Kocka LED 8x8x8: 9 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

V tomto návode si ukážeme, ako postaviť LED kocku 8x8x8. Všetko začalo ako nápad na predmet „Kreatívna elektronika“, ktorý patrí do modulu 4. ročníka elektroniky na Univerzite v Málage, Telekomunikačnej školy:

Projekt vo všeobecnosti pozostáva z co-design hardvéru a softvéru. Hardvérová časť sa skladá z kocky a všetkých pripojení, ako aj zo základne, ktorá podporuje dizajn. Softvérová časť pozostáva z rozšíriteľnej knižnice, ktorá bola implementovaná tak, aby bola užitočná pre ďalšie projekty.

Túto kocku tvorí päťsto dvanásť LED diód, ktoré ovláda Arduino Uno, a keďže sú oddelené v stĺpcoch a vrstvách, každú je možné zapnúť jednotlivo.

Predstavujeme niekoľko krokov, ktoré môžu projekt uľahčiť, aj keď spájkovanie môže trvať niekoľko dní. Na projekt sme použili tranzistory Blue Leds a NPN.

Tu prikladáme zoznam s potrebným materiálom:

• 512 LED diód.
• 64 odporov 220 ohmov.
• 9 posuvných registrov 74HC595.
• 16 2N222 tranzistorov.
• Penová doska.
• Niekoľko metrov jemného drôtu (1,2 mm).
• Odizolovací drôt.
• Konektory (muži a ženy).
• Zdroj.
• Predvŕtaná doska (DPS).
• Podpora štruktúry.
• Drevená krabica na konštrukciu.

Dúfame, že sa všetkým týmto návodom páči.

Krok 1: Nakreslenie šablóny pre LED diódy

Prvým krokom je nakreslenie šablóny na uľahčenie postupu vojaka. V penovej doske musíme nakresliť štvorec a rozdeliť ho na 64 malých štvorcov, všetky oddelené jedným palcom. Na križovatke malého štvorca s druhým musíme napríklad vytvoriť otvor pomocou skrutkovača, aby sme do neho mohli vložiť diódy pre vojakov.

Krok 2: Vybudujte si základňu

Musíme vytvoriť základňu, kde budú odpočívať LED diódy. Je lepšie to urobiť s drevenou doskou, ktorá nie je ťažká, ale ani chabá. Po získaní šachovnice musíme zopakovať krok 1, ale teraz tu. Musíme označiť drevo a nakresliť štvorec 8 palcov, kde vnútri bude nakreslených ďalších 64 štvorcov palca.

Akonáhle sme nakreslili všetko, je načase použiť vŕtačku. S trochou 1 mm urobíme dieru, ktorá prerazí drevo v spoji každého štvorca, aby sme do nich vložili drôty, ktoré budú držať konštrukciu.

Vezmite si vŕtačku a vŕtajte!

Natočili sme video, ktoré vám ukáže, ako na to. Konečný výsledok by mal vyzerať ako na týchto obrázkoch.

Krok 3: Umiestnite vodiče rovno

Je lepšie, ak štruktúra používa drôty medzi LED diódami, pretože urobia štruktúru tuhšou alebo nepružnejšou. Pretože sa drôty bežne predávajú v kotúčoch, musíme ich dať rovno. Aj na tento krok budeme potrebovať vŕtačku.

Musíme odstrihnúť drôt a vložiť plátok do vŕtačky. Potom, čo je na ňom zaistený, musíme držať druhú časť drôtu a zapnúť vŕtačku. O niekoľko sekúnd bude drôt rovný ako sviečka!

Vo videu vám ukážeme, ako tento proces urobiť, a uvádzame kľúč, ako tento proces urýchliť: môžete odstrihnúť dlhší drôt, jedenkrát ho narovnať a potom odstrihnúť.

Krok 4: Spájkujte vrstvu

Keď sme si istí, že sa všetky LED diódy dobre zapnú, je načase ich spájkovať. Aby bol proces rýchlejší, musíme oddeliť katódy a anódy.

V tomto kroku budú všetky katódy prepojené. Bude použitých 64 LED a 11 drôtov: jeden pre každý rad a 3 ďalšie pre držanie na konštrukcii. Môžete vidieť, ako sa nám to podarilo. Vložíme 3 mince po 10 centov, aby boli všetky drôty v rovnakej výške, a potom sa začne proces.

Po procese spájkovania je veľmi dôležité skontrolovať, či sú všetky LED dobre zvárané. Môžete to urobiť pomocou Arduina, pripojením vodiča k GND a sondovaním každého vstupu 5V, ako vidíte na videu.

Nezabudnite odrezať časť každej katódy, ktorá ešte nebola vojakom.

A teraz ste urobili jednu, pokračujte ďalšími siedmimi!

Vytvorili sme niekoľko fotografií, ktoré tiež ukazujú postup.

Krok 5: Vytvorte štruktúru kocky

Ak ste s spájkovaním skončili, ďalším krokom je vytvorenie štruktúry Cube. Ako ukážeme na fotografii, zvaríme jednu vrstvu nad druhú a oddelíme ju niekoľkými podložkami vyrobenými z penovej dosky.

V tomto kroku musia byť všetky anódy zvárané k drôtom. Kľúčom je držať zvislé drôty, keď je čas dostať vrstvu do štruktúry, a vaša práca nebude veľmi komplikovaná.

Ako sme už povedali, je veľmi dôležité skontrolovať po spájkovaní správne fungovanie LED diód. V tomto kroku nezabudnite odstrániť prebytočné nohy anódy. Je jednoduchšie to urobiť teraz, namiesto toho, aby ste to urobili na konci.

Postup sa dokončí, keď sú anodami na sebe položených 8 vrstiev. Potom budú anódy spájkované na DPS.

Pre správnu funkciu každej vrstvy a orientáciu LED na osiach x, y a z je potrebné pripojiť zvislé káble zo základne ku každej zvislej vrstve LED diód. Môžete to vidieť na fotografiách.

Krok 6: Pripojte základňu

Zodpovedajúce vrstvy musíme zvárať pomocou drôtov z pásov, ku ktorým pridáme konektory, ktoré budú vstupovať na dosku s plošnými spojmi, aby sa kocka nakoniec rozsvietila.

Každý stĺpik bude zváraný káblom a každých 8 stĺpcov, ktoré tvoria zvislú vrstvu, sa spojí s rovnakým konektorom, ktorý sa potom vloží do konektora v PCB. Horizontálne vrstvy budú tiež niesť konektor, aby boli katódy pohromade na pripojenie k doske plošných spojov.

Krok 7: Spájkujte obvod

Podľa schémy obvodu privaríme všetky komponenty k dierovanej doske, premostíme potrebné spojenia a potiahneme kábel v prípade, že nie je kde zvárať.

Na tento krok potrebujeme:

• Dierovaný plech (môže byť pásový alebo bez vzoru). Použili sme bez vzoru
• Odpor
• Samčie konektory
• Záznamy
• NPN tranzistory
• Kábel pásov

Krok 8: Podpora kocky

Vypracujeme podperu, v našom prípade dreva, kde predstavíme obvody a podoprieme kockou.

Ako sme dopadli Krabica široká 26 cm, dlhá 31 a vysoká 10. Dali sme niekoľko malých podpier, ktoré zabránia pádu kocky na dno škatule, čím sa poškodia obvody, ktoré idú pod ňou.

Krok 9: Kód a programovanie

Kód pozostáva z booleovského poľa 512 hodnôt, ktoré predstavujú stav každej LED diódy.

Je rozdelený na dve časti, jedna je zodpovedná za zmenu stavu každej z nich zmenou hodnôt v poli a druhá za odosielanie informácií do registrov.

Na odosielanie informácií do registrov sa používa funkcia shiftOut (), ktorá ako vstup zadáva údaje bajtového typu, generuje hodinové a dátové signály pre sériový prenos s registrami.

Zdá sa, že je potrebné preložiť booleovské pole na pole typu byte, každý bajt predstavuje záznam. Počet posuvných registrov v projekte sa v závislosti od veľkosti kocky navrhne. Táto časť kódu je škálovateľná, aby sa uľahčilo odosielanie informácií na kocky rôznej veľkosti.

Na vytváranie animácií v kocke používame funkciu voxelWrite (), táto funkcia nám umožňuje meniť stav LED diódy podľa niektorých súradníc x, y, z.

v nasledujúcom odkaze na našu stránku GitHub nájdete užitočné informácie: