Cubo a led RGB 8x8x8

Devo segnalare che il progetto di Kevin Darrah che andremo a realizzare, insieme al gruppo Open Hardware che si tiene qui a Vigolo Vattaro il primo martedì di ogni mese, .

Il progetto, disponibile a questo indirizzo:

http://www.kevindarrah.com/?p=1424

ambizioso, consiste nel realizzare un cubo composto da 8x8x8 (512) led RGB.
Ogni singolo led, comandato da un Arduino, potrà essere acceso con colore e intensità diversa in modo da poter disegnare all'interno del cubo delle immagini tridimensionali multicolore.
È un lavoro che, mi auguro, impegnerà e appassionerà molte persone con predisposizioni e/o talenti diversi per molte ore.

Il primo oggetto da costruire è la struttura in legno che servirà per collegare 8 led RGB a una distanza fissa di 2,5 cm per creare le 64 (8x8) colonne.

Ecco i pezzi in legno che ho assemblato fissandoli con delle viti da 3x30:

La struttura terminata che servirà per saldare 8 led uno sopra l'altro:

Prima di iniziare è stato necessario piegare i piedini dei led RGB.

Per fare questo è stato importantissimo l'aiuto dei partecipanti della serata Open Hardware del 7 gennaio, muniti di pinza.

Primo passo, dopo aver infilato i due fili rigidi da 0,6 mm, è quello di inserire i led nel foro predisposto e poi saldare le estremità a sinistra e a destra dei colori rosso e blu:

Tolti i fermagli e inserito il terzo filo vanno saldate le estremita piegate verso l'alto del colore rosso. L'anodo comune (positivo) al momento viene lasciato libero.

Al termine, dopo aver tagliato le estremità in alto dei fili lunghi rigidi, basterà sfilare i led saldati dalla struttura.

Ora con tronchesino vanno tagliati tutti i conduttori in eccesso degli otto led.

Questa è la prima colonna delle 8 di un piano x 8 piani (64 in totale) che andrà a costituire il cubo da 512 led.

Luca Zucchelli e Matteo Perini testano il funzionamento dei led della prima delle due colonne prodotte durante l'incontro del gruppo Open Hardware del 7 gennaio 2013.

Le prime otto colonne pronte per collegare insieme i comuni delle varie righe.

Il primo piano assemblato.

I primi quattro piani inseriti nei fori del piano in legno.

Il cubo finalmente assemblato con tutti i conduttori dei tre colori dei singoli led e dei comuni (anodi) degli otto piani che escono dalla base in legno.
 

Il circuito stampato realizzato in Kicad (contenente i Mosfet) che alimenterà gli otto piani del cubo:

Lo stampato realizzato in Kicad:

Lo stampato finito

Il circuito di potenza montato:

Il secondo stampato per l'alimentazione di 8 colonne
(64 R + 64 G + 64 B = 192 colonne)
(192/8 = 32 stampati)

Lo schema elettrico realizzato in Kicad:

Lo stampato realizzato in Kicad:

I file dello schema e dello stampato in kikad li trovate nella sezione Downlod.

Lo stampato realizzato da www.5pcb.com. C'è un errore che ho corretto nei file da scaricare: i transistor da usare non sono i BC547 come scritto sullo stampato ma i 2N3904.

Attenzione perché i due transistor, seppur compatibili, hanno i piedini CE invertiti.

Il primo circuito assemblato:

I cavi che serviranno a collegare le schede alle 192 (64x3) colonne di led RGB.

Ecco alcune foto della realizzazione del primo cavo piatto a 32 conduttori multicolore che sono stati saldati a 1 connettore maschio a 32 pin.

I 6 cavi piatti da 32 conduttori ciascuno con i connettori maschio a 32 pin sui due lati.
I coperchietti gli ho stampati con la stampante 3D.

Ora inizia il lavoro di collegamento dei terminali dei led RGB ai 6 connettori femmina che ho inserito nella base in legno.

Ho terminato di collegare i led del primo piano.

Gli 8 (righe) x 8 (colonne) x 3 (RGB) = 192 estremi dei led con 192 x 2 = 384 saldature sono stati tutti collegati ai sei connettori femmina da 32 pin.
Per i collegamenti ho usato dei cavi piatti da otto conduttori perché mi sembrava troppo complicato farlo con una piattina da 32 fili, anche perché, le saldatrure per ogni riga di led erano 24 e non 32. Quella da 24 avrebbe creato problemi a saldarla si connettori: 8, senza farlo apposta, è il minimo comune denominatore fra 32 e 24.
Come sempre, ho usato del tubo termorestringente una saldatura si e una per evitare eventuali corto circuiti fra canali adiacenti.

Ho collegato anche il connettore DIN a 8 poli che supporta maggiori correnti per alimentare gli anodi degli otto piani.

Ecco finalmente la base chiusa che farà da contenitore dei cavi e da zoccolo al cubo.

Finalmente il cubo finito.

Il cubo finito con i cavi colegati. Manca il cavo di potenza degli anodi realativi agli otto piani.

i 24 circuiti stampati montati sul pannelo.

Inserisco anche i disegni 3D in OpenScad dei due coperchietti per i cavi che ho stampato con la mia RepRap Prusa Mendel:

difference() {
    union() {
        hull() {
            cube([4.5,85.5,10]);
            translate([0,20.75,10])
                cube([4.5,44,10]);
        }
        translate([0,20.75,20])
            cube([4.5,44,5]);
    }
    translate([1,2,0]) {
        union() {
            hull() {
                cube([2.5,81.5,10]);
                translate([0,20.75,10])
                    cube([2.5,40,10]);
            }
            translate([0,20.75,20])
                cube([2.5,40,5]);
        }
    }
}

Finalmente qualcosa sembra funzionare:

I primi test di accensione del colore rosso dei led

Tutti i led rossi accesi

La metà sopra

Il quarto dei led in alto a destra (il cubo nella foto è visto da dietro)

Giuseppe Tamanini