Abbiamo già costruito 3x3x3 LED Cube utilizzando Arduino e Raspberry Pi. 3x3x3 LED Cube è generalmente costruito utilizzando un microcontrollore, ma in questa sessione realizzeremo un 3 * 3 * 3 LED CUBE senza alcun microcontrollore. Qui useremo il timer IC 555 e la configurazione del contatore binario CD4020 per controllare il cubo LED.
Normalmente per controllare un LED CUBE, usiamo microcontrollore e programmazione per ottenere diversi modelli. Ma per i principianti è un processo complesso, quindi qui stiamo usando la combinazione di 555 Timer e CD4020 IC che è più adatta per i principianti. Sebbene con questo circuito possiamo ottenere solo un pattern, ma questo è il modo migliore per familiarizzare con i LED Cubes e il loro funzionamento. Scopri di più su 555 Timer IC controllando più circuiti basati su 555 qui.
Esistono molti tipi di cubi che possono essere progettati. Il più semplice è il cubo LED 3x3x3. Questo 3 * 3 * 3 LED CUBE è composto da 27 LED (Light Emitting Diodes), questi LED sono disposti in righe e colonne che formano un cubo. Allo stesso modo possiamo creare un cubo LED di 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 e n. di LED. Per il cubo LED 4 * 4 * 4 il lavoro è quasi triplicato perché devi lavorare per 64 LED. Con ogni numero più alto, il lavoro quasi raddoppia o triplica. Ma ogni cubo funziona più o meno allo stesso modo.
Il timer 3x3x3 LED CUBE da 555 è più semplice perché ci sono alcuni vantaggi in questo design come,
- Per questo cubo non devi preoccuparti del consumo energetico o della dissipazione.
- Bassa domanda di alimentazione.
- Non abbiamo bisogno di componenti elettronici di commutazione come i transistor per questo cubo.
- Abbiamo bisogno di terminali logici minori, quindi non abbiamo bisogno di registri a scorrimento o qualcosa del genere.
- Nessuna programmazione necessaria.
- Non c'è bisogno di circuiti complessi
- La conoscenza di base del circuito è sufficiente per progettare questo progetto.
Componenti richiesti:
- Resistenze da 1KΩ (10 pezzi)
- 27 LED
- 555 Timer IC
- CD4020 Contatore binario IC
- Pot 10K
- Condensatore 10uF
- 5v di alimentazione
- Strumenti di saldatura per la costruzione di LED Cube
Circuito e spiegazione di lavoro:
Qui abbiamo utilizzato lo stesso cubo LED che abbiamo utilizzato in precedenza con Raspberry Pi, e la costruzione di questo cubo LED è spiegata in precedenza in quel progetto. Controlla di seguito due progetti per costruire correttamente il cubo LED saldando i 27 LED in un ordine particolare:
- Cubo LED 3X3X3 fai-da-te con Arduino
- Cubo LED 3X3X3 con programma Raspberry Pi e Python
Una volta fatto tutto avrai un cubo come questo,
Lo schema del circuito del cubo LED 3x3x3 utilizzando il timer 555 è mostrato nella figura sottostante.
Come mostrato in figura, abbiamo un totale di 12 pin dal CUBE. Oltre i quali 9 pin sono comuni positivi e 3 pin sono terminali negativi comuni. Ricorda che ogni colonna rappresenta un terminale positivo e ogni strato (riga) rappresenta un terminale negativo.
Dato che stiamo controllando solo il LED CUBE tramite il contatore CD4020, non sarà necessario alcun controllo sui terminali negativi. Quindi abbiamo messo a terra tutti e tre i negativi comuni come mostrato nello schema del circuito. Con questo avremo 9 terminali positivi da 9 colonne di cubo LED.
Ora per questo circuito, dobbiamo prima progettare un generatore a onda quadra o un multivibratore astabile utilizzando il timer IC NE555 come mostrato nel circuito seguente:
Qui il chip 555 genera un'onda quadra affinché il LED passi da ON a OFF. Il potenziometro qui serve per regolare la frequenza di lampeggiamento.
Forniremo questa uscita ad onda quadra al chip del contatore binario. Il contatore binario conta gli impulsi di clock e il numero di impulsi contati è dato dal contatore tramite i pin Q0-Q13. Collegheremo questi pin di uscita del contatore alle colonne LED CUBE secondo lo schema del circuito. Quindi, ogni volta che il conteggio aumenta, la logica della porta di uscita cambia e con questo LED CUBE cambia lo schema.
Quindi, in poche parole, il timer 555 genera impulsi di clock, il contatore conta gli impulsi di clock e rende alti i suoi pin di uscita di conseguenza e, infine, lo schema CUBO LED cambia a seconda dell'uscita del CD4020. Ecco come funziona la coppia di contatori 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020.
** Assicurati che il Master Reset del CD4020 sia collegato a terra. Se viene lasciato da solo, il cubo potrebbe non funzionare.