Upgrade

В ближайшее время я намерен изменить блог, и дополнить его новой информацией.

Оптимизация кода

    После общения на форуме и всевозможных экспериментов удалось повысить скорость вывода изображения на куб. ускорение было достигнуто за счет работы с пинами ардуины на как можно более низком уровне.
хотя вся оптимизация коснулась замены функции digitalWrite на конструкцию которая взаимодействует напрямую с пином(точнее с регистром группы пинов)
 и так меняем конструкции типа:
    digitalWrite(clock, HIGH); //установка логической 1 на контакт clock
    digitalWrite(clock, LOW);  // установка логический 0на
    PORTD |= (1 << _clock); //установка логической 1 на контакт clock
    PORTD &= ~(1 << _clock); // установка логический 0
на

Новые эффекты

    На выходных неплохо посидел над кодом проекта, можно было и лучше но не так много времени было. На данный момент я решил проблему с заменой эффектов, и выстроил некоторую структуру кода готовую к большому количеству эффектов, также сделал автоматическую их смену через каждые 10 секунд. Дальше по коду:

Первый эффект

    Сегодня я посетил радио лавку, взял резисторов, чтобы поднять яркость куба, и набросал небольшой код первого эффекта. Позже я вылажу схему управляющей электроники.
    И так начнем со скетча. Я пока решил сильно не заморачиваться с первым эффектом и отдался магии случайных чисел, а именно из генератора случайных чисел я буду брать 3 координаты и по этим координатам буду инвертировать состояние того или иного диода.

    Сам скетч:

Тест электроники

    Плата управлялки собрана, можно подключать все и пробовать. вот что получилось:

Управляющая электроника готова.

    Наконец-то схема управляющей электроники готова, плата изготовлена при помощи лазерно-утюжного метода.
    

    Малость про него расскажу:

    Первым делом будущую плату необходимо подготовить, подготовка заключается в удалении жира который скопился на медном слое, я удалял при помощи мелкой наждачки, многие после этого обрабатывать обезжиривающими веществами. У меня под рукой не было химикатов, поэтому сразу после обработки наждачкой я приступил к переносу рисунка.

Дела идут.

    По рисунку из прошлой заметки уже практически собрана плата, осталась самая малость, однако из-за работы не так уж и много времени могу уделять проекту... Но дело идет. В ходе последних экспериментов заметил что в кубе не горят 2 диода.... Один сбоку, его будет заменить не сложно, а вот второй.... Сокрыт практически в центре куба... Это немного расстраивает.....
    При сборке этажей я все диоды проверял на целостность, но видимо в последних этажах на радостях того, что почти все готово, пропустил эту парочку... Ну да ладно... Значит будет заметка о том как я менял диоды. Честно скажу надеялся такого не будет, но все таки будет. Ничего не возможного в этой процедуре нету, потребуется куча терпения и собранности
    Но сначала закончу плату, чтобы работала, потом уже займусь ремонтом куба.

Управляющая плата, рисунок

    Время идет, и вот уже нарисована и на стадии изготовления плата управляющей электроники. Конечно мой опыт проектирования печатных плат на позволил мне создать, что то красивое, и мне плата крайне не нравится, слишком уж много дорожек и перемычек получилось.
    Плата выглядит следующим образом:

    Рисовал в программе Sprint-Layout 6 версии пообщавшись на форуме принял меры по увеличению толщины дорожек питания а также у каждого из регистров предусмотрел место под конденсаторы по 0.1 мкФ на питание и на защелку, также развел стабилизатор напряжения, хотел развести разъем питания но не получилось его найти а тормозить не хочется. ладно питание разведу позже, сейчас пока просто его впаяю.
    На днях рисунок переведу на текстолит, вытравлю, залужу, впаяю перемычки и сокеты(хотя может и без них обойдусь) под регистры. и буду проводить следующие тесты.
   
    P.S. На текст не обращайте внимания (плата будет зеркально отражена на текстолит)

Включаю!!!

И так подложка готова, куб установлен, пора на макетке попробовать собрать схему управляющей электроники и попробовать включить.
Как только я накидал все элементы на макетку я подключил куб.
смотрим видео того что получилось:

Подложка

    Подошло время изготовления подложки под куб и попробовать его зажечь. К сожалению  на момент изготовления подложки не было фотоаппарата под рукой, поэтому фото уже готовой. скажу о ней пару слов:

    При изготовлении использовал лазерно-утюжный метод, он достаточно прост, рисуем дорожки на компьютере затем печатаем их на лазерном принтере на глянцевую бумагу.

Неожиданный результат

        Время от времени я экспериментировал, собирая на макетках разные варианты элементов управляющей электроники в результате получилась интересная схема, которая позволяла превратить в сенсорную кнопку любое токопроводящее вещество, в эксперименте участвовала монета и груша, на видео видно:

 ну и для полной картины простая схема которая все это делает:

Устанавлюваю этажи на куб

        Наконец то у меня появилось время написать заметку, совпало с первым днем отпуска, ближайшую неделю смогу больше уделять внимания проекту. Давно уже собирался добавить но все руки не доходили, и так приступим. Этажи я соединял по мере создания. Хотя начал я с соединения целых 4 этажей, связано это с тем, что долго искал ластики на момент добавления заметки оставалось только 2 этажа соединить, но т. к. соединение не менялось от этажа к этажу то нет разницы рассказал бы я про первые два или последние.

         И так начнется все со сборки, т. к. я уже рассказывал просто добавлю новых фоток:

  

3D led cube подрос, рассказываю как собираю этажи

Итак диоды с ebay.com должны подойти со дня на день, но мне их было мало, сходил в свою радио лавку и о чудо, подошли те диоды, что я использую, и прикупил в количестве необходимом для 1 этажа. Расскажу немного о технологии сборки этажей.

Значит самое главное это правильное расположение диодов, для позиционирования я использовал лист от старого шкафа(вроде двп называется) можно и тоненькую фанеру использовать. Рисовал сетку и в перекрестиях сверлил дырки диаметром с мой диод.

сетка выглядит вот так:

Схема управляющей электроники v0.2

И так, в ожидании чуда(момента когда в наличии появятся детали для сборки) решил показать схему на которую будет возложено управление диодами куба.

Схема содержит 9 микросхем с маркировкой 74HC595N соединенных каскадом, номера с 1 по 8 отвечают за управление столбами куба, номер 9 отвечает за этаж, из схемы видно что сначала необходимо записать 8 бит информации о этаже который будет зажигаться в данный момент, потом 64 бита отвечающие за столбцы.

Меняю курс!

Очередной раз сходил в свою радио лавку, коих в моем городе всего 1 нормальная, и там вновь нет нужных мне диодов, принято решение не ждать еще месяц до следующего прихода, а просто заказать диоды на ebay.com, придут за этот же месяц зато сразу в нужном количестве, к сожалению микросхем 74HC595 также нет в моем городе. они также будут заказаны на ebay.com. Возможно, по прибытию деталей придется много чего поменять в проекте.
Данная мера вызвана тем что уже больше месяца проект стоит, что мне крайне не нравится.

Временный застой...

На данный момент мало что могу сказать нового. Сбор информации в интернете навели меня на интересный выход, я уже говорил о том что использование сдвиговых регистров позволяет расширить количество выходов которыми можно управлять, но для более эффективного управления кубом необходимо хранить состояние выходов как можно дольше. я провел эксперимент с комбинацией микросхем 74НС164(8-ми разрядный сдвиговый регистр) и 74НС573(8-ми разрядный триггер, защелка) схема подключения выглядит следующим образом:

Первое разочарование

На днях собрал тестовую схему, которую привожу на картинке, и пробовал с эмитировать работу с этой схемой точно также как ардуина работала бы со всем кубом. Я ни когда не работал с регистрами, можно сказать это первые мои попытки в освоении этих устройств. Я уже писал о том сколько контактов ардуины собираюсь использовать для управления кубом, на схеме представлен минимальный набор компонентов для управления 8 из 64 диодов одного из рядов(этажей) куба. Также привожу скетч для ардуины который зажигает 1 из 8 диодов и собственно я смотрю как он горит.

Схема управляющей электроники v0.1

    Еще немного о электронике. Привожу примерную схему управлялки кубом. Если рисовать всю схему то она займет достаточно много времени, да и размеры будут достаточно большими, на данной стадии когда не совсем понятна вся элементная база я считаю что не целесообразно рисовать всю схему.

Управляющая электроника

    Немного теории о управляющей электронике. Я уже упоминал что для того, чтобы зажечь любой диод в матрице куба мне достаточно 4 контакта от микроконтроллера(хотя можно и на 2 контактах извратится). Я буду задействовать 12 контактов. Теперь подробней:

    И так, для таких случаев когда надо управлять большим количеством контактов имея при этом в наличии всего пару, самым оптимальным является использование дискретной логики, я использую сдвиговые регистры. Регистры бывают разные:

1) Параллельный вход и вывод
2) Последовательный вход и вывод
3) Параллельный вход, последовательный вывод
4) Последовательный вход, параллельный вывод

Немного о CarDuino

Я располагаю CarDuino Nano Duo. Подробнее о этой плате.

Характеристики:

20 цифровых вводов/выводов, 6 из которых могут выдавать ШИМ сигнал и из них 6+2 аналоговых входов с дискретностью в 1024 значений, для сравнения у Arduino Diecimila и Arduino Duemilanove всего 6 аналоговых входов.
Напряжение нагрузки по каждому из выходов 40 мА
Рабочее напряжение микроконтроллера 5В
Входное напряжение на разъеме питания 6-20В
Тип микроконтроллера ATmega328
Тактовая частота 16 МГц
Память программ (Flash) 32 KB
Оперативная память (SRAM) 2 Кб
Энергонезависимая память (EEPROM) 1024 байт
Размер 18 X 43 мм

Как зажечь один диод из всех.

    Идем дальше. Как то мой друг увидел пару этажей и спросил "Как ты их будешь зажигать?" поэтому здесь я немного расскажу о идее вывода изображения на куб.

    Каждый Диод имеет 2 контакта(анод и катод) соответственно подача на них напряжения позволяет светодиоду излучать свет. У куба 64 анода(+) и 8 катодов(-). Всего диодов 512 штук, у каждого 2 контакта, по идее чтобы зажечь 1 произвольный диод нужно пустить напряжение только через 2 контакта, которые уникально его идентифицируют. Но это предполагает достаточно большое количество контактов. У имеющейся у меня CarDuino Nano Duo есть только 14 цифровых выводов позволяющих выводить либо логическую единицу либо логический ноль.

Текущая ситуация.

На сегодняшний день я располагаю следующим уровнем развития проекта:

1) куб готов на 45%
2) управляющая электроника примерно на 5%

Теперь подробнее:
Куб - сама матрица светодиодов готова на 45% хотя многие могут увидеть тут все 50%. Готово 4 Этажа(ряда) из 8. Размер моего куба 8х8х8, изначально я планировал 5х5х5 но когда зашел в радиолавку и посмотрел на расценки на диоды то подумал что в принципе из самых дешевых диодов я могу собрать матрицу 8х8х8.

Что такое 3D Led cube

    И так, начну с небольшого ликбеза. 3D LED куб это матрица из светодиодов(лампочек, но тода будет уже не лед) которая позволяет выводить изображения в 3d. для начала смотрим видео:

    На видео демонстрация одного из таких кубов, собсна с этого ролика я и загорелся. решил собрать свой такой,