LED kocka 4x4x4: 13 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Prečo postaviť túto LED kocku?

* Keď skončíte, môžete zobraziť krásny a zložitý vzor.

* Núti vás to premýšľať a riešiť problémy.

* Je zábavné a uspokojujúce sledovať, ako dobre sa to všetko spája.

* Je to malý a zvládnuteľný projekt pre každého, kto sa chce naučiť spájkovať a elektroniku, a je stále dostatočne veľký na to, aby zobrazoval oslnivé a pôsobivé vzory.

* Arduino kód je pomerne ľahko spravovateľný.

* Relatívne nízke náklady na vysokú zábavu a obrovské množstvo peňazí, ktoré sa naučíte, ak ste v elektronike nový.

Najprv vám ukážem, ako vyrobiť túto rýchlu kocku s LED diódami 4x4x4, ktorá vyžaduje iba niekoľko hodín práce (keď vyrobíte prípravky), ale je tiež odolná a odolná. Pokúsim sa čo najlepšie vysvetliť, aby každý porozumel mojim výberom dizajnu. Nakoniec vysvetlím, ako programovať nové vzory 2 rôznymi spôsobmi.

Zásoby

Diely:

1. Prototypová doska 10 cm * 15 cm - 1 kus za 2 doláre
2. sn74hc595n - 2x 0,57 dolára na deň
3. 120 ohmové odpory - 16x 0,04 dolára za deň (hodnota závisí od vašej diódy LED, pozri krok 7)
4. 10k ohmové odpory - 4x 0,10 dolára za deň
5. Fqp20n06l N -kanálové MOSFETY - 4x 0,95 dolára za rok
6. Arduino nano v3 - 1x 22 dolárov ročne
7. 5,5 mm DC konektor - 1x voliteľný 0,35 USD za kus
8. Pocínovaný medený drôt 20 AWG - 15 stôp 0,12 dolára/stopu
9. Plochý kábel, 40 -vodičový alebo iný drôt s malým prierezom (AWG) - menej ako 1 stopu, 2,3 dolára/stopu
10. 5 mm preglejka 6 palcov, 12 palcov - 1 x 2 doláre za kus
11. spájka.8mm - 1x 10,89 dolára ea
12. Doska 1 palcov x 6 palcov x 4 palcov - 6 palcov za 8,39 dolára
13. 5 mm rozptýlené LED - súprava 64 dolárov za 15 dolárov
14. 100nf keramická čiapočka - 2x 0,25 dolára za deň

Odhadovaná cena za kocku: 40 dolárov (pri hromadnom nákupe dielov náklady na výrazne klesnú)

Náradie:

1. Kliešte na nos ihly x2
2. Splachovacie alebo bočné frézy
3. Spájkovačka
4. Odizolovače drôtov
5. Stolová píla
6. Vŕtačka (odporúča sa vŕtačka)
7. Píla alebo pásová píla
8. Počítač na programovanie

Krok 1: Prvý prípravok **

Prvý prípravok pozostáva z 2) 0,8 mm vrtákov, prototypovej dosky a 5 mm otvoru pre LED diódu. Začnite tým, že prototypovaciu dosku (najmenej 2 cm širokú a 2,54 mm (0,1 palca) rozstup od stredu otvorov k stredu) označíte prvou bodkou na jednom z okrajov dosky. Potom v priamke urobíte po presune ďalšiu značku až 3 ďalšie otvory. Potom označte bodku, ktorá je o 2 otvory vyššie (pozri obrázok č. 1). Ďalej v strede vyvŕtajte dieru s otvorom 5 mm, použil som bit s priemerom 13/64 palcov a fungovalo to dobre. Najlepšie je, ak použite menšie bity a prepracujte sa až na 13/64 palcov, aby ste sa presvedčili, že je v strede dokonale vycentrovaný, ak nie je celá kocka vypnutá. Potom na vonkajšom označení pomocou bitov 0,8 mm mierne rozšírte otvory. Uistite sa, že všetky otvory sú kolmé na prototypovú dosku, ak sú k dispozícii, použite vŕtačku, ale ručná vŕtačka bude fungovať. Rez 3) 1 “štvorce Pásovú pílu je najľahšie použiť, ale bude fungovať aj ručná píla. Pomocou elmerovho lepidla urobte malý stoh dreva so všetkými okrajmi navzájom zarovnanými. Nakoniec ho prilepte k prototypovej doske, upnite ho a počkajte. Akonáhle je všetko suché, všetko znova vyvŕtajte, aby otvory v prototypovej doske prešli celou drevenou podložkou. Vložte otvory 0,8 mm do otvoru, ktorý bol vytvorený na okraji. Ak bolo všetko vykonané správne, malo by to vyzerať ako na obrázku 2.

** Vyobrazené prípravky sú navrhnuté tak, aby vytvárali LED kocku 8*8*8, takže sú mierne nadrozmerné. Váš prípravok bude menší. Tieto prípravky vychádzajú z návrhov Steva Manleyho pre jeho 8*8*8 RGB LED kocku. Vyzerá a funguje skvele. Odporúčam pozrieť si jeho videá.

jeho You-Tube kanál

Krok 2: Druhý prípravok **

Druhý prípravok je vyrobený z 5 mm preglejky. Začnite označením a rezaním 3 kusov, ktoré majú rozmery 4 x 2 palce, na to som použil pásovú pílu, ale fungovala by aj ručná píla. Na jednom z dielov označte 1 "na 2" strane na oboch koncoch a nakreslite medzi nimi čiaru. Na strane 4 "choďte o 1/2" na predtým vyrobenej línii ďalšia značka by mala byť 1 "od súčasnej, pokračujte, kým sa nedostanete na koniec dosky. Ostatné dva kusy by mali byť zarovnané a zlepené elmerovým lepidlom. Keď lepidlo zaschne, vezmite označenú časť a lepenú časť a zarovnajte ich a spojte ich k sebe. Vyvŕtajte otvory 5 mm (13/64), na ktorých sa čiary na doske prekrížia. Posledným krokom je vytvoriť zlepené otvory dielu. väčší som išiel s 1/4 ".

Krok 3: Tretí prípravok **

Tretí prípravok je vyrobený z kusu 1 x 6 palcov. Najprv rozrežte dosku na lepšie zvládnuteľnú časť dlhú asi 5 palcov. Keď to bude hotové, môžete to vziať k stolnej píle, aby ste prerezali háje asi o 1/4 hĺbky, pričom bude fungovať akákoľvek orientácia. Mali by mať rozstup 1 palec stred k stredu hájov. Rez (drážka vytvorená pílovým kotúčom) by mala byť široká 0,1 palca. Začnite odrezaním prvého slotu palca od okraja dosky. Potom vypnite pílu a presuňte plot na 1 , opakujte tento postup, kým sa vám na doske nezarezú 4 otvory. Prípravok by mal vyzerať ako na obrázku vyššie.

Krok 4: Použitie prvého prípravku

Toto je najmonotónnejšia časť zostavy, ktorá ohýba všetky vodiče diód LED. Dôvod, prečo chcete používať tento prípravok, je získať robustnú konštrukciu, ktorá vyzerá skvele. Vezmite svoj prvý prípravok a ohnite katódu (krátky zvod, pozri obrázok 2) až po bližší (0,2 ) vrták, potom ho omotajte okolo bitu a uvoľnite. Vezmite anódu a ohnite ho okolo druhého bitu a uvoľnite. Odrežte extra viesť splachovacími / bočnými rezačmi a odstrániť LED diódu. Vyrovnajte anódu aj katódu. Katódu otočte o 90 stupňov tak, aby smerovala nadol (pozri obrázok 3), v procese pokračujte ešte 63 krát.

Poznámka: Často je užitočné mať malé ihlové kliešte na ohnutie elektród okolo vrtákov.

Krok 5: Použitie druhého prípravku

Pred použitím tohto prípravku musíme narovnať a prestrihnúť pocínovaný medený drôt s priemerom 20 (AWG). Najprv odstrihnite najmenej 36 4 sekcií drôtu, najlepšie je, ak urobíte ďalšie 4 sekcie, pretože kocka je symetrická (poznámka: je vhodné narovnať väčšie časti drôtu, než ho skrátite na dĺžku, ale v každom prípade to bude fungovať. Na narovnanie drôtu stačí zobrať dve kliešte a potiahnuť z každého konca drôt trochu natiahnutím. Táto metóda je náročná, takže ak máte zverák, môžete upnúť drôt do zveráka a odtiahnuť a potom sa budete mať oveľa lepšie. výsledky sú jednoduchšie. Keď máte pripravený všetok drôt, umiestnite 4 LED diódy do prípravku č. 2 (pozri obrázok č. 2), katóda by mala smerovať od vás. Vložte jednu zo 4 palcových sekcií drôtu cez katódové slučky a spájkujte všetky 4 spoje (Pred spájkovaním sa odporúča otestovať všetky LED diódy). Akonáhle ste spájkovali všetky LED diódy, nadvihnite hornú časť a zatlačte na prípravok tak, aby boli zaoblené konce LED diód na rovnom povrchu. Rad diód LED by mal vyskočiť. Vykonajte tento postup ešte 16 -krát.

Krok 6: Použitie tretieho prípravku

Teraz, keď máte hotových všetkých 16 svojich radov diód LED, je načase použiť konečný prípravok. Vezmite 4 pásy diód LED a umiestnite kovové prepojovacie vodiče do jedného z otvorov, pričom dbajte na to, aby boli všetky otvory v rôznych častiach zarovnané. Vložte jednu zo svojich sekcií drôtu zdola nahor do zostávajúcich otvorov v tomto stĺpci. Uistite sa, že je štvorcový, potom spájkujte všetkých 16 pripojení a pokračujte k ďalším 3.

Krok 7: Elektronika

Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je vypočítať 16 odporov, ktoré sú potrebné na fungovanie kocky. To je možné vykonať pomocou tejto kalkulačky alebo tohto vzorca Odpor = (zdroj napätia - napätie LED) / LED prúd. Jediným problémom je, že predajca často neudáva potrebné hodnoty. Ak používate odkaz poskytnutý pre súpravu LED, ktorú som dostal, žlté LED diódy potrebujú 120 ohmov, pretože sú 2v a pre modré 75 ohm 3v. Ak sa o to nechcete starať, môžete použiť 220 ohmov dodaných v súprave, mali by fungovať dobre, ale vaša kocka bude občas trochu tmavá, žltá môže byť trochu tmavšia (najjasnejšia farba, akú som našiel) z tejto súpravy je modrá, okrem bielej, ktoré nie sú rozptýlené).

Krok 8: Elektronika

Takže teraz máte 2 možnosti, ktoré môžete vypnúť zo schémy uvedenej nižšie/vytvoriť si vlastné rozloženie pomocou obrázkov na pomoc pri dobrom rozložení, objednať si vlastnú DPS pomocou nižšie uvedeného súboru Gerber (skvelé, ak vyrábate niekoľko).

DPS a schéma- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Krok 9: Spájkovanie kocky k doske prototypu

Teraz, keď máte elektroniku prepojenú, musíte vziať 4 zvislé časti, ktoré ste urobili predtým. Umiestnite jednu zo sekcií tak, ako je to znázornené na prvom obrázku, a spojte ju tak, aby bola s prototypovacou doskou štvorcová. Pridajte ďalší s 9 otvormi medzi povrchovou úpravou pridaním posledných 2 rovnakým spôsobom.

Krok 10: Pripojenie vrstiev

Ďalej musíte pripojiť bežné katódové vrstvy, vziať kus drôtu, ktorý bol narovnaný, a položiť ho na kus spoločného katódového drôtu, ktorý vyčnieva, vytvoriť spájkovací spoj na každej križovatke. Musíte urobiť aspoň 4, ale môžete si všimnúť, že som to urobil na oboch stranách, aby kocka vyzerala symetricky. Potom, čo ste urobili všetky spojenia vrstiev, musíte do vrstiev kocky pridať drôt z prototypovej dosky. To sa dá dosiahnuť tak, že sa zoberie narovnaná časť drôtu, ktorá má 90 -stupňový ohyb a ktorá vyčnieva asi 1/2 . Dlhý koniec drôtu prilepte blízko miesta, kde sa chcete pripojiť k prvej vrstve, spájajte ho s vrstva. Opakujte pri vyťahovaní diery a prechode na ďalšiu vrstvu. Keď máte všetky 4 vrstvové spojenia hotové, prejdite na ďalší krok.

Krok 11: Posledné kúsky zapojenia

Ďalšou časťou je pripojenie odtoku MOSFETov k vrstvám, pozri prvý obrázok. Akonáhle je to hotové, pripojte výstupy posuvných registrov k stĺpcom kocky. Bližšie informácie nájdete v schéme.

Krok 12: Programovanie kocky

Máte 3 možnosti kódovania kocky pomocou uvedených kódov, použite arduino alebo použite arduino s pythonom, aby ste dosiahli jednoduchšie kódovanie. Jediný, čo budem vysvetľovať, je arduino s pythonom, pretože je najľahšie použiteľné, ale budete potrebovať len malú skúsenosť s arduino/jazykovou štruktúrou. Začnite stiahnutím všetkých odkazov v poradí od softvéru arduino až po knižnicu tkinter pre python. Spôsob, akým editor pythonu funguje, je väčšinou samovysvetľujúci, stačí spustiť kód pythonu nižšie. Keď stlačíte tlačidlo uložiť, shell pythonu vyplivne binárne bajty, ktoré budete musieť vložiť do poľa arduino, ktoré hovorí, že snímky. Potom budete musieť pridať oneskorenia do poľa arduino, ktoré hovorí, že delay_array počet snímok, ktoré máte, je počet oneskorení, ktoré potrebujete. Maximálny počet snímok, ktoré môžete použiť, je 150, pretože pamäť arduino nano to znie ako veľa, ale keď začnete robiť grafické preklady, rýchlo to číslo zožerie.

Kódy sú v skupinách po 3, pretože sa mi ich nepodarilo stiahnuť ako jeden súbor okrem súboru python.

zoskupenia súborov (aby všetky súbory v skupine správne fungovali), musia byť vložené do rovnakého priečinka

tvrdé arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

bajtové súbory arduino (jasné, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generátor kódu 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Krok 13: Hotovo

V tomto mieste by ste mali byť schopní zobraziť na svojej kocke aspoň niekoľko vzorov a dúfajme, že všetko prebehlo hladko.

Ak máte akékoľvek otázky, opýtajte sa nižšie v komentároch.