8x8x8 LED kubs: 9 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šajā pamācībā mēs parādīsim, kā izveidot 8x8x8 LED kubu. Viss sākās kā ideja mācību priekšmetam “Radošā elektronika”, kas pieder Malagas Universitātes Elektronikas inženierzinātņu 4. kursa modulim Telekomunikāciju skolā:

Projekts kopumā sastāv no aparatūras un programmatūras līdzprojektēšanas. Aparatūras daļu veido kubs un visi savienojumi, kā arī pamatne, kas atbalsta dizainu. Programmatūras daļa sastāv no mērogojamas bibliotēkas, kas ir ieviesta, lai būtu noderīga citiem projektiem.

Šo kubu kontrolē Arduino Uno, pieci simti divpadsmit gaismas diodes, un, tā kā tās ir atdalītas kolonnās un slāņos, katru var ieslēgt atsevišķi.

Mēs piedāvājam dažus soļus, kas var atvieglot projektu, lai gan tas prasa dažas dienas lodēšanai. Projektam mēs izmantojām zilos gaismas diodes un NPN tranzistorus.

Šeit mēs pievienojam sarakstu ar nepieciešamo materiālu:

• 512 gaismas diodes.
• 64 pretestība 220 omi.
• 9 maiņu reģistri 74HC595.
• 16 2N222 tranzistori.
• Putu dēlis.
• Vairāki metri smalkas stieples (1,2 mm).
• Strip stieple.
• Savienotāji (vīrieši un sievietes).
• Enerģijas padeve.
• Iepriekš urbta plāksne (PCB).
• Atbalsts struktūrai.
• Koka kaste konstrukcijai.

Mēs ceram, ka visiem cilvēkiem patīk šī pamācība.

1. solis: Gaismas diodes veidnes zīmēšana

Pirmais solis ir uzzīmēt veidni karavīra procesa atvieglošanai. Putu plāksnē mums ir jāuzzīmē kvadrāts un jāsadala 64 mazos kvadrātā, kas visi ir atdalīti vienu collu. Neliela kvadrāta krustojumā ar citu mums ir jāizveido caurums ar skrūvgriezi, piemēram, lai ievietotu gaismas diodes karavīriem.

2. solis: izveidojiet bāzi

Mums ir jāizveido bāze, kur atpūtīsies gaismas diodes. Labāk to pagatavot ar koka dēli, kas nav smags, bet ne arī ļengans. Pēc tāfeles iegūšanas mums ir jāatkārto 1. darbība, bet tagad šeit. Mums ir jāatzīmē koks, uzzīmējot 8 collu kvadrātu, kur iekšpusē tiks uzzīmēti vēl 64 kvadrātcollas.

Kad esam visu uzzīmējuši, ir īstais brīdis izmantot urbjmašīnu. Ar 1 mm gabalu mēs izveidosim caurumu, kas caurdurs koku katra kvadrāta krustojumā, lai ievietotu vadus, kas noturēs konstrukciju.

Paņem savu urbjmašīnu un urbj prom!

Mēs esam izveidojuši video, lai parādītu, kā to izdarīt. Galarezultātam vajadzētu izskatīties kā šeit dotajiem attēliem.

3. solis: novietojiet vadus taisni

Struktūrai labāk ir izmantot vadus starp gaismas diodēm, jo tie padarīs struktūru stingrāku vai neelastīgāku. Tā kā parasti vadus pārdod ruļļos, mums tie ir jānovieto taisni. Arī šim solim mums būs nepieciešama urbjmašīna.

Mums ir jāizgriež stieple un jāievieto šķēle urbjmašīnā. Kad tas ir nostiprināts uz tā, mums ir jāuztur otra stieples daļa un jāieslēdz urbjmašīna. Pēc dažām sekundēm vads būs taisns kā svece!

Videoklipā mēs parādām, kā veikt šo procesu, un mēs sniedzam atslēgu procesa paātrināšanai: jūs varat nogriezt garāku vadu, vienu reizi iztaisnot un pēc tam nogriezt.

4. solis: Lodēt slāni

Kad esam pārliecināti, ka visas gaismas diodes ieslēdzas labi, ir pienācis brīdis tās pielodēt. Lai paātrinātu procesu, mums ir jāatdala katodi un anodi.

Šajā solī tiks savienoti visi katodi. Tiks izmantoti 64 LED un 11 vadi: viens katrai rindai un vēl 3, lai noturētu konstrukciju. Jūs varat redzēt, kā mums tas izdevās. Mēs ievietojām 3 monētas pa 10 centiem, lai visus vadus novietotu vienādā augstumā, un tad process sākas.

Pēc lodēšanas ir ļoti svarīgi pārbaudīt, vai visas gaismas diodes ir labi sametinātas. To var izdarīt, izmantojot Arduino, savienojot vadu ar GND un zondējot ar 5V ierakstu, katrs LED, kā redzat videoklipā.

Neaizmirstiet sagriezt katra katoda daļu, kas nav bijusi karavīrs.

Un tagad vienu esi paveicis, turpini ar pārējiem septiņiem!

Mēs izveidojām dažas fotogrāfijas, lai parādītu arī procesu.

5. darbība: izveidojiet kuba struktūru

Ja esat pabeidzis lodēšanu, nākamais solis ir izveidot kuba struktūru. Mēs metināsim vienu slāni virs otra, atdalot to ar dažiem spilventiņiem, kas izgatavoti no putuplasta plāksnes, kā parādīts fotoattēlā.

Šajā solī visi anodi ir jāpieliek pie vadiem. Galvenais ir turēt vertikālos vadus, kad ir pienācis laiks slāni iekļūt konstrukcijā, un jūsu darbs nebūs ļoti sarežģīts.

Kā jau teicām iepriekš, ir ļoti svarīgi pēc lodēšanas pārbaudīt, vai gaismas diodes darbojas pareizi. Neaizmirstiet šajā solī noņemt anoda kājas pārpalikumu. To ir vieglāk izdarīt tagad, nevis beigās.

Procesu pabeigs, kad 8 slāņi anodos būs viens virs otra. Pēc tam anodi tiks pielodēti PCB.

Ir nepieciešams savienot vertikālos kabeļus no pamatnes uz katru vertikālo gaismas diodes slāni, lai pareizi darbotos katrs slānis un orientētu gaismas diodes uz x, y un z asīm. To var redzēt fotogrāfijās.

6. solis: savienojiet pamatni

Mums ir jāmetina atbilstošie slāņi, izmantojot sloksņu vadus, kuriem mēs pievienosim savienotājus, kas nonāks drukātajā shēmā, lai beidzot apgaismotu kubu.

Katrā kolonnā būs metināts kabelis, un katras 8 kolonnas, kas veido vertikālu slāni, tiks savienotas ar to pašu vīriešu savienotāju, kas pēc tam tiks ievietots PCB savienotājā. Horizontālajiem slāņiem būs arī savienotājs, lai katodi būtu savienoti kopā ar PCB.

7. solis: pielodējiet ķēdi

Ievērojot shēmas shēmu, mēs metināsim visas detaļas pie perforētās plāksnes, savienojot nepieciešamos savienojumus un velkot kabeli, ja nav kur metināt.

Šim solim mums ir nepieciešams:

• Perforēta plāksne (var būt sloksnes vai bez raksta). Mēs izmantojām bez parauga
• Pretestības
• Vīriešu savienotāji
• Ieraksti
• NPN tranzistori
• Kabelis no sloksnēm

8. darbība: atbalsts kubam

Mēs izstrādāsim atbalstu mūsu koka gadījumā, kur mēs iepazīstināsim ar shēmu un atbalstīsim kubu.

Kā mums ir veicies? Kastīte 26 cm plata, 31 gara un 10 augsta. Mēs ievietojām dažus mazus balstus, kas neļaus kubam nokrist kastes apakšā, tādējādi sabojājot apakšā esošo shēmu.

9. solis: kods un programmēšana

Kods sastāv no Būla masīva ar 512 vērtībām, kas attēlo katra LED statusu.

Tas ir sadalīts divās daļās, viena ir atbildīga par katra statusa mainīšanu, mainot masīva vērtības, otra daļa ir atbildīga par informācijas nosūtīšanu reģistriem.

Lai nosūtītu informāciju uz reģistriem, tiek izmantota funkcija shiftOut (), kuras ievadei ir baita tipa dati, tā ģenerē pulksteņa un datu signālus sērijveida pārraidei ar reģistriem.

Parādās nepieciešamība tulkot Būla masīvu tipa baitu masīvā, katrs baits ir ieraksts. Atkarībā no kuba lieluma projektēt maiņu reģistru skaitu projektā. Šī koda daļa ir pielāgojama, lai atvieglotu informācijas nosūtīšanu dažāda lieluma kubiem.

Animāciju izveidei kubā mēs izmantojam funkciju voxelWrite (), šī funkcija ļauj mainīt LED stāvokli saskaņā ar dažām koordinātām x, y, z.

šajā saitē uz mūsu GitHub lapu varat atrast noderīgu informāciju: