2013-06-23 えれくら！第4回

by ohguma

こんなやつです。LEDを立体的に空中配線。（www.instructables.comより）

一般的なArduino用シールド基板上に3x3x3 LED CUBEを実装します。

4x4x4など大きなサイズへの挑戦者は適宜読み替えてください。

足の長い方 Anode 電源の＋へ

足の短い方 Cathode 電源のーへ

ここで注意！直接電源に繋ぐと、

焼き切れます！基本的には【電流制限抵抗】を直列に繋いで使います。

ボタン電池などの大電流を流せない電源などには直接繋いでも大丈夫な場合がありますが、基本的には電流制限抵抗を繋ぐこと。

(A)+

(C)-

(A)+

(C)-

【オームの法則】電圧V=電流I☓抵抗R

抵抗値=(電源電圧ー順方向電圧)÷順方向電流

順方向電圧・電流はデータシートで確認する。

順方向電圧は赤・黄は2V程度、青・緑・白は3V程度。

ズバリの抵抗値がないときは大きめを選ぶ。

定電流ダイオードなら計算不要。

だが高い！ (50円/個) 抵抗(1円/個)で十分。

定格を超える電流は流さないこと。 1/2を目安に。10mA程度。

明るさは電流に比例しない。適当に抑えて使う。

並列に繋がないこと。

詳しくはWikipedia参照。

出力pinが20個のArduinoではLED 27個を直接操作することは不可能。そこで…

レイヤー(階層)単位でLEDを制御します。

各階層のLED点灯を高速に切替。→ダイナミック点灯

3x3x3 LED CUBEShieldの回路図

より大きなサイズも基本的な構成は同じ。

マイコンが供給可能な電流を考慮する。

一般的なArduinoで使われるATmega328P1pinあたり20mA、トータルでも200mA

1階層分の全LEDが同時にONになった場合でも200mAを超えないように設計する。

更にLED以外に階層制御で使うトランジスタのベース電流分(Ib)も加える。Ib=Ic/hfe2N3904：Ic=100mAでhfe=30 → Ib=3.3mA

階層制御のトランジスタの定格も考慮

コレクタ電流(Ic)は定格の1/2をめどに。2N3904 Ic:200mA ←今回使用2SC1815 Ic:150mA

1階層分の全LED同時ONで100mA流すとすると100mA÷9 = 1LEDあたり 11mA

余談ですが、ピン配列に注意2N3904:EBC 2SC1815:ECB

ここまでの計算から

LED9個☓11mA + Ib3.3mA = 103mA→ マイコンが供給可能な範囲なのでOK

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