knielsen / ledcube_3x3x3 Goto Github PK

This is an Arduino sketch, and a PCB (KiCAD format), for a simple
3x3x3 LED-cube.

-----------------------------------------------------------------------
Lidt om hvordan man laver 3x3x3-lysdiodeterningen.

En lysdiode har en anode (+) og en katode (-):

    http://www.pmptech.ca/wp-content/uploads/2012/08/LED-300x194.jpg

Anoden er det lange ben, eller hvis man kigger ind i selve LED'en er det den
lille "pind". Den skal forbindes til plus, katoden til minus.

I terningen loddes LED'erne så alle anoder i eet lag er forbundet. Mens
katoderne er forbundet tre og tre i lodrette søjler. Så hvis vi sætter plus på
et lag af forbundne anoder, og minus på en søjle af katoder, så tænder vi
en enkelt LED.

Vi bruger mikrocontrolleren / Arduino til at tænde og slukke eet lag af LED'er
af gangen, så hurtigt at øjet ikke kan se det blinke (ca. 5000 gange i
sekundet). I hver iteration sætter Arduinoen plus på netop eet af anodelagene,
og minus på katoderne på netop de LEDs som skal lyse.

En LED virker ikke som en modstand efter ohms lov. Istedet har den en
tærskelspænding (engelsk "forward voltage"). Under denne spænding lyder den
slet ikke, over denne spænding stiger strømforbruget og lysudsendelsen meget
hurtigt. Så man skal lave noget for at begrænse strømmen igennem LED'en,
ellers brænder man noget af (dioden, eller i vores tilfælde nok snarere
Arduinoen). I den lille lysdiodeterning er der valg en simpel løsning med en
modstand loddet på hver katodesøjle. Vi skal så regne ud hvor mange ohm denne
modstand skal have.

For at se hvor meget strøm Arduinoen kan tåle kan vi se her:

    http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

Den siger

    DC Current per I/O Pin         40 mA

Så når vi sætter plus på et helt lag af gangen (9 LED'er), så må vi højst
trække 40 milliampere ialt. Det er så 40/9 = 4.4 milliampere per LED. For en
sikkerheds skyld kan vi vælge lidt lavere, f.eks. 3 mA.

Arduinoen arbejder ved 5 volt. Forward voltage på en LED afhænger af typen,
men for en hvid LED er den ofte omkring 3V. Det betyder at spændingen over
modstanden bliver 5V - 3V = 2V.

Vi kan så bruge Ohms lov: U = R * I, det vil sige

  R = U / I = 2V / 3 mA = 667 ohm.

Så modstanden skal vælges tæt på 667 ohm. 680 ohm er en standardværdi som er
nem at få.

Nu skal Arduinoen programmeres. Man skal installere Arduino softwaren, den kan
downloades (gratis) fra http://www.arduino.cc/. Programmet til at styre det
hele er her:

    http://knielsen-hq.org/ledcube_3x3x3.ino

Det program skal sendes til arduinoen med "upload" funktionen.

Tilslut skal det forbindes til Arduinoen. Programmet er lavet sådan at

 - De tre anode-lag skal forbindes til pin 11, 12, og 13 på Arduinoen.

 - De 9 katode-søjler skal forbindes til pin 2-10 på Arduinoen.

(Hvis man lodder pin-headers på rigtigt, så er det lavet så PCB'et kan
sættes lige ned oven i Arduinoens pins 2-13, så skulle det hele gerne
virke :-)