Costruire un cubo led 3x3x3 con Arduino Micro
Arduino come sappiamo è una piattaforma molto versatile che permette di realizzare diverse tipologie di progetti. La parte che preferisco maggiormente riguarda la realizzazione di progetti che in qualche modo risolvano o migliorino una attività pratica.
Nonostante ciò molti esperimenti vengono realizzati ai soli fini didattici o ludici. Il cubo led 3x3x3 è sicuramente uno di quei progetti che vengono realizzati per stupire gli amici!
Di tutorial per realizzare cubi led 3x3x3 ne esistono centinaia, ma nonostante ciò ho voluto realizzare anche io l’ennesimo cercando di spiegare la sua realizzazione in modo molto semplice, questo perché molti utenti, che sono alle prime esperienze, hanno bisogno di spiegazioni passo passo molto elementari.
I materiali necessari per realizzare il cubo led sono elencati di seguito:
- 27 led da 3mm, nel mio cubo di colore rosso
- 3 Transistors NPN, io ho usato il 2n2222 ma va bene anche il BC547
- 9 resistenze da 150 ohm 1/4w
- 3 resistenze da 1Kohm 1/4w
- 1 scheda Arduino, nel mio caso una Micro ma va bene anche la UNO
- basetta millefori per montare i componenti
- filo elettrico q.b.
Realizzazione del cubo
il cubo led è formato da tre livelli, o strati, ognuno composto da 9 led. Questi nove led vendono collegati unendo tutti i catodi tramite delle saldature a stagno. Per primo bisogna procedere piegando il catodo di 9 led a 90°
procedendo poi a saldare tra loro i catodi dei 9 led, cercando di formare un quadrato:
dovrete otterrete questa struttura composta da 9 led:
Nella realtà otterremo qualcosa del genere:
come potete osservare dalla figura precedente ho utilizzato un pezzo di cartone ondulato per posizionare in maniera uniforme i led. Il cartone si presta ad essere forato utilizzando il led stesso.
Una volta realizato il primo livello continuiamo con gli altri due livelli. Una volta finito il lavoro dovremmo avere qualcosa del genere:
Ora dobbiamo unire i tre strati di led tra loro formando appunto un cubo. Sovrapponiamo il primo strato con il secondo e con delle saldature collegheremo gli anodi dei led tra loro, una volta saldato il secondo strato si continua posizionando e saldando il terzo strato. La figura seguente da un’idea di come posizionare e saldare gli anodi
per posizionare i tre strati di led uno su l’altro, potete usare delle pinzette a coccodrillo o alcuni supporti per tenere ferma la struttura. Notate che ho utilizzato lo stesso cartone per tenere fermo il primo strato di led per poi andare a saldare il secondo ed il terzo, inoltre per semplificare le saldature i led sono rivolti verso il basso.
A lavoro finito otterremo questo:
la struttura è formata da 9 colonne verticali che collegano gli anodi dei led e da tre righe orizzontali separate che collegano i catodi dei 9 led per strato.
Il circuito elettrico
La struttura dispone quindi di 9 anodi e 3 catodi, dovremmo collegare tutti questi file ai pin dell’Arduino Micro. I 9 anodi sono collegati ai pin di Arduino tramite una resistenza di limitazione da 150 ohm. I catodi invece verranno collegati a massa tramite l’utilizzo dei transistors.
Nella figura seguente potete notare i dettagli del cubo led 3x3x3 ed i relativi collegamenti:
Principio di funzionamento
La parte di realizzazione è sicuramente quella più impegnativa, mentre per la parte software non ci resta che scrivere alcune semplici istruzioni IO. Naturalmente è necessario conoscere il modo in cui si accendono i led, in modo da poter scrivere correttamente un programma.
In pratica per poter accendere i led dobbiamo mettere a livello logico alto uno o piu pin collegati ai 9 anodi (da pin2 a pin9) e successivamente attivare uno o più transistor mettendo a livello logico alto una delle uscite 11, 12 o 13.
Se ad esempio voglio accendere il led numero 1, dovrò mettere alta l’uscita al pin 2 ed attivare il transistor collegato al pin 11. Oppure mettendo alto il pin 11, 12 e 13 otterrò l’accensione contemporanea del led del primo, secondo e terzo strato.