We hebben eerder 3x3x3 LED Cube gebouwd met Arduino en Raspberry Pi. 3x3x3 LED Cube wordt over het algemeen gebouwd met behulp van een microcontroller, maar in deze sessie gaan we een 3 * 3 * 3 LED CUBE maken zonder enige microcontroller. Hier zullen we 555 timer IC en CD4020 binaire telleropstelling gebruiken om de LED Cube te besturen.
Normaal gesproken gebruiken we voor het besturen van een LED CUBE een microcontroller en programmering om verschillende patronen te krijgen. Maar voor beginners is het een complex proces, dus hier gebruiken we de combinatie van 555 Timer en CD4020 IC die het meest geschikt is voor beginners. Hoewel we met dit circuit maar één patroon kunnen krijgen, is dit de beste manier om vertrouwd te raken met LED Cubes en hun werking. Leer meer over 555 Timer IC door hier meer op 555 gebaseerde circuits te bekijken.
Er zijn veel soorten kubussen die kunnen worden ontworpen. De eenvoudigste is een 3x3x3 LED-kubus. Deze 3 * 3 * 3 LED CUBE is opgebouwd uit 27 LEDs (Light Emitting Diodes), deze LEDs zijn gerangschikt in rijen en kolommen die een kubus vormen. Op dezelfde manier kunnen we een LED-kubus maken van 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 en hoger nr. van leds. Voor 4 * 4 * 4 LED-kubussen verdrievoudigt het werk bijna omdat je werk moet doen voor 64 LED's. Met elk hoger getal verdubbelt of verdrievoudigt het werk bijna. Maar elke kubus werkt min of meer op dezelfde manier.
3x3x3 LED CUBE by 555 timer is het eenvoudigst omdat er enkele voordelen aan dit ontwerp zijn, zoals,
- Voor deze kubus hoeft u zich geen zorgen te maken over stroomverbruik of dissipatie.
- Lage vraag naar stroomvoorziening.
- Voor deze kubus hebben we geen schakelelektronica zoals transistors nodig.
- We hebben mindere logische terminals nodig, dus we hebben geen schuifregisters of iets dergelijks nodig.
- Geen programmering nodig.
- Geen ingewikkelde schakelingen nodig
- Basiscircuitkennis is voldoende om dit project te ontwerpen.
Vereiste componenten:
- 1KΩ weerstanden (10 stuks)
- 27 leds
- 555 Timer IC
- CD4020 Binaire teller IC
- 10K Pot
- 10uF Condensator
- 5v voeding
- Soldeergereedschap voor het bouwen van LED Cube
Circuit en werkuitleg:
Hier hebben we dezelfde LED-kubus gebruikt die we eerder met Raspberry Pi hebben gebruikt, en het bouwen van deze LED-kubus wordt eerder in dat project uitgelegd. Bekijk onderstaande twee projecten om de LED-kubus correct te bouwen door de 27 LED's in een bepaalde volgorde te solderen:
- DIY 3X3X3 LED-kubus met Arduino
- 3X3X3 LED-kubus met Raspberry Pi en Python-programma
Als alles klaar is, heb je een kubus zoals deze,
Het schakelschema van 3x3x3 LED-kubus met 555 Timer wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Zoals op de afbeelding te zien is, hebben we in totaal 12 pinnen van de CUBE. Waarover 9 pinnen zijn gemeenschappelijke positieve en 3 pinnen zijn gemeenschappelijke negatieve terminals. Onthoud dat elke kolom een positieve terminal vertegenwoordigt en elke laag (rij) een negatieve terminal.
Aangezien we alleen de LED CUBE door CD4020-teller aansturen, is er geen bediening nodig bij de negatieve aansluitingen. We hebben dus alle drie de gemeenschappelijke negatieven geaard zoals weergegeven in het schakelschema. Hiermee hebben we 9 positieve terminals van 9 kolommen LED-kubus.
Nu moeten we voor dit circuit eerst een Square Wave Generator of Astable Multivibrator ontwerpen met behulp van de NE555-timer-IC zoals weergegeven in het onderstaande circuit:
Hier genereert de 555-chip een blokgolf voor de LED om te schakelen tussen AAN en UIT. De potentiometer hier is om de frequentie van het knipperen aan te passen.
We zullen deze blokgolfoutput naar de binaire tellerchip sturen. Binaire teller telt de klokpulsen en het aantal getelde pulsen wordt gegeven door de teller via Q0-Q13 pinnen. We zullen deze telleruitgangspennen volgens het schakelschema verbinden met de LED CUBE-kolommen. Dus elke keer tellen verhoogt de logische veranderingen van de uitgangspoort en met deze LED CUBE verandert het patroon.
Kortom, de 555-timer genereert klokpulsen, de teller telt de klokpulsen en maakt de uitgangspennen dienovereenkomstig hoog en uiteindelijk verandert het LED CUBE-patroon afhankelijk van de output van de CD4020. Dat is hoe het 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020 tellerpaar werkt.
** Zorg ervoor dat de Master Reset van CD4020 geaard is. Als het alleen wordt gelaten, werkt de kubus mogelijk niet.