Cube LED avec Arduino : Construisez un Arduino

Mar 18, 2024

Nous vous proposons ici un projet qui vous enchantera par ses jeux de lumière, encore plus fascinants dans l'obscurité, basés précisément sur des diodes électroluminescentes ; pour être exact, une matrice de LED monochromatiques en trois dimensions, disposées dans l'espace pour former un cube.

C'est quelque chose de frappant et en même temps simple, à la portée même des plus jeunes et de ceux qui s'initient à l'électronique ; ajoutez à cela le fait qu'aucun circuit imprimé ne doit être construit pour sa réalisation, puisque les connexions de la structure cubique sont réalisées en soudant les bornes des LED ensemble, et les connexions des bornes, à l'unité de contrôle, peuvent être établies via un carte de prototypage matriciel.

La structure du cube se compose de quatre niveaux (couches) de diodes électroluminescentes soudées ensemble après avoir plié leurs fils de manière appropriée et les avoir disposés avec la polarité appropriée. Chaque niveau est composé de 4 rangées, elles-mêmes constituées de 4 LED, avec un total de 16 LED par couche ; ainsi le cube se compose de 64 LED au total. Tout cela est géré par une carte Arduino Nano via des connexions réalisées à l'aide de fils qui transportent l'alimentation et sont soudés à une carte matricielle multi-trous. Le firmware détermine quelles LED du cube s'allumeront et lesquelles ne s'allumeront pas, créant des effets de lumière en les pilotant en multiplex. Notre projet de cube LED a alors besoin des éléments suivants :

Nous allons charger dans la carte Arduino un firmware que nous avons spécialement écrit et que nous avons ensuite mis à votre disposition en bas de cette page. Electriquement, le schéma de connexion est présenté enFigure 1 , qui indique la correspondance entre les lignes de l'Arduino Nano et les rangées de LED. Plus précisément, la rangée et le nombre de LED sont indiqués entre parenthèses : par exemple, (1, 2) signifie que la broche Arduino correspondante doit être connectée à la deuxième LED de la rangée 1 ; c'est pourquoi dans le diagramme, ces paires de nombres sont indiquées par Y, X.

Au lieu de cela, les couches de 16 LED correspondent chacune à Z et doivent être connectées aux broches A0 (A), A1 (B), A2 (C) et A3 (D). La désignation Z est plus que appropriée car les couches sont disposées verticalement, donc précisément, sur l'axe Z, tandis que X et Y sont la largeur et la profondeur du cube, définies par colonne. Ces connexions sont plus faciles à comprendre en regardant la figure 2, qui montre la disposition spatiale des LED et clarifie les connexions des paires de nombres représentées sur la figure 1.

Chaque connexion à l'E/S Arduino pilote une anode des LED, tandis que les cathodes sont jointes entre les diodes de chaque plan et vont aux lignes A, B, C, D, qui seront mises en cycle logique bas. Ainsi, en ce qui concerne le matériel, chaque colonne de notre cube est connectée à un plot d'E/S sur la carte, de sorte que chaque broche est connectée à 4 LED ; mais comme notre Arduino Nano n'a que 14 broches numériques, nous devrons convertir 2 broches analogiques en broches numériques, afin d'obtenir 16 broches numériques (13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4). , 3, 2, 1, 0, A5, A4) qui nous permettra d'allumer ou d'éteindre la colonne souhaitée.

Nous avons appliqué la même procédure aux 4 niveaux, auxquels nous avons connecté 4 broches (A3, A2, A1 et A0) : chaque broche contrôle un niveau, de sorte qu'en combinant la sélection (allumage) d'un niveau spécifique (couche ) en sélectionnant une colonne spécifique parmi les 16 mentionnées ci-dessus, nous pourrons indiquer à Arduino quelle LED allumer et laquelle éteindre. Grâce à ce gadget, nous pourrons réaliser ce projet avec seulement 20 broches d'E/S, ce qui aurait été impossible si nous avions connecté une LED à chaque broche, car dans ce cas nous aurions eu besoin de 64 broches et, évidemment, celles de un petit Arduino Nano n'aurait pas suffi. Pour résumer, pour contrôler indépendamment chaque LED, on divise le cube en niveaux (horizontaux) et colonnes (verticaux). Chaque LED placée au même niveau (étage) aura la cathode (-) en commun avec les autres LED du même niveau tandis qu'en revanche, chaque LED placée dans la même colonne aura l'anode (+) en commun avec l'autre. LED dans la même colonne. Au total, il y aura 4 broches à contrôler, qui serviront à sélectionner l'avion à alimenter et 16 anodes qui alimenteront les colonnes individuelles. Lorsque nous devrons allumer une LED particulière, nous devrons nous assurer que son plan est amené au zéro logique et que la colonne à laquelle elle appartient est active, c'est-à-dire amenée au un logique.