Predtým sme postavili 3x3x3 LED Cube pomocou Arduina a Raspberry Pi. Kostka 3x3x3 LED Cube sa obvykle zostavuje pomocou nejakého mikrokontroléra, ale v tejto relácii vyrobíme 3 * 3 * 3 LED CUBE bez mikrokontroléra. Tu použijeme na nastavenie LED Cube nastavenie 555 časovača IC a nastavenie binárneho počítadla CD4020.
Normálne na riadenie LED CUBE používame mikrokontrolér a programovanie na získanie rôznych vzorov. Ale pre začiatočníkov je to zložitý proces, takže tu používame kombináciu 555 Timer a CD4020 IC, ktorá je najvhodnejšia pre začiatočníkov. S týmto obvodom síce môžeme získať iba jeden vzor, ale toto je najlepší spôsob, ako sa zoznámiť s LED kockami a ich fungovaním. Viac informácií o časovači IC 555 sa dozviete tu, tu nájdete ďalšie obvody založené na 555.
Existuje veľa druhov kociek, ktoré je možné navrhnúť. Najjednoduchšou z nich je 3x3x3 LED kocka. Táto kocka LED 3 * 3 * 3 je zložená z 27 LED diód (svetlo emitujúcich diód), ktoré sú usporiadané v radoch a stĺpcoch tvoriacich kocku. Podobne môžeme vyrobiť LED kocku 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 a vyššej č. LED diód. Pri kocke LED 4 * 4 * 4 LED sa práca takmer strojnásobí, pretože musíte pracovať pre 64 LED. S každým vyšším číslom sa práca takmer zdvojnásobí alebo strojnásobí. Ale každá kocka funguje viac-menej rovnako.
Časovač 3x3x3 LED CUBE od 555 je najjednoduchší, pretože tento dizajn má určité výhody, ako napríklad
- U tejto kocky sa nemusíte obávať spotreby alebo rozptylu energie.
- Nízky dopyt po napájaní.
- Pre túto kocku nepotrebujeme žiadnu spínaciu elektroniku ako sú tranzistory.
- Potrebujeme menšie logické terminály, aby sme nepotrebovali posuvné registre ani nič podobné.
- Nie je potrebné žiadne programovanie.
- Nie je potrebné zložité obvody
- Na vytvorenie tohto projektu stačia základné znalosti obvodu.
Požadované komponenty:
- 1KΩ rezistory (10 kusov)
- 27 LED diód
- 555 Časovač IC
- CD4020 Binárny čítač IC
- 10K hrniec
- 10uF kondenzátor
- 5v napájanie
- Spájkovacie nástroje pre stavbu LED Cube
Vysvetlenie obvodu a práce:
Tu sme použili tú istú LED kocku, ktorú sme predtým používali s Raspberry Pi, a stavba tejto LED kocky je vysvetlená už skôr v tomto projekte. Skontrolujte prosím dva projekty, aby ste správne zostavili LED kocku spájkovaním 27 LED v konkrétnom poradí:
- DIY kocka 3X3X3 LED s Arduinom
- 3X3X3 LED Cube s programom Raspberry Pi a Python
Keď bude všetko hotové, budete mať kocku ako je táto,
Schéma zapojenia 3x3x3 LED kocky s použitím 555 časovač je znázornený na nižšie obrázku.
Ako je znázornené na obrázku, máme celkom 12 pinov z CUBE. Nad ktorými sú 9 pinov spoločné kladné a 3 piny sú spoločné záporné svorky. Pamätajte, že každý stĺpec predstavuje kladný terminál a každá vrstva (riadok) predstavuje záporný terminál.
Pretože riadime iba LED CUBE pomocou počítadla CD4020, na záporných svorkách nebude potrebné žiadne riadenie. Takže sme uzemnili všetky tri bežné negatívy, ako je znázornené na schéme zapojenia. Vďaka tomu budeme mať 9 kladných svoriek z 9 stĺpcov LED kocky.
Teraz pre tento obvod musíme najskôr navrhnúť generátor hranatých vĺn alebo Astable Multivibrator pomocou časovača IC NE555, ako je to znázornené v obvode nižšie:
Tu čip 555 generuje štvorcovú vlnu, aby LED prepínala medzi zapnutím a vypnutím. Potenciometer tu slúži na nastavenie frekvencie blikania.
Tento výstup s obdĺžnikovou vlnou napájame do binárneho počítadla čipov. Binárne počítadlo počíta hodinové impulzy a počet počítaných impulzov je daný počítadlom prostredníctvom pinov Q0-Q13. Tieto výstupné piny počítadla pripojíme k stĺpom LED CUBE podľa schémy zapojenia. Takže zakaždým, keď počet zvýši, logika výstupného portu sa zmení a s týmto sa zmení vzor LED CUBE.
Stručne povedané, časovač 555 generuje hodinové impulzy, počítadlo počíta taktové impulzy a podľa toho nastavuje vysoké výstupné kolíky a nakoniec sa mení vzor LED CUBE v závislosti od výkonu CD4020. Takto funguje pár počítadiel 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020.
** Uistite sa, že je hlavný reset CD4020 uzemnený. Ak to zostane osamote, kocka nemusí fungovať.