Dříve jsme postavili 3x3x3 LED Cube pomocí Arduina a Raspberry Pi. Kostka 3x3x3 LED Cube se obvykle vyrábí pomocí nějakého mikrokontroléru, ale v této relaci vyrobíme 3 * 3 * 3 LED CUBE bez mikrokontroléru. Zde použijeme 555 časovač IC a nastavení binárního čítače CD4020 pro ovládání LED Cube.
Normálně pro ovládání LED CUBE používáme mikrokontrolér a programování pro získání různých vzorů. Ale pro začátečníky je to složitý proces, takže zde používáme kombinaci časovače 555 a CD4020 IC, která je nejvhodnější pro začátečníky. I když s tímto obvodem můžeme získat pouze jeden vzor, ale toto je nejlepší způsob, jak se seznámit s LED kostkami a jejich fungováním. Další informace o časovači IC 555 najdete zde.
Existuje mnoho druhů kostek, které lze navrhnout. Nejjednodušší z nich je 3x3x3 LED kostka. Tato 3 * 3 * 3 LED CUBE se skládá z 27 LED (Light Emitting Diodes), tyto LED jsou uspořádány do řad a sloupců tvořících krychli. Podobně můžeme vyrobit LED kostku 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 a vyšší č. LED diod. U 4 * 4 * 4 LED krychle se práce téměř ztrojnásobí, protože musíte pracovat pro 64 LED. S každým vyšším číslem se práce téměř zdvojnásobí nebo ztrojnásobí. Ale každá krychle víceméně funguje stejným způsobem.
Časovač 3x3x3 LED CUBE od 555 je nejjednodušší, protože tento design má některé výhody, například
- U této krychle se nemusíte starat o spotřebu nebo rozptyl energie.
- Nízká poptávka po napájení.
- Pro tuto krychli nepotřebujeme žádnou spínací elektroniku, jako jsou tranzistory.
- Potřebujeme menší logické terminály, takže nepotřebujeme posuvné registry ani nic podobného.
- Není potřeba žádné programování.
- Není potřeba složitých obvodů
- K návrhu tohoto projektu stačí základní znalost obvodu.
Požadované komponenty:
- 1KΩ rezistory (10 kusů)
- 27 LED diod
- 555 IC časovač
- CD4020 Binární čítač IC
- 10K hrnec
- 10uF kondenzátor
- 5V napájecí zdroj
- Pájecí nástroje pro stavbu LED Cube
Vysvětlení obvodu a práce:
Zde jsme použili stejnou kostku LED, kterou jsme dříve používali s Raspberry Pi, a stavba této kostky LED je vysvětlena dříve v tomto projektu. Níže zkontrolujte dva projekty, abyste správně sestavili kostku LED pájením 27 LED diod v konkrétním pořadí:
- DIY kostka 3X3X3 LED s Arduino
- LED kostka 3X3X3 s programem Raspberry Pi a Python
Jakmile je vše hotové, budete mít kostku jako je tato,
Schéma zapojení 3x3x3 LED krychle s použitím 555 časovač je znázorněn na níže obrázku.
Jak je znázorněno na obrázku, máme celkem 12 pinů z CUBE. Přes které 9 pinů jsou společné pozitivní a 3 piny jsou společné negativní terminály. Nezapomeňte, že každý sloupec představuje kladný terminál a každá vrstva (řádek) představuje záporný terminál.
Jelikož kontrolujeme pouze LED CUBE počitadlem CD4020, nebude na záporných svorkách nutné žádné ovládání. Takže jsme uzemnili všechny tři běžné negativy, jak je znázorněno na schématu zapojení. Díky tomu budeme mít 9 kladných svorek z 9 sloupců LED kostky.
Nyní pro tento obvod musíme nejprve navrhnout generátor hranatých vln nebo Astable Multivibrator pomocí časovače IC NE555, jak je znázorněno v obvodu níže:
Zde 555 čip generuje čtvercovou vlnu pro přepínání LED mezi ON a OFF. Potenciometr zde slouží k nastavení frekvence blikání.
Tento výstup obdélníkové vlny přivedeme na binární čítací čip. Binární čítač počítá hodinové impulsy a počet počítaných impulzů je dán čítačem pomocí pinů Q0-Q13. Připojíme tyto výstupní piny čítače ke sloupcům LED CUBE podle schématu zapojení. Takže pokaždé, když se počet zvýší, změní se logika výstupního portu as touto změnou vzoru LED CUBE.
Stručně řečeno, časovač 555 generuje hodinové impulsy, čítač počítá hodinové impulsy a podle toho nastavuje vysoké výstupní piny a nakonec se mění vzor LED CUBE v závislosti na výstupu CD4020. Takto funguje pár 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020 counter.
** Ujistěte se, že je hlavní reset CD4020 uzemněn. Pokud zůstane sama, kostka nemusí fungovat.