4*4*4の LED CUBE 作りに挑戦してみようかな(3)

製作途上にある4×4×4のLEDキューブですが、前回まででLEDの空中配線作業が完了し、64個のLEDで形成するキューブの形が出来上がりました。

このキューブと、抵抗やトランジスタを配置するための大きめのユニバーサル基板を買ったのですが、値段優先でAliExpressでの購入なので、到着まで2~3週間はかかるかも。

基板を待っている間に製作のモチベーションが下がってしまうかもしれないのと、いきなり基板にハンダ付けってのも怖いので、取り敢えずブレッドボードで組んでみようかと。

ところが、手持ちのコンパクトなブレッドボードでは、キューブに対して幅が足りません。両外側の電源ラインまで使えば、なんとか収まりそうだけど、1本の繋がったラインなのでそれも出来ない。

それならいっそのこと、ブレッドボード配線パターンタイプのユニバーサル基板で作ってみるか。これなら両外側の電源ラインのパターンを何箇所かカットすれば済む話なので。

お手本にしたのは、パターンジェネレーター付きの製作記事

で、先ずは基板上の部品配置を考えていくのですが、どの解説サイトの回路図を “お手本” にしようかと、かなり悩みました。

先ず、4×4×4のLEDキューブをArduinoで制御するのに、大きく分けて2つの方法があるようで。
  1. LEDとArduinoとを(抵抗を介して)直結(4×4×4まではピン数がギリギリ足りる)
  2. LEDとArduinoとの間に74HC595等のICを入れて、出力ピンを増やす
今後、8×8×8といったLEDキューブの製作を視野に入れると、ここはICを使って出力ピン数を増やすというのをやってみたいけど、取り敢えずはシンプルな “直結” 方法にてトライしてみよう。

で、海外含め色んなサイトを巡ったのですが、基本的な知識を持たない私にとっては、どの記事も微妙に説明不足だったりします(Arduinoのプログラムまで含めると)。

そんな中、このサイトの中身を忠実に頼っていけば最後までたどり着けそうだなってのを見つけました。LED CUBE CODE GENERATOR 4x4x4 Arduino という海外の方が書かれているもの。

このサイトが素晴らしいのは、LEDの発光パターンを簡単に作るためのジェネレーターが含まれていること。ソフト上でLEDに模した四角枠を埋めることでパターンを作っていくんです。

ここに決め、サイトに掲示されている配線図を、改めて書き直してみました。

Arduino接続図

PC上で部品配置を考え、それを基板に書き移して

これを元に、基板上に部品を配置してみたのがこちら。ブレッドボートパターンは、配線作業は楽だけど、部品の配置に大きな制限があるので、あれこれ試行錯誤した結果がこれです。

LED CUBE 部品配置(GND追加)
縦方向のアノード柱(Column)の挿し込み位置(16箇所)
各階層(Layer)のカソードから垂らした線材の挿し込み位置(4箇所)
100Ωと1kΩの抵抗の挿し込み位置(16本+4本)
トランジスタ(S8050)の挿し込み位置(4個)
LEDのアノードとArduinoとの接続線(16本)
LEDのカソード~トランジスタ~抵抗からArduinoへの接続線(4本)

この出来上がったものを、実際の基板上にマジックを使って書き写しました。

ユニバーサル基板上にマジックで

決して美しくないけど、これで実際の部品配置作業はかなり楽に、そして正確に出来るでしょう。

かなりゴチャゴチャで美しくないけど

で、地道に部品をハンダ付けしていって出来上がったのがこちら。

基板に部品乗せ完了

本当は、色分けした線材で配線した方が見分けがついていいのですが、取り敢えず赤と黒の2色しか持っていないので、奇数番号は赤、偶数番号は青で交互に配線してみました。

ハンダ面はこんな感じ。ま、あまり人に見せられるような出来ではありませんが。

基板部品取付け

線材の先には、Arduinoのピンソケットに合わせて、ピンヘッダをハンダ付けしてあります。

あっ、いけね。GNDラインを忘れていた。

ってことで、次回はGNDラインの配線から再開予定。


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