LED kocka: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

V tomto projekte postavíte LED kocku 8x8x8 ako displej. Po zostavení kocky a osvojení si základov kódu budete môcť písať vlastné zobrazovacie animácie. Je to skvelý vizuál na vedecké účely a bude to pekný dekoratívny doplnok do vašej miestnosti! Pri stavaní kociek získate celý rad základných zručností v oblasti elektroniky, ktoré pripravia cestu pre komplexnejšie projekty v budúcnosti.

Toto je môj individuálny projekt pre kurz Elektronika a trval asi päť týždňov. Na tomto projekte som strávil 12 hodín týždenne a mal som prístup k súčiastkam a nástrojom, ktoré sa bežne nachádzajú v univerzitnom elektronickom laboratóriu. Tiež by mohlo byť dobré vedieť, že aj keď pracovné zaťaženie nie je hračka, nie sú potrebné žiadne praktické znalosti. Namiesto toho na ceste získate veľa skúseností a poučíte sa z vlastných chýb.

Zrieknutie sa zodpovednosti: Dizajn a kód som si požičal od Kevina Darraha (https://www.kevindarrah.com/?cat=99), ktorý zostrojil kocku 8x8x8 RGB (čím sa práca strojnásobila!). Zobrazenie priebehu je mojou vlastnou prácou. Dôrazne odporúčam pozrieť si všetky jeho LED videá pred začatím projektu! Pomáhajú pochopiť, ako všetko funguje, čo je pre tento komplikovaný projekt kľúčové! Keď som diskutoval o obvodových spojoch a kóde, poskytol som stručné vysvetlenia o obvodoch a všeobecnej architektúre, takže neváhajte a najskôr skočte na túto časť, aby ste získali teoretické porozumenie:)

Krok 1: Zoznam súčiastok

• jednofarebné DIFUZOVANÉ LED diódy x512 s ~ 30 náhradnými dielmi (Môžete si všimnúť, že som sám použil tri farby. Toto bolo pôvodne navrhnuté tak, aby odrážalo amplitúdu tvaru vlny (napr. červená znamená vyššiu amplitúdu), ale nepripájal som rezy správne, takže nakoniec som s nimi zaobchádzal ako s rovnakými. Ak máte stále záujem o farebné variácie vo zvislom smere, prečítajte si poznámky k kroku zvislých rezov:))
• Dosky PC, stredné x7 a malé x2 (Sú to tie, ktoré sú k dispozícii v mojom laboratóriu, ale neváhajte prispôsobiť veľkosť podľa toho, čo máte k dispozícii! Prečítajte si prosím časť s obvodmi, kde nájdete referencie. Zistil som, že pre začiatočníkov sú dosky plošných spojov bez akýchkoľvek spojených pásov sú ústretovejšie, hlavne preto, že spojenia môžete ľubovoľne pridávať a prerušovať. Odpájkovanie môže byť náročné!)
• Tranzistory NPN 2N3904 x72
• 1k odpory x 150
• Rezistory 100 ohmov x 72
• P-kanálové MOSFETy IRF9Z34 x8 plus 8 pripínacích chladičov
• 100 mikro Faradových kondenzátorov x8
• Posuvné registre 74HC595 x9
• Arduino Uno + skrutkovací štít (použil som súpravu proto-screwshield R3)
• Drôt s izoláciou 8 farieb (dôrazne odporúčam použiť rôzne farby! Budete mať veľa drôtov tesne vedľa seba a farby pri kontrole obvodu skutočne pomôžu.)
• Napájanie 5 V 2,8 A (pokiaľ je prúdový limit zdroja napájania vyšší ako 64*(prúd cez 1 LED), malo by fungovať dobre:))
• drôtové svorky
• Hlavičky Molex s 8 kolíkmi a 6 kolíkmi.
• Kryt drôtu Molex s 8 kolíkmi a 6 kolíkmi (ich počet sa bude líšiť v závislosti od veľkosti dosky plošných spojov a konštrukcie obvodu, preto si pred rozhodnutím o počte, ktoré potrebujete, prečítajte celý návod (najmä časť obvodu):))
• Spájka
• Holý medený drôt (pre istotu si pripravte 50 m)
• Veľká drevená doska (zhruba 9 palcov na každej strane)
• 12 palcové drevené špajle (voliteľné; ak nájdete spôsob, ako vyrobiť rovné drôty, nepotrebujete to)
• lepiaca páska
• dlhé nechty x16

Nástroje

• Spájkovačka
• drôtová rezačka
• kliešte
• lepiaca pištoľ (voliteľné; ak nájdete spôsob, ako vyrábať rovné drôty, nepotrebujete to)
• krimpovať
• svorky chladiča x2 (fungujú aj svorky aligátora)
• odizolovač drôtov

Krok 2: Vytvorenie riadkov LED

V prvom rade vyskúšajte všetky LED diódy! Pripojil som obvod s diódou LED a odporom 100 ohmov. Potom som testoval jednu LED naraz a pridal som to paralelne s druhou LED. Chceme vyhodiť 1) pokazené LED diódy, 2) LED diódy s anódou a katódou dozadu (nechcete si len „pamätať“, ktorá z nich je preklopená!) 3) LED diódy so stmievačom.

Ďalej sme vyrobili drevený prípravok, ktorý je tiež mojím posledným uchytením pre kocku. Vyvŕtajte mriežku 8x8 s priemerom 1 palec medzi stredom otvorov. Vyberte vrtáky s priemerom tesne nad priemerom vašich LED diód, aby sa zmestili do otvorov a zostali stále rovné. Na obvod sme priklincovali extra drevené pásy, ktoré držali povrch dosky rovný (na dosku sme použili preglejku, takže je dosť pružná). Navyše to zvýšilo oblasti s otvormi tak, aby diódy LED mohli prepichnúť otvory. Vyberte jednu stranu a vložte dva dlhé klince na rovnakú čiaru ako stredy otvorov. Na tieto klince uviažeme drôty.

Teraz môžeme začať vyrábať riadky LED! Nenašiel som účinný spôsob, ako vyrábať rovné drôty, a tak som drôty odkrútil iba pomocou dreveného bloku. Umiestnite drôt cez okraj bloku; držte drôt nadol palcom na jednej strane bloku a prevlečte drôt; hrana bloku odpojí drôt. Na ochranu palca odporúčam nasadiť si rukavicu:(Do tohto radu umiestnite 8 LED diód, pričom dlhá „noha“, anóda, smeruje jedným smerom. Pripájame ich na drôt. Všimnite si, že rovina tvorená anódovou nohou a katódovou nohou by mala byť kolmá na líniu drôtu a katódová noha by mala byť mimo drôtu. Zaviažte drôt na klinec a potiahnite ho, aby prešiel LED diódami, kým nebude rovný a napnutý. Zaviažte ho na druhý klinec. Upravte výšku drôtu (všimol som si malú plochú plochu na nohe LED a upravil som drôt tak, aby sa dotýkal tejto oblasti pre všetky LED diódy). Táto výška je ľubovoľná, buďte však dôslední. Majte na pamäti: 1) výškový rozdiel hladiny vo vašej kocke bude zhruba 1 palec (aby drôty nemohli byť príliš vysoké); 2) LED diódy sa môžu pod teplom spájkovačky rozbiť (takže drôty nemôžu byť príliš nízke) (aj keď som s tým osobne nemal žiadny problém). Teraz by sa váš drôt mal dotýkať dlhej nohy všetkých LED diód a vytvárať kríž. Spájkujte drôt a anódové vodiče a potom ich orežte.

V tomto projekte som experimentoval s dvoma rôznymi konfiguráciami kontaktov spájkovacieho spoja. Jedným z nich je krížový kontakt popísaný vyššie a druhým je ohnutie ramena LED tak, že kontaktné vodiče sú rovnobežné. Paralelné kontaktné kĺby sú teoreticky odolnejšie voči namáhaniu, ale vzhľadom na to, aké ľahké sú diódy LED, krížové spoje pravdepodobne nie sú také škodlivé. Získate veľa praxe spájkovania drôtu a nožičiek LED, takže neváhajte experimentovať s rôznymi technikami! Použil som spájkovačku s plochým hrotom a osobne si myslím, že ponúka lepšiu kontrolu nad spájkovacími guľôčkami a väčšiu plochu povrchu, ktorá je v styku s teplom.

Potom, čo vykonáte spájkovanie, použite dosku na kontrolu LED na kontrolu pripojení (dôležité). Pripojte kladný vodič k vodiču a prevlečte záporný vodič cez krátke LED diódy. Všetky by sa mali rozsvietiť! Potom, čo skontrolujeme, či sú všetky v poriadku, jemne zatlačte diódy LED zospodu dosky, aby ste ich uvoľnili a posuňte drôt hore po nechtoch. Smyčkové konce môžete odstrihnúť, ale určite ušetríte nejakú dĺžku!

Čo keď sa mi LED dióda nerozsvieti?

Prvá vec, ktorú by ste mali skontrolovať, je, či ste obrátili katódu a anódu. Skúste potom namiesto celého vodiča zastrihnúť kladný vodič k nožičke LED. Ak sa vám LED dióda rozsvieti týmto spôsobom, môžete ju znova spájkovať. Ak sa vám LED dióda stále nerozsvieti, vymeňte ju za inú.

Musíme vytvoriť 64 takýchto riadkov LED:)

Krok 3: Spájkovanie zvislých rezov

Ako ukážka sú spojené všetky anódy v každej vrstve a všetky katódy v každom zvislom stĺpci. Teraz musíme urobiť zvislé rezy. Pamätáte si dva klince, ktoré sme vložili do dosky na viazanie drôtov? Teraz podobným spôsobom vložte ďalších 14:) (Upozornenie: Špičky nechtov dobre zalepte! Prstami okolo nich budete veľa tlačiť.)

Teraz umiestnite 8 radov LED na dosku a uistite sa, že ich nohy smerujú rovnakým smerom. Všimnite si, že drôty by mali byť rovnobežné s radmi klincov! Zatlačte na diódy LED tak, aby boli všetky v rovnakej výške. Ak niektoré LED diódy stále vyskakujú (možno kvôli zakriveniu vášho drôtu), zalepte končeky pásky doskou. Teraz prevlečte drôty po nechtoch ako predtým. Mohol som len nechať očká, aby boli drôty približne v rovnakej výške, ale to je v poriadku, pretože vám skutočne záleží na tom, aby LED diódy boli v rovnakej výške.

Zapájajte katódové vývody na vodiče. Všimnete si, že tu som použil konfiguráciu spájkovania s paralelným kontaktom a zistil som, že je pevnejšia a lepšie vyzerá ako krížové spoje, ale bolo to náročnejšie na čas, pretože musíte 1) ohnúť drôty kliešťami; 2) uistite sa, že sa ohnutá časť dotýka hlavného drôtu; 3) Ohnite túto časť tak, aby bola v správnej výške, pretože vaša spájkovačka príde pod uhlom a potrebujete, aby sa žehlička dotkla oboch drôtov súčasne.

Ak chcete použiť rôzne farby v rôznych vrstvách…

Uistite sa, že každý z vašich plátkov odráža farebnú schému. Napríklad, ak by som chcel, aby tri vrchné vrstvy boli žlté LED diódy, dve prostredné boli oranžové LED a spodné tri červené LED diódy, umiestnim tri žlté stĺpce LED, dva oranžové a tri červené v uvedenom poradí.. Uistite sa, že vaše poradie farieb a orientácia LED sú konzistentné pre všetkých osem rezov!

Pomocou nastavenia na breadboarde otestujte všetky LED diódy v každom reze. Tu je určite jednoduchšie znova spájkovať, keď sú vaše LED diódy zaistené, a nie uprostred vzduchu.

Ak vaše drôty nie sú na sebe rovné, ešte NEťahajte plátok z nechtov! Prečítajte si ďalší krok

Ak už máte rovné drôty, jemne zatlačte diódy LED zospodu a posuňte plátok z nechtov. Ešte nestrihajte konce:)

Krok 4: Podpora vertikálnych rezov

Ak majú vaše drôty nejaké zakrivenie, ako moje, môžeme ich opraviť tak, aby boli v rovine, pridaním pevnej podpery pozdĺž obvodu. Vybral som si 12 palcové drevené špajle, pretože sú ľahko dostupné na Amazone. Na obvod som nalepil špajle a do rohov pridal malé kúsky, aby sa spevnil rám. Podrobnosti nájdete na fotografiách. Všimnite si toho, že k drôtom sú úplne pripevnené iba dve špajle a ďalšie dve špajle sú nad celou mriežkou. Odporúčam najskôr vyskúšať rám bez rohových kusov. Zistil som, že extra krátke tyčinky prekážali LED diódam, keď som ukladal plátky hore, a spoje lepidla sú pravdepodobne dostatočne silné, aby aj tak držali mriežku LED. Ak sa mriežka stále trochu vydúva, zatlačte na dve nelepené strany a v niekoľkých bodoch prilepte drôty na špajle. Ešte neodstrihnite voľné konce! Predovšetkým ponechajte značnú časť špajlí na strane, ktorá bude v spodnej časti kocky, aby sme LED diódy mohli držať mimo podlahy.

Krok 5: Zostavenie kocky

Teraz, keď máme plátky, môžeme urobiť kocku! Prišlo mi jednoduchšie ich skladať na seba, ako lepiť zvislé rezy k sebe, ale ak máte spolupracovníka, neváhajte improvizovať! Aby ste sa vyhli chybám, plátky najskôr prilepte na inú sadu špajdlí a neskôr pridajte spojovacie vodiče. Ako vidíte na fotografii, v rohoch som nalepil štyri špajle, ktoré pomohli vyrovnať a podoprieť vrstvy. Majte na pamäti, že v ideálnom prípade sú vrstvy od seba vzdialené 1 palec. Zistil som, že moje diódy LED spočívajú na drevenom ráme z predchádzajúcej vrstvy, takže ich pri lepení nemusím pridržiavať, ale ak vaše plátky spočívajú v nižšej výške, spolupracovník alebo drevené pásy (pozri fotografiu) Pomoc. Pred prilepením rezov sa uistite, že sú správne orientované! Chcete, aby konce katódy a anódy smerovali v konzistentných smeroch. Skontrolujte tiež orientáciu LED diód.

Je VEĽMI dôležité zabezpečiť, aby sa diódy LED rozsvietili pri stohovaní každej vrstvy! Bolo by prakticky nemožné dostať sa do stredu kocky, keď ju máte celú zostavenú.

Môžete si všimnúť, že moje drevené rámy nemusia byť navzájom zarovnané, ale ak sa pozriete na LED diódy, zarovnajú sa lepšie! Pretože túto kocku uvidíme v tmavom prostredí, je nesprávne zarovnanie rámu prijateľné.

Ďalej pomocou ďalších drôtov spájajte anódové zvody na rovnakej úrovni dohromady. Ak je pre vás ťažké udržať drôty tam, skúste drôt „prevliecť“cez vodiče (striedajte spôsob, akým drôt prechádza cez vodiče, medzi zhora a zdola). Je v poriadku, ak tieto vodiče nie sú úplne rovné, pretože hlavná štruktúra LED je už nastavená a bočné vodiče nie sú po zapnutí LED veľmi viditeľné.

Len pre istotu (radšej sa zmýlime na opatrnej strane, áno?), Znova vyskúšajte všetky LED diódy. V tomto prípade, ak sa nerozsvieti jedno zo svetiel v strede kocky, nie som si istý, či existuje jednoduchý spôsob, ako to vyriešiť: (Ak ste však boli starostliví pri kontrole diód LED, keď sa skladáte vrstvy, diódy LED by mali byť stále v poriadku.

Teraz môžeme odstrihnúť prebytok drôtu na všetkých okrem spodnej strany. Teraz môžeme kocku dočasne odložiť! Gratulujem Teraz sme viac ako v polovici cesty:)

Krok 6: Pripojenie obvodu

Pred usporiadaním obvodových prvkov na doskách PC si prečítajte pdf schému. Táto schéma je pre kocku RGB od Kevina Darraha a keďže naša kocka má jednofarebné LED diódy, naše pracovné zaťaženie je v skutočnosti iba tretinové (konkrétne máme tretinu katódových ovládačov). Dôrazne odporúčam umiestniť všetky prvky obvodu na dosky plošných spojov, aby ste najskôr vyskúšali rozstup. Dajte si viac priestoru na prácu, najmä pre dosky s posuvným registrom a dosky pre ovládanie anódy. Potom zložte súčiastky obvodu a spájkujte iba niekoľko naraz, pretože spájkovanie je menej náročné bez toho, aby vám prekážalo toľko nožičiek komponentov obvodu.

anódové a katódové obvody

Náš návrh obvodu je taký, že keď sú vstupy do anódových obvodov a katódových obvodov 5 V (alebo VYSOKÉ), LED dióda sa rozsvieti. Najprv si prejdeme anódové obvody. Keď je vstup VYSOKÝ, tranzistor sa rýchlo nasýti a napätie kolektora klesne na takmer 0, čo znamená, že brána MOSFETu je vytiahnutá na NÍZKU. Pretože je zdroj MOSFET pripojený na 5 V, NÍZKA v bráne znamená, že vypúšťacie napätie je nastavené na VYSOKÉ. Kondenzátor naprieč zdrojom pomáha udržiavať systém stabilný.

Keď je vstup riadenia katódy VYSOKÝ, tranzistor je opäť nasýtený a napätie kolektora prejde na 0V. Terminál kolektora sa pripája k LED pomocou odporu obmedzujúceho prúd. Rezistor obmedzujúci prúd si môžete vybrať na základe svojich vlastností LED. Pretože používam červené, oranžové a žlté diódy LED, použil som 100 ohmov. Vidíme, že teraz je pozitívna strana LED diódy zdvihnutá vysoko a negatívna strana vytiahnutá nadol a LED dióda sa rozsvieti.

Pretože máme 64 katódových zvodov (každý stĺpec) a 8 anódových zvodov (každá vrstva), potrebujeme 64 sád katódového riadenia a 8 sád anódového riadenia. Odporúčam, aby boli všetky sady 8 ovládačov na tej istej doske, pretože každý posuvný register sa pripája k 8 ovládacím prvkom a zdá sa byť organizovanejšie, ak 8 prepojovacích vodičov smeruje na rovnaké miesto. Dávajte pozor, aby ste dosky nepreplnili! Chystáme sa viesť veľa drôtov, takže si dajte dostatok miesta! Spájkujte všetky komponenty na dosku. Jeden trik, ako zvýšiť stabilitu pracovnej plochy, je spájkovať súčiastky s rovnakou výškou (napr. Spájkovať tranzistory po spájkovaní všetkých odporov, aby ste zabránili vypadnutiu odporov). Pre každú sadu 8-katódového riadiaceho obvodu uistite sa, že ste spájkovali jeden 8-kolíkový konektor, z ktorého sú dáta na kocku LED.

Zo schém to nevyplýva, ale kdekoľvek je tranzistor, musíme ho pripojiť na GND a 5V

obvody posuvného registra

Posuvné registre sú navzájom prepojené 6 vodičmi. Sú zapojené paralelne pre 5V, GND, CLOCK, LATCH a BLANK a sériovo pre DATA. Keď zapojíte vodiče, uistite sa, že katódové posuvné registre sú na konci sekvencie, pretože DATA vždy prechádzajú na úplný koniec sériovej linky. Arduino v zásade odosiela reťazec binárneho kódu, ktorý tečie po pripojení linky DATA. Binárny kód sa potom rozdelí na 8 bitov na posuvný register. 8 svoriek posuvného registra je potom spojených so sadou 8 katódových/anódových ovládačov. 5V napája celú kocku, a pretože máme súčasne rozsvietených maximálne 64 LED diód, uistite sa, že celkový prúd neprekročí limit vášho zdroja energie. Ostatné piny v zásade riadia, kedy sa údaje dostanú do posuvných registrov a kedy sa údaje uvoľňujú do ovládačov obvodu z posuvných registrov. Zaistite, aby každý posuvný register mal svoju vlastnú 8-kolíkovú hlavičku a každá doska posuvného registra (okrem posledného) mala 6-kolíkovú hlavičku, cez ktorú môžu vodiče 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK a DATA prejsť na ďalšia doska posuvného registra.

Obvod Arduino

Obvody v Arduine sú veľmi jednoduché. V zásade máme 6 káblov vychádzajúcich z Arduina (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK a DATA). Uistite sa, že váš vodič GND je pripojený k GND Arduina (v skutočnosti by mal byť pripojený všetok GND v tomto projekte), ale že váš 5V vodič nie je! Všimnite si toho, že Arduino v Darrahovej schéme skutočne ukazuje terminály čipu ATMEGA. Pozrite si jeden z obrázkov priložených k zodpovedajúcim terminálom medzi čipom a Arduinom.

Použili sme skrutkovací štít, aby sme sa vyhli priamemu vedeniu drôtov do Arduina. Časti, ktoré potrebujete spájkovať na skrutkový kryt, sú stohovacie kolíky záhlavia pre digitálne porty, 1 6-pólový konektor a 1 2-portová svorkovnica. Na vyváženie môžete na druhú stranu pridať ďalší rad stohovacích kolíkov. (Všimnite si toho, že modré svorky zobrazené na obrázkoch v skutočnosti nerobia nič). Spájka podľa schém. Dôležitá poznámka: pre istotu pripojte 5V terminál na 6-pólovom záhlaví k 5V zdroja energie (čo je zelená svorkovnica), NIE k 5V Arduina. Týmto spôsobom je vaše Arduino napájané z počítača a všetkých 5 V vo vašom obvode napája zdroj energie. Prepojte však všetky GND dohromady. Z obrázku môžete zistiť, že kolík GND 6pólového konektora a kolík GND svorkovnice spájkujem na pásik GND na skrutkovacom kryte.

Aj keď neviem, ako kontrolovať obvody posuvného registra, môžeme a mali by sme kontrolovať riadiaci obvod anódy a katódy pomocou nepájivej dosky. Podrobnosti nájdete na fotografiách. V zásade pripájame vstupy dosky na všetko na 5V. Potom môžeme pomocou multimetra skontrolovať výstupné napätie. Zistili sme, že výstupné napätie z anódových ovládačov je len asi 4V, ale to je očakávaný dôsledok MOSFETu.

Tipy na zapojenie:

• Nešetrite na dĺžke vašich prepojovacích vodičov medzi doskami! Budete mať veľa dosiek a veľa drôtov a bolo by jasnejšie a jednoduchšie riešenie problémov, ak sú dosky dobre oddelené.
• Použite rôzne farby na rozlíšenie, ktorý drôt je ktorý. To je veľmi dôležité najmä vzhľadom na to, koľko drôtov budete potrebovať. Tieto drôty potom vložíme do puzdra drôtu v pevnom poradí. Na zaistenie bezpečných vodičových svoriek použite dobrý krimp.
• Dodržujte používanie záhlaví a drôteného krytu! V mojom projekte pre istú dosku všetky vstupy pochádzajú z drôtových puzdier a výstupy prechádzajú cez hlavičky.
• Pretože sú svorky záhlavia celkom blízko seba, dávajte pozor, aby ste k sebe nespájkovali vodiče, najmä ak ste v spájkovaní ako ja relatívne neskúsení! Mne sa zdal užitočný trik: zatlačiť na drôt spájkovačkou, aby sa spájka roztavila, potom pomocou klieští zovrieť pramene v drôte k sebe a zatlačiť drôt bližšie k terminálu zberača. Odpojte spájkovačku a spájkovací spoj by mal čoskoro vychladnúť a zachovať si tvar.

Krok 7: Montáž kocky

Namiesto prevlečenia tuhých katódových vývodov cez 64 otvorov, čo je v praxi dosť náročné, môžeme najskôr spájkovať vodiče k vývodom a potom drôty pretiahnuť cez otvory. Aby káble mohli vychádzať spod montážnej plošiny, vyvŕtajte 9 otvorov na boku držiaka (8 pre katódu a 1 pre anódu).

Najprv orežte špajle, aby boli približne rovnako dlhé. Odrežte katódové šnúry tak, aby boli takmer v rovnakej výške ako špajle. Teraz ohnite olovo a pomocou klieští vytvorte malý háčik. Odizolujte asi pol palca drôtu a ohnite ho. Olovo a drôt spojte dohromady a kliešte zatvorte háčiky. To ponúka dobrý kontakt medzi drôtom a elektródou a uvoľní vám to ruky pri spájkovaní. Uistite sa, že pred najbližší spájkovací spoj LED umiestnite svorku chladiča, aby sa tento spájkovací spoj neodpojil od nového tepla. Ak nemáte chladičové svorky, fungujú aj aligátorové svorky.

Je osvedčené kontrolovať spoje (meral som odpor spájkovacieho spoja) po ukončení spájkovania každej vrstvy, aj keď som zistil, že metóda „háčika“poskytuje skutočne silné spájkovacie spoje.

Teraz prevlečte drôty cez otvory. Jemne potiahnite za drôty a zatlačte montážnu plošinu, aby bola v kontakte so špajľami. Každú sadu 8 drôtov prevlečte jedným otvorom na boku montážnej plošiny a zaistite zväzok kúskom elektrickej pásky. Pretože štyri strany kocky sú ekvivalentné, nezáleží na tom, na ktorej strane vašej skupiny sú drôty. Navrhujem, aby ste na nich vopred vyrobili drôtové svorky, aby ste mohli rýchlo zostaviť drôtené puzdro.

Pri anódových spojoch spájkujte jeden drôt na každú úroveň a prevlečte ho z jedného z otvorov. Na zabránenie roztavenia susedného spájkovacieho spoja budete potrebovať dve svorky chladiča.

Po namontovaní kocky znova otestujte každú LED diódu, aby ste sa presvedčili, že sú v poriadku.

Tipy:

Nešetrite na dĺžke drôtu! Myslím, že moje drôty sú dlhé 12 palcov, ale stále sú o niečo kratšie.

Teraz ste pripravení pripojiť všetko a spustiť kocku!

Krok 8: Kód a multiplexovanie

Vzhľadom na krátky čas projektu som si požičal Darrahin kód a vykonal som v ňom iba drobné zmeny. Pripájam verziu, ktorú som použil. K svojmu kódu urobil vynikajúce komentáre a odporúčam ich prečítať, aby ste lepšie porozumeli tomu, ako to vlastne funguje. Tu opíšem dve kľúčové vlastnosti jeho kódu, multiplexovanie a moduláciu bitových uhlov.

Multiplexovanie

Všetky projekty LED kociek, o ktorých som čítal, používajú multiplexovanie, a to je technika, ktorá nám umožňuje ovládať jednotlivé svetlo. Pri multiplexovaní sa rozsvieti iba jedna vrstva LED diód súčasne. Keďže sú však vrstvy cyklované s veľmi vysokou frekvenciou, obraz chvíľu „zostane“v našom videní a my si myslíme, že svetlo tam stále je. V softvéri naraz potiahneme jednu vrstvu na HIGH a všetky ostatné vrstvy na LOW, takže sa môžu rozsvietiť iba LED diódy v tejto vrstve. Aby sme určili, ktoré z nich sa rozsvietia, použili sme posuvné registre na ovládanie, ktoré zo 64 katód sú ťahané VYSOKO. Pred rozsvietením ďalšej vrstvy nastavíme anódu tejto vrstvy na NÍZKU, aby sa v tejto vrstve nemohli rozsvietiť žiadne svetlá. Potom vytiahneme anódu na ďalšej vrstve na VYSOKÚ.

Modulácia bitového uhla

Technika BAM nám umožňuje ovládať jas každej LED na stupnici od 0 do 15. Ak nepotrebujete zmenu jasu, nemusíte to implementovať. V zásade máme štvorbitový ovládač a tento ovládací prvok zodpovedá 15 cyklom prechodu od spodnej vrstvy k hornej vrstve (pamätáte na to, že pri multiplexovaní rozsvietime každú vrstvu naraz?). Ak do prvého bitu napíšeme 1, táto jedna dióda LED sa rozsvieti, keď prvýkrát prechádzame vrstvami. Ak do druhého bitu zapíšeme 1, táto LED dióda sa rozsvieti na ďalšie dva cykly. 3. bit zodpovedá ďalším 4 cyklom a štvrtý zodpovedá ďalším 8 cyklom (máme teda 15 cyklov v kompletnej sade). Povedzme, že chceme nastaviť LED na 1/3 jej plného jasu, čo je 5/15. Aby sme to dosiahli, zapíšeme 1 do prvého a tretieho bitu a 0 do ďalších dvoch, aby sa LED dióda rozsvietila pre 1. cyklus, zhasla pre ďalšie dva, zapla pre ďalšie štyri a zhasla pre ďalších 8. Pretože prechádzame tým tak rýchlo, naša vízia „priemeruje“jas a dostaneme 1/3 plného jasu.

LED kocka ako displej pre vlnové funkcie?

Jednou z možností, o ktorej sme uvažovali na začiatku tohto projektu, bolo použiť tento displej na zobrazenie vlnových funkcií častíc v štvorcovom poli. V kóde Arduino som napísal metódu, ktorá vykresľuje základný stav a prvý excitovaný stav, ale ukazuje sa, že rozlíšenie nie je úplne dostatočné. Základný stav sa zdá byť v poriadku, ale prvý vzrušený stav vyžaduje určitú interpretáciu. Ak však prižmúrite oči, môžete povedať, že funkcia vyzerá ako jeden náraz, keď sa na ňu pozriete z jedného smeru, a keď sa pozriete z druhého smeru, vyzerá to ako cyklus plnej sínusovej vlny. Takto by mala vyzerať amplitúda vlnovej funkcie! Keďže aj prvý vzrušený stav vyžaduje interpretáciu spätného pohľadu, ďalšie komplikovanejšie som nekódoval.

Krok 9: Testovacie jazdy

Blahoželáme vám k dokončeniu kocky! Teraz skúste napísať vlastnú funkciu zobrazovania a podeľte sa o svoju prácu s rodinami a priateľmi:)

Keď vaša kocka funguje správne, zalepte zadnú stranu PCB nevodivou páskou, pretože všetky spojenia sú teraz odkryté a môžu sa navzájom skratovať.