書籍『はじめてのM5StickC』のご紹介!記事掲載して頂きました。

【電子工作キット】8×8×8 LEDキューブキットを組み上げる!

LEDを8×8×8に立体的に配置したLEDキューブキットを組み上げてみました!
調べてみるとLEDキューブを製作するキット的なものは多数販売されているようですが、今回ご紹介するのは海外サイトBanggoodさんで販売されているキットとなります。

電子工作なんていう趣味を始めてから楽しいのでたまにキットとして販売されているものを作るようになりましたが、国内で販売されているキットに比べて海外製のキットって結構厄介なんですよねー!

国内キットは詳細な組み立て説明書が付属するものが多いのですが、海外製のものって簡易的なものや中には全く説明書が付属していないもがほとんどです。
ここさえクリア出来れば安価で面白そうなものが多数販売されているのが海外キットの魅力ではあります。

そしてこのLEDキューブ、LEDのマトリクス配置に興味を持ちその学習用として入手したものなんですが・・・

昨年秋ごろに手元に届いてはいたのですがダウンロードしたマニュアルが私には非常に難解で、結局いろいろと調べて着手するまでに長い時間を要してしまいました。
結果、組む時にはある程度の構造が理解できてしまったという、もうこの時点で当初の目的は達成できてしまい・・・

まぁーこれが海外キットの魅力の一つでもあるのですがね!
安価で国内キットではあまりお目に出来ない面白そうなものが多く、そして実際に完動品として動くのかチャレンジ的な要素もありと・・・

海外製の電子工作キットは以前Plotclockにも挑戦したことがあるのですが、このキットも説明書等一切付属していないため実際に動くまでにはかなりの時間を要しました。
こちらも結果的にArduinoのプログラムやサーボモーターの動作など理解が深まり結果的に学習用途としては大いに役立ちました。

Arduinoとサーボで動かす時間を書いて消す時計Plotclockを作る![その① パーツ紹介]

たまに海外製の電子工作キットを組んでみるのはその点ではいいかもしれませんね!

そんな事で今回は8×8×8LEDキューブキットを組んでいきたいと思います。
ブログでご紹介するつもりはなかったのですが、Twitterで四苦八苦している状況をツイートしたことがありますが・・・
リンク経由で購入されている興味を持たれた方も多いようなので、少し簡単にはなりますがこのキット製作過程をご紹介しようと思います。(あまり写真撮ってなかったのが残念)
同キット製作でつまずいている方がいましたら参考にしてみて下さい。

8×8×8 LEDキューブキットを組み立てる!

LEDを8×8×8に立体的に配置(マトリクス配置)したLEDキューブとなります。

今回作ったものはLEDが青色に点灯する単色タイプのこちらとなります。(RGBフルカラータイプのものもあるようですね!)

メイン基板は既にはんだ済み状態で届くので基本的にLEDのはんだがメインとなるキットとなります。

LEDのはんだ付けがメインなんですが、そのLEDの数が8×8×8なので計512個必要でかなりの量になります。(予備LEDは20個ほど入っています)

この量のはんだなので部屋が煙だらけ、そして喉も痛くなりと・・・
余談ではありますがこのキット製作後、はんだ吸煙器の必要性を感じ今後のキット製作のためにはんだ吸煙器を自作しました。

自作はんだ吸煙器を3Dプリントパーツで作ってみた!【STLデータ公開】

LEDのはんだ付けなんですが、製品サイトにあるマニュアル内に簡単な回路図(ブロック図)が添付されていたので向きを予想して組んでいきました。

MEMO
今回ご紹介する方法でLEDをはんだ付けしていくと最終的にメイン基板に固定する際にピンのピッチが合わず少し折り曲げて取り付けする必要があります。
取り付けピッチに合わせたい場合LEDの接続向き(取付方向)が変わってきますが、今回ご紹介する方法の方が簡単だと思うのでこれで進めていきます。

①LED点灯チェック用電源を用意する

LEDをはんだ付けしていき最終的に8×8のLEDの板を計8枚メイン基板に接続する形となります。
LEDには極性があり、またかなりの数なので接続ミスも出てくるかと思います。

最終的にメイン基板にはんだ付けしてしまうと修正が非常に困難となるので各ブロック完成ごとにLEDの点灯チェックをしておくのをおすすめします。

付属している青色LEDの順方向電圧(VF)は3.0~3.2Vとなっています。

安定化電源などがあれば便利なんですが、VFが3.0Vなので乾電池(1.5V)を2本直列に接続したものにワニ口クリップなどを付けておけば点灯チェックで役立ちます!

②ガイドプレートの作成

LEDをはんだ付けする際のガイドとなるアクリルのプレートが付属しています。
4隅に付属のスペーサーをボルトで取り付け、LEDのハンダ作業に入ります。

③1×8にLEDを接続(計64本)

上記で作ったガイドプレートにLEDを配置してはんだ付していきます。
このガイドプレートには8×8の穴が設けられているので一気にこの数をはんだすることも可能です。

しかしLEDの配置や配線ミスの修正など後々面倒となるので、とりあえず1×8のものを作っていきます。
この1×8に接続したLEDを合計64本作る形となります。

単純作業ですが数が多いのでガイドプレートにはこのようにLEDの極性+(アノード)や−(カソード)を書いておけばいいかと思います。

MEMO
LEDの極性は、足の長い方がアノード(+)・短い方がカソード(−)となります。

LEDの脚を90°折り曲げ下写真のように配置しアノード側をはんだ付けしていきます。

1つ飛ばしに配置すれば作業しやすいかと思います。

1本出来るごとに用意したチェッカーでアノードを固定しておきカソードを接続するとそれぞれ個別でLEDが点灯するかチェックしておきます。

これを計64本作っていきます。

④8×8に配置してはんだ付け(計8本)

1×8に接続したLEDが計64本完成したら、次にこれを8×8の板状にはんだ付けしていきます。
ガイドプレートに先程作成した1×8LEDを8個配置して次はカソード側をはんだ付けしていきます。

この時、カソード側の先端をこのように少し曲げておき配置していきます。

はんだ付けの際LEDの高さが揃わないと最終的に見た目が美しくなくなるのでマスキングテープ等でLEDが浮き上がらないように固定してからはんだ付けすると綺麗に仕上がるかと思います。

こんな感じに短絡しないようにはんだ付けしていきます。

こちらも1枚完成ごとに(計8枚作成)チェッカーを使い点灯チェックを行います。
各行のアノード側を固定し同様にカソード側に接続した際に個別で点灯するかチェックしていきます。

⑤メイン基板に取り付ける

上記8×8LEDの板が計8枚完成したらメイン基板に取り付けていきます。

メイン基板への取り付けは付属のピンヘッダーを使います。

マニュアルには明記されていませんでしたが、ピンヘッダーなので挿すだけでは抜けやすいので私ははんだ付けしました。
その際ピンヘッダーのプラスチック部分ははんだの熱で溶けてしまうので内部の金属部分を取り出しメイン基板とはんだ付けしました。

ピンヘッダーの金属部分のみ計64ヶ所メイン基板にはんだ付け出来たら作成したLEDボードを取り付けていきます。(メイン基板にあるスピーカーを一旦外す必要があります!)

LEDのアノード側をメイン基板側に差し込む向きになります。
この際冒頭でも書きましたがピンヘッダーのピッチとピッタリと合いませんがセンター合わせで脚を少し折り曲げて差し込んでいけば綺麗に収まります。(↓下写真では取り付け向きが逆になっています。すいません)

写真を取り損ねており取り付け向きが写真では逆になっています。
90度回して下写真の左側にLED正面が向く方向が正解となります。(分かりにくくすいません!)

ボード1枚差し込むごとにこちらも根本(ピンヘッダー部分)をはんだ付けして抜けないようにします。

⑥カソード側のはんだ付け

計8枚のLEDボードをメイン基板と接続出来たら余ったカソード側のはんだ付けです。
脚を90度折り曲げ隣のLEDのカソード側とはんだ付けしていきます。

MEMO
真横から見て綺麗に一直線になるように調整しながらはんだ付けしてくださいね!

⑦H1~H8の配線

最後にメイン基板端にあるH1~H8とLEDにワイヤー(付属の白いコード)を接続していきます。
全てLEDのカソード側に接続していきます。

H1は1段目LEDのカソード側にはんだ付け、H2は2段目LEDのカソード側にはんだ付け・・・
H8まで全てはんだ付け出来たら完成です。

最後に!

LEDの量がかなりあるのではんだ作業が大変なキットです。
LEDマトリクスの配置も理解できたので私の当初考えていた目的は達成しました。
4×4×4くらいのサイズならフルカラーでArduinoとか使って作れるんじゃないかな・・・なんて?

点灯パターンはデフォルトで数パターン用意されていますが、PCに接続して新たにパターンを作成することも可能なようですが・・・これはかなり大変そうです!
興味がある方はチャレンジしてみて下さい。

真っ暗な部屋で点灯させたらかなり綺麗なので電子工作好きの方のインテリアにいいかもしれませんね!

後で知ったのですがこのキットの専用アクリルボックスなんてのも販売されているみたいです。
一緒に買っとけばよかったかなと!

興味がある方はこのキット以外にもおもしろいものがたくさんあるのでBanggoodのサイトを覗いてみてはいかがでしょうか。

ちなみにこんなオシャレなニキシー管風時計キットなんてのもありますよー!
これははんだの難易度がかなり高かったー!

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