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Cubo Led standard

Cubo led standard 4x4x4 

Il cubo led 4x4x4 è composto da un'interconnessione di 64 led, da una scheda di pilotaggio dei led ed una scheda di programmazione. Le tre parti sono poi collegate tra loro una sopra l'altra.
Come processore ho utilizzato un Picaxe 18x, che è un modello datato e sostituito da altri più performanti, ma al fine della realizzazione di un semplice cubo, è risultato soddisfacente, almeno come cubo di prova per altri futuri.

Struttura del cubo

struttura del cubo

Il cubo è costituito da 64 led disposti in una configurazione di 16 colonne e 4 piani. Ogni piano di 16 led, avrà in comune il catodo, che viene saldato assieme agli altri per formare una griglia interconnessa. Gli anodi di ogni piano formeranno invece le colonne. I 4 piani così ottenuti dovranno poi essere saldati uno sopra l'altro, cioè bisognerà unire le colonne del pino inferiore con quelle del piano superiore. A cubo ottenuto si avranno dunque 16 colonne (anodo) e 4 piani (catodi), quindi se voglio accendere un led del primo piano dovrò abilitare l'anodo (o la colonna) corrispondente e il catodo del primo piano.

Il tutto viene poi saldato su una pcb che contiene le resistenze per la corretta alimentazione dei led e, sulla parte posteriore, una serie di connessioni per la scheda successiva, rispettivamente le 16 colonne e i 4 piani.

Shift Register Board

Scheda di pilotaggio del cubo

Questa è la scheda di pilotaggio del cubo. I componenti utilizzati sono 2 Shift Register per il controllo delle colonne ed un altro per il controllo dei piani. I 4 transistor funzionano come degli interratori e servono per abilitare o disabilitare il piano a cui sono collegati. I due strip femmina combaciano con quelli della scheda precedente. Sulla parte posteriore sono presenti altri strip per il collegamento con la scheda di programmazione.

Scheda di programmazione

Scheda di programmazione

In questa scheda viene scaricato il programma che consente di far funzionare il cubo. Oltre al Picaxe 18x, è presente l'interfaccia di programmazione, due led di controllo, un pulsate, e gli strip di collegamento con la Shift Register board.

A causa della bassa velocità del processore, nel pilotaggio del cubo non verrà utilizzato il concetto di persistenza di visione. Quindi, in alcune situazioni si possono avere tutti e 64 led accesi contemporaneamente. Questa situazione non è ideale e non potrebbe essere applicata a cubi led di dimensioni maggiori, poiché l'assorbimento di corrente risulterebbe troppo elevato.
Il concetto di persistenza di visione può essere capito pensando al refresh di un monitor. Se va a 60Hz, vuol dire che visualizza 60 immagini al secondo. Per l'occhio umano, queste immagini appaiono come se fossero collegate una all'altra, dando l'impressione che ogni pixel sullo schermo sia sempre acceso, ma in realtà viene acceso e spento ripetutamente per 60 volte al secondo.
Lo stesso concetto si può applicare al cubo, accendendo in sequenza i piani molto rapidamente, cosicché sembrerà che ogni piano sia acceso sempre e non, acceso e spento, tante volte al secondo.

Componenti utilizzati

- Picaxe 18x
- 3 Shift Register 74hc595n
- 4 transistor npn
- 4 resistenze per i transistor (almeno 1k)
- 16 resistenze 100 ohm per i led
- 64 led verdi ultra right
- altri componenti comuni