LED-башня «Цилиндр»: программируемое RGB-искусство из 288 APA106

Компоненты и материалы

• APA106 программируемые RGB LED, 8 мм — 288 шт. (12 колец × 24 LED)
• Arduino UNO — 1 шт.
• МГТФ / луженая медная проволока 0.5 мм² (22 AWG) — для шины питания и данных
• Металлические кольца D=8 дюймов (≈203 мм) — 12 шт. (основа каждого круга)
• Акриловые стержни D=6–8 мм, L=12 дюймов (≈305 мм) — 10 шт. (стоечки башни)

Инструменты

• Паяльник (40+ Вт, лучше 60–80 Вт — кольца массивные)
• Клеипистолет (горячий клей)
• BlueTack (клейкая масса для временной фиксации)
• Накладные радиаторы-крокодилы (для защиты LED при пайке)
• Тиски, плоскогубцы, отвертки

ПО

• Arduino IDE
• Библиотека FastLED (через менеджер библиотек)

Концепция и конструкция

Вдохновение — кривые пересечения цилиндра и плоскости. Башня — 12 колец диаметром 8″ (203 мм), каждое 24 LED (шаг ≈1″ по окружности). Кольца стоят на расстоянии 1″ (25 мм) друг от друга, образуя цилиндр 12″ высотой. Акриловые стержни (6 шт.) жестко связывают кольца в башню.

Почему APA106? Встроенный драйвер — 2 провода данных (DIN/DOUT), нет мультиплексирования, нет сдвиговых регистров. Яркие, удобные. Пик тока — 60 мА/LED (17 А на 288!), но на 10% яркости ~1.7 А, USB справляется. Рекомендую блок 5V/2A+.

Изготовление одного кольца

1. Формовка выводов LED по шаблону: земля (короткий) согнут крючком для удобства пайки к кольцу, данные — прямые.
2. Разметка кольца на 24 равных сегмента. Закрепите кольцо вертикально (обсуждение — самодельный приспособление из тисков/доски).
3. Пайка LED к кольцу: предварительно припояйте кольцо (оно массивное, нужно 5–10 сек на точку при 40Вт). Используйте радиаторы-крокодилы на выводах LED! Пайте землю к кольцу, данные — цепочкой DIN→DOUT.
4. Силовая шина: выпрямите 660 мм луженой проволоки, припаяйте ко всем VCC LED кольца параллельно.
5. Тест кольца: подайте данные на DIN (пин 6 UNO) тестовым скетчем. Исправляйте холодные пайки СЕЙЧАС.

Сборка башни

1. Сделайте 12 колец. Используйте первое кольцо как шаблон для остальных: DIN каждого следующего кольца должен быть в одной точке, чтобы колонны LED совпадали.
2. Соберите нижние 4 кольца: 스페йсеры 22 мм (3D-печать или деревянные чурки) + BlueTack для фиксации.
3. Приклейте 6 акриловых стержней горячим клеем к кольцам (между LED, 4 LED между стержнями). Всё выровняйте идеально перед клеением — потом нельзя изменить!
4. Снимите 스페йсеры, добавьте следующие кольца, соедините питание (все 12 колец параллельно) и данные.
5. Две линии данных: нижние 6 колец → пин 6 UNO, верхние 6 → пин 7. На 8-м кольце на одной линии появились глюки — разделение решило проблему.

Программное обеспечение (FastLED)

FastLED выбрана за: встроенную поддержку APA106, быструю математику, 256-шаговую палитру, удобные фейды, обширные пресеты.

Ключевые функции кода

• setColor(row, col, color) — установить цвет LED по кольцу (row 0–11) и позиции (col 0–23). Сама считает, в какой линии данных (пин 6 или 7) и какой индекс в цепочке.
• Палитра: #define RED CRGB::Red и т.д. — удобные имена вместо CRGB::HotPink.
• setHue(row, col, hue) — цвет по HSV (0–255).
• rotate(ring, dir) — циклический сдвиг содержимого кольца на 1 шаг. Комбинируя — волны, спирали.
• Таблицы в PROGMEM: пересечение цилиндра с плоскостью (18 углов × высоты) и со сферой. Не едят RAM.

Три скетча в архиве

1. RingTest — проверка одного кольца на пине 6.
2. QuickShow — 45-секундный превью.
3. FullShow — 8-минутное шоу из 16 эффектов/анимаций.

Баг и workaround: после множества циклов программа виснет (утечка стека/памяти). В конце loop() добавлен софтовый ресет (asm volatile ("jmp 0") или WDT) — неэлегантно, но работает.

Схема

Фото результата