3x3 LED kubs uz Arduino bāzes: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Sveiki un laipni lūdzam manā pirmajā Instructable.

Es piedāvāju vienkāršu, glītu dizainu iesācējiem 3x3x3 LED kubam. Lai atvieglotu būvniecību, es sniedzu informāciju par pielāgotu PCB, jūs varat izgatavot vai iegādāties instrukcijas, un jūs, tāpat kā es, varat atkārtoti izmantot šī lieliskā Arduino bibliotēkas LED kuba un arduino lib programmatūru.

Viens no dizaina mērķiem bija izmantot tikai caurumu daļas, iesācējam tās ir vieglāk pielodēt, un viss ir viegli pieejams internetā jūsu iecienītākajās izsoļu/iepirkšanās vietnēs.

Dizainu var darbināt, izmantojot USB kabeli vai 7,5-12 V līdzstrāvas adapteri.

Ķēde izmanto samazinātu Arduino kodola dizainu, un jūs varat to ieprogrammēt ķēdē, izmantojot vai nu lētu In Circuit System Programmable (ICSP) programmētāju, vai arī viegli pieejamu USB uz TTL adapteri. Vienīgā programmatūra, kas jums nepieciešama, ir godājamais Arduino IDE.

Šis dizains nav revolucionārs, tas tikai balstās uz dažiem iepriekšējiem darbiem, un es to kārtīgi iesaiņoju. Es ceru, ka jums patiks.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas

Šis dizains izmanto plaši pieejamas caurumu detaļas. Jūsu iecienītajam vietējam izplatītājam vajadzētu uzkrāt nepieciešamās detaļas.

Jums ir nepieciešams Atmega 168p vai Atmega 328p ar Arduino sāknēšanas ielādētāju. Jūs varat tos atrast vietnē Ebay, meklējot "arduino bootloader", pārliecinieties, ka pērkat Dual In Line (DIL) variantu. Jums ir nepieciešama arī B tipa USB ligzda, parasta, vecāka, trekna. Es to izvēlējos, jo to ir viegli pielodēt. Tranzistori, T1-T3, ir universāli NPN tranzistori, kā arī uzskaitītie veidi, jūs varat izmantot BC108, 2N2222, 2N3904 utt., Tomēr vienmēr pārbaudiet tranzistora kontaktligzdu pret PCB.

Svarīgajām gaismas diodēm iegādājieties augstas spilgtuma vai īpaši spilgtas gaismas diodes. Šeit izmantotajam piemēra kubam es izmantoju 10000-12000mcd gaismas diodes no pārdevēja vietnē Ebay. Jūs vēlaties gaišus, lai jūs joprojām varētu redzēt kubu normālā telpas apgaismojumā. Ja vienuma aprakstā ir norādīts skata leņķis, parasti tā 20 grādi, bet jūs varat atrast tādu, kam ir plašāks skata leņķis, apsveriet to. Šīs īpaši spilgtās gaismas diodes nav visskaistākās, skatoties no vienas puses. Jums var nākties izmēģināt dažus dažādu piegādātāju gaismas diodes, pirms atrodat tos, kas atbilst jūsu vajadzībām.

Pilns detaļu saraksts:

Daļa Vērtība Apraksts PCB Jauks zaļš PCB, izgatavojiet to vai iegādājieties to. 27 3 mm gaismas diodes, jūsu izvēlētā krāsā. C1 100n 100nF, 25V, 7,5 mm piķa keramikas kondensators C2 22p 22pF, 25V, 4,4 mm piķa keramikas kondensators

C3 22p 22pF, 25V, 4,4 mm piķa keramikas kondensators C4 100n 100nF, 25V, 7,5 mm piķa keramikas kondensators C5 100n 100nF, 25V, 7,5 mm piķa keramikas kondensators C6 10u 10uF 16V, 5,5 mm korpuss Elektrolītiskais kondensators, 16V C7 22u 10uF 16V, 5,5 mm korpuss Elektrolītiskais kondensators, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 vai ATMEGA328 ar Arduino sāknēšanas lādētāju IC2 L7805T L7805CV 5V, 100mA lineārais regulators, TO92 iepakojums ICSP ICSP Pin galvenes sloksne, 0,1 solis, 2x3 virziens. J1 DCJ0202 līdzstrāvas diametra ligzda, 2.1 JP1 Tapas galvenes sloksne, 0,1 collas solis, 1x3 virziens. Q2 16MHz 16MHz, HC49 korpusa kristāls, 50ppm, zema profila R1 10k 10K 1/4W metāla plēves rezistors 1% R2 1k 1K 1/4W metāla plēves rezistors 1% R3 1k 1K 1/4W metāla plēves rezistors 1% R4 1k 1K 1/ 4W metāla plēves rezistors 1% R5 470 470 1/4W metāla plēves rezistors 1% R6 1k 1K 1/4W metāla plēves rezistors 1% R8 100 100R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R9 100 100R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R10 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R11 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R12 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R13 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R14 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R15 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R16 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R17 470 470R 1/4W metāla plēves rezistors 1% R18 1k 1K 1/4W metāla plēves rezistors 1% R19 LDR Papildu LDR S1 S1 4 kontaktu, 6x6 mm PCB stiprinājuma PTH slēdzis. T1 BC547 BC547/BC548 mazjaudas NPN tranzistors, TO92 T2 BC547 BC547/BC548 mazjaudas NPN tranzistors, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 mazjaudas NPN tranzistors, TO92 X4 USB tipa B ligzda, PCB stiprinājums caur caurumu. 4 x 3-5 mm augsts pielīmējiet gumijas pēdas.

2. darbība: shēmas shēma un darbības skaidrojums

Shēma ir parādīta iepriekš.

Dizains ir balstīts uz Arduino Duemilanove shematisko shēmu, kas ir noņemta līdz vissvarīgākajam. USB uz seriālo ierīci tika noņemta, bet ir sērijas galvene JP1, kas ļauj USB -TTL adapterim ieprogrammēt ierīci, vairāk par programmēšanu vēlāk. Ir arī ICSP galvene.

Dēlis var darboties no USB spraudņa, izmantojot ērtu 5 V barošanu datorā vai lētu mārciņu/dolāru veikalu mobilo tālruņu lādētāju komplektu. Otra opcija izmanto līdzstrāvas kontaktdakšu ieeju, kas pieņem 7-15 V līdzstrāvas ieeju, lai jūs varētu izmantot jebkuru jūsu spraudņa adapteri. Ķēde izmanto tikai 30 mA, tāpēc izmestam adapterim no miruša sīkrīka vajadzētu darboties, pārbaudiet savu nevēlamo kastīti.

Rezistori R12 līdz R17 nosaka strāvu, kas nosaka gaismas diodes spilgtumu. Ar RED LED un parādītajiem 470R rezistoriem strāva ir ~ 5mA uz LED. Lai aprēķinātu LED strāvu, nepieciešams Atmega ierīces izejas spriegums (4,2 V) un gaismas diodes sprieguma kritums uz priekšu, sarkanai gaismas diodei tas ir 1,7 V. Formula ir šāda:

LED strāva = (Atmega izejas spriegums - LED spriegums)/I Led

Ar manis izmantotajām detaļām: LED strāva = (4,2-1,7)/470LED strāva = 5,31mA

Ierobežojiet strāvu no Atmega 168/328 līdz 10 mA

Daži izplatīti LED sprieguma kritumi:

Sarkans 1.7V Dzeltens 2.1V Oranžs 2.1V Zaļš 2.2V Zils 3.2V Superzils 3.6V Balts vēss 3.6V

Tātad jūs varat izmantot augsta spilgtuma zilo LED, rezistors samazināsies līdz 270R. Jūs varat palielināt strāvu līdz 10 mA, manā testēšanā es atklāju, ka pietiek ar 5 mA.

Tranzistori T1-T3 ir plaši izplatīti NPN BJT tranzistori, BC547/BC548/2N2222 uc Tie kontrolē katra no trim slāņiem pārslēgšanos. Rezistori R2-R4 ierobežo rezistora bāzes strāvu.

R6 un PWR LED nav obligāti, kopēti no Arduino, tas ir acīmredzami, ja LED kubam ir ieslēgta strāva.

C2, C3 un Q2 veido pulksteņa ķēdi ierīcei Atmega 168/328p, kas iepriekš ieprogrammēta ar sāknēšanas ielādētāju. Pārliecinieties, ka šeit ievietojat 22pF kondensatorus, nevis citur. Mikroshēma neizdosies startēt. C1, C4 un C5 ir strāvas padeves atvienošana. IC2, C6 un C7 veido vienkāršu lineāro regulatora ķēdi. Par to nav daudz ko teikt, bet pārliecinieties, ka kondensatori ir pareizi uzstādīti. PCB zīmējumā un sietspiedē ir + simboli.

SK1 un R8 un R9 ir seriālais interfeiss. Izmantojot USB-TTL adapteri, varat ieprogrammēt ierīci, izmantojot šeit sniegto piemēru

3. darbība: dizaina failu iegūšana un PCB izgatavošana

PCB dizaina datus var lejupielādēt no Github vietnē

Ir apstrādāti Gerber faili nosūtīšanai uz PCB ražotāju, shematisks un PCB pārklājums-p.webp

PCB varētu izgatavot mājās, es to būtu darījis, bet man beidzās Etchant. Dizainu var izgatavot, izmantojot vienpusēju PCB, un augšējo slāni (attēlā RED) var izmantot, izmantojot konservētas vara stieples saites. Es izmantoju vietni https://pcbshopper.com/, lai atrastu piemērotu pārdevēju prototipiem, kurus izmantoju Elecrow.

Github PCB dizainā ir 3 izmaiņas šeit parādītajā prototipa dizainā:

1. 7805CV regulators ir aizstāts ar mazāku 78L05 regulatoru.
2. PCB samazinājās par 5 mm.
3. Es noņēmu polifūzi no USB +5V plūsmas.

4. solis: PCB montāža

PCB salikšana ir samērā vienkārša. Esmu pievienojis saliktā PCB fotoattēlu un iepriekš minēto izkārtojumu atsaucei. Es vienmēr sāku ar to, ka vispirms uzlieku mazākās detaļas un strādāju uz augšu, īpaši svarīgi, ja jums nav PCB statīva.

1. Sāciet ar rezistoru uzstādīšanu, vēl nelodējiet tos. Pārliecinieties, ka ievietojat pareizo komponentu pareizajā vietā. Lai atvieglotu pārbaudi, novietojiet tos ar pielaides joslu pa labi/apakšā, tas atvieglo pārbaudi pēc tam. Skatiet šeit, ja jums nepieciešama palīdzība rezistoru krāsu kodu noteikšanā. Kad esat pārliecinājies, ka pareizās detaļas atrodas pareizajā vietā, pielodējiet tās.
2. Lodējiet kristālu Q2 vietā un kondensatorus C2 un C3.
3. Lodējiet Atmega168/328 28 kontaktu kontaktligzdu, pārliecinieties, ka 1. tapa ir augšējā augšējā daļā, tas palīdz novērst ierīces ievietošanu atpakaļgaitā.
4. Uzstādiet ICSP un JP1 savienotājus.
5. Uzstādiet kondensatorus C1, C4 un C5, visus 100nF (detaļas kods 104).
6. Lineārais regulators IC2.
7. Uzstādiet tranzistorus T1, T2 un T3. Pārliecinieties, ka neesat mainījis T1/T2/T23 un IC1, jo tie visi ir vienā iepakojumā.
8. Piemērots S1, orientācijai nav nozīmes.
9. Piemērojiet C6 un C7, pārliecinieties, ka polaritāte ir pareiza!
10. Uzlieciet USB savienotāju X4.
11. Uzlieciet līdzstrāvas kontaktdakšu J1.

Pēdējais saliekamais uzgalis ir SIL pagriezta tapas galviņa. Es izmantoju smalku griezēju pāri, lai uzmanīgi noņemtu plastmasu no katras sloksnes tapas, es to atkārtoju, līdz man ir 12 pagrieztas tapas ligzdas, pēc tam, izmantojot knaibles un 3 rokas, pielodējiet katru pēc kārtas uz PCB. Tā kā lielākajai daļai cilvēku nav 3 roku, katru caurumu skārda ar kādu lodmetālu, lai pārklātu spilventiņu, ļauj tam atdzist. Pēc tam uzlieciet lodāmuru, lai izkausētu lodmetālu, un ievietojiet tapu, noņemiet lodāmuru savienojumam. Ja jums ir sausa locītava, jums var būt nepieciešams svaigs lodēt.

Pirms lodēšanas pārbaudes veiciet īsu pārtraukumu, iespējams, dzērienam? Pārbaudiet lodēšanu, pārbaudiet USB savienotāju, jo tapas atrodas tuvu viena otrai un ierīces Atmega168/328 tapas.

Kad esat apmierināts ar lodēšanu, piestipriniet pašlīmējošās pēdas PCB apakšpusē.

5. solis: LED kuba salikšana

Šī ir vissarežģītākā montāžas daļa. Nesteidzieties, nebaidieties.

Esmu pievienojis piezīmes attēliem iepriekš, jo attēls saka tūkstoš vārdu.

Daži svarīgi punkti.

1. Pārliecinieties, ka pozitīvais vads (garāka kāja) ir vērsts uz leju, jo dizains pārslēdzas +V uz 9 gaismas diodēm katrā slānī.
2. Pārliecinieties, ka negatīvais vads ir saliekts 90 grādu leņķī pret gaismas diode, lai izveidotu horizontālās joslas.
3. Veidojiet katru slāni atsevišķi un divreiz/trīskārši pārbaudiet uzbūvi.
4. Pārliecinieties, ka alvas vara stieple, kad to lieto, atrodas pusceļā starp katru gaismas diodes rindu, tas atvieglo piestiprināšanu pie slāņa slēdža stieples.

6. darbība: testēšana un galīgā kuba montāža

Pirms pievienojat LED kubu komplektu vai ierīci Atmega168/328, varat veikt dažas vienkāršas pārbaudes.

Ja jums ir DMM (jums vajadzētu tādu būt, ja veidojat šādu projektu), izmēriet pretestību 28 kontaktu kontaktligzdas 7. (pozitīvajā) un 8. (negatīvajā) tapā, jums vajadzētu būt> 1K. Ja tas ir zemāks par šo, pārbaudiet lodēšanu.

Pēc tam J1 ievadiet 7-15 V ieeju, atgriežoties pie 28 un 7 kontaktu kontaktligzdas 7. un 8. tapām, izmēriet spriegumu, jums vajadzētu redzēt 5 V, bet tas var būt no 4,90 V līdz 5,1 V, tas ir labi. Ja esat uzstādījis R6 un PWR LED, tam vajadzētu iedegties.

Atvienojiet J1, pievienojiet USB vadu X4, pievienojiet kabeli centrmezglam vai elektrotīklam pie 5V USB adaptera, atkārtojiet sprieguma nolasīšanu uz 28 un 7 kontaktu kontaktligzdas 7. un 8. tapām, vai rādījums ir ap 5V?

Iepriekš veiktajām pārbaudēm bija jāpārliecinās, vai barošanas spriegums ir pareizs un pareiza polaritāte.

Pēc tam uzmanīgi ievietojiet Atmega168p/328p ierīci. Vajadzības gadījumā nedaudz salieciet tapas, lai tās atbilstu kontaktligzdai. Izmantojot J1 un 7-15 V barošanas avotu, ieslēdziet strāvu un pārbaudiet, vai drīz pēc ieslēgšanas IC2 sakarst. Ja tā, izslēdziet strāvu un pārbaudiet IC1 orientāciju.

Tālāk uzmanīgi ievietojiet LED masīva pirmo rindu. Pārliecinieties, ka viens no alvas vara stieples atbalsta stieņiem ir tuvu PADL1, PADL2 un PADL3, tas jums būs nepieciešams vēlāk, kad lodēsiet vadu katram slānim. Vislabāk ir sākt ar stūra tapu un, izmantojot adatas knaibles, uzmanīgi salieciet katru tapu, rindu pa rindai, lai tā atbilstu PCB ligzdai. Iepriekš esmu pievienojis pirmā saliktā slāņa fotoattēlu. Izmantojot vienas dzīslas 1/0,6 stieples gabalu, nogrieziet to garumā, kas piemērots, lai no PADL1/PADL2 vai PADL3 pārietu uz katru kuba slāni. Man bija vieglāk ievietot pirmo LED rindu PCB un pielodēt pirmā slāņa vadības vadu (parādīts baltā krāsā), pēc tam atgriezties pie iepriekšējā soļa, izveidot vēl vienu rindu, pēc tam salikt katru slāni uz PCB, jo tas nodrošināja stabilu bāze.

Sāciet ar nākamā slāņa lodēšanu, pielodējot vienu no stūra gaismas diodēm, pēc tam pielodējiet pretējo stūri. Tagad pirms lodēšanas pārbaudiet, vai slānis ir līdzens. Kad esat noregulējis slāni, pielodējiet abas pārējās stūra gaismas diodes, masīvam jābūt gludam, bet vēlreiz pārbaudiet to. Lodējiet atlikušās gaismas diodes. Atkārtojiet slāņa montāžu pēdējam slānim.

7. solis: programmēšana

Atkarībā no jūsu Atmega ierīces, iespējams, būs jāprogrammē sāknēšanas ielādētājs vai vienkārši jālejupielādē kods. Ja jums ir mikroshēma, kurā sāknēšanas ielādētājs jau ir ieprogrammēts, varat izmantot USB -TTL adapteri. Izpildiet šo rokasgrāmatu:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

Varat arī izmantot 2x3 kontaktu programmētās ķēdes sistēmas savienotāju (ICSP), lai to izdarītu, varat izmantot citu Arduino:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Es izmantoju Usbasp programmētāju, kas darbojas ar Arduino IDE, konfigurējiet to, izmantojot izvēlni Tools-> Programmer. Jūs varat lēti izvēlēties Arduino/Atmel AVR programmētājus, izmantojot Ebay vai citas izsoļu vietnes.

Lejupielādējiet LED kubu bibliotēku no vietnes https://github.com/gzip/arduino-ledcube, izpildiet Github sniegtos norādījumus un savā piemēru direktorijā meklējiet “arduino-led-cube-> ledcube”.

Ja izmantojat ICSP programmētāju, pirms noklikšķināšanas uz augšupielādes turiet nospiestu taustiņu Shift, lai uzdotu Arduino IDE lietot programmētāju. Ja izmantojat USB-TTL adapteri, pēc IDE apkopošanas pabeigšanas nospiediet un atlaidiet atiestatīšanu.

Kad parauga kods bija ieprogrammēts, jums vajadzētu būt LED kubam ar skaistiem rakstiem.

Šī ir mana pirmā pamācība, komentāri un atsauksmes ir laipni gaidīti.