Anteriormente, construímos 3x3x3 LED Cube usando Arduino e Raspberry Pi. O Cubo de LED 3x3x3 geralmente é construído usando algum microcontrolador, mas nesta sessão vamos fazer um CUBO LED 3 * 3 * 3 sem nenhum microcontrolador. Aqui nós usaremos 555 temporizador IC e CD4020 configuração de contador binário para controlar o cubo de LED.
Normalmente para controlar um LED CUBE, usamos microcontrolador e programação para obter padrões diferentes. Mas para iniciantes é um processo complexo, então aqui estamos usando a combinação de 555 Timer e CD4020 IC, que é mais adequada para iniciantes. Embora com este circuito só possamos obter um padrão, esta é a melhor maneira de nos familiarizarmos com os cubos de LED e seu funcionamento. Aprenda mais sobre 555 Timer IC verificando mais circuitos baseados em 555 aqui.
Existem muitos tipos de cubos que podem ser projetados. O mais simples é o cubo de LED 3x3x3. Este 3 * 3 * 3 LED CUBE é composto por 27 LEDs (Light Emitting Diodes), estes LEDs estão dispostos em filas e colunas formando um cubo. Da mesma forma, podemos fazer cubo de LED de 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 e no. de LEDs. Para cubos de 4 * 4 * 4 LEDs, o trabalho quase triplica porque você precisa trabalhar para 64 LEDs. A cada número mais alto, o trabalho quase dobra ou triplica. Mas todo cubo funciona mais ou menos da mesma maneira.
3x3x3 LED CUBE por temporizador 555 é mais simples porque existem algumas vantagens neste design, como,
- Para este cubo, você não precisa se preocupar com o consumo ou dissipação de energia.
- Baixa demanda de fornecimento de energia.
- Não precisamos de nenhuma eletrônica de comutação como transistores para este cubo.
- Precisamos de terminais lógicos menores, então não precisamos de registradores de deslocamento ou algo parecido.
- Nenhuma programação necessária.
- Não há necessidade de circuitos complexos
- O conhecimento básico do circuito é suficiente para desenhar este projeto.
Componentes necessários:
- Resistentes 1KΩ (10 peças)
- 27 LEDs
- 555 Timer IC
- CD4020 contador binário IC
- 10K Pot
- Capacitor 10uF
- Fonte de alimentação 5v
- Ferramentas de solda para construção de cubo de LED
Circuito e explicação de funcionamento:
Aqui, usamos o mesmo cubo de LED que usamos anteriormente com o Raspberry Pi, e a construção desse cubo de LED é explicada anteriormente nesse projeto. Verifique abaixo dois projetos para construir corretamente o cubo de LED soldando os 27 LEDs em uma ordem específica:
- DIY 3X3X3 LED Cube com Arduino
- 3X3X3 LED Cube com Programa Raspberry Pi e Python
Depois que tudo estiver feito, você terá um cubo como este,
O diagrama de circuito do cubo de LED 3x3x3 usando o temporizador 555 é mostrado na figura abaixo.
Conforme mostrado na imagem, temos um total de 12 pinos do CUBE. Sobre os quais 9 pinos são positivos comuns e 3 pinos são terminais negativos comuns. Lembre-se de que cada coluna representa um terminal positivo e cada camada (linha) representa um terminal negativo.
Uma vez que estamos controlando apenas o LED CUBE pelo contador CD4020, não haverá necessidade de controle nos terminais negativos. Portanto, aterramos todos os três negativos comuns, conforme mostrado no diagrama do circuito. Com isso teremos 9 terminais positivos de 9 colunas de cubo de LED.
Agora, para este circuito, primeiro precisamos projetar um gerador de onda quadrada ou multivibrador astável usando o temporizador NE555 IC conforme mostrado no circuito abaixo:
Aqui, o chip 555 gera uma onda quadrada para o LED alternar entre LIGADO e DESLIGADO. O potenciômetro aqui é para ajustar a frequência de piscar.
Alimentaremos essa saída de onda quadrada para o chip contador binário. O contador binário conta os pulsos de clock e o número de pulsos contados é dado pelo contador através dos pinos Q0-Q13. Iremos conectar esses pinos de saída do contador às colunas LED CUBE de acordo com o diagrama de circuito. Assim, cada vez que a contagem aumenta, a lógica da porta de saída muda e com este LED o padrão CUBE muda.
Portanto, em poucas palavras, o temporizador 555 gera pulsos de clock, conta os pulsos de clock e torna seus pinos de saída altos de acordo e, finalmente, o padrão do CUBO LED muda dependendo da saída do CD4020. É assim que funciona o 3 * 3 * 3 LED CUBE por 555 temporizador-CD4020 par de contador.
** Certifique-se de que o Master Reset do CD4020 esteja aterrado. Se for deixado sozinho, o cubo pode não funcionar.