fbpx
Select Page

Prosjekt:

LED Cube

Praktisk versus teoretisk tilnærming? Ja takk, begge deler!
Hva er den beste måten å tilegne seg ny kunnskap på? Skal man gå den teoretiske veien? Eller den praktiske? Gjennom fem års skolegang på Universitetet i Oslo (UiO) erfarte Ole Martin at en god blanding var den beste måten, i hvert fall for ham.

Bakgrunn

Ole Martin har bachelor og master i elektronikk og datateknologi fra UiO. Han er genuint interessert i elektronikk, og da han studerte ønsket han å få størst mulig læringsutbytte. Ideen om å lage en LED Cube blomstret frem etter blant annet diskusjoner med venner og lesing av diverse artikler om teamet.
– Da jeg studerte snakket jeg med flere som hadde egne prosjekter ved siden av studiene. De syntes en praktisk tilnærming, blandet med teori, var en god måte å lære seg pensum på. Jeg har lenge tenkt på å lage en LED Cube – det er et relativt enkelt prosjekt som innebærer å forstå de ulike disiplinene innen det å utvikle et produkt. Derfor er dette et godt prosjekt å starte med om en ikke har lagd noe lignende før.

Teknologi

– En LED Kube er en kube bestående av mange LED-lys, i mitt tilfelle 4x4x4. Mikrokontrolleren har innebygde programmer som vises i form av forskjellige lysshow. Da jeg skulle lage LED Kuben brukte jeg en Arduino Nano som styrer en 4-til-16 dekoder. Det er denne dekoderen som styrer hvilke LED-kolonne som skal lyse. For å styre de ulike lagene styrer Arduinoen fire transistorer som kobler hver av de fire lagene til enten Jord eller Power (5V). Dette betyr at hver LED får et koordinat i et koordinatsystem. For å få en LED til å lyse, så sendes det et tall mellom 0 og 15 til dekoderen som åpner for riktig kolonne samtidig som transistoren for det angitte laget blir åpnet. Dette gjør at det kun er én kolonne som lyser av gangen, men fordi de som regel switcher fort, så kommer illusjonen om at flere lyser samtidig. For å se hvilke program som spilles av i LED-griden, brukte jeg en chip som håndterer et syv-segment display – denne viser et tall mellom 0 og 15, som indikerer programmet. Arduinoen er programmert med sitt eget språk, men siden dette er et modifisert C-språk, så kan man nesten si at den er programmert i C.

Fremgangsmåte

Ole Martin gikk gjennom syv steg da han lagde sin LED Cube, og anbefaler alle fremtidige LED Cube-skapere å følge dem, nøye.

Steg 1: Ha god tid!
Når du skal lage en LED Cube må du sette av tid – du skal tross alt lodde 64 LEDs.

Steg 2: Bygging av LED-lagene.
Når du skal lage et nett av 4×4 LED-lys, kan det være lurt å bruke en mal – i dette prosjektet gir frihåndslodding sjeldent et vakkert resultat. Den enkleste måten er å bruke folie med forhåndsboret mønster. Den litt mer avanserte, og ikke like enkle måten, er å bruke et stykke treverk. Jeg brukte en mal som jeg hadde laget i treverk med 5X5 hull i riktig avstand. Siden jeg hadde plass til det, tenkte jeg at jeg ikke tapte noe på å lage en mal til en 5X5 samtidig.

Steg 3: Test hver LED
Fungerende LED-lys er åpenbart viktig – hele poenget med LED Cuben er å lage et lysshow. Derfor er det viktig å teste at alle LEDene fungerer, og et godt tips er å gjøre dette før LEDene loddes sammen! Om det skulle være en LED som ikke fungerer, er det mye enklere å fikse det allerede her i steg 3. I dette prosjektet hoppet jeg over steg 3, så jeg anbefaler alle å ikke gjøre det – for min del ble det vanskelig å sjekke at alle var montert samme vei.

Steg 4: Lodding av LED-lag
Når kubens fire lag skal loddes sammen, er det viktig å huske på litt forskjellig, blant annet å holde jernet rent – det gjør det enklere å overføre varme til loddetinnet. Det er også lurt å bruke noe for å holde kuben sammen. Et annet aspekt å tenke på er at en lodder lagene slik at kuben i sin helhet blir mest mulig robust og stabil. Dette kan for eksempel gjøres ved at alle LEDene langs yttersiden er koblet til minst to andre LED på samme lag. En annen løsning som jeg ikke tenkte på før det var for sent, er å lodde på en wire som går på tvers av laget for å stive den opp litt.

Steg 5: Lodd LED-lagene sammen
Når du skal lodde lagene sammen til å bli en kube, må du ta deg god tid – husk at den avgjørende timen for kubens utseende er nå.

Steg 6: Bygging av kubens krets og oppkobling
For mange er nok dette det mest tidskrevende. Igjen, ta tiden til hjelp. Det kan være lurt allerede her å teste at kretsen fungerer slik du hadde tenkt. Om du ikke har mulighet til å bygge de ulike kretsene, går det også an å prøve å simulere dem. Et godt verktøy her er for eksempel LTSpice. Når du har sett til at alle komponenter og delkretser fungerer slik som tenkt, så kan du lodde alt sammen. Her kan det være greit å starte med å lodde de minste komponentene først, før du jobber deg opp til de større.

Steg 7: Kode og programmering
I steg 6 ble kuben lagd, fysisk. Men nå er tiden inne for å programmere den og lage lysshowet!

Resultat: