4x4x4 LED kubs: 13 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Kāpēc veidot šo LED kubu?

* Kad esat pabeidzis, varat parādīt skaistu un sarežģītu rakstu.

* Tas liek domāt un atrisināt problēmas.

* Ir jautri un apmierinoši redzēt, cik labi tas viss sanāk.

* Tas ir mazs un pārvaldāms projekts, ko var apgūt ikviens, kurš vēl nav apguvis lodēšanu un elektroniku, un joprojām ir pietiekami liels, lai parādītu žilbinošus un iespaidīgus modeļus.

* Arduino kodu ir diezgan viegli pārvaldīt.

* Salīdzinoši zemas izmaksas par augstu izklaidi un milzīga summa, ko uzzināsit, ja esat jauns elektronikas lietotājs.

Vispirms es jums parādīšu, kā izveidot šo ātro 4x4x4 led kubu, kura uzstādīšana prasa tikai dažas stundas (kad esat izveidojis džiglus), bet ir arī izturīgs dizains. Es centīšos visu iespējamo izskaidrot, lai visi saprastu manas dizaina izvēles. Visbeidzot es paskaidrošu, kā ieprogrammēt jaunus modeļus 2 dažādos veidos.

Piegādes

Daļas:

1. 10cm * 15cm prototipēšanas dēlis - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 ASV dolāri
3. 120 omu rezistori - 16x $ 0,04 ea (vērtība ir atkarīga no jūsu gaismas diodes, skatiet 7. darbību)
4. 10k omu rezistori - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N kanāla MOSFETS - 4x $ 0.95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5,5 mm līdzstrāvas ligzda - 1x pēc izvēles 0,35 USD
8. Alvas vara stieple 20 AWG - 15 pēdas 0,12 ASV dolāri/pēda
9. Lentes kabeļa 40 diriģents vai cita maza izmēra (AWG) stieple - mazāk nekā 1 pēdas 2,3 ASV dolāri/pēdas
10. 5 mm saplāksnis 6 ", 12" - 1 x 2 ASV dolāri
11. lodēt.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'dēlis - 6 "8,39 ASV dolāri
13. 5 mm izkliedētas gaismas diodes - 64 USD par 15 USD
14. 100nf keramikas vāciņš - 2x 0,25 ASV dolāri

Paredzamās izmaksas par kubu: 40 ASV dolāri (ja detaļas tiek pirktas vairumā, izmaksas par vienu ievērojami samazināsies)

Rīki:

1. Adatu knaibles x2
2. Skalošanas griezēji vai sānu griezēji
3. Lodāmurs
4. Stiepļu noņēmēji
5. Galda zāģis
6. Urbis (ieteicams urbt presi)
7. Zāģis vai lentzāģis
8. Dators programmēšanai

1. darbība: pirmā džiga **

Pirmā džiga sastāv no 2) 0,8 mm urbjiem, prototipa plāksnes un 5 mm cauruma LED. Vispirms paņemiet prototipa dēli (vismaz 2 cm platu un 2,54 mm (0,1 collas) atstarpes centru līdz caurumu centram) atzīmējiet pirmo punktu vienā no tāfeles malām. Pēc tam taisnā līnijā pēc pārvietošanas izdariet vēl vienu atzīmi uz augšu vēl 3 caurumus. Pēc tam atzīmējiet punktu, kas ir 2 caurumi tālāk (sk. 1. attēlu). Tālāk centrā atzīmētajā urbumā urbiet 5 mm caurumu, es izmantoju 13/64 collu uzgali un tas darbojās labi. Vislabāk, ja jūs izmantojiet mazākus gabaliņus un turpiniet darbu līdz 13/64 collām, lai pārliecinātos, ka tas ir perfekti centrēts caurumā, ja tas nav viss kubs. Pēc tam uz ārējā marķējuma izmantojiet 0,8 mm bitus, lai nedaudz paplašinātu Pārliecinieties, ka visi caurumi ir perpendikulāri prototipēšanas plāksnei, ja tādi ir pieejami, izmantojiet urbšanas presi, bet rokas urbis darbosies. Izgrieziet 3) 1 collu kvadrātus Visvieglāk ir izmantot lentzāģi, taču darbosies arī rokas zāģis. Ar Elmera līmi izveidojiet nelielu koka kaudzi ar visām malām, kas sakrīt viena ar otru. Visbeidzot pielīmējiet to prototipēšanas plāksnei, saspiediet to kopā un pagaidiet. Kad viss ir sauss, urbiet visu vēlreiz, lai caurumi prototipēšanas plāksnē izietu cauri koka pamatnei. Ievietojiet 0,8 mm uzgaļus malā izveidotajā caurumā. Ja viss tika izdarīts pareizi, tam vajadzētu izskatīties kā 2. attēlā.

** Attēli, kas attēloti attēlā, ir izveidoti, lai izveidotu 8*8*8 LED kubu, tāpēc tie ir nedaudz lielāki. Jūsu džiga būs mazāka. Šo džigu pamatā ir Stīva Menlija dizains viņa 8*8*8 RGB LED kubam. Tas izskatās un darbojas lieliski. Es ieteiktu apskatīt viņa video.

viņa you-tube kanāls

2. darbība. Otrā džiga **

Otrā džiga ir izgatavota no 5 mm saplākšņa. Sāciet, atzīmējot un sagriežot 3 gabalus, kas ir 4 "pa 2", tāpēc es izmantoju lentzāģi, bet arī rokas zāģis darbotos. Vienā no gabaliem abos galos atzīmējiet 1 collu 2 collu pusē un ievelciet līniju starp abiem. Iepriekš izveidotajā līnijā 4 "pusē ieiet 1/2", nākamajai atzīmei jābūt 1 "no pašreizējās, turpiniet, līdz sasniedzat tāfeles galu. Pārējie divi gabali ir jāsaskaņo un jāpielīmē kopā ar Elmera līmi. Kad līme ir izžuvusi, paņemiet gan marķēto daļu, gan līmēto daļu, saspiediet tās kopā. Izurbiet 5 mm (13/64) caurumus vietās, kur līnijas krustojas uz tāfeles. Pēdējais solis ir salīmēto gabalu caurumu izgatavošana lielāks es devos ar 1/4 ".

3. darbība: trešā džiga **

Trešā džiga ir izgatavota no 1 x 6 collu gabala. Vispirms nogrieziet dēli vieglāk pārvaldāmā, apmēram 5 collu garā sadaļā. Kad tas ir izdarīts, varat to nogādāt pie galda zāģa, lai sagrieztu birzis apmēram 1/4 dziļumā jebkurā orientācijā. Tām jābūt ar atstarpi 1 collas no centra līdz biržu centram. Griezumam (zāģa asmens izveidotajai spraugai) jābūt 0,1 collas platam. Sāciet, nogriežot pirmo slota collu no tāfeles malas. Pēc tam izslēdziet zāģi un pārvietojiet žogu virs 1 collas, atkārtojiet šo procesu, līdz jūsu dēlī ir sagriezti 4 sloti. Džigai vajadzētu izskatīties kā iepriekš redzamajā attēlā.

4. darbība. Pirmā džiga izmantošana

Šī ir vienveidīgākā konstrukcijas daļa, kas saliek visus gaismas diodes vadus. Iemesls, kāpēc vēlaties izmantot šo džigu, ir iegūt izturīgu konstrukciju, kas izskatās lieliski. Paņemiet pirmo džigu, lai saliektu katodu (īss vads, skat. 2. attēlu) līdz tuvākam (0,2 collu) urbjam, tad aptiniet to ap uzgali un atlaidiet to. Paņemiet anodu un salieciet to ap otro uzgali un atlaidiet. Izgrieziet papildu vadiet ar skalošanas griezējiem / sānu griezējiem un noņemiet LED. Izlīdziniet gan anodu, gan katodu. Pagrieziet katodu par 90 grādiem, lai tas būtu vērsts uz leju (skat. 3. attēlu), turpiniet procesu vēl 63 reizes.

Piezīme. Bieži vien ir noderīgi, ja ir adatas knaibles, lai saliektu vadus ap urbjiem.

5. darbība: otrās džiga izmantošana

Pirms mēs izmantojam šo džigu, mums jāiztaisno un jāpārgriež mūsu 20 gabarītu (awg) alvas vara stieple. Vispirms nogrieziet vismaz 36 4 collu stieples sekcijas, vislabāk, ja izveidojat vēl 4 sadaļas, jo tas padara kubu simetrisku (piezīme: ir lietderīgi iztaisnot lielākas stieples daļas, pirms to sagriežat garumā, bet jebkurā gadījumā tas darbosies). Lai iztaisnotu vadu, vienkārši paņemiet divus knaibles un nedaudz izvelciet no katra gala. Šī metode ir grūta, tāpēc, ja jums ir netikums, varat saspiest vadu skrūvē un vilkt no turienes, un jūs iegūsit daudz labāk Rezultāti būs vieglāki. Kad viss vads ir sagatavots, ievietojiet 4 gaismas diodes džigā Nr. 2 (skat. attēlu #2), katodam jābūt vērstam pret jums. Novietojiet vienu no 4 collu stieples daļām caur katoda cilpām, lodējiet visus 4 savienojumus (pirms lodēšanas ieteicams pārbaudīt visas gaismas diodes). Kad esat pielodējis visas gaismas diodes, paceliet augšējo daļu un nospiediet uz džiga, lai gaismas diodes noapaļotos galus novietotu uz līdzenas virsmas. Gaismas diožu rindai vajadzētu iznākt. Tagad veiciet šo procesu vēl 16 reizes.

6. solis: trešās džiga izmantošana

Tagad, kad esat pabeidzis visas 16 LED rindas, ir pienācis laiks izmantot pēdējo džigu. Paņemiet 4 gaismas diodes sloksnes un novietojiet metāla saites vadus vienā no spraugām, pārliecinoties, ka visi caurumi no dažādām sekcijām sakrīt. Ievietojiet vienu no stieples daļām no apakšas uz augšu šīs kolonnas atlikušajos caurumos. Pārliecinieties, ka tas ir kvadrātveida, tad pielodējiet visus 16 savienojumus un pārejiet pie vēl 3.

7. solis: elektronika

Pirmā lieta, kas jums jādara, ir aprēķināt 16 rezistorus, kas nepieciešami kuba darbībai. To var izdarīt, izmantojot šo kalkulatoru vai šo formulu Resistance = (sprieguma avots - LED spriegums) / led strāva. Vienīgā problēma ir tā, ka bieži pārdevējs nesniedz nepieciešamās vērtības. Ja jūs izmantojat saiti, kas sniegta manam LED komplektam, dzeltenajām gaismas diodēm ir nepieciešami 120 omi, jo tās ir 2 volti un zilas - 75 omi 3 v. Ja nevēlaties par to uztraukties, varat vienkārši izmantot komplektā iekļautos 220 omus, un tiem vajadzētu darboties labi, bet jūsu kubs reizēm būs nedaudz blāvs, dzeltenais var būt nedaudz blāvāks (spilgtākā krāsa, ko esmu atradis) no šī komplekta ir zils, izņemot baltu, kas nav izkliedēts).

8. solis: elektronika

Tagad jums ir 2 iespējas, no kurām varat atteikties no zemāk esošās shēmas/izveidot savu izkārtojumu, izmantojot attēlus, lai palīdzētu labā izkārtojumā, pasūtīt pielāgotu PCB, izmantojot zemāk atrodamo Gerber failu (lieliski, ja veidojat vairākas).

PCB un shematisks- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

9. solis: kuba lodēšana pie prototipēšanas paneļa

Tagad, kad elektronika ir savienota kopā, jums jāņem 4 iepriekš izveidotās vertikālās sekcijas. Ievietojiet vienu no sadaļām, kā parādīts pirmajā attēlā, lodējiet to, lai pārliecinātos, ka tā ir kvadrātveida ar prototipa plāksni. Pievienojiet vēl vienu ar 9 caurumiem starp apdari, pievienojot pēdējos 2 tādā pašā veidā.

10. darbība: slāņu savienošana

Tālāk jums ir jāpievieno kopējie katoda slāņi, paņemiet stieples gabalu, kas ir iztaisnots, un novietojiet to uz kopējās katoda stieples gabala, kas izliekas, katrā krustojumā izveidojiet lodēšanas savienojumu. Jums jādara vismaz 4, bet jūs varētu pamanīt, ka es to darīju abās pusēs, lai kubs izskatītos simetrisks. Kad esat veicis visus slāņu savienojumus, kuba slāņiem jāpievieno vads no prototipēšanas plates. To var izdarīt, paņemot iztaisnotu stieples daļu, kuras izliekums ir par 90 grādiem un kas izliekas apmēram 1/2 collu attālumā. Piestipriniet stieples garo galu tuvumā, ja vēlaties izveidot savienojumu ar pirmo slāni, pielodējiet to pie Atkārtojiet, pārvietojot caurumu un pārejot uz nākamo slāni. Kad esat pabeidzis visus 4 slāņu savienojumus, pārejiet pie nākamās darbības.

11. solis: pēdējie vadu biti

Nākamā daļa ir savienot MOSFET kanalizāciju ar slāņiem, skatiet pirmo attēlu. Kad tas ir izdarīts, savienojiet maiņu reģistru izejas ar kuba kolonnām. Sīkāku informāciju skatiet shematiski.

12. solis: kuba programmēšana

Jums ir 3 iespējas kuba kodēšanai, izmantojot norādītos kodus, izmantojiet arduino vai izmantojiet arduino ar python, lai panāktu vieglāku kodēšanas pieredzi. Vienīgais, ko es paskaidrošu, ir arduino ar python, jo to ir visvieglāk lietot, taču jums būs nepieciešama tikai neliela pieredze ar arinoino/valodas struktūru. Sāciet, lejupielādējot visas saites, sākot ar arduino programmatūru un beidzot ar python tkinter bibliotēku. Python redaktora darbības veids lielākoties ir pašsaprotams, vienkārši palaidiet pitona kodu zemāk. Nospiežot saglabāšanas pogu, python apvalks izspļaus bināros baitus, kas jums būs jāielīmē arduino masīvā, kurā norādīts slaidi. Pēc tam arduino masīvam būs jāpievieno aizkave, kurā teikts, ka delay_array jūsu slaidu skaits ir nepieciešamais kavējumu skaits. Maksimālais slaidu skaits, ko varat izmantot, ir 150, pateicoties arduino nano atmiņai, tas izklausās daudz, bet, kad sākat veikt grafiskos tulkojumus, tas ātri apēd šo skaitli.

Kodi ir grupās pa 3, jo es nevarēju tos lejupielādēt kā vienu failu, izņemot pitona failu.

failu grupas (visi grupas faili ir jāievieto vienā mapē, lai tā darbotos pareizi)

grūti kodēts arduino (skaidrs_viss, led_kubs_4x4x4, šovs_ paraugs)

arduino baitu kodēti faili (skaidrs, vienkāršs_programmēšanas_v2, šovs_ paraugs)

python gui (4x4x4 kodu ģenerators V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

docs.python.org/3/library/tkinter.html#mod…

13. solis: tas ir izdarīts

Šajā brīdī jums vajadzētu būt iespējai parādīt vismaz dažus modeļus savā kubā, un cerams, ka viss noritēja gludi.

Ja jums ir kādi jautājumi, uzdodiet tos zemāk komentāros.