LED kocka

  A cikk egy 8*8*8 LED (hossz*szélesség*magasság) nagyságú LED kockáról fog szólni, amit lehet mutogatni a kivonulásokon. A körnek azért van szüksége egy új LED kockára, mivel a régit már megrágta az idő vasfoga, és kezdi elveszíteni kocka mivoltát, illetve az egy 5*5*5 LED méretű kocka és ennél az új egy fokkal látványosabb lesz.

  Maga a LED kocka gyakorlatilag egy 3 dimenziós tömb, amelynek rácspontjait LED-ek alkotják. Az egy oszlopban lévő LED-ek katódját, illetve az egy sorban lévők anódját összeforrasztjuk. Az egyes LED-eket úgy tudjuk világításra bírni, hogy kiválasztjuk azt a sort és oszlopot amiben ez a LED található. Ezt úgy tehetjük meg, hogy a kiválasztott oszlopot (katódok) földre, míg a sort (anódok) tápra húzzuk.

  Az egész projektet az Altium ingyenesen használható CircuitMaker nevű programjában terveztük, ami számunkra ideális, mert ingyenes,lehet csapatban dolgozni ugyanazon a projekten, és felhőalapú. Ez a program lehetővé tette egy interaktív tervezői közösség létrejöttét, és mindezt ingyenesen.

 

És most következzen a megvalósítás:

A hardver

  A kocka “agyát” egy STM32f103 mikrokontroller biztosítja, egyrészt a kihívás miatt, mivel Cortex alapú, a gyakran használatos Atmel-féle (AVR alapú )termékekkel ellentétben, másrészt pedig éppen kapóra jött nekünk ez a mikrokontroller, mivel elég sok IO lábra volt szükségünk a LED kocka vezérléséhez és ez a mikrokontroller nem szűkölködik benne (harmadrészt meg ebből volt felesleges a SEM-ben).

  A LED-ek meghajtásához sok áram szükségeltetik, amit 11 ULN2003 Darlington tranzisztor “tömb” tesz lehetővé, 10 darab az oszlopok vezérlését és egy darab pedig a sorokat vezérlő tranzisztorok szintillesztését végzi, mivel a mikrokontrollerrel max 3.3V-ig tudjuk emelni a bázisát, viszont 5V van felül és így nem tudnánk elzárni a PNP tranzisztorokat.A konstrukció továbbá tartalmaz egy programozó tüskesort ami arra szolgál, hogy  tudjuk real-time debugolni a hardvert.

  Ha azt akarjuk hogy egyszerre több LED világítson azt úgy érhetjük el, hogy a LED-eket sorban felvillantjuk és ha körbeérünk ismét kezdjük az első LED-től. Ha ezt elég gyorsan csináljuk, akkor a szemünk ezt állóképként fogja érzékelni és nem villódzásként. Azzal hogy egy LED mennyi ideig világít egyszeri körbemenetelkor a fényerőt is szabályozhatjuk.

Double Decker:

  Maga az elkészült projekt két szintes NYÁKként realizálódik, egyrészt technikai korlátok, másrészt dizájn okok miatt. A felső NYÁK csak az 512 LED-et,illetve a tüskesorok helyét tartalmazza, az alsó NYÁK pedig minden, a LED kocka vezérléséhez szükséges áramkört.

2 USB?

Az egyik USB csatlakozón keresztül történik a kommunikáció és emellett tápként is tud funkcionálni, de ha nem lenne elég a 0.5 A áramerősség amit a számítógép USB portja tud biztosítani, akkor ott a másik csatlakozó. A táp és földsín vastagságát úgy választottuk hogy akár 1.5 A is folyhasson rajta.

Ha a “kommunikációs” USB-t akarjuk tápként is használni akkor ennek az 5 V-ját egy jumper segítségével a tápsínre köthetjük.

A projekthez diffúz LED-eket használunk, hogy az alsó LED-ek ne világítsák be a felettük lévőket, melyeknek nem szabadna világítaniuk.

Link a projekthez

Készítette: Szerencsi László és Bőr István, Pokornyi Balázs mentorálásával.