2014.12.23

8x8x8 RGB LED cube rebuild complete!

ようやく完成しました。動作は安定しており、輝度もアップしました。若干のゴーストが残ってますが、そのうち直していきます。なんとかクリスマスに間に合った。

バッファを咬ましてシフトレジスタへのクロックとラッチ信号を補強しましたが、3ステートバッファの使い方を理解してなくて、しばらく悩んでしまいました。74HC245のAポートBポートを入力/出力とするときにDIRとGの組み合わせで指定するんですね。

カソードコモン側のシンクドライバにはMOSFET、アノード側にはソースドライバを咬ませて、電流不足を解消してます。

8x8x8rgb


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2014.12.13

8x8x8 RGB LED cube リビルドもう少し

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核心部分の配線が終わりました。あと200箇所ほど結線すれば、いよいよ動作チェックです。
今回の製作で改善されるはずのポイントは・・・

1. cube本体の色違いLEDが無くなり、色が揃っているはず。
2. Arduinoでアニメーション表示したときに、勝手にリセットするとか表示列がずれたりすることがなくなるはず。
3. 下の箱が小型になりスタイリッシュになるはず。

1.の原因は、取り寄せたRGBLEDが手持ちの別製品と混じったらしく、28個近くBlueとGreenのピンが違うものを交換しました。
2.の原因はやはりArduinoの出力ピンにシフトレジスタ25個の制御ピンをパラレルでぶら下げたのと、シフトレジスタの電流容量を超えた負荷をかけたのがまずかったようです。

もうひと頑張りします。

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2014.11.10

ユニバーサル基板でモアレ


今日の気付き。8x8x8 LED cube の挙動が安定しないので、この際制御基板を作り直そうと、大き目のユニバーサル基板を何枚か買い込みました。2枚重ねの蛇の目基板を眺めていると、なかなか面白い現象が観察できました。以前より網戸やパンチングスチール版で知ってはいましたが、手元で見ると興味深いです。同じピッチの穴と背景の柄が少しずれると、ちょっとだけしたの柄が顔を見せて、遠めに見ると拡大図に見えるんですよ。

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2014.02.14

8x8x8 RGB LED cube 完成しました。

動作が不安定だった原因をいろいろ考えていました。回路的にはかなり単純なので、理論的には問題ないはずです。ということはアナログ的な要因が怪しいと成ります。以前作った青色LEDの8x8x8キューブの時もゴーストに悩み、結局あきらめた経緯があります。今回は停止してしまうのでデバッグを避けて通れません。

今回のキューブの制御基板は、arduinoからクロック・データ・ラッチ・ブランクの各信号をリボンケーブルで、別基板上のシフトレジスタ25個に送り、それぞれカスケード接続しています。シフトレジスタは74HC595、定番のICです。c-mosタイプのHCシリーズは、電圧で動作するので、消費電流が少なく、スピードも改善されたのでLSシリーズの代替品として売れているようです。

c-mosタイプのロジックICは内部的にはコンデンサのような構造なので、入力端子がHになると微量の電荷が充電されます。入力端子がLレベルになると、接続先のデバイスの出力ピンを通して電荷が放電されるはず。今回のキューブだと、制御信号は25個のICにパラレルでつないでますので、かなりの電荷になり、この電荷の放電が間に合わないのが動作不良の原因のような気がします。

と言うことで、対策としてクロック・ラッチ・ブランク信号線の終端に10kΩの抵抗をプルダウン接続してみたら、無事動いてくれました。

今日の教訓 「デジタル回路で困った時はプルアップ・プルダウン!」

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2014.02.12

8x8x8 RGB LED cubeのデバッグが進まない・・・

とりあえず動いたキューブですが、細かなところで色々と想定外の動作をしてまして、なかなか完成しません。

箱に入れると、だんだん暗くなって点灯しなくなる、基盤に手を触れると復活するといった、いちばん面倒くさい不具合です。点灯箇所の回りこみに関しては、クロックの遅延・波形のなまりが原因だったようで、クロック・ラッチの配線改善で対処できました。

詳しい症状です。

・電源投入後、しばらく(2~30秒)は正常に明滅しているが、いくつかのなかがわ縦列にゴースト発光が見られるようになり、ゴースト以外が明滅しなくなる。

・明滅がとまってゴーストだけになっても、制御基盤のクロックやラッチ周辺の配線を触ると、明滅が再開(マイコン側は普通に動いている。とまるのは制御基盤側)

シフトレジスタは74HC595を25個カスケード接続しており、arduinoのデジタルピンからクロックとラッチをデイジーチェーンで配線しているので、ファンアウト不足か、HCタイプの端子静電容量の問題でクロックが届かなくなっているのかもしれません。間にバッファでもかましてみます。

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2014.02.03

8x8x8 LED cube 1st test

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なんとか配線が終わったので、サンプルスケッチを使って動作テストをしてみました。

輝度が低いので暗くして撮影しました。スマホの動画は暗闇での輝度変化でブレまくるのが残念です。
若干ゴーストが見えるのと、点灯したままのLEDがあるので、今後はデバッグが待ってます。あと、箱の作り直しもしなきゃね。

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2014.01.27

8x8x8 RGB LED cube 制御回路70%完了・・・

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電源系統とシフトレジスタのインターフェースがつながりました。MOS-FETのシンクドライブ回路もなんとかなりました。あとは各シフトレジスタからLED cubeへのコネクタへの結線です。たかだか192本のパラレル結線・・・プリント基板のありがたみが身に沁みる今日この頃です。

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相変わらず、ラッピングワイヤによるスパゲッティ配線です。細心の注意をしつつやってますが、後から結線ミスを見つけるのは至難の業と成ります。ロッククライミングのように一歩一歩確実に結線します。

ちょっと心配事があって、基板とcubeはフラットケーブルとコネクタを使ってスマートに接続するつもりですが、64x3個のLEDを10mAで光らせた場合、カゾードコモンなので、最大2A近く流れてしまいます。大丈夫かなぁ。16x8RGBマトリクスLEDのユニットも似たような電流が流れますので、確かかなり太目の電源ケーブルを使っていたような、でもプリント基板の細いパターンでももつような・・・実際のところどうなんでしょうね?長時間白色で全点灯とかをしなければ問題ないような気もします。

商品として流通させるのなら、しっかりマージンをとった設計しないといけませんけど、とりあえずの試作なんで、このままテストしてみます。

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2014.01.10

RGB cubeの配線・・・

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たかが結線、されど結線!電子工作していると、基板や回路の実装に意識がいって、モジュールやユニット間の結線は適当になっちゃうんですよね。民生品との明らかな違いがここにあると思います。動作確認できて満足するのと、動作するのがあたりまえで、使い勝手や見た目のデザインが問題になる商品では当然クォリティーが違います。

まあ、趣味で苦行をコツコツやっている私なんですが、さすがに今回はなめてました。192本のパラレル結線が適当すぎてエライコトになってます。

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フラットケーブルで横1列の8本ずつを各シフトレジスタ直近に繋げばシンプルじゃん!と思ったのは良かったのですが、RGBそれぞれ固めてシフトレジスタを配置していたので、LEDユニットとフラットケーブルの結線が大変複雑になってしまいました。とどかないとやばいので長めのケーブルを使ったんですが、箱に収まらなく成りました...orz

クレバーな解決方法は「もっと深い箱を作る」ですよね。

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2014.01.04

8x8x8 RGB LED cube 本体完成!

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LED cube 本体の空中配線が終わりました。いや~辛かった・・・丁寧に直線や直角を出しながら作ったつもりが、若干の誤差で微妙に波打ってます。やっぱり専用の冶具を作るべきですね。

思えばRGB-LEDを600本購入してから1年以上塩付け物件化していたプロジェクトです。なんとか立体物にでっちあげた今、達成感は半端ありません。まだ光ってないけど。

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2014.01.02

8x8x8 RGB LED cube まだまだ先が長いです

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明けましておめでとうございます。今年もよろしく。

さて、正月休みに家族の白い目を気にしながら、コツコツとLEDキューブを建造しています。現在4層分の8x8プレートが完了。残りのLEDの足の細工が終わったところです。必要な材料の手配は終わっているので、キューブ本体のハンダ付けが終わったら、適当な板を使ってカッコイイ台を作らないといけません。

8x8x8 LEDキューブの一番の難所は、実は台に空けた穴にLEDの足を全部一度に通す事だったりします。前回も64本のリードを一度に通すのが大変難しかったので、今回192本同時はさすがに無理と考え、ちょっと違った組み立て方をしようと思います。

詳しくはまた後日。

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