Cubo Led 8x8x8: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Neste instrutível, vamos mostrar como construir um Cubo Led 8x8x8. Tudo começou como uma ideia para a disciplina 'Eletrônica Criativa', pertencente ao módulo do 4º ano de Engenharia Eletrônica da Escola de Telecomunicações da Universidade de Málaga:

O projeto em geral consiste em um co-design de hardware e software. A parte de hardware é composta pelo Cubo e todas as conexões, bem como uma base que suporta o design. A parte do software consiste em uma biblioteca escalável, que foi implementada para ser útil para outros projetos.

Controlado por um Arduino Uno, quinhentos e doze leds formam este cubo, e como são separados em colunas e camadas, cada um pode ser ligado individualmente.

Apresentamos alguns passos que podem facilitar o projeto, embora demore alguns dias de soldagem. Para o projeto, usamos transistores Blue Leds e NPN.

Aqui anexamos uma lista com o material necessário:

• 512 LEDs.
• 64 resistências de 220 ohms.
• 9 Registros de deslocamento 74HC595.
• 16 2N222 Transistores.
• Placa de espuma.
• Vários metros de fio fino (1,2 mm).
• Fio de tira.
• Conectores (macho e fêmea).
• Fonte de energia.
• Placa pré-perfurada (PCB).
• Suporte para estrutura.
• Caixa de madeira para estrutura.

Esperamos que todas as pessoas gostem deste instrutível.

Etapa 1: Desenhar o modelo para LEDs

A primeira etapa é desenhar um modelo para tornar o processo do soldado mais fácil. Em uma placa de espuma, temos que desenhar um quadrado e dividi-lo em 64 pequenos quadrados, todos separados por uma polegada. Na junção de um quadradinho com o outro, temos que fazer um furo com uma chave de fenda, por exemplo, para colocar os leds dentro deles para soldá-los.

Etapa 2: construir uma base

Temos que fazer uma base onde os leds irão descansar. É melhor fazer com uma tábua de madeira, que não seja pesada nem flácida. Depois de pegar a placa, temos que repetir o passo 1, mas agora aqui. Temos que marcar a madeira, desenhando um quadrado de 8 polegadas, onde dentro, será desenhado outro quadrado de 64 polegadas.

Depois de desenhar tudo, é o momento de usar uma furadeira. Com um bit de 1mm faremos um furo que perfura a madeira na junção de cada esquadro, para colocar os fios que vão segurar a estrutura dentro deles.

Pegue sua furadeira e fure!

Fizemos um vídeo para mostrar como fazer. O resultado final deve ser semelhante a essas imagens aqui.

Etapa 3: endireite os fios

É melhor para a estrutura usar fios entre os leds, pois eles vão deixar a estrutura mais rígida ou inflexível. Como normalmente os fios são vendidos em rolo, temos que endireitá-los. Vamos precisar de uma máquina de perfuração para esta etapa também.

Temos que cortar o fio e colocar uma fatia na furadeira. Depois de preso nele, temos que segurar a outra parte do fio e ligar a furadeira. Em poucos segundos, o fio ficará reto como uma vela!

Mostramos como fazer esse processo no vídeo e damos uma chave para torná-lo mais rápido: você pode cortar um fio mais longo, endireitá-lo uma vez e depois cortá-lo.

Etapa 4: soldar uma camada

Assim que tivermos certeza de que todos os leds estão funcionando bem, é o momento de soldá-los. Temos que separar cátodos e ânodos, para tornar o processo mais rápido.

Nesta etapa, todos os cátodos serão conectados. Serão utilizados 64 leds e 11 fios: um para cada fileira e mais 3 para fixação na estrutura. Você pode ver como fizemos isso. Colocamos 3 moedas de 10 centavos para colocar todos os fios na mesma altura, e então, inicia-se o processo.

É muito importante verificar após o processo de soldagem se todos os leds estão bem soldados. Você pode fazer isso usando o Arduino, conectando um fio ao GND e sondando com a entrada de 5V cada led, como você pode ver no vídeo.

Não se esqueça de cortar a parte de cada cátodo que não foi soldado.

E agora que você fez um, continue com os outros sete!

Fizemos algumas fotos para mostrar o processo também.

Etapa 5: Faça a Estrutura do Cubo

Se você terminou de soldar, o próximo passo é fazer a estrutura do cubo. Vamos soldar uma camada acima da outra, separando-a com algumas almofadas feitas com placa de espuma, como mostramos na foto.

Nesta etapa, todos os ânodos devem ser soldados aos fios. O segredo é segurar os fios verticais quando chegar a hora de colocar a camada na estrutura, e seu trabalho não será muito complicado.

Como já dissemos, é muito importante verificar após a soldagem o correto funcionamento dos leds. Não se esqueça, nesta etapa, de remover a perna excedente do ânodo. É mais fácil fazer agora, em vez de fazer no final.

O processo será concluído quando as 8 camadas estiverem uma sobre a outra pelos ânodos. Depois disso, os ânodos serão soldados a um PCB.

É necessário conectar cabos verticais da base a cada camada vertical de LEDs para o bom funcionamento de cada camada e para orientar o led nos eixos x, y e z. Você pode ver isso nas fotos.

Etapa 6: conecte a base

Temos que soldar as camadas correspondentes com fios de tiras, aos quais adicionaremos conectores que entrarão na placa de circuito impresso, para finalmente iluminar o cubo.

Cada coluna terá um cabo soldado, e a cada 8 colunas, que formam uma camada vertical, serão unidas ao mesmo conector macho, que então será inserido em um conector fêmea na placa de circuito impresso. As camadas horizontais também levarão um conector para unir os cátodos para conexão ao PCB.

Etapa 7: Soldar o circuito

Seguindo o esquema do circuito, soldaremos todos os componentes à placa perfurada, fazendo a ponte entre as conexões que forem necessárias e puxando o cabo caso não haja lugar para soldar.

Para esta etapa, precisamos:

• Placa perfurada (pode ser tiras ou sem padrão). Temos usado sem um padrão
• Resistências
• Conectores machos
• Registros
• Transistores NPN
• Cabo de tiras

Etapa 8: Suporte ao cubo

Elaboraremos um suporte, no nosso caso de madeira, onde introduziremos os circuitos e apoiaremos o cubo.

Como temos feito? Uma caixa de 26 cm de largura, 31 de comprimento e 10 de altura. Colocamos alguns pequenos suportes que evitarão que o cubo caia no fundo da caixa, danificando o circuito que passa por baixo.

Etapa 9: Código e programação

O código consiste em um array booleano de 512 valores que representam o status de cada led.

Está dividido em duas partes, uma é responsável por variar o status de cada led alterando os valores no array, a outra parte é responsável por enviar as informações aos registradores.

Para o envio de informações aos registradores, é utilizada a função shiftOut (), tendo como entrada um dado do tipo byte, ela gera os sinais de relógio e dados para transmissão serial com os registradores.

A necessidade de traduzir o array booleano em um array do tipo byte aparece, cada byte representa um registro. Dependendo do tamanho do cubo para projetar o número de registros de deslocamento nas alterações do projeto. Esta parte do código é escalonável para facilitar o envio de informações para cubos de tamanhos diferentes.

Para a criação de animações no cubo usamos a função voxelWrite (), esta função permite alterar o estado de um led de acordo com algumas coordenadas x, y, z.

No link a seguir para nossa página do GitHub, você pode encontrar informações úteis: