RGB LED Cube 4x4x4 aka. CharlieCube (Pembuatan)

Ini adalah proses dari pembuatan RGB Led Cube 4x4x4 atau Charliecube yang paket KIT nya telah saya post sebelumnya.

RGB LED

Berikut ini adalah foto dari LED yang dipergunakan, yaitu LED RGB berukuran 5mm yang terdiri dari 4 kaki.
LED RGB 5mm ada 2 macam, yaitu Common Anode dan Common Cathode. Yang mana ukuran dari kaki LED adalah Red, Common, Green dan Blue.


Pada Common Anode, kaki Common adalah kutub Positif ( + ) dan pada Common Cathode, kaki Common adalah untuk kutub Negatif ( – ).
Dan jenis yang kita pakai untuk pembuatan Charliecube ini adalah jenis Common Cathode.

Sebelum pembuatan ataupun perangkaian dari LED Cube ini, sebaiknya dilakukan pengecekan seluruh LED yang akan dipergunakan, untuk memastikan semuanya dalam keadaan baik. Artinya, tidak ada yang rusak dan semua warna bisa menyala dengan baik. Karena setelah perakitan, akan sangat menyusahkan untuk memperbaiki bila ada salah satu LED yang tidak menyala.

Seluruh LED perlu dipersiapkan untuk perakitan. Saya melakukannya dengan cara menekuk semua kaki dari setiap LED tersebut menjadi bentuk seperti pada photo berikut.

Pastikan seluruh LED ditekuk dengan cara atau arah yang sama.

Jig

Untuk memastikan semua LED ditekuk dengan ukuran yang sama, saya menggunakan JIG kayu seperti pada foto di atas. Di dalam KIT yang saya buat dan persiapkan, saya juga menyertakan sebuah JIG kayu tersebut untuk memudahkan pembuatan.

Setelah menekuk semua LED tersebut, selanjutnya adalah membuat pilar LED yang terdiri dari 4 LED untuk setiap pilar. Kita akan membutuhkan 16 pilar.
Pilar tersebut disusun dengan memutar posisi setiap LED dengan putaran 90 derajat searah jarum jam. Jadi posisi dari kaki Common keempat LED tersebut tidak ada yang berada dalam 1 posisi yang sama.
Harus diingat bahwa semua pilar harus disusun dengan susunan yang sama persis.

Setelah didapatkan 16 pilar, sebaiknya dilakukan pengetesan lagi. Caranya dengan menghubungkan 1 kaki pilar ke kutub negatif dari battery 3V, dan mencoba menghubungkan kutub positif ke kaki yang lainnya. Tidak boleh ada lebih dari 1 LED yang menyala bersamaan. Dan dengan memindahkan kutub negatif ke kaki yang lain, ulangi pengetesan untuk seluruh posisi Cathode LED. Setelah semua pilar ditest, maka bisa dilanjutkan dengan penyolderan pilar ke papan Cube yang telah saya siapkan.

PCB untuk led ini terdiri dari 2 bagian, yaitu PCB 1 yang terhubung dengan LED, dan PCB 2 yang merupakan otak dari LED Cube aka. Charliecube ini.

Bagian atas, PCB 1, tampak atas dan tampak bawah
Bagian bawah, PCB 2, tampak atas dan tampak bawah

Penyolderan dari setiap pilar juga harus seragam. Posisi dari Cathode dari LED terbawah setiap pilar harus sama antara pilar yang satu dengan pilar yang lain. Dimana posisi kaki Cathode tersebut di PCB telah ditandai dengan kode “C”.

Setelah semua pilar tersolder, maka langkah selanjutnya adalah menyiapkan PCB Controller yang sejatinya adalah sebuah custom board ATMega328P-PU, Arduino UNO Compatible. Pada bagian bawah terdapat rangkaian Softlatch untuk mengontrol power Cube.

Kedua bagian ini, PCB 1 dan PCB 2 akan dihubungkan dengan 2 pasang header 8pin. Dan pada ke 4 sudut PCB 1 dan 2 terdapat lobang untuk baut m3 untuk mengunci spacer sehingga board bisa terhubung dengan baik dan tidak lepas.

Setelah semua telah terpasang dengan baik, maka untuk Cube kita telah siap ditest. Chip ATMega328P yang disertakan dalam KIT telah diisi dengan program sehingga tidak perlu pemrograman lagi untuk bisa menjalankan LED Cube ini. Tapi pada PCB2 juga ada disertakan pin programing melalui USB to serial, sehingga bila diperlukan perubahan, bisa dilakukan dengan mudah.

Bagi yang ingin mendapatkan sketch dari RGB LED Cube 4x4x4 aka. Charliecube ini, bisa didapatkan di sini.
https://github.com/paulustanuri/PT008_RGB_LED_Cube_4x4x4

Dan bagi yang mau menonton video proses pembuatannya, silahkan tonton video berikut ini. Jangan lupa like dan subscribe yah 🙂

Saya juga telah membuat video terpisah, untuk menjelaskan cara kerja dari LED Cube RGB aka Charliecube ini. Selamat belajar 🙂

LED Cube RGB 4x4x4 ( KIT )

Beberapa minggu belakangan ini saya mempersiapkan sebuah KIT dan alat bantu untuk merakit dan membuat LED Cube RGB ukuran 4x4x4.
Akhirnya di awal liburan kemarin saya berhasil menyelesaikan video panduan berisi tahap-tahap proses pembuatan LED Cube tersebut.
Dan sekaligus mengemas KIT tersebut supaya siap apabila ada yang ingin langsung mendapatkan dan mencobanya.

Berikut list komponen yang disertakan dalam KIT tersebut.

  • RGB LED 5mm Common Cathode : 68pcs (yang diperlukan 64)
  • Kawat seng panjang 8-8,5cm : 68pcs (yang diperlukan panjangnya tidak sampai 8 cm, dan jumlah diperlukan 64)
  • IC ATMega328P-PU : 1pcs
  • IC Socket 28pin : 1pcs
  • Crystal 16Mhz : 1pcs
  • Capacitor 22pF : 2pcs
  • Capacitor 0.1uF : 6pcs
  • Capacitor El 10uF : 1pcs
  • Capacitor Radial 1uF : 1pcs
  • Capacitor Radial 10uF : 1pcs
  • Resistor 10k : 2
  • Resistor 100K : 2
  • Resistor 330K : 1pcs
  • Resistor 1K : 1pcs
  • Pin Header Female 1×6 Right Angle : 1pcs
  • Pin Header Female 1×8 Straight : 2pcs
  • Pin Header Male 1×8 Straight : 2pcs
  • Pin Header Male 1×3 Straight : 1pcs
  • Jumper Cap : 1pcs
  • P-Mosfet IRF9540N : 1pcs
  • N-Mosfet 2n70000 : 1pcs
  • Diode 1n4148 : 1pcs
  • Tactile Button 6x6x5 Right Angle : 2pcs
  • Mini Slide Switch : 1pcs
  • Socket DC PCB Mount : 1pcs
  • M3x6 Black Pan Padded Screw : 4pcs
  • M3x5 Male-Female Nylon Spacer : 4pcs
  • M3x10 Female-Female Nylon Spacer : 4pcs
  • M3x7x1 Nylon Flat Washer : 4pcs
  • RGB444 Base Board : 1pcs
  • RGB444 MinSys Board : 1pcs
  • Kabel DC Adaptor Charger USB Male to DC 5.5mm : 1pcs

Bagi yang tertarik untuk mendapatkan kit tersebut bisa mengunjugi lapak PALTA di :

Link untuk sketch yang saya gunakan juga saya share, silahkan didownload bila anda ingin mencoba.

Sedangkan untuk video proses dan tahapan-tahapan pembuatan, bisa ditonton di video berikut :

LED Cube 4x4x4 ( KIT )

Sejak saya menawarkan PCB custom untuk LED Cube 4x4x4 1 warna. Ada masuk permintaan untuk melengkapi PCB tersebut dengan semua komponen yang diperlukan untuk merakit LED Cube tersebut.

Oleh karena ini, beberapa waktu belakangan, saya mengumpulkan komponen yang saya miliki yang diperlukan untuk merakit LED Cube tersebut, dan memikirkan bagaimana mengemas semuanya dalam satu paket yang selain berisi komponen tapi juga bisa memudahkan mereka yang masih baru belajar elektronika atau pun baru masuk ke dunia Arduino.

Berikut ini adalah list dari semua komponen yang terdapat dalam kit tersebut.

  • Cube 1 Colour PCB = 1pcs
  • IC ATMega328P-PU = 1pcs
  • IC Socket 28pin = 1pcs
  • Crystal 16Mhz = 1pcs
  • Capacitor 22pF = 2pcs
  • Capacitor 0.1uF = 3pcs
  • Capacitor El 10uF = 2pcs
  • Resistor 10k = 1pcs
  • Resistor 220R = 4pcs
  • Pin Header Female 1×6 = 1pcs
  • Pin Header Male 1×3 Straight = 1pcs
  • Jumper Cap = 1pcs
  • Power Regulator 5V (7805) = 1pcs
  • Diode 1n4007 = 1pcs
  • Tactile Button 6x6x5 Right Angle = 1pcs
  • Mini Slide Switch = 1pcs
  • Socket DC PCB Mount = 1pcs
  • Mini USB Jack = 1pcs
  • LED 5mm Diffused Blue Colour = 70pcs (yang diperlukan hanya 64, sisanya untuk cadangan)
  • Kabel DC Adaptor Charger USB Male to DC 5.5mm = 1pcs
  • Baut M3 15mm + Mur = 4pcs (untuk kaki)
  • Kawat seng untuk kerangka dan koneksi kaki LED, ukuran panjang kurang lebih 8,5cm sebanyak 50pcs (yang diperlukan panjangnya tidak sampai 8 cm, dan jumlah tidak sampai 50)

Dan kemudian saya juga memutuskan untuk membuat ulang sebuah LED Cube 4x4x4 1 warna tersebut, untuk dapat direkam dan dibuatkan video petunjuknya.
Dan berikut ini adalah video tersebut.


Bagi yang tertarik untuk mendapatkan kit tersebut bisa mengunjugi lapak PALTA di :

Semoga bisa membantu bagi yang masih penasaran dengan LED Cube 4x4x4 1 Warna. Dan silahkan subscribe ke channel saya untuk selalu update dengan video video yang baru.

Mengontrol WS2812B LED Panel Dengan Arduino

WS2812B sebenarnya adalah sebuah chip pengontrol LED RGB. Dengan chip ini, LED RGB bisa dikontrol dengan lebih mudah melalui program. Dan chip ini bisa dirangkai satu sama lain sehingga membentuk LED Strip, Panel dan lain lain. Walaupun sudah terangkai menjadi banyak, chip ini memungkinkan kita bisa mengontrol masing-masing LED yang ada di dalam rangkaian tersebut.

Proyek saya yang berikut ini adalah contoh bagaimana kita bisa mengontrol LED Panel yang menggunakan chip WS2812B dengan menggunakan Arduino. Disini saya menggunakan custom board Arduino yang saya buat sendiri, beserta sebuah Soft Latch board untuk kontrol power, sehingga saya bisa mematikan rangkaian setelah selang waktu tertentu yang saya tentukan di dalam program, atau saat menekan sebuah tombol power, yang sebenarnya hanya tombol momentary.

Proyek ini adalah membuat animasi dekoratif. Yang bisa dipajang di meja kerja atau di lemari pajangan, atau dimana saja kita inginkan.

Kali ini saya tidak akan mempost terlalu panjang mengenai detail dari proyek ini, karena saya telah membuat video berisi penjelasan mengenai informasi tersebut. Jadi saya akan tautkan saja video tersebut di sini. Detail informasi lainnya bisa dibaca pada deskripsi video, seperti komponen yang saya pergunakan dan dimana bisa mendapatkannya.

Link untuk sketch yang saya gunakan juga saya share, silahkan kunjungi link berikut anda ingin mencoba.
https://github.com/paulustanuri/PT004_WS2812B

LED Cube 4x4x4 (Ino Ver2)

LED Cube 4x4x4 adalah rangkaian yang menarik, dan sangat bagus bila dibuat dengan rapih, dan bisa dipajang di meja kerja, atau mungkin disamping tempat tidur sebagai lampu tidur. 

Namun pada program awal, lampu ini akan terus menyala dan mengulang-ulang rangkaian animasi tanpa henti, hingga saklar dimatikan atau hingga listrik terputus.

Pada update ini saya menambahkan function “gotoSleep”, yang memerintahkan chip Arduino untuk memasukin mode “Sleep” sehingga tidak ada rangkaian perintah yang dijalankan, semua lampu akan mati, dan hampir tidak ada pemakaian listrik, sampai system direset atau direstart. Karena pada rangkaian ini sudah ada tombol yang disambungkan ke pin Reset, maka tombol tersebut bisa dipergunakan apabila kita ingin mengulang rangkaian animasi tersebut.

Berikut ini adalah link untuk mendownload versi yang telah memiliki fungsi “gotoSleep”. Fungsi ini saya dapatkan dari channel Kevin Darrah. Rangkaian perintah ini mengakses langsung ke fungsi dari chip ATMega328P-PU.

https://github.com/paulustanuri/PT001_LED_Cube_4x4x4_1Color

Sekaligus saya mau memperkenalkan halaman wiki yang saya sediakan, yang rencananya akan saya isi dengan dokumentasi dari semua papan sirkuit yang telah dan akan saya buat, beserta skema, dan dokumentasi teknikal lainnya.

Silahkan mengunjungi halaman wiki tersebut di alamat di bawah ini : 
https://www.paulustanuri.com/wiki

Dan berikut adalah video terbaru dimana saya mencoba menjelaskan mengenai LED Cube ini, dan sekaligus mendemokan fitur sleep pada versi yang baru ini.

LED Cube 4x4x4 (Cara Kerja)

Pada posting ini saya akan mencoba menjelaskan mengenai bagaimana cara kerja dari rangkaian yang sudah dibuat.

Pada prinsipnya kumpulan LED tersebut kita bagi menjadi Lapis dan Kolom. Setiap 1 titik yang terdiri dari 4 LED menyusun ke atas, kita sebut dengan 1 kolom.  Dan LED Cube 4x4x4 ini memiliki 16 kolom, yang mana masing masing kolom tersebut pada dasarnya adalah sambungan 4 kaki Katoda, atau kutub negatif dari keempat LED yang membentuk kolom tersebut.
Sedangkan Lapis adalah kumpulan LED yang membentuk lapisan horizontal, yang terdiri dari 16 LED setiap lapisnya. Dan dalam 1 lapis tersebut, kaki Anoda atau kutub positif dari seluruh 16 LED tersebut saling terhubung satu sama lain.

Jadi untuk menyalakan 1 buah LED dari kumpulan 4x4x4 tersebut, kita perlu mengetahu kolom ke berapa dan lapis keberapa dari LED yang ingin kita nyalakan tersebut.
Dengan begitu kita bisa menyambungkan kutub positif ke lapis yang dituju, dan kutub negatif ke kolom yang diinginkan.

Untuk keperluan tersebut, kita perlu membuat pemetaan dari pin-pin mana saja yang kita pergunakan untuk masing-masing kolom dan masing-masing lapis yang sudah kita buat.

Dari skema diatas dapat dilihat titik A1 hingga A16 yang adalah titik-titik kolom, serta L1, L2, L3 dan L4 sebagai titik kontrol bagian lapisan telah dihubungkan dengan pin-pin tertentu pada IC ATMEGA328. Kita akan menggunakan nama-nama pin tersebut yang adalah nama PIN Arduino, di dalam program.

Lalu bagaimana menyambungkan titik-titik kolom dan lapis tersebut dengan kutub positif atau negatif rangkaian ?
Ternyata sangat sederhana, saat sebuah pin Arduino diset sebagai pin OUTPUT dan diberi nilai digital LOW, maka otomatis di dalam rangkaian IC, pin tersebut akan terhubung dengan GND (Ground) atau kutub negatif. Dan saat pin output tersebut diberi nilai digital HIGH, maka pin tersebut akan dialiri terhubung dengan VCC atau kutub positif.

Dan dalam keperluan rangkaian LED Cube kita, lampu hanya akan menyala apabila pin pada kutub Anoda diberi nilai digital HIGH dan pin kutub Katoda mendapat nilai digital LOW. Demikianlah cara kita mengatur nyala mati dari setiap LED tersebut.

Tapi harus diperhatikan, arus yang mengalir dari pin Arduino ada batasnya. Masing-masing pin I/O dari arduino memiliki rating arus maksimum sekitar 40mA. Bila kita menarik arus terlalu besar dari pin tersebut, maka kita akan merusak pin itu. Maka pada prakteknya dalam rangkaian yang lebih serius, sebaiknya kita tidak langsung menarik arus lewat pin I/O. Tapi menggunakan transistor atau tambahan komponen sebagai saklar.

Program dan cara pembuatan LED Cube versi ini saya dapat dari sebuah channel youtube milik “Tapendra Mandal”.  Anda bisa langsung menuju video nya di youtube di  www(dot)youtube(dot)com/watch?v=2BlVUKW5hL0&t=53s
Disana juga ada diberikan kode Arduino yang bisa berfungsi dengan rangkaian yang dibuatnya. Dan anda juga mencoba membuat versi sederhana seperti di video tersebut.

Dan karena saya menggunakan board yang saya buat sendiri dengan sambungan titik-titik LED ke pin yang berbeda, maka harus ada penyesuaian pada kode program tersebut.
Kode tersebut dapat di download dari dropbox saya, disini:

Selamat mencoba

LED Cube 4x4x4 (Pembuatan)

Persiapan untuk pembuatan LED Cube 4x4x4 versi 3. 
Jumlah LED yang dibutuhkan sebanyak 64. Saya menggunakan LED Diffused supaya cahaya yang dihasilkan tidak menyilaukan mata.

Setelah semua LED telah diuji dan semua kaki-kaki telah dibengkokkan, selanjutnya adalah proses penyolderan LED. 
Langkah pertama adalah membuat 4 buah Layer LED yang terdiri dari matrix 4×4. Lalu menyolder keempat layer tersebut untuk mendapatkan sebuah Cube utuh, berdimensi 4x4x4.

Pada gambar bisa dilihat, pada setiap layer, semua kaki Anoda saling tersambung. Sedangkan kaki Katoda yang berbentuk lingkaran, akan dihubungkan dengan kaki katoda dari LED yang berada di layer-layer lainnya.

Setelah Cube telah jadi. Langkah selanjutnya adalah mempersiapkan base board. Base board ini adalah salah satu PCB yang saya order ke PCBWay di Tiongkok.
Untuk desain pcb nya sendiri, saya kerjakan menggunakan software Eagle Cad.
Saat menghubungkan Cube dengan base board, saya tidak langsung menyolder semua tiang katoda LED Cube terlebih dulu. Saya hanya menyolder 4 tiang, sekedar hanya agar Cube terbentuk dan bertahan pada posisinya.
Setelah base board siap, dan keempat tiang ini telah dimasukkan ke base board dan tersolder dengan pas, baru saya melanjutkan ke tiang-tiang katoda lainnya.
Setelah semua tersolder rapih, dan flux telah dibersihkan. Maka langkah terakhir adalah memprogram IC ATMEGA tersebut.

Untuk memprogram IC tersebut, bisa dilakukan dengan langsung melalui lobang pin UART yang telah disiapkan pada desain base board. Tapi saya melakukannya dengan memprogram IC secara terpisah dari board. Menggunakan board programmer yang saya buat, yang menggunakan ZIF Socket. Setelah IC telah diisi dengan program LED Cube 4x4x4, IC baru saya tancapkan ke IC Socket pada base board.

 

LED Cube 4x4x4

Setelah berkenalan dengan Arduino, saya pun mencari tahu apa saja yang bisa saya lakukan microcontroller ini. Dan saya menemukan banyak proyek-proyek yang dibuat menggunakan Arduino, dan salah satunya adalah LED Cube.

Ada banyak video tutorial untuk membuat LED Cube, mulai dari ukuran yang kecil, 3x3x3 hingga ukuran cukup besar dan lebih rumit.

Saya memutuskan untuk membuat juga LED Cube, berukuran 4x4x4. Proyek ini hanya memerlukan LED sebagai komponen utama, dan Arduino sebagai Controller. Tambahan beberapa resistor untuk menjaga agar arus yang mengalir melewati LED tidak berlebihan.

Proyek LED Cube yang pertama saya buat, menggunakan prototype board untuk dasar LED Cube. Dari sana saya menggunakan kabel untuk disambungkan ke pin Arduino, seperti yang bisa dilihat pada video berikut.

Hasil dari proyek pertama tersebut saya rasa tidak memuaskan, karena board yang tidak rapih, kabel yang panjang, menyebabkan LED Cube ini agak susah untuk diletakkan di atas meja. Saya pun mencoba belajar membuat desain PCB untuk menyederhanakan rangkaian tersebut, dan menghilangkan penggunaan kabel jumper.
Setelah desain saya jadi, saya pun mencari pihak lain yang bisa membuatkan PCB sesuai dengan desain saya tersebut. Ternyata susah-susah gampang mencari pihak yang benar-benar profesional dan bisa menghasilkan PCB yang sesuai dengan harapan.

Versi kedua dari LED Cube bisa dilihat pada video berikut. 

PCB hasil dari jasa pembuatan PCB lokal yang saya coba, setelah berminggu minggu dan hitungan bulan, akhirnya saya bisa mendapatkan hasil pekerjaan PCB yang telah ditunggu-tunggu. Sangat menguji kesabaran memang. Dan hasilnya juga secara jujur mengecewakan.

Tapi setidaknya saya bisa menguji konsep yang mau saya terapkan, tanpa kabel. Dan untuk Arduino, saya gantikan menggunakan Arduino Pro Mini. Dari hasil pengerjaan sejauh ini, ada beberapa hal yang saya pelajari.
1. LED Bright tidak cocok untuk LED Cube, karena sinar yang dihasilkan terlalu terang dan menyilaukan mata.
2. Arduino Custom sepertinya bisa membuat sirkuit lebih ringkas lagi.
3. Tentunya ilmu mendesain PCB saya telah bertambah pada titik ini.

Selanjutnya saya merancang PCB yang menyertakan chip ATMEGA328. Dan kali ini saya mengorder pembuatan PCB ke PCBway. Sebuah pabrik pembuatan PCB profesional yang berada di Tiongkok. Serta mencari LED Diffused dan komponen-komponen pendukung lainnya. Semuanya dilakukan secara online tentunya. 
Dan berikut adalah hasilnya.

Saya sangat puas dengan hasil pekerjaan PCBway. Mungkin akan saya bahas di posting yang lain untuk ini.

Hasil dari LED Cube ini cukup memuaskan saya, dan saya akan memposting proses pembuatan, dan teknikalnya di posting berikutnya.

Arduino

Ada banyak microcontroller yang tersedia di pasaran. Dan saya telah mengenal microcontroller sejak di bangku kuliah. Namun tidak pernah tertarik untuk mengenal lebih dalam daripada sekedar mempelajarinya sebatas materi dan tugas kuliah. Hingga belum lama ini, setelah mencoba bermain dengan Arduino.
Saya telah mendengar dan mengetahui sekilas tentang Arduino sejak bertahun-tahun silam. Namun baru benar-benar mencobanya belum lama ini.
Arduino yang pertama kali saya beli untuk perkenalan adalah Arduino Mega 2560.

Bukan entry level memang, saat itu saya memilih yang pin nya paling banyak.
Code pertama yang saya coba adalah code contoh untuk menyalakan 1 buah lampu LED. Saat berhasil rasanya senang sekali. Kemudian saya tambahkan beberapa LED lagi dan mencoba mengendalikan nyala/mati lampu-lampu LED tersebut dan membuatnya seperti lampu mobil knight rider ( *yang tahu apa itu “Knight Rider” akan ketahuan range umurnya 😀 )
Sejak itu saya jatuh cinta dan memutuskan untuk mempelajari Arduino lebih mendalam.
Saya pun menambah varian lain dari development board Arduino kedalam koleksi saya, seperti Arduino Nano dan yang paling kecil Arduino Pro Mini.

Saya tidak membeli Arduino Uno hingga saat ini. Tapi saya memiliki beberapa varian Arduino Uno saya sendiri.
Ya, setelah mempelajari skematik Arduino, saya mengetahui bahwa dasar dari Arduino ini adalah hanya memerlukan 1 buah ic, dan beberapa komponen tambahan. Atau banyak dikenal dengan istilah Minimum System.

Dari sana, mulailah saya mulai mencoba-coba membuat board saya sendiri.

Bagi yang ingin mengetahui lebih banyak tentang apa itu Arduino, bisa langsung mengunjungi website resminya di sini.