ก่อนหน้านี้เราได้สร้างลูกบาศก์ LED 3x3x3 โดยใช้ Arduino และ Raspberry Pi 3x3x3 Cube LED ทั่วไปสร้างโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์บาง แต่ในช่วงนี้เราจะไปทำ3 * 3 * 3 LED CUBE โดยไม่ต้องไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่นี่เราจะใช้ 555 ตัวจับเวลา IC และการตั้งค่าตัวนับไบนารี CD4020เพื่อควบคุม LED Cube
โดยปกติสำหรับการควบคุม LED CUBE เราใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และการเขียนโปรแกรมเพื่อให้ได้รูปแบบที่แตกต่างกัน แต่สำหรับผู้เริ่มต้นมันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนดังนั้นเราจึงใช้การรวมกันของ 555 Timer และ CD4020 IC ซึ่งเหมาะที่สุดสำหรับผู้เริ่มต้น แม้ว่าด้วยวงจรนี้เราจะได้รูปแบบเดียว แต่นี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการทำความคุ้นเคยกับ LED Cubes และการทำงานของมัน เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ 555 Timer IC โดยตรวจสอบวงจรตาม 555 เพิ่มเติมที่นี่
มีหลายประเภทของก้อนที่สามารถออกแบบได้ หนึ่งที่ง่ายที่สุดคือ 3x3x3 LED ก้อน LED CUBE ขนาด 3 * 3 * 3 นี้ประกอบด้วยไฟ LED 27 ดวง (ไดโอดเปล่งแสง) LED เหล่านี้จัดเรียงเป็นแถวและคอลัมน์เป็นลูกบาศก์ ในทำนองเดียวกันเราสามารถสร้างลูกบาศก์ LED ขนาด 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 และสูงกว่าได้ ของ LED สำหรับลูกบาศก์ LED 4 * 4 * 4 งานเกือบสามเท่าเพราะคุณต้องทำงานกับ LED 64 ดวง ด้วยตัวเลขที่สูงขึ้นแต่ละงานจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหรือสามเท่า แต่ทุกลูกบาศก์มากหรือน้อยทำงานในลักษณะเดียวกัน
3x3x3 LED CUBE โดยตัวจับเวลา 555 นั้นง่ายที่สุดเพราะมีข้อดีบางประการสำหรับการออกแบบนี้เช่น
- สำหรับคิวบ์นี้คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการใช้พลังงานหรือการกระจาย
- ความต้องการพลังงานต่ำ
- เราไม่ต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สวิตชิ่งใด ๆ เช่นทรานซิสเตอร์สำหรับลูกบาศก์นี้
- เราต้องการเทอร์มินัลลอจิกที่น้อยกว่าดังนั้นเราจึงไม่จำเป็นต้องใช้ shift register หรืออะไรทำนองนั้น
- ไม่จำเป็นต้องเขียนโปรแกรม
- ไม่จำเป็นต้องมีวงจรที่ซับซ้อน
- ความรู้พื้นฐานวงจรเพียงพอที่จะออกแบบโครงการนี้
ส่วนประกอบที่ต้องการ:
- ตัวต้านทาน1KΩ (10 ชิ้น)
- ไฟ LED 27 ดวง
- 555 ตัวจับเวลา IC
- CD4020 ตัวนับไบนารี IC
- หม้อ 10K
- ตัวเก็บประจุ 10uF
- แหล่งจ่ายไฟ 5v
- เครื่องมือบัดกรีสำหรับสร้าง LED Cube
คำอธิบายวงจรและการทำงาน:
ที่นี่เราได้ใช้ LED คิวบ์เดียวกับที่เราเคยใช้กับ Raspberry Pi มาก่อนและการสร้าง LED Cube นี้ได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ในโครงการนั้น โปรดตรวจสอบสองโครงการด้านล่างเพื่อสร้างคิวบ์ LED อย่างถูกต้องโดยการบัดกรี 27 LED ตามลำดับ:
- DIY 3X3X3 LED Cube พร้อม Arduino
- 3X3X3 LED Cube พร้อม Raspberry Pi และ Python Program
เมื่อทุกอย่างเสร็จสิ้นคุณจะมีลูกบาศก์แบบนี้
วงจรแผนผังของ 3x3x3 ลูกบาศก์ LED ใช้ 555 จับเวลาจะแสดงในรูปด้านล่าง
ดังแสดงในภาพเรามีทั้งหมด 12 พินจาก CUBE มากกว่าที่9 Pins เป็นเรื่องธรรมดาบวกและ 3 ขาเป็นขั้วลบทั่วไป จำแต่ละคอลัมน์แทนขั้วบวกและแต่ละชั้น (แถว) แทนขั้วลบ
เนื่องจากเราควบคุมเฉพาะ LED CUBE โดยตัวนับ CD4020 จึงไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมที่ขั้วลบ ดังนั้นเราจึงได้ทำการต่อสายดินเชิงลบทั่วไปทั้งสามดังแสดงในแผนภาพวงจร ด้วยสิ่งนี้เราจะมี 9 ขั้วบวกจาก 9 คอลัมน์ของ LED cube
สำหรับวงจรนี้ก่อนอื่นเราต้องออกแบบ Square Wave Generator หรือ Astable Multivibrator โดยใช้ NE555 timer IC ดังแสดงในวงจรด้านล่าง:
ที่นี่ชิป 555 สร้างคลื่นสี่เหลี่ยมสำหรับ LED เพื่อสลับระหว่างเปิดและปิด โพเทนชิออมิเตอร์ในที่นี้คือการปรับความถี่ของการกะพริบ
เราจะป้อนเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมนี้ไปยังชิปตัวนับไบนารี ตัวนับไบนารีจะนับพัลส์นาฬิกาและจำนวนพัลส์ที่นับจะถูกกำหนดโดยตัวนับผ่านพิน Q0-Q13 เราจะเชื่อมต่อพินเอาต์พุตตัวนับเหล่านี้กับคอลัมน์ LED CUBE ตามแผนผังวงจร ดังนั้นทุกครั้งที่นับจะเพิ่มการเปลี่ยนแปลงลอจิกของพอร์ตเอาต์พุตและด้วยการเปลี่ยนแปลงรูปแบบ LED CUBE นี้
ดังนั้นโดยสรุป 555 ตัวจับเวลาจะสร้างพัลส์นาฬิกาตัวนับนับพัลส์ของนาฬิกาและทำให้พินเอาต์พุตสูงตามลำดับและสุดท้ายรูปแบบ LED CUBE จะเปลี่ยนไปตามเอาต์พุตของ CD4020 นั่นเป็นวิธีการที่3 * 3 * 3 CUBE นำโดย 555-CD4020 เคาน์เตอร์คู่งาน
** ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Master Reset ของ CD4020 ต่อสายดินแล้ว หากปล่อยไว้เพียงอย่างเดียวคิวบ์อาจไม่ทำงาน