нужно подогнуть на 90 градусов.

Шаг 2: Сборка слоев куба

Собираем 8 слоев по 64 светодиода в каждом. Светодиоды в слое соединяются катодами. Для прочности конструкции можно использовать тонкую проволоку. После пайки каждого слоя проверяем его работоспособность.

Шаг 3: Соединение слоев

Слои соединяем анодами (длинными ножками) светодиодов. Получается вертикальная шина из 8 светодиодов. Всего таких шин будет 64. Для жесткости конструкции можно использовать угловые стойки.

Шаг 4: Монтаж электронных компонентов

На макетной плате собираем схему управления кубом. Устанавливаем Arduino, сдвиговые регистры и транзисторы согласно выбранной схеме. Подключаем все 64 вертикальные шины к выходам сдвиговых регистров через токоограничивающие резисторы.

Шаг 5: Программирование микроконтроллера

Загружаем в Arduino скетч для управления кубом. В простейшем варианте можно использовать библиотеку FastLED. Более продвинутый вариант — написать собственный драйвер для максимальной оптимизации работы куба.

Схема подключения и принцип работы LED-куба

Принцип работы светодиодного куба основан на матричной схеме и динамической индикации. Это позволяет управлять большим количеством светодиодов при помощи ограниченного числа выводов микроконтроллера.

Основные элементы схемы:

Микроконтроллер Arduino — осуществляет общее управление
Сдвиговые регистры — расширяют количество выходов для управления анодами
Транзисторы — коммутируют катодные слои куба

Алгоритм работы следующий:

Данные о состоянии светодиодов текущего слоя загружаются в сдвиговые регистры
Включается соответствующий слой через транзистор
После короткой задержки происходит переключение на следующий слой

Такое быстрое переключение слоев (более 100 раз в секунду) создает иллюзию постоянного свечения всего куба. При этом в каждый момент времени активен только один слой, что позволяет значительно снизить энергопотребление.

Программирование эффектов и анимаций для LED-куба

Создание эффектов для светодиодного куба — увлекательный процесс, позволяющий раскрыть творческий потенциал. Рассмотрим несколько базовых алгоритмов:

1. Случайное мерцание

Простейший эффект, при котором светодиоды загораются и гаснут в случайном порядке. Реализуется с помощью генератора случайных чисел.

2. Бегущие плоскости

Последовательное включение целых плоскостей куба (горизонтальных, вертикальных или диагональных). Создает эффект движения световой волны.

3. Змейка

Имитация движения «змейки» внутри куба. Требует хранения координат головы и хвоста змейки, а также алгоритма выбора направления движения.

4. Дождь

Светящиеся капли падают сверху вниз. При достижении нижнего слоя «разбиваются», создавая круги на поверхности.

5. Вращение объемных фигур

Более сложный эффект, требующий знания 3D-графики. В памяти хранится трехмерный объект, который проецируется на куб с учетом поворота.

Для реализации этих и других эффектов потребуется создать функции для работы с трехмерным массивом, представляющим состояние куба. Также полезно будет реализовать функции плавного затухания и разгорания отдельных светодиодов для создания более естественных эффектов.

Оптимизация энергопотребления и яркости LED-куба

Важный аспект при работе со светодиодным кубом — оптимизация энергопотребления и яркости свечения. Как добиться максимальной яркости при минимальном потреблении энергии?

Используйте светодиоды с высокой эффективностью (люмен/ватт)
Подберите оптимальное значение токоограничивающих резисторов
Применяйте схему динамической индикации с высокой частотой обновления
Реализуйте программное управление яркостью с помощью ШИМ
Оптимизируйте алгоритмы анимаций, избегая одновременного включения большого числа светодиодов

При правильной оптимизации куб 8x8x8 может потреблять менее 5 Вт при достаточной яркости для использования в качестве настольного светильника.

Возможные проблемы при сборке и их решение

При сборке светодиодного куба новички часто сталкиваются с определенными трудностями. Рассмотрим наиболее распространенные проблемы и способы их решения:

Неравномерная яркость светодиодов

Причины: разброс параметров светодиодов, неточности при пайке.

Решение: тщательный подбор светодиодов, использование резисторов с точностью 1%, проверка качества пайки.

Мерцание или полное отсутствие свечения отдельных светодиодов

Причины: холодная пайка, обрыв проводника, неправильная полярность подключения.

Решение: проверка всех соединений мультиметром, перепайка проблемных участков.

Нестабильная работа куба, самопроизвольное переключение режимов

Причины: помехи в цепях управления, недостаточное быстродействие микроконтроллера.

Решение: экранирование сигнальных линий, оптимизация кода, использование более мощного микроконтроллера.

Перегрев компонентов

Причины: чрезмерный ток через светодиоды, недостаточное охлаждение транзисторов.

Решение: установка радиаторов на силовые элементы, ограничение максимальной яркости программным путем.

При возникновении проблем важно действовать методично: изолировать проблему, проверить все соединения, при необходимости заменить компоненты. Не стоит отчаиваться — большинство проблем решаемо при должном терпении и внимании к деталям.

Светодиодный куб 8x8x8 своими руками

ОБНОВЛЕНИЯ

• 30.10.18 CUBE_Gyver_v2: добавлена новая версия для нового видео

30.10.2018 обновлён архив проекта, добавлена новая версия!

ОПИСАНИЕ

Большой светодиодный куб на Arduino и сдвиговых регистрах. 512 светодиодов, 10 режимов анимации (можете дописать свои!).
Куб имеет две кнопки, обеспечивающие переключение режимов вперёд/назад, удержание кнопки увеличивает и уменьшает скорость текущей анимации.
Проект собран на печатной плате, что позволило уменьшить трудозатраты на соединение компонентов, а также уместить всё в компактный корпус!
Куб использует динамическую индикацию (послойная отрисовка) и потребляет всего около 0.5 А, когда светятся все 512 светодиодов.
Долгий и интересный процесс пайки самого куба показан на видео ниже. Использованы длинноногие светодиоды, куб спаян только их ногами. Края соединены и усилены железной проволокой (10 линий).
Добавлены игры: 3D змейка и туннель

КОМПОНЕНТЫ

Инструменты, полезное

Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:

Всё для пайки: паяльники, приспособления
Платы Ардуино, модули и датчики
Модули и датчики для умного дома
Дешёвые инструменты
Аккумуляторы, платы защиты, зарядники
Мультиметры
Блоки питания, преобразователи

Железки со схемы

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей. Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT.

Arduino Nano купить в РФ, aliexpress, aliexpress, искать
Светодиоды с длинными ногами 100 штук
- Синие https://ali.ski/eB6t7m
- Розовые https://ali.
  ski/cRFSB
- Красные https://ali.ski/-yIw-
- Зелёные https://ali.ski/rnl1O
- Жёлтые https://ali.ski/Zb3D2O
Светодиоды по 10 штук
- Синие https://ali.ski/XgEzF2
- Розовые https://ali.ski/C5V3Tg
- Красные https://ali.ski/Z21kQR
- Жёлтые https://ali.ski/QyL8Px
- Зелёные https://ali.ski/Hl63LH
Сдвиговые регистры 74hc595n https://ali.ski/f9_08D https://ali.ski/OW5tz
Транзисторы bd241c https://ali.ski/r5Odw https://ali.ski/M3jff
Резисторы https://ali.ski/o94XJ
Транзисторы TIP41C (на всякий случай) https://ali.ski/WBTbC
Макетка 8 на 12 см https://ali.ski/V3AQv
Гребёнка https://ali.ski/ASDdM
Кнопки и стойки ищите в любых магазинах для радиолюбителей, так как у китайцев можно купить только мешок 100 штук!

Страница на EasyEDA

ПРОШИВКА

ВНИМАНИЕ! Максимально подробный гайд по началу работы с платой и загрузке прошивки для проекта находится ЗДЕСЬ. Изучи его внимательно, прежде чем писать на форум или в группу ВК!

Электронное устройство, которое применяется в декоративных инсталляциях. Светодиодные кубы бываю размерами 3x3x3, 4x4x4, 5x5x5 и т.д. Изменяя скорость загорания и затухания светодиодов в кубе, мы создаём различные визуальные эффекты: бегущие огни, эквалайзер, 3d световая инсталляция.

На рис. Представлена одна из сторон куба. Все четыре стороны соединяются по выводам плюсовой ножки светодиода в каждом ряду. В результате для всех ножек с полюсом “+” ,будет четыре вывода. В результате с помощью этих выводом можно управлять рядами светодиодов. Ножки с полюсом «-» соединяются между собой по вертикальным рядам куба. В результате мы получим 16 выводов, которые можно запитать на GND arduino.

Соберём конструкцию с использованием паяльной станции и платы для монтажа. Можно воспользоваться как платой для пайки, так и без пайки. Плату для пайки, рекомендую использовать только, если вы уверены в правильности сборки

Приступим к процессу их соединения. Соединяться они должны с помощью длинных ножек (знак « + »). Соединение получается с помощью перекрестия. Постарайтесь уместить на одной длинной ножке светодиода четыре другие длинные ножки светодиодов

Процесс управления, а точнее, усложнения управления, можно воспользоваться сдвиговым регистром 74HС595. Данная микросхема способна управлять восемью светодиодами, т.е. может посылать сигналы на восемь выводов и при этом сама занимает три вывода на arduino. Если все шестнадцать выводов GND светодиодов подключить к двум регистрам, совместно с питанием плюсовых выводом, то можно регулировать свечение конкретного светодиода в кубе.

Как видно из рисунка, присутствует третий сдвиговый регистр, он может предназначаться для подачи сигналов на плюсовые контакты. В данной инструкции это было не сделано и все плюсовые контакты выведены напрямую на пины arduino.

( 381 релевантных результатов, с рекламой Продавцы, желающие расширить свой бизнес и привлечь больше заинтересованных покупателей, могут использовать рекламную платформу Etsy для продвижения своих товаров. Вы увидите результаты объявлений, основанные на таких факторах, как релевантность и сумма, которую продавцы платят за клик. Узнать больше. )

69121518212427303336394245485154576063666972757881848790939699102105108111114117120123126129132135138141144147150153156159162165168171174177180183186189192195198201204207210213216219222225228231234237240243246249252255258261264267270273276279282285288291294297300303306309312315318321324327330333336339342345348351354357360363366369372375378381384387390393396399402405408411414417420423426429432435438441444447450453456459462465468471474477480483486489492495498501504507510513516519522525528531534537540543546549552555558561564567570573576579582585588591594597600603606609612615618621624627630633636639642645648651654657660663666669672675678681684687690693696699702705708711714717720723726729732735738741744747750753756759762765768771774777780783786789792795798801804807810813816819822825828831834837840843846849852855858861864867870873876879882885888891894897

390690991291591892192492793093393693994294594895195495796096396696997297597898198498799099399699910021005100810111014101710201023102610291032103510381041104410471050105310561059106210651068107110741077108010831086108910921095109811011104110711101113111611191122112511281131113411371140114311461149115211551158116111641167117011731176117911821185118811911194119712001203120612091212121512181221122412271230123312361239124212451248125112541257126012631266126912721275127812811284128712
31296129913021305130813111314131713201323132613291332133513381341134413471350135313561359136213651368137113741377138013831386138913921395139814011404140714101413141614191422142514281431143414371440144314461449145214551458146114641467147014731476147914821485148814911494149715001503150615091512151515181521152415271530153315361539154215451548155115541557156015631566156915721575157815811584158715
315961599160216051608161116141617162016231626162916321635163816411644164716501653165616591662166516681671167416771680168316861689169216951698170117041707171017131716171917221725172817311734173717401743174617491752175517581761176417671770177317761779178217851788179117941797180018031806180918121815181818211824182718301833183618391842184518481851185418571860186318661869187218751878188118841887183189618991902190519081911191419171920192319261929193219351938194119441947195019531956195919621965196819711974197719801983198619891992199519982001200420072010201320162019202220252028203120342037204020432046204920522055205820612064206720702073207620792082208520882091209420972100210321062109211221152118212121242127213021332136213921422145214821512154215721602163216621692172217521782181218421872190219321962199220222052208221122142217222022232226222922322235223822412244224722502253225622592262226522682271227422772280228322862289229222952298230123042307231023132316231923222325232823312334233723402343234623492352235523582361236423672370237323762379238223852388239123942397240024032406240924122415241824212424242724302433243624392442244524482451245424572460246324662469247224752478248124842487249024932496249925022505250825112514251725202523252625292532253525382541254425472550255325562559256225652568257125742577258025832586258925922595259826012604260726102613261626192622262526282631263426372640264326462649265226552658266126642667267026732676267926822685268826912694269727002703270627092712271527182721272427272730273327362739274227452748275127542757276027632766276927722775277827812784278727902793279627992802280528082811281428172820282328262829283228352838284128442847285028532856285928622865286828712874287728802883288628892892289528982
0429072910291329162919292229252928293129342937294029432946294929522955295829612964296729702973297629792982298529882991299429973000300330063009301230153018302130243027303030333036303930423045304830513054305730603063306630693072307530783081308430873090309330963099310231053108311131143117312031233126312931323135313831413144314731503153315631593162316531683171317431773180318331863189319231953198320132043207321032133216321932223225322832313234323732403243324632493252325532583261326432673270327332763279328232853288329132943297330033033306330933123315331833213324332733303333333633393342334533483351335433573360336333663369337233753378338133843387339033933396339934023405340834113414341734203423342634293432343534383441344434473450345334563459346234653468347134743477348034833486348934923495349835013504350735103513351635193522352535283531353435373540354335463549355235553558356135643567357035733576357935823585358835913594359736003603360636093612361536183621362436273630363336363639364236453648365136543657366036633666366936723675367836813684368736903693369636993702370537083711371437173720372337263729373237353738374137443747375037533756375937623765376837713774377737803783378637893792379537983801380438073810381338163819382238253828383138343837384038433846384938523855385838613864386738703873387638793882388538883891389438973
0339063909391239153918392139243927393039333936393939423945394839513954395739603963396639693972397539783981398439873990399339963999400240054008401140144017402040234026402940324035403840414044404740504053405640594062406540684071407440774080408340864089409240954098410141044107411041134116411941224125412841314134413741404143414641494152415541584161416441674170417341764179418241854188419141944197420042034206420942124215421842214224422742304233423642394242424542484251425442574260426342664269427242754278428142844287429042934296429943024305430843114314431743204323432643294332433543384341434443474350435343564359436243654368437143744377438043834386438943924395439844014404440744104413441644194422442544284431443444374440444344464449445244554458446144644467447044734476447944824485448844914494449745004503450645094512451545184521452445274530453345364539454245454548455145544557456045634566456945724575457845814584458745904593459645994602460546084611461446174620462346264629463246354638464146444647465046534656465946624665466846714674467746804683468646894692469546984701470447074710471347164719472247254728473147344737474047434746474947524755475847614764476747704773477647794782478547884791479447974800480348064809481248154818482148244827483048334836483948424845484848514854485748604863486648694872487548784881488448874890489348964899490249054908491149144917492049234926492949324935493849414944494749504953495649594962496549684971497449774980498349864989499249954998
— LED Cube Decor Lamps with White Light!

— 3 режима освещения: постоянный свет, стробоскоп и двойная вспышка
— Батарейки включены и установлены!
— Светящиеся центральные украшения! Светящиеся дисплеи!
Перейти в конец галереи изображений
Перейти к началу галереи изображений
Дополнительная информация
Продолжительность свечения: Прибл.
Навигация по записям
Ламповый предусилитель на лампах 6N3 (6Н3П): характеристики, особенности, применение
Овч увч. Особенности и применение широкополосных приемников ОВЧ/УВЧ диапазона
Похожие записи

21.11.2024 0
Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

19.11.2024 0
Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

19.11.2024 0
Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Автолюбителям
Датчик
Лайфхаки
Преобразователь
Своими руками
Схемы
Усилитель
Разное
Карта сайта
© M-Gen