Tag: LED Cube 4x4x4 1 Color

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.

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:

LED Cube 4x4x4 Code

1 file(s) 15.58 KB

Download

Selamat mencoba

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.

[Show slideshow]

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.

[Show slideshow]

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.

[Show slideshow]

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.

[Show slideshow]

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.

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.