Контроль яркости led – куба

LED CUBE

Доброго времени суток, друзья и гости сайта “Радиосхемы”! Закончил свой    второй светодиодный куб. Схему и печатку нашел в просторах интернета, уже не помню где точно. После простого куба, хотелось чего-то побольше, посолиднее что-ли. Как раз и подвернулась эта схемка. На реализацию с закупкой деталей ушло около месяца.

Первый запуск производился, как всегда, в навесном виде, собранным кое-как. Часть не работала, о корпусе и речи не было, на один этаж светодиодов вообще не хватило и пока так оставил на тот момент, просто хотелось посмотреть на него перед новым годом, а это было 30 декабря 00:01 на часах. Не горели два ряда по 8 этажей светодиодов и 4 светодиода горели постоянно.

Недавно отремонтировал, проблема оказалась в том, что был обрыв дорожек на одной микросхеме (видимо когда травил, там тонер был поцарапан или волосок какой попал под него), а проблема с горящими постоянно светодиодами была исправлена путем проверки ключей управления с их обвязкой (не хотел покупать в DIPe транзисторы, купил в корпусе sot-23, при компактной разводке необходимо было использовать перемычку, smd резистор 0 сопротивления, 0805 типоразмера моего любимного, ну и закоротил этой перемычкой на дорожку между двумя транзисторами). При пайке самого куба был обнаружен недочет – ножки светодиодов коротковаты, а хотелось большой куб, ну и пришлось надставлять каждую ножку наращивать – сколько же терпения потребовалось… Led cube имеет всего 512 светодиодов по 2 ножки = 1024. Был коробок обрезков от резисторов и конденсаторов, его весь израсходовал. Потом проволока луженая пошла, ее несколько метров ушло, теперь ни одной ножки нет отрезанной. Но это были еще мелочи. Потом нужно было соединять этажи между собой, вот тут ушло около 2 дней только на это. При этом выявляются все кривые моменты, которые были незначительны при сборке этажей. Ну ничего, выровняли. Два дня были затрачены на изготовления корпуса из пластика от холодильника, ну там все крепления для платы, крепеж крышки, индикация, панель управления… Проводки на плате были аккуратно примазаны селиконовым герметиком, на случай “а мало ли чё”. Для пайки этажей в ДСП сверлил небольшие отверстия, чтобы ставить светодиоды, а потом паять. Так удобнее, но потом понял, что надо было отдельно линиями паять, а не этажами – так куда проще.

Схема LED CUBE

Общий вид:

Покрасил короб куба в матовый цвет.

Лицевая и тыльная панель:

Внутренности с бородой из 72 проводов:

Провода рядов светодиодов приклеенные силиконовым герметиком:

Площадка-крепление для платы с противоположной стороны относительно входа питания и панели индикации с кнопками:

Панелька с кнопками управления кубом и весь вид в сборке:

Выявил еще один недостаток: светодиоды нужно было покупать матовые, а не сверхъяркие, а то по глазам чуть бьет. Фьюзы для ПониПрога далее, вроде шил Khazama'ой, ориентируюсь на Spienб так что даже не запоминаю от чего выкладываются фьюзы.

Прошивка и файл Eeprom'a, печатная плата и всё остальное для куба в архиве. Шил сначала память, потом прошивку, и про фьюзы не забываем. Видео снимал ночью. На одном виде led cube стоит на коробе, а на втором перевернут вверх-ногами.

Видео LED CUBE

В данном кубе также имеется COM-порт для подключения к компьютеру, чтобы через программу можно было самостоятельно послойно создавать фигуры, а потом проиграть их все вместе. Можно и без куба их создавать, потом подключить и увидеть, а можно в режиме реального времени зажигать определенные светодиоды и видеть их.

Правда не пробовал еще так, надо провод поискать и компьютер с разъемом таким, или переходник под USB. Позже смотрел многоцветные светодиоды, думал их заказать, но на куб наверное они не самый лучший вариант, они ведь мигают в определенной последовательности, а там не знаю как получилось бы… В общем заказал RGB 100 штук, побалуюсь потом…

Автор проекта DGR.

   Форум по светодиодным кубикам

Источник: http://radioskot.ru/publ/svetodiody/led_cube/3-1-0-958

Светодиодный LED куб Cube 40 см 220V- купить в интернет-магазине Lighthouse

Цветность

Технология Iridescence™:   Выберите свой оттенок свечения для любого интерьера! 16 цветов!

С помощью пульта управления Вы можете выбрать необходимый Вам оттенок свечения

Яркость свечения можно регулировать с помощью пульта ДУ
Режим работы стобоскопа и плавного изменения цвета
Режим FLASHБыстрое переключение всех цветов по порядку Режим STROBEБыстрое включение и выключение (мигание) белого цвета Режим FADEПопеременное уменьшение и увеличение яркости всех цветов Режим SMOOTHПлавный переход от одного цвета к другому

Пульт управления подходит для нескольких светильников одновременно и работает до 5 м.

Питание

Подключение куба осуществляется через вилку в розетку

Технические характеристики:

  1. Входящее напряжение — 220В 50/60Гц. Под заказ — 12 В.
  2. Длина шнура — 2 м.
  3. Степень защищенности гермоввода — IP 65

Всепогодность и влагостойкость

Технология Allseason™: В любую погоду – морозостойкость и водонепроницаемость!

Материал разработан специально с учетом российских реалий. Изделия отличаются морозостойкостью, имеют большой рабочий температурный диапазон — от -60 до +60.°С. Использование светодиодные светильников LightHouse возможно в суровых условиях крайнего севера.  

Светящийся кубы обладают защитой водонепроницаемости IP65, что позволяет им функционировать как внутри, так и снаружи помещения, в любую непогоду, включая осадки: дождь, снег и т.д.

Температура эксплуатации светодиодных кубов составляет от -60 °С до +60 °С

Степень защиты IP65 предъявляется к изделиям подверженным атмосферным явлениям. Корпус светильником LightHouse полностью герметичен (попадание пыли и грязи внутрь корпуса полностью исключено). Изделия со степенью защиты IP65 не боятся попадания струй воды со всех направлений.

Материал и ударопрочность

Светодиодные светильники и предметы интерьера компании LightHouse производятся из полиэтилена низкого давления.

 Благодаря своим свойствам, а также методу изготовления, окраска полимера не растрескивается и устойчива к длительному воздействия прямых солнечных лучей.

В составе полиэтилена,  применяемого в производстве изделий, содержится УФ-стабилизатор и отсутствуют красители. Поэтому цвет светильников остается неизменным даже при постоянной работе под солнечными лучами.

Все изделия компании LightHouse  отличаются ударопрочностью и способностью выдерживать значительные нагрузки.

Светодиодные светильники и предметы интерьера LightHouse способны выдерживать значительную нагрузку Ударопрочным светильникам LightHouse не страшны падения с высоты
Светодиодные кубы LightHouse подходят для использования в качестве подставки или пуфа для сидения

Роспись светильников

Вам нужен оригинальный светильник? Компания LightHouse предлагает услугу по покраске и росписи LED-светильников. Мы может воплотить на шарах и кубах Ваши самые необычные идеи. Это могут быть как покраска в определенный цвет, градиент, так и всевозможные рисунки, персонажи мультфильмов, планеты Солнечной системы, роспись в народной технике и многое другое.

Мы также поможем подобрать и разработать дизайн для росписи, если Вы затрудняетесь с выбором.

Детский светодиодный светильник “Миньон” на этапе покраски Детский светодиодный светильник “Миньон” — результат росписи
Роспись LED-светильника в русской народной технике. Начало работы  Роспись LED-светильника в русской народной технике. Результат работы 

Цены на покраску и роспись светодиодных светильников 

Размер, см Покраска * Роспись 
Светодиодные шары
Ø 20 – 50  3000 р. Рассчитывается индивидуально для каждого изделия исходя из количества используемых цветов и качества детализации рисунка
Ø 60 4000 р.
Ø 80  6000 р.
Ø 120  7500 р.
Светодиодные кубы
 20×20, 30×30, 40×40  3000 р. Рассчитывается индивидуально для каждого изделия исходя из количества используемых цветов и качества детализации рисунка
 50×50  4000 р.
 60×60  6000 р.

* — цены актуальны при заказе от 4 шт. В стоимость покраски  в один цвет входят: грунтовка, покраска в однотонный цвет, лакировка. Материалы включены в общую стоимость

Источник: https://lh-lh.ru/internet-magazin/product/svetyashchiysya-led-kub-cube-40-sm-220v

Введение

LED Кубы появились уже давно, есть множество примеров их изготовления. На просторах интернета можно найти различные, начиная от 3х3х3 одноцветных, заканчивая большими объемными 3D LED экранами.

Наиболее оптимальный размер с которого можно начать освоение их построения и программирования для начинающих это 8х8х8 (512 светодиодов), кубы меньших величин, не столь явно показывают световые эффекты, а кубы начиная уже с 16х16х16, довольно сложны в изготовлении начинающим.

В этой статье я хочу поведать создание LED Куба, размером 8х8х8, с использованием в качестве управляющего микроконтроллера, платы Arduino Pro Mini. Данная модель куба, может работать в двух режимах: световых эффектов и режим часов. Это стало возможным, благодаря интеграции в схему модуля RTC.

Принцип действия

Управление световым кубом из 512 светодиодов осуществляется посредством MOSFET-транзисторов, 64 транзистора отвечают за подачу положительного напряжения на столбцы, и 8 транзисторов за подачу отрицательного напряжения на слои.

Ток (соответственно яркость) светодиода регулируется по средством 64 резисторов (R011-R641) стоящих после выхода транзисторов на столбцах.

Открытие и закрытие транзисторов осуществляется при помощи сдвиговых регистров, которые в свою очередь управляются по двум линиям (отдельно столбцы и слои) платой Arduino.

Вся конструкция куба разделена на части:

  • Схема №1 или главная плата, на которой установлен сам микроконтроллер (плата Arduino), RTC модуль, SD модуль, сдвиговый регистр и MOSFET-транзисторов, отвечающие за слои;
  • Схема №2 или плата контактов, которая отвечает за крепления самого куба и открытия подачи положительного напряжения на столбцы;
  • Схема №3 или пульт, отвечает за кнопочные команды устройству;
  • Блок питания 5V (15A в данной конструкции применён такой, но поддержка такого тока не обязательна, всё зависит от тока светодиодов, смотрите ниже расчёт);
  • Сам Куб 8х8х8 из 512 светодиодов.

Блок питания подбирается из учёта питания светодиодов, так как одновременно возможно свечение только одного слоя, то есть это 64 светодиода. Если принять ток одного светодиода равным 30мА, то получаем: 30мА*64=1920мА, то есть будет достаточно 3А блока питания, для питания всей конструкции.

Схемотехника

И так, главная плата, представляет собой в основном коммутационный характер, сопряжение всех модулей и управление слоями. Для наглядности, разделим на две части: коммутационная и управление слоями.

Схема №1, главная управляющая плата:

Коммутационная часть, осуществляет ввод основного питания на устройство (J6). Для прошивки платы Arduino Pro Mini, служит модуль USB to TTL, который подключается через J6-1, контакты J6-J1 и J6-J2, служат для подключения питания на плату Arduino от модуля (данное питание необходимо для прошивки, если не используется блок питания).

Разъем J4, служит для подключения SD карты, а J5 для подключения модуля RTC. Плата Arduino Pro Mini, подключается через, группу разъемов J1 (1-1, 1-3, 1-4). Группы разъемов J2 и J3, служат для подключения сигнальных линий для управления платами контроля питания столбцов (Схема 2), и подачи питания. Группа разъемов J7, служит для подключения клавиатуры (Схема 3).

И наконец группа J8, отвечает за подключение второй части Схемы 1 (управление слоями):

Вторая часть Схемы 1, предельно проста: сдвиговый регистр, дает команды MOSFET-транзисторам ( 1-открыть транзистор, 0-закрыть), сдвиговый регистр, получает через линию данных команды от первой части Схемы 1.

Рассмотрим, Схему 2, она разделена на две одинаковые части, для контроля по 32 столбца каждая. Так как они абсолютно идентичны, рассмотрим только одну:

Читайте также:  Умножение

Так же как и в предыдущей схеме, сдвиговый регистр даёт команды (которые получает через линию данных от платы Arduino Pro Mini), MOSFET-транзисторам (за исключением теперь, 0-открывает транзистор, а 1-закрывает).

Так же тут присутствуют на выходе с транзистора, резисторы по 250 Ом, они служат для контроля тока светодиода, и могут быть заменены на номинал более подходящий для не совсем яркого свечения (в зависимости от используемых светодиодов).

И завершающая, Схема 3, плата кнопок, где всё предельно просто:

Платы Схема 1 и Схема 2:

Проверка каждого слоя перед их спайкой:

Прошивка платы Arduino Pro Mini (sketch)

Скетч занимает более 500 строк, он будет приложен в конце статьи, а здесь постараюсь коротко его описать.

Есть две основные функции управления сдвиговыми регистрами (“column” – заполнение столбцов и “layer_column” – выбор слоя и вызов функции “column”), обе они реализованы через функцию shiftOut. Это самый легкий способ управления регистрами, но возможно не самый быстрый.

Следом идет основная функция закрашивания всего куба “cube”, смысл функции заключается в том, что она последовательно и по циклу (цикл получается само собой) закрашивает каждый слой куба.

В веду такой реализации происходит мерцание куба, оно ели заметное из-за быстрого микропроцессора.

Существует два режима работы куба: “Демонстрация световых эффектов” и “Отображение времени”. Смена осуществляется при помощи кнопки “Mode”. При первом режиме, происходит последовательное считывание с SD карты данных, далее передача выше указанным функциям.

Второй режим реализован гораздо сложнее, так как все данные этого режима вшиты в микропроцессор (этим и объясняется количество строк кода).

Если коротко, то данные с RTC модуля считываются и исходя из этого, опять же, выше указанным функциям отправляются соответствующие битовые переменные, для отображения на светодиодах.

Так же реализована возможность настройки часов, при помощи кнопок управления, для этого достаточно в режиме часов нажать кнопку “Setup”, далее при помощи кнопки “Change” менять режим (часы, минуты, дни и т.д.) и настраивать при помощи кнопок “Up” и “Down”. В конце нажав на кнопку “Reset”, можно сохранить настройки.

Расположение кнопок, согласно Схемы 3:

Программа создания световых эффектов (C++ Builder 6)

Чтобы создание эффектов сделать упрощенным и функциональным, а так же просмотреть заранее спроецированные эффекты, перед их записью на SD, было решено написать программу на C++, с использованием Open GL.

Исходный код для Borland C++ Builder 6, приложен к статье.

Заключение

Постарался изложить информацию касательно схемы реализации проекта, его электрической части. Программная часть проекта довольно большая и всё можно найти в исходных файлах. Если будут вопросы – пишите, обсудим.

Сам проект задумывался, для небольшой практики, работы с микроконтроллерами, в ходе реализации было выяснено:

  1. Электрическая часть, не представляет сложности в реализации;
  2. Спайка куба, освещена во многих других статьях, по этому я не останавливался на этом, но спаять могу сказать довольно не простое занятие (т.е. больше 1000 точек припоя);
  3. Внедрение RTC модуля, не оправдало мои ожидания, так как показ времени не совсем разборчив, это можно наблюдать на видео, единственное если сделать белый матовый корпус, тогда цифры хорошо отличимы.
ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеU1

Q1-Q8

R1[1]-R8[1]

R1[2]-R8[2]

С1-С2

U1-U8

Q1-Q64

R011-R641

R01[3]-R64[3]

R01[2]-R64[2]

Схема №1, главная плата
Плата Arduino Arduino Pro Mini 1 5V, 16MHz
Модуль USB to TTL CP2102 1
Часы реального времени (RTC) DS1307 1
Модуль SD card SD card 1
Сдвиговый регистр SN74HC595 1
MOSFET-транзистор IRLR024N 8
Резистор 10 кОм 8
Резистор 3 кОм 8
Электролитический конденсатор 1мкФ 1
Схема №2, плата кантактов
Сдвиговый регистр SN74HC595 9
MOSFET-транзистор IRLML6302TR 64
Резистор 250 Ом 64 Яркость, ток, светодиода
Резистор 10 кОм 64
Резистор 3 кОм 64
Резистор 3 кОм 1
Световой куб
Светодиод 20мА 512

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://shemopedia.ru/led-cube-8x8x8-na-arduino-s-rtc.html

Создаем большой LED куб

Светодиодные кубы никогда не потеряют свою популярность и привлекательность. На просторах интернета есть огромное множество проектов кубов 5х5 и меньше. Мы же сегодня построим куб 8х8х8 диодов.

Постройка куба довольно сложна для новичков и энтузиастов. Поэтому мы постарались максимально упростить этот процесс и создать инструкцию, которая будет предельно подробной и полной, так как любая незначительная ошибка может быть критичной, а устранить ее будет достаточно сложно.

Для работы над проектом достаточно обладать основными навыками пайки, иметь базовые знания электроники и быть знакомым с работой плат Arduino.

Расположение светодиодов

Сразу хочется отметить, что не следует выбирать большие светодиоды, так как они будут загораживать друг друга и дальние ряды будут плохо видны. Также не стоит использовать очень яркие диоды. Дабы свет каждого диода был точечным.

Для проекта мы будем использовать не очень яркие 3мм диффузные светодиоды с длинными ножками.

Для лучшего обзора каждого светодиода, мы будем использовать очень тонкие соединительные провода.

Между собой светодиоды будут соединяться при помощи своих ножек. Катоды с катодами, аноды с анодами. Для нашего куба нам понадобится 8 таких матриц.

Электронная схема

Создание восьми слоев из 64 диодов в каждом занимает достаточно много времени, но выполнить его достаточно просто.

Самый сложный момент – это построение схемы для управления светодиодным кубом и поиск неисправностей в цепи, если конечно таковые будут.

Для управления нашим кубом будет использоваться микросхема MAX7219. Изначально она предназначена для управления 7-сегментными светодиодными дисплеями. Используя данную микросхему, мы сведем количество элементов управления каждым слоем к минимуму.

Для управления каждым слоем из 64 диодов понадобится:

  • Микросхема MAX7219;
  • 10uF 16V электролитический конденсатор;
  • 0.1uF керамический конденсатор;
  • 12 кОм резистор (1/4W);
  • 24 pin DIP IC socket;
  • Плата Arduino Nano или Uno.

Для создания куба нам понадобится 8 комплектов вышеуказанных компонентов. Также стоит обратить внимание, что может понадобится другой резистор для конкретных светодиодов, которые вы будете использовать. Его роль в данной схеме – ограничить максимальное напряжение, которое будет выдавать микросхема MAX7219.

Для облегчения сборки куб был разбит на две части. По 4 слоя на каждой из них.

Куб может управляться извне любым микроконтроллером через интерфейс SPI. Для этого проекта мы будем использовать популярную плату Arduino (Nano).

Для управления нашим кубом используя только 3 сигнальных провода (SPI) и 2 провода питания (5 В постоянного тока). Вы можете использовать более распространенную плату Arduino Uno вместо Nano.

Они очень похожи (за исключением размера), так что проблем с подключением возникнуть не должно.

Также стоит обратить внимание на то, что все компоненты следует паять к нижней части печатной платы.

Для соединения плат вместе используются перемычки. Для соединения двух плат нужно 5 перемычек. Для создания одного блока из 4 слоев светодиодов понадобится 15 перемычек.

Большинство кубов цельные, в отличии от нашего. И при выходе из строя какого-либо светодиода в середине куба, добраться до него достаточно сложно. В нашем случае это не составит никакого труда.

База для пайки светодиодов

Подойдет лист фанеры иди ДВП, в котором следует просверлить отверстия диаметром 3 мм на расстоянии 18 мм друг от друга.

Сборка

Часть 1

Основные шаги для создания одного слоя:

  1. Подготовить 8 светодиодов с обрезанными катодными ножками до 10 мм;
  2. Заполнить все отверстия базы светодиодами;
  3. Согнуть и спаять катодные ножки;
  4. Согнуть и спаять анодные ножки;
  5. Припаять провода к катодным ножкам и закрепить их.

Данную процедуру необходимо повторить 8 раз.

Сборку одного слоя куба можно посмотреть на видео:

Часть 2

  1. Подготовить 15 перемычек;
  2. Припаять перемычки на печатную плату;
  3. Припаять электронные компоненты к плате;
  4. Припаять 5-контактный угловой коннектор для первого слоя;
  5. Обрезать пятый анодный контакт;
  6. Вставить и припаять все анодные ножки к отверстиям G, F, E, D, C, B, A и DP;
  7. Вставить и припаять катодные провода в отверстия D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 и D7;
  8. Обрезать провода и ножки с обратной стороны платы.

Вторая часть сборки на видео:

Лучше проверять куб до полной сборки, каждый слой по отдельности. Так будет проще исправить проблемы, если они конечно же будут.

Для тестирования по очереди подключаем каждый слой к плате Arduino Nano (заранее следует установить тестовую программу). Строки должны загораться поочередно сверху вниз.

Код

Необходимо загрузить код на вашу плату, а затем подключить к готовому кубу.

На этом все. Остается только наслаждаться полученным устройством.

Данная статья является авторским переводом с сайта instructables.com.

Данная статья является собственностью Amperkot.ru. При перепечатке данного материала активная ссылка на первоисточник, не закрытая для индексации поисковыми системами, обязательна.

Источник: https://amperkot.ru/blog/8x8x8_LED_Cube/

Светодиодный куб 8x8x8 своими руками

Как работает декоративная скульптура из светодиодов? Можно ли её собрать самостоятельно? Сколько нужно светодиодов и что нужно кроме них? На все эти вопросы вы найдете ответ в этой статье.

Led куб – что нужно для самостоятельной сборки

Если вы увлекаетесь самоделками, любите ковыряться в схемах электроники – попробуйте собрать светодиодный куб своими руками. Для начала нужно определиться с размерами. Поняв принцип работы устройства, вы можете модернизировать схему как с целью увеличения светодиодов, так и с меньшим их количеством.

Светодиодный куб с гранями на 8 диодов

Давайте разберем как это работает на примере куба со стороной в 8 светодиодов. Такой куб может испугать начинающих, но если вы будете внимательным при изучении материалов – вы с лёгкостью освоите его.

Чтобы собрать led cube 8x8x8 вам понадобится:

  • 512 светодиодов (например 5мм);
  • сдвиговые регистры STP16CPS05MTR – 5 шт;
  • микроконтроллер для управления, см. Arduino Uno или любую другую плату;
  • компьютер для программирования системы;

Принцип работы схемы

Маленькие светодиоды типа 5 мм потребляют незначительный ток – 20 мА, но вы собираетесь зажигать их довольно много. Источник питания 12В и 2А прекрасно подойдет для этого.

Подключить все 512 светодиодов индивидуально у вас не выйдет потому, что вряд ли вы найдете микроконтроллер (МК) с таким количеством выводов. Чаще всего встречаются модели в корпусах с количеством ног от 8 до 64. Естественно вы можете найти варианты и с большим количеством ножек.

Как же подключить столько светодиодов? Элементарно! Сдвиговый регистр – микросхема которая может преобразовывать информацию из параллельного вида в последовательный и наоборот – из последовательного в параллельный. Преобразовав последовательный в параллельный вид, вы получите из одной сигнальной ножки 8 и более, в зависимости от разрядности регистра.

Ниже приведена диаграмма иллюстрирующая принцип работы сдвигового регистра.

Когда на последовательный вход Data вы подаете значение бита, а именно ноль или единицу, она по фронту тактового сигнала Clock передается на параллельный выход номер 0, не забывайте, что в цифровой электронике нумерация идёт с нуля).

Если в первый момент времени была единица, а затем в течении трёх тактовых импульсов на входе вы задали нулевой потенциал, в результате этого вы получите такое состояние входов «0001». Вы можете это наблюдать на диаграмме на строках Q0-Q3 – это четыре разряда параллельного выхода.

Как применить эти знания в построении LED куба? Дело в том, что можно применить не совсем обычный сдвиговый регистр, а специализированный драйвер для светодиодных экранов — STP16CPS05MTR. Он работает по такому же принципу.

Читайте также:  Простой инвертор 12-220в

Как соединять светодиоды?

Разумеется, что использование драйвера не полностью решит проблемы связанную с подключением большого количества светодиодов. Для подключения 512 светодиодов понадобится 32 таких драйвера, а от микроконтроллера еще больше управляющих ножек.

Поэтому мы пойдём другим путём и объединим светодиоды в строки и столбцы, таким образом мы получим двухмерную матрицу. Лед куб же занимает все три оси. Доработав идею объединения светодиодного куба 8x8x8 у которого светодиоды объединены в группы, можно прийти к такому выводу:

Чтобы управлять такой конструкцией нужно 8 x 8 = 16 управляющих пинов на колонки, и по одной на каждый этаж, всего этажей тоже 8. Итого вам нужно 24 управляющих канала.

На колодку input подаются сигнал с трех ножек микроконтроллера.

Чтобы зажечь необходимый светодиод, например, расположенный на первом этаже, в первой строке третий по счету, вам нужно подать минус на столбец номер 3, а плюс на этаж номер 1. Это справедливо если вы собрали этажи с общим анодом, а столбцы – катодом. Если наоборот, соответственно и управляющие напряжения должны быть инвертированы.

Практические рекомендации для успешной сборки

Для того, чтобы вам было удобно спаивать куб из светодиодов вам нужно:

  • приготовить заранее просверленную матрицу из фанеры или картона в которую вы вставите «головку» каждого из светодиодов, а затем запаяете это всё в единое целое;
  • располагайте светодиоды все одинаково, то есть минусовым выводом (катодом) вправо, а анодом (плюсом) влево, так будет легче разобраться в сборке, контакты первого ряда светодиодов расположите под углом в 45 градусов;
  • вам необходимо приобрести отладочную плату Arduino любой модели, например, UNO, nano, pro mini. Прошивку для этой схемы можно найти здесь.

Для корректной работы куба из светодиодов нужно собрать его по слоям с общим катодом, а столбцы – анодом. Подключить к выводам Arduino то что на схеме обозначено, как input в такой последовательности:

Что делать если у меня нет таких навыков?

Если вы не уверены в своих силах и знаниях электроники, но хотите себе такое украшение для рабочего стола, вы можете купить готовый куб. Для любителей мастерить простенькие электронные поделки, есть отличные варианты проще с гранями 4x4x4.

Куб с размером грани 4 диода

Готовые наборы для сборки можно приобрести в магазинах с радиодеталями, а также их огромный выбор на aliexpress.

Сборка такого куба разовьет у начинающего радиолюбителя навыки пайки, точность, правильность и качество соединений. Навыки работы с микроконтроллерами пригодятся для дальнейших проектов, а с помощью Arduino вы можете научится программировать простые игрушки, а также средства автоматизации для быта и производства.

К сожалению, из-за особенностей языка программирования Arduino – sketch есть некие ограничения в плане быстродействия, но поверьте, что когда вы упретесь в потолок возможностей этой платформы, скорее всего освоение работы с «чистыми» МК у вас не вызовет существенных трудностей.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (Пока оценок нет)
Загрузка…

Источник: https://SvetodiodInfo.ru/svoimi-rukami/svetodiodnyj-kub.html

Революционные LED-видеокубы Planar

15.12.2010

Переход к LED-источникам света – одна из самых перспективных тенденций развития рынка систем отображения информации коллективного пользования.

В статье идет речь о новых полиэкранных системах на базе LED-видеокубов обратной проекции Planar, предназначенных для длительной непрерывной работы в диспетчерских пунктах и центрах мониторинга за производственными процессами.

Современные условия информатизации общества и автоматизации деятельности промышленных предприятий формируют новые требования к профессиональным средствам отображения информации.

Основные тенденции развития систем отображения в настоящее время: постоянное повышение разрешения дисплеев, улучшение характеристик вывода графических данных, приведение соотношения сторон дисплея к единому формату 16:9, понижение энергопотребления, увеличение надежности и срока эксплуатации, а также экономичность владения системой визуализации.

Одним из самых перспективных направлений развития полиэкранных на базе видеокубов обратной проекции является переход от UHP ламп к использованию инновационных источников света – LED (light-emitting diode – светоизлучающий диод).

Появившиеся на рынке в 2010 году полиэкранные системы компании Planar, использующие принципиально новые LED-источники света, представляют собой сочетание запатентованных технологий и инноваций, которые обеспечивают высочайшую эксплуатационную надежность, большой срок непрерывной службы в круглосуточном режиме и безупречное качество изображения.

Применение новых видеокубов с LED-источником света наиболее эффективно для диспетчерских пунктов, центров мониторинга в различных отраслях промышленности, особенно в предприятиях с непрерывным технологическим циклом, таких как энергетических, нефтегазовых и металлургических. Это обусловлено высокой надежностью решения, длительным сроком эксплуатации при одновременном снижении требований к техническому обслуживанию.

Фото 1: Сочетание технологий LED и NaturalColorT обеспечивает наилучшее качество изображенияСочетание передовой LED-технологии и эксклюзивной технологии Planar NaturalColorT обеспечивает наилучшее качество изображения и гарантирует срок непрерывной эксплуатации LED-модуля 60 000 часов. Разработка серии LED-видеокубов в полной мере отвечает стратегии компании Planar Systems создавать только инновационные системы отображения информации для критически важных приложений.

Основные преимущества видеостен на базе LED-видеокубов Planar:

  • Высокая яркость и четкость изображения, обеспечивающая возможность работы в условиях высокой общей освещенности помещения
  • Большой срок непрерывной службы за счет внедрения LED-источников света
  • Равномерность цветовых и яркостных характеристик изображения на протяжении всего времени эксплуатации благодаря новейшей системе регулировки параметров видеокубов в составе полиэкрана
  • Предустановки характеристик цветопередачи и яркости, предназанченные для обеспечения оптимального восприятия информации в зависимости от области применения и внешних условий освещенности
  • Экономичность владения большеэкранной системой отображения информации за счет сокращения затрат, связанных с расходными материалами, снижения рисков неисправностей и сокращения времени на техническое обслуживание
  • Возможность создания практически неограниченных в длину и высоту видеостен, в том числе и в конфигурации “по дуге”
  • Фронтальный и тыловой доступ к LED-видеокубам для монтажа, настройки и технического обслуживания

В настоящее время серия LED-видеокубов Planar представлена тремя линейками с различными форматами и техническими параметрами:

  • LED-видеокубы Planar c70HD-LED с диагональю 70 дюймов, разрешением 1920х1080 (Full HD), современным форматом 16:9
  • LED-видеокубы Planar RP-LED с диагональю 50 и 67 дюймов, разрешением 1400х1050 (SXGA +), форматом 4:3
  • LED-видеокубы Planar RX-LED с диагональю 50 и 67 дюймов, разрешением 1024х768 (XGA), форматом 4:3

Все LED-видеокубы Planar разработаны на базе технологии DLPR и могут поставляться как открытые или интегрированные решения.

Открытая архитектура позволяет включать в состав системы визуализации устройства управления контентом и программное обеспечение от любого производителя, предоставляя максимум гибкости при проектировании технологического оснащения конкретного объекта.

Интегрированное решение состоит из DLP-видеокубов с LED-источником света, собственного сетевого контроллера и уникальной полностью цифровой системы кодирования и транспортировки видеоданных IndiSysT.

Запатентованная система IndiSysT позволяет передавать по единому кабелю и выводить на видеостену изображение от любых источников, резервирует канал передачи данных, повышает помехозащищенность и быстродействие всей системы отображения.

Исключительная четкость изображения

Фото 2: Видеостены из LED-кубов Planar: натуральность цветопередачи, однородность полиэкранаLED-видеокубы Planar обладают широким цветовым пространством, превышающим пространство систем визуализации на основе ламповых технологий. Это преимущество обеспечивает точность цветопередачи и такой уровень цветовой насыщенности, которого раньше не было ни у одной видеостены высокого разрешения.

Используя самые современные технологии работы с цветом и более чем 20-летний опыт разработки и установки большеэкранных систем визуализации, компания Planar Systems создала уникальную технологию NaturalColorT. В основе запатентованной технологии – более широкое цветовое пространство, применяющееся для максимально реалистичной цветопередачи отображаемой информации.

Натуральность цветопередачи в современных LED-видеокубах – крайнее важное качество полиэкранных систем, предназначенных для круглосуточной работы в диспетчерских пунктах предприятий.

Излишне яркое, нереалистичное или перенасыщенное в цветовом плане изображение статической или динамической информации будет оказывать негативное воздействие на персонал при длительной и непрерывной работе.

Для формирования цветного изображения в LED-видеокубах Planar применяются полупроводниковые твердотельные источники света трех основных цветов: зеленого, красного и синего (RGB), характеристики которых и обуславливают высокую яркость и широкое цветовое пространство.

В LED-видеокубах Planar реализованы широкие возможности по настройке предустановок (пресетов) цветопередачи, что позволяет создать условия для оптимального восприятия информации в конкретных условиях применения.

Цветопередача может быть настроена под разнообразные задачи, с учетом общего фона освещенности помещения – для показа схем и диаграмм, для отображения полноцветной видеоинформации, для демонстрации презентаций и др.

Функция оптимизации цветопередачи (NaturalColor Optimizations) использует все преимущества LED-технологии для создания самых ярких и полноцветных систем визуализации, применяемых для диспетчерского управления и сбора данных, обеспечения безопасности и контроля, анализа данных и моделирования ситуаций.

Источник: https://www.delight2000.com/about/publication/revolyutsionnye_led_videokuby_planar/

Cветодиодный куб ( LED Cube )

Еще одна простая светодиодная игрушка, но не менее эффектная, чем “вертушка” – светодиодный куб или LED Cube. Видео того, что получилось можно посмотреть прямо здесь .

На Youtube можете найти много аналогичных и более крутых вещей. Самая ценная деталь – это куб, собранный из светодиодов. Мы будем строить простой куб с размерами грани 4x4x4 светодиода. Т.е.

нам понадобиться 4x4x4=64 светодиода яркого свечения любого цвета. Хотел сделать куб 8x8x8, но тогда понадобилось бы 512 светодиодов.

С учетом стоимости светодиодов дороговато как для простой игрушки, начнем с простого 4x4x4.

Как работает куб

Все сразу светодиоды нам не засветить, нужно много ног микроконтроллера. Поэтому поступают проще – поочередно включают по одному “этажу” светодиодов. Человеческих глаз инертен и не может уловить столь быстрое переключение и нам кажется, что горят светодиоды всех этажей.

  Но при этом нужно понимать, что каждый отдельно взятый этаж светодиодов горит не все время а отведенный ему период. Период свечения 1/кол этажей. В нашем случае 4. Т.е. Яркость свечения будет 1/4 от номинальной.

Поэтому мы и взяли сверх яркие светодиоды, в противном случае у нас получился бы бледный куб.

Плата управления

На плате управления микроконтроллер ATMega8 отвечает за логику работы, пара микросхем – сдвиговых регистров для подачи сигналов на “столбы” и 4 транзисторных ключа, которыми включается нужный этаж светодиодов. Микроконтроллер отправляет в сдвиговые регистры необходимое число, а затем включает нужный транзисторный ключ, зажигая нужный этаж. Затем операция повторяется для каждого “этажа”.

На плате предусмотрен разъем для программатора и подключения куба к компьютеру через модуль UART-RS232 или UART-USB. Таким образом, можно заставить куб светиться по командам из компьютера. Однако, куб замечательно работает и без компьютера, правда тогда он сможет прокручивать только “фильм” зашитый в его памяти, но этого, как правило, более чем достаточно.

Куб можно питать от USB порта компьютера. Это удобно при подключении к компьютеру. Я питал отдельно, поскольку планировалось сделать отдельное устройство.

На видео можно заметить отдельную плату простого стабилизатора напряжения на 5В, на который подается 12В от внешнего блока питания.

Поскольку в один момент времени максимум могут гореть не 64 светодиода, а только 16, то их суммарный потребляемый ток (из расчета 20мА на каждый светодиод) 16*20=320мА. Что допустимо для USB порта.

Читайте также:  Электронный дворецкий для холодильника

Сборка светодиодного куба

Светодиоды спаиваются таким образом, чтобы одна из ножек соединялась с ножками других светодиодов по вертикали, формируя “столб”, а другая нога соединялась со всеми светодиодами в плоскости (в “этаже”). К кубу припаиваем провода по одному к столбу (16 шт.) и по одному на каждый этаж (4 шт.). По этим 20 проводам выполняется управление кубом. Подключается куб к плате следующим образом:

Интерфейс с компьютером

Взаимосвязь с платой осуществляется через COM-порт в случае использования модуля UART-RS232 и через виртуальный COM-порт при использовании UART-USB. В том и другом случае для компьютера это COM-порт. Так что с разработкой софта проблем нет.

Софт для создания и проигрования эффектов

Для упрощения работ с созданием различных световых эффектов был создан простенький софт на Flash: http://avislab.com/blog/LEDCube/ . С его помощью можно составить различные эффекты и сохранить файл.

Файл – это простая последовательность чисел, которую можно вставить в исходный код, скомпилировать и получить прошивку со своими собственными эффектами.

Кроме того, этот файл можно проигрывать на подключенном к компьютеру кубе с помощью простой программы написанной на Delphi. Пример ее можно скачать здесь.

Файлы для скачивания

Скачать: Схема+Плата+Прошивка+Исходники
Скачать: Пример проигрователя на Delphi

см. также:

Источник: http://www.avislab.com/blog/led-cube/

Способы управления яркостью свечения светодиодов с помощью импульсных драйверов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2011

Rich Rosen, National Semiconductor

Введение

Экспоненциальный рост количества светодиодных источников света сопровождается столь же бурным расширением ассортимента интегральных схем, предназначенных для управления питанием светодиодов.

Импульсные драйверы светодиодов давно заменили неприемлемые для озабоченного экономией энергии мира прожорливые линейные регуляторы, став для отрасли фактическим стандартом.

Любые приложения, от ручного фонарика до информационных табло на стадионах, требуют точного управления стабилизированным током. При этом часто бывает необходимо в реальном времени изменять интенсивность излучения светодиодов.

Управление яркостью источников света, и, в частности, светодиодов, называется диммированием. В данной статье излагаются основы теории светодиодов и описываются наиболее популярные методы диммирования с помощью импульсных драйверов.

Яркость и цветовая температура светодиодов

Яркость светодиодов

Концепцию яркости видимого сета, испускаемого светодиодом, понять довольно легко.

Числовое значение воспринимаемой яркости излучения светодиода может быть легко измерено в единицах поверхностной плотности светового потока, называемых кандела (кд).

Суммарная мощность светового излучения светодиода выражается в люменах (лм). Важно понимать, также, что яркость светодиода зависит от средней величины прямого тока.

На Рисунке 1 изображен график зависимости светового потока некоторого светодиода от прямого тока. В области используемых значений прямых токов (IF) график исключительно линеен. Нелинейность начинает проявляться при увеличении IF. При выходе тока за пределы линейного участка эффективность светодиода уменьшается.

Рисунок 1. Зависимость светового потока от тока через светодиод.

При работе вне линейной области значительная часть подводимой к светодиоду мощности рассеивается в виде тепла. Это потраченное впустую тепло перегружает драйвер светодиода и усложняет тепловой расчет конструкции.

Цветовая температура светодиодов

Цветовая температура является параметром, характеризующим цвет светодиода, и указывается в справочных данных. Цветовая температура конкретного светодиода описывается диапазоном значений и смещается при изменении прямого тока, температуры перехода, а также, по мере старения прибора.

Чем ниже цветовая температура светодиода, тем ближе его свечение к красно-желтому цвету, называемому «теплым». Более высоким цветовым температурам соответствуют сине-зеленые цвета, называемые «холодными».

Нередко для цветных светодиодов вместо цветовой температуры указывается доминирующая длина волны, которая может смещаться точно также, как цветовая температура.

Способы управления яркостью свечения светодиодов

Существуют два распространенных способа управления яркостью (диммирования) светодиодов в схемах с импульсными драйверами: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и аналоговое регулирование. Оба способа сводятся, в конечном счете, к поддержанию определенного уровня среднего тока через светодиод, или цепочку светодиодов. Ниже мы обсудим различия этих способов, оценим их преимущества и недостатки.

На Рисунке 2 изображена схема импульсного драйвера светодиода в конфигурации понижающего преобразователя напряжения. Напряжение VIN в такой схеме всегда должно превышать сумму напряжений на светодиоде и резисторе RSNS.

Ток дросселя целиком протекает через светодиод и резистор RSNS, и регулируется напряжением, подаваемым с резистора на вывод CS.

Если напряжение на выводе CS начинает опускаться ниже установленного уровня, коэффициент заполнения импульсов тока, протекающего через L1, светодиод и RSNS увеличивается, вследствие чего увеличивается средний ток светодиода.

Рисунок 2. Топология понижающего преобразователя.

Аналоговое диммирование

Аналоговое диммирование – это поцикловое управление прямым током светодиода. Проще говоря, это поддержание тока светодиода на постоянном уровне.

Аналоговое диммирование выполняется либо регулировкой резистора датчика тока RSNS, либо изменением уровня постоянного напряжения, подаваемого на вывод DIM (или аналогичный вывод) драйвера светодиодов.

Оба примера аналогового управления показаны на Рисунке 2.

Аналоговое диммирование регулировкой RSNS

Из Рисунка 2 видно, что при фиксированном опорном напряжении на выводе CS изменение величины RSNS вызывает соответствующее изменение тока светодиода. Если бы было возможно найти потенциометр с сопротивлением менее одного Ома, способный выдержать большие токи светодиода, такой способ диммирования имел бы право на существование.

Аналоговое диммирование с помощью управления напряжением питания через вывод CS

Более сложный способ предполагает прямое поцикловое управление током светодиода с помощью вывода CS.

Для этого, в типичном случае, в петлю обратной связи включается источник напряжения, снимаемого с датчика тока светодиода и буферизованного усилителем (Рисунок 2).

Для регулировки тока светодиода можно управлять коэффициентом передачи усилителя. В эту схему обратной связи несложно ввести дополнительную функциональность, такую, например, как токовую и температурную защиту.

Недостатком аналогового диммирования является то, что цветовая температура излучаемого света может зависеть от прямого тока светодиода. В тех случаях, когда изменение цвета свечения недопустимо, диммирование светодиода регулированием прямого тока применяться не может.

Диммирование с помощью ШИМ

Диммирование с помощью ШИМ заключается в управлении моментами включения и выключения тока через светодиод, повторяемыми с достаточно высокой частотой, которая, с учетом физиологии человеческого глаза, не должна быть меньше 200 Гц. В противном случае, может проявляться эффект мерцания.

Средний ток через светодиод теперь становится пропорциональным коэффициенту заполнения импульсов и выражается формулой:

IDIM-LED = DDIM × ILED
 

где

IDIM-LED – средний ток через светодиод,
DDIM – коэффициент заполнения импульсов ШИМ,
ILED – номинальный ток светодиода, устанавливаемый выбором величины сопротивления RSNS (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Двухпроводное ШИМ диммирование.

Модуляция драйвера светодиодов

Многие современные драйверы светодиодов имеют специальный вход DIM, на который можно подавать ШИМ сигналы в широким диапазоне частот и амплитуд.

Вход обеспечивает простой интерфейс со схемами внешней логики, позволяя включать и выключать выход преобразователя без задержек на перезапуск драйвера, не затрагивая при этом работы остальных узлов микросхемы.

С помощью выводов разрешения выхода и вспомогательной логики можно реализовать ряд дополнительных функций.

Двухпроводное ШИМ-диммирование

Двухпроводное ШИМ-диммирование приобрело популярность в схемах внутренней подсветки автомобилей. Если напряжение на выводе VINS становится на 70% меньше, чем на VIN (Рисунок 3), работа внутреннего силового MOSFET транзистора запрещается, и ток через светодиод выключается. Недостаток метода заключается в необходимости иметь схему формирователя сигнала ШИМ в источнике питания преобразователя.

Быстрое ШИМ-диммирование с шунтирующим устройством

Запаздывание моментов включения и выключения выхода конвертора ограничивает частоту ШИМ и диапазон изменения коэффициента заполнения.

Для решения этой проблемы параллельно светодиоду, или цепочке светодиодов, можно подключить шунтирующее устройство, такое, скажем, как MOSFET транзистор, показанный на Рисунке 4а, позволяющий быстро пустить выходной ток преобразователя в обход светодиода (светодиодов).

а)
б)
Рисунок 4. Быстрое ШИМ диммирование (а), формы токов и напряжений (б).

Ток дросселя на время выключения светодиода остается непрерывным, благодаря чему нарастание и спад тока перестают затягиваться. Теперь время нарастания и спада ограничивается только характеристиками MOSFET транзистора.

На Рисунке 4а изображена схема подключения шунтирующего транзистора к светодиоду, управляемому драйвером LM3406, а на Рисунке 4б показаны осциллограммы, иллюстрирующие различие результатов, получаемых при диммировании с использованием вывода DIM (сверху), и при подключении шунтирующего транзистора (внизу).

В обоих случаях выходная емкость равнялась 10 нФ. Шунтирующий MOSFET транзистор типа Si3458.

При шунтировании тока светодиодов, управляемых преобразователями со стабилизаций тока, надо учитывать возможность возникновения бросков тока при включении MOSFET транзистора.

В семействе драйверов светодиодов LM340x предусмотрено управление временем включения преобразователей, что позволяет решить проблему выбросов.

Для сохранения максимальной скорости включения/выключения емкость между выводами светодиода должна быть минимальной.

Существенным недостатком быстрого ШИМ-диммирования, по сравнению с методом модуляции выхода преобразователя, является снижение КПД. При открытом шунтирующем приборе на нем рассеивается мощность, выделяющаяся в виде тепла. Для снижения таких потерь следует выбирать MOSFET транзисторы с минимальным сопротивлением открытого канала RDS-ON.

Многорежимный диммер LM3409

National Semiconductor выпускает уникальный многорежимный драйвер светодиодов LM3409, предназначенный как для аналогового, так и ШИМ регулирования яркости. Диммирование может осуществляться одним из четырех способов:

  1. Аналоговое регулирование прямой подачей напряжения 0 … 1.24 В на вывод IADJ.
  2. Аналоговое регулирование с помощью потенциометра, подключенного между выводом IADJ и «землей».
  3. ШИМ регулирование с помощью вывода EN.
  4. ШИМ регулирование с помощью шунтирующего MOSFET транзистора.

На Рисунке 5 показана схема включения LM3409 для управления яркостью с помощью потенциометра. Внутренний источник тока 5 мкА создает падение напряжения на сопротивлении RADJ, которое, в свою очередь, влияет на внутренний порог схемы измерения тока светодиода. С точно таким же эффектом можно управлять микросхемой, непосредственно подавая постоянное напряжение на вывод IADJ.

Рисунок 5. Аналоговое управление яркостью.

Рисунок 6 демонстрирует зависимость измеренного тока светодиода от сопротивления включенного между IADJ и «землей» потенциометра. Плато на уровне 1 А в верхней части графика определяется величиной показанного на Рисунке 4 резистора RSNS, задающего максимальный номинальный ток светодиода.

Рисунок 6. Зависимость тока светодиода от сопротивления потенциометра.

На Рисунке 7 изображена зависимость измеренного тока светодиода от постоянного напряжения, приложенного к выводу IADJ. Заметим, что максимальный ток здесь также определяется величиной RSNS.

Рисунок 7. Зависимость тока светодиода от напряжения на выводе IADJ.

Обе аналоговые технологии диммирования просты в реализации и позволяют с очень высокой линейностью регулировать яркость свечения, вплоть до уровня 10% от максимума.

Заключение

Регулировать яркость свечения светодиодов, питающихся от импульсных преобразователей, можно различными способами. Для каждого из двух основных методов, ШИМ и аналогового, характерны свои достоинства и недостатки.

Ценою использования дополнительной логики, ШИМ регулирование значительно уменьшает вариации цвета светодиода при изменении яркости.

Схемотехника аналогового диммирования проще, но неприменима там, где требуется поддержания постоянной цветовой температуры.

Источник: https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=124982

Ссылка на основную публикацию