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Cube à LED 9x9x9
L'objectif est de proposer une solution matérielle pour la commande d'un cube à LED 9x9x9 (les colonnes sont connectées ensemble via la cathode, les plans sont connectés via l'anode).

Pour réaliser le montage il faut 729 leds, du fil de fer, un support, des résistances et des transistors. Le montage spécifie que les colonnes sont reliées par la cathode et les plans par l’anode. Ainsi on aura à connecter et commander les 81 colonnes (9 plans de 9 leds). Prenons donc 81 résistances de 180 Ohms qui est une valeur calculée pour l’éclairage de leds bleues sous 5V et 10mA.

Une fois les 81 résistances reliées aux cathodes des leds de chaque colonne, on relie chaque résistance à une sortie +5V du microcontrôleur. Quand aux plans, on relie les anodes entre les leds. Cependant comme il faut un courant assez important pour alimenter un étage de 81 leds et que la sortie du microcontrôleur ne délivre qu’un courant maximal de 40mA, il faut 81*10=810mA. Il faut donc amplifier le courant pour atteindre les 810mA. Pour cela on réalise un montage amplificateur à base de transistor NPN en émetteur commun. Il faudra donc 9 transistors NPN. Prenons le 2N2222A

Le 2N2222A possède un béta (hFE) de 75 sous Ic=10mA et Vce=5V ainsi :
Vbe=RIb=R.Ic/hFE=5V ainsi on trouve R=(hFE.Vbe)/Ic=(75*5)/0.010=37500Ω

Prenons donc des résistances de 37kΩ que l’on relie entre la base et une sortie digitale du microcontrôleur. L’amplification réalisée devrait fournir les 810mA à chaque étage du cube.

Un problème majeur se pose lors du branchement entre les 81 connecteurs pour les colonnes. En effet l’Arduino Uno ne possède que 14 sorties digitales. Il faut donc plus de sorties. Pour cela il faut placer des composants 74HC595 qui sont des décodeurs 8 bits et qui fournissent 8 sorties parallèles. Il faut donc 81/8=11 boitiers pour contrôler les 81 colonnes. Il faut un signal d’horloge pour cadencer le composant ainsi il faut relier les broches SRCLK de ces composants aux sorties PWM de la carte.

Ainsi le modèle proposé devrait permettre de commander et de contrôler les leds du cube à leds 9x9x9.

Concernant les coûts, en estimant à peu près j'estimerait à:

- 16 euros pour les LED (8*100 pièces à 2 euros le sachet sur Amazon).
- Quelques euros pour les transistors et les résistances.
- 10 euros pour la carte Arduino.
- 2.50 euros pour 25 composants 74HC595 (Amazon).

Soit un total carte comprise de 30 euros (20 euros si la carte est déjà acquise).

Concernant le fait d'opter pour 2 Arduino Méga, l'idée est intéressante cependant elle est un peu plus chère et le code me semblerait être un peu plus délicat surtout pour piloter le clignotements des leds à l'aide de deux cartes.

Concernant le temps, le montage est assez long du fait du grand nombre de composants et de leds. Estimons à 4h de montage voire plus.
Pour ce qui est du code, un programme simple peut se faire dans l'heure voire moins. En somme une journée de travail me semble convenir pour ce projet (8h-12h).