Cube LED

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Article en cours de rédaction

Le Projet

Un cube le LED est une structure électronique composée de n^3 LED reliées ensemble, permettant ainsi de visualiser des motifs en trois dimensions. Actuellement nous travaillons sur un cube 4x4x4 en utilisant registres, démultiplexeurs, transistors et un arduino UNO pour le commander. Le système sur lequel nous travaillons actuellement sera par la suite adapté pour fonctionner sur un cube 8x8x8. Le projet étant actuellement en cours de développement, la documentation sera complétée et améliorer au fur et à mesure de l'avancement.

Le Matériel

Cube 4x4x4

  • 64 Led
  • 4 registres (type SN74HC574N)
  • 2 démultiplexeurs (type CD74HC238E)
  • 4 transistors
  • 1 Arduino UNO
  • des résistances
  • des fils électriques de différentes couleurs
  • un fer à souder
  • de l'étain
  • des platines pour réaliser les circuits
  • des trombones

Cube 8x8x8

Non disponible

Le Fonctionnement

Pour allumer les différentes LED du cube, il faut faire en sorte que chaque LED ait une adressage unique afin de pouvoir l'allumer ou l'éteindre. En choisissant un étage et une colonne, on obtient une LED unique. Nous avons donc relié toutes les LEDs d'un étage sur la même masse et toutes les LEDs d'une colonne ont la même borne positive. Le fonctionnement est le même que ce soit pour un cube 4x4x4 ou pour un cube 8x8x8, ou n'importe quelle taille intermédiaire. Seul le nombre de registres, de transistors et de LED change.
Pour chacune des lignes horizontales on utilisera un registre qui stockera l'état des LEDs sur la colonne. Il faut donc autant de registres que de lignes pour que chaque ligne ait un registre.
Les données circulent quand à elle sur un seul bus qui est envoyé simultanément à tous les registres. A l'aide d'un démultiplexeur, on adresse chacun des registres afin de pouvoir choisir quel registre enregistre les informations qui lui sont communiquées et à quel moment.
Enfin pour adresser l'étage correspondant à la LED que l'on souhaite allumé, il faut ou non relier la masse. Cette dernière étape est réalisée avec un démultiplexeur pour adresser l'étage et autant de transistor qu'il y a d'étages afin de fermer ou non le circuit en fonction de si l'on souhaite l'allumer ou pas.
Avec ce système, chacune des LEDs est adressée successivement. Cela n'est pas un problème pour créer des motifs complexes car il est possible d'envoyer les informations beaucoup plus rapidement que cela n'est décelable à l'œil nu.

Les Étapes de fabrication

Fabrication du cube de LED

La première étape consiste à réaliser la structure même du cube. Pour cela il est plus facile d'avoir un patron afin d'avoir un alignement parfait de tous les étages. Nous avons réalisés le patron en découpant des plaques de MDF à la découpeuse laser. Il faut veiller à ce que l'épaisseur du patron soit supérieur à la hauteur de la LED.
Modèle utilisés pour la découpe et photo à venir
Afin de faire fonctionner le cube, il faut relier toutes les masses ensembles sur un même étage que l'on viendra connecter ou non pour l'adressage des LED. On relie ensuite deux étages ensemble en fixant les bornes positives ensembles. Pour relier toutes les masses d'un même étage ensemble, on peut utiliser des trombones dépliés afin de connecter les différentes lignes ensemble pour faire un étage.


Réalisation du circuit électrique

Afin de vérifier le bon fonctionnement du cube et la bonne réalisation des circuits, il est conseillé de procéder par étape et de tester à chaque fois que l'on obtient le résultat escompté.

  1. Souder un premier registre
  2. Tester le circuit avec les tests sur une ligne
  3. Souder le deuxième registre
  4. Tester le circuit avec les tests sur une ligne sur le deuxième registre
  5. Souder le démultiplexeur d'adressage des registres
  6. Tester le circuit avec les tests sur un étage
  7. Souder le troisième registre
  8. Tester le circuit avec les tests sur une ligne sur le troisième registre
  9. Relier le troisième registre au démultiplexeur
  10. Tester le circuit avec les tests sur un étage
  11. Relier le quatrième registre
  12. Tester le circuit avec les tests sur une ligne sur le quatrième registre
  13. Relier le quatrième registre au démultiplexeur
  14. Tester le circuit avec les tests sur un étage
  15. Relier les masses au démultiplexeur d'adressage des masses et aux transistors
  16. Tester le circuit avec les tests sur le cube complet
  17. Récupérer les motifs existants ou en réaliser d'autres

Les programmes tests

Afin de pouvoir tester le bon fonctionnement à chaque étape, nous avons réalisés plusieurs programme pour tester la réalisation électronique.

  • test d'une ligne du cube Github
  • test d'un étage du cube Github
  • test du cube complet Non disponible

Motifs réalisés

Actuellement nous ne disposons d'aucun motif pour le cube de LED.