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Cubo Led RGB

Cubo Led RGB

Rappresenta una evoluzione rispetto al cubo led standard creato in precedenza, perché, oltre all'utilizzo di led rgb da 10mm, possiede anche una elettronica più sofisticata, il cui "cervello" è il microprocessore programmabile Picaxe 28x2.
I led utilizzati sono dei led rgb da 10mm standard a catodo comune (common cathode), con un angolo di visione di 80 gradi e con lente opaca, per un effetto di luce diffusa che non infastidisca chi guarda direttamente il cubo in funzione.

main board

Scheda principale - main board

Nell'immagine sopra è mostrata la scheda principale che comanda tutto cubo led rgb. Partendo dall'alto troviamo:
- il plug per il jack di programmazione del picaxe 28x2.
- l'ingresso dell'alimentazione
- il picaxe 28x2
- a sinistra di esso c'è una porta logica XOR, che inverte il segnale di clock per pilotare i Shift Register posti più in basso (ho usato una porta logica XOR poiché al momento della realizzazione non disponevo dell'integrato con porte logiche NOT).
- a destra del picaxe 28x2 sono presenti due chip porte logiche AND. Queste combinano il segnale pwm di ogni piano con la combinazione di piani accesi. L'uscita dal primo chip si combina con un segnale di clock sequenziale per ogni piano, che consente di accendere un solo piano per volta in maniera molto rapida. Questo stratagemma riduce il carico di lavoro sul picaxe 28x2 e consente di avere al più un solo piano acceso per volta, riducendo notevolmente i consumi.
- sopra le porte logiche AND c'è il connettore per la scheda ausiliaria che fornisce il clock in sequenza per l'accensione dei piani come spiegato nel punto precedente.
- tutto a destra troviamo i 4 transistor per il pilotaggio dei 4 piani di led.
- Sotto, la fila di 6 Shift Register per accendere ogni led per piano.
- più sotto, il connettore di collegamento alla scheda dove è inserito il cubo led rgb.
- i cavi colorati arrivano alla schedina dove sono presenti il pulsante di reset e 2 led di segnalazione funzionamento.

Scheda ausiliaria

scheda ausiliaria - aux board

La scheda ausiliaria per il clock sequenziale dei piani è costituita da un 555 timer che funziona come risonatore, un cd4017be che è un sequenziatore di uscite e per ridare il giusto voltaggio, 1 transistor pnp per ogni uscita del chip, riporta la tensione a 5 volt.

La scheda ausiliaria permette di realizzare il cosiddetto effetto di "persistenza di visione". Ogni piano viene acceso e spento pochissimo tempo, in sequenza uno dopo l'altro. L'alta velocità con cui si svolge questa operazione, genera l'impressione che tutti e 4 i piani siano accesi contemporaneamente. In realtà, in ogni frazione di tempo piccolissimo, solo un piano alla volta è acceso. Come detto in precedenza, questo stratagemma riduce notevolmente i consumi, poiché su un cubo led rgb di 64 led (4x4x4), sono accesi per volta solo 16 led rgb (4x4).

Oltre al rosso, il blu e il verde, combinando i colori dei led si possono ottenere il viola, il celeste e il giallo. Il segnale pwm (1 per ogni piano) permette di regolare l'intensità luminosa di ogni piano.

Le due schede collegate...

Componenti utilizzati

Main Board:

- 1 picaxe 28x2
- 6 Shift Register 74hc595n
- 1 chip porte logiche XOR 74hc86b1 (in alternativa un chip NOT)
- 2 chip quad dual-input AND 74hc08b1
- 4 transistor NPN 2n3904
- 32 resistenze 100 ohm
- 16 resistenze 150 ohm
- resistenze generiche ( 330, 1k, 10k, 22k)
- 2 led standard
- componenti vari (connettore jack programmazione, alimentatore, cristallo 8 MHz, condensatore 100uF, diodi, connettori strip maschio e femmina 90°)

Cubo led rgb:

- 64 led rgb 10mm catodo comune

Scheda collegamento cubo:

- connettori strip maschio 90°
- connettori strip femmina

Aux board:

- 1 chip 555timer
- 1 chip cd4017be
- 4 resistenze 1k
- 4 transistor pnp
- condensatori (1 nF, 10 nF)
- resistenze varie (in funzione dei condensatori scelti)

Video:

Di seguito il link video su youtube con il cubo all'opera...