4*4*4 LED CUBE 今回はArduinoと74HC595を使って

4×4×4のLEDキューブをArduinoで制御するのには、大きく分けて2つの方法があるようです。
  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
1.の方が考え方としてはシンプルですよね。なので、前作の4×4×4 LEDキューブは、こちらの方法を取り入れて製作しました。

ただ、これだと最大数で4×4×4 までなので、次に目指している8×8×8 のLEDキューブを製作するには、2.の方法をとる必要があります。

ってことで、ICの74HC595自体は既に購入して、その働き方も(少しは)分かった積りではいるのですが、なかなか着手するまでは至らずに、って感じですね。

ところで、いきなり8×8×8キューブに着手するにはハードルが高いので、取り敢えず前回と同じ4×4×4キューブを74HC595を使った回路にて製作してみようかと思います。

64個のLEDを組み上げて

64個のLEDを組み上げていくのは、前回経験済みなので、今回はあっさりと。LEDのカソード側(-側:通常は短い足の方)を90度曲げ、前回作った治具へとはめ、ハンダ付けしていきます。

治具にはめて

これを4回繰り返し、4段分の4×4 LEDが完成。

4段完成

続いて、LEDの曲げてないほうの足(アノード側)をハンダ付けしていってキューブの完成。

4段積み上げ

って感じであっさりと書いていますが、64個のLEDをハンダ付けして組み上げていくのは、本当に根気のいる作業。休み休み少しずつ組み上げていきました。

でも、8×8×8キューブを作るって事は、これを更に8回分繰り返すってことですから、考えるだけでも気の遠くなるような作業に思えて、今から気が重い。

74HC595を使った実体配線図

さて、今度は駆動回路の方に取りかかります。

ネットにて検索したいくつかの回路図を参考にして、下図のような実体配線図を描いてみました。使ったのは、フリーのプリント基板エディタ「PasS」。このソフト、本当に使いやすいです。

Arduinoと接続

ところで、今回回路の製作に使ったのは中華製の安いブレッドボードパターン基板。で、上図で横に走っている何本かの青い線(赤い線も1本)は横繋がりの電源ラインです。

この手の作業に慣れていない私にとってパーツ間を線材で結ぶのは本当に骨の折れる作業でしたが、このブレッドボードパターン基板のお陰で、どれだけ作業が楽になったことか。

上記実体配線図で、[F1]~[F4]は抵抗、トランジスタからカソード同士を繋げた各階層(Layer)へと接続され、一方でピンソケットを介してArduinoの[D5]~[D8]へと接続されます。

また[A0]~[A15]は、縦(Column)の16本のアノードから74HC595の該当ピンへと。

で、実際に出来上がったのがこちら(見せるのが恥ずかしいくらいグチャグチャですが)。

基板完成

ただ、実際に配線しながら気が付いたのは、表側からブレッドボードパターンが分からないのはかなり不便だってこと。これは事前に電源ラインの位置をマジック等で明記しておいた方が良さそう。

上の基板の赤い印のついた穴へと、先に出来上がったLEDキューブの16本の足を差し込んで(これが、結構大変)、ハンダ付けしていきます。

基板とLED合体

最後に、各階層から4本のスズメッキ線を基板上へと下ろして、ハンダ付けしてハードは完成。次回はソフトに取りかかります。


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