4x4x4 LED kubas: 13 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Kodėl reikia statyti šį LED kubą?

* Baigę galite parodyti gražų ir sudėtingą modelį.

* Tai verčia susimąstyti ir išspręsti problemas.

* Smagu ir malonu matyti, kaip viskas gerai susideda.

* Tai mažas ir lengvai valdomas projektas, kurį gali išmokti visi nauji litavimo ir elektronikos specialistai. Jis vis dar yra pakankamai didelis, kad būtų rodomi akinantys ir įspūdingi modeliai.

* „Arduino“kodą gana lengva valdyti.

* Palyginti maža kaina už didelę pramogą ir didžiulė suma, kurią išmoksite, jei nesate susipažinę su elektronika.

Pirmiausia aš jums parodysiu, kaip padaryti šį greitą 4x4x4 LED kubą, kurio sukūrimas reikalauja tik kelių valandų (kai pagaminsite stendus), bet taip pat yra tvirto dizaino. Stengsiuosi viską paaiškinti, kad visi suprastų mano dizaino pasirinkimus. Galiausiai paaiškinsiu, kaip programuoti naujus modelius dviem skirtingais būdais.

Prekės

Dalys:

1. 10 cm * 15 cm prototipų lenta - 1 x 2 USD
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD
3. 120 omų rezistoriai - 16x $ 0,04 ea (vertė priklauso nuo jūsų šviesos diodo, žr. 7 veiksmą)
4. 10k omų rezistoriai - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N kanalo MOSFETS - 4x $ 0.95 ea
6. „Arduino nano v3“- 1x $ 22 ea
7. 5,5 mm nuolatinės srovės lizdas - 1x pasirenkamas 0,35 USD kaina
8. Alavo varinė viela 20 AWG - 15 pėdų 0,12 USD/pėda
9. Juostinis kabelis 40 laidininkas arba kita mažo skersmens (AWG) viela - mažiau nei 1 pėda 2,3 USD/pėda
10. 5 mm fanera 6 ", 12" - 1 x 2 USD
11. lydmetalis.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'lenta - 6 "$ 8.39 ea
13. 5 mm išsklaidyti šviesos diodai - 64 USD už 15 USD
14. 100nf keraminis dangtelis - 2x $ 0,25 ea

Numatoma vieno kubo kaina: 40 USD (jei dalys perkamos dideliais kiekiais, kaina už vieną žymiai sumažės)

Įrankiai:

1. Adatų replės x2
2. Plaunamieji pjovikliai arba šoniniai pjaustytuvai
3. Lituoklis
4. Vielos nuėmikliai
5. Stalo pjūklas
6. Gręžtuvas (rekomenduojama gręžti)
7. Pjūklas arba juostinis pjūklas
8. Kompiuteris programavimui

1 veiksmas: pirmasis džinas **

Pirmąjį įrenginį sudaro 2) 0,8 mm grąžtai, prototipų plokštė ir 5 mm skylė šviesos diodui. Pradėkite nuo prototipų sudarymo lentos (mažiausiai 2 cm pločio ir 2,54 mm (0,1 colio) atstumo centro iki skylių centro) pažymėkite pirmąjį tašką ant vieno iš lentos kraštų. Tada judėdami tiesia linija padarykite kitą ženklą dar 3 skyles. Tada pažymėkite tašką, kuris yra 2 skylės aukščiau (žr. 1 paveikslėlį). Toliau centre pažymėtoje skylėje gręžkite 5 mm skylę, aš naudoju 13/64 colio antgalį ir jis gerai veikė. Geriausia, jei naudokite mažesnius gabalėlius ir siekite 13/64 colių, kad įsitikintumėte, jog jis yra idealiai centre skylėje, jei ne visas kubas bus išjungtas. Tada ant išorinio žymėjimo naudokite 0,8 mm antgalius, kad šiek tiek išplėstumėte Įsitikinkite, kad visos skylės yra statmenos prototipų formavimo plokštei, jei yra, naudokite grąžtą, bet rankinis grąžtas veiks. Iškirpkite 3) 1 kvadratus Lengviausia naudoti juostinį pjūklą, bet taip pat tiks rankinis pjūklas. Naudodami elmerio klijus, padarykite nedidelę medienos rietuvę, kurioje visi kraštai sutampa vienas su kitu. Galiausiai priklijuokite jį prie prototipų plokštės, užfiksuokite viską kartu ir palaukite. Kai viskas išdžius, išgręžkite viską taip, kad skylės prototipų formavimo lentoje eitų per visą medienos pagrindą. Įdėkite 0,8 mm antgalius į skylę, padarytą ant krašto. Jei viskas buvo padaryta teisingai, tai turėtų atrodyti kaip 2 paveikslėlyje.

** Paveikslėliai yra suprojektuoti taip, kad sudarytų 8*8*8 LED kubą, todėl jie yra šiek tiek dideli. Jūsų džinas bus mažesnis. Šie įrenginiai yra sukurti iš Steve'o Manley'o dizaino jo 8*8*8 RGB LED kubui. Atrodo ir veikia puikiai. Patarčiau pažiūrėti jo vaizdo įrašus.

jo „you-tube“kanalas

2 veiksmas: antrasis pjūklas **

Antrasis įrenginys pagamintas iš 5 mm faneros. Pradėkite pažymėdami ir supjaustydami 3 gabalus, kurie yra 4 "2", tam aš naudoju juostinį pjūklą, bet taip pat tiktų rankinis pjūklas. Vienoje iš dalių pažymėkite 1 "2" pusėje abiejuose galuose ir nubrėžkite liniją tarp dviejų. 4 "pusėje eikite į 1/2" ant anksčiau padarytos linijos, kitas ženklas turėtų būti 1 "nuo dabartinės, tęskite, kol pasieksite lentos galą. Kiti du gabalai turi būti sulygiuoti ir suklijuoti elmerio klijais. Kai klijai išdžiūsta, paimkite pažymėtą dalį ir klijuotą dalį, sulygiuokite juos. Suspauskite juos. Išgręžkite 5 mm (13/64) skyles, kai linijos kryžmino ant lentos. Paskutinis žingsnis yra padaryti klijuotas gabalo skyles didesnis aš ėjau su 1/4 ".

3 veiksmas: trečiasis džeris **

Trečiasis įrenginys pagamintas iš 1 x 6 colių gabalo. Pirmiausia supjaustykite lentą į lengviau valdomą maždaug 5 colių ilgio sekciją. Kai tai bus padaryta, galite nunešti ją prie stalo pjūklo, kad pjaustytumėte giraites apie 1/4 gylio bet kokia kryptimi. Juose turėtų būti tarpai 1 colio centras iki giraitės centro. Skylė (pjūklo ašmenų padaryta anga) turi būti 0,1 colio pločio. Pradėkite nukirpdami pirmą lizdo colį nuo lentos krašto. Tada išjunkite pjūklą ir perkelkite tvorą virš 1 colio, pakartokite šį procesą, kol jūsų plokštėje bus išpjautos 4 lizdai. Jig turėtų atrodyti kaip aukščiau pateiktame paveikslėlyje.

4 žingsnis: Pirmojo „Jig“naudojimas

Tai monotoniškiausia konstrukcijos dalis, lenkianti visus šviesos diodų laidus. Priežastis, kodėl norite naudoti šį įrenginį, yra tvirta konstrukcija, kuri atrodo puikiai. Paimkite pirmąjį svirtį, sulenkite katodą (trumpas laidas, žr. 2 paveikslą) iki arčiau (0,2 colio) gręžtuvo, tada apvyniokite jį ant antgalio ir atlaisvinkite. Paimkite anodą ir sulenkite aplink antrąjį antgalį ir atlaisvinkite. Iškirpkite papildomą su lyginimo pjovikliais / šoniniais pjovikliais ir nuimkite šviesos diodą. Išlyginkite anodą ir katodą. Pasukite katodą 90 laipsnių kampu, kad jis būtų nukreiptas žemyn (žr. 3 paveikslą) ir tęskite procesą dar 63 kartus.

Pastaba: dažnai naudinga turėti mažas adatines reples, kurios sulenktų laidus aplink grąžtus.

5 žingsnis: naudokite antrąjį „Jig“

Prieš naudodami šį įrenginį, turime ištiesinti ir perpjauti 20 gabaritų (awg) alavo varinę vielą. Pirmiausia nukirpkite mažiausiai 36 4 colių vielos dalis, geriausia, jei padarysite dar 4 sekcijas, nes kubas tampa simetriškas (pastaba: prieš iškirpant ilgį yra naudinga ištiesinti didesnes vielos dalis, tačiau bet kuriuo atveju tai būtų naudinga)). Norėdami ištiesinti laidą, tiesiog paimkite dvi reples ir šiek tiek patraukite iš kiekvieno galo, šiek tiek ištempdami laidą. Šis metodas yra sunkus, todėl, jei turite ydą, galite priveržti vielą į kaištį ir ištraukti iš ten, ir jums bus daug geriau rezultatai bus lengvesni. Kai visi laidai bus paruošti, įdėkite 4 šviesos diodus į svirtį Nr. 2 (žr. 2 paveikslėlį), katodas turėtų būti nukreiptas nuo jūsų. Padėkite vieną iš 4 colių vielos dalių per katodo kilpas, lituokite visas 4 jungtis (prieš lituodami rekomenduojama išbandyti visus šviesos diodus). Lituodami visus šviesos diodus, pakelkite viršutinę dalį ir paspauskite svirtį taip, kad suapvalinti šviesos diodų galai būtų ant lygaus paviršiaus. Šviesos diodų eilutė turėtų pasirodyti. Dabar atlikite šią procedūrą dar 16 kartų.

6 žingsnis: naudokite trečiąjį džigą

Dabar, kai jau atlikote visas 16 šviesos diodų eilučių, laikas naudoti galutinį įrenginį. Paimkite 4 šviesos diodų juosteles ir įkiškite metalines jungiamąsias vielas į vieną iš angų, įsitikindami, kad visos skylės iš skirtingų sekcijų sutampa. Įdėkite vieną iš vielos dalių iš apačios į viršų į likusias to stulpelio angas. Įsitikinkite, kad jis yra kvadratas, tada lituokite visas 16 jungčių ir pereikite prie dar 3.

7 žingsnis: Elektronika

Pirmas dalykas, kurį jums reikia padaryti, yra apskaičiuoti 16 rezistorių, reikalingų kubui veikti. Tai galima padaryti naudojant šį skaičiuotuvą arba šią formulę Atsparumas = (įtampos šaltinis - LED įtampa) / LED srovė. Vienintelė problema yra ta, kad dažnai pardavėjas nesuteikia reikiamų verčių. Jei naudojate nuorodą, pateiktą gautam LED rinkiniui, geltoniems šviesos diodams reikia 120 omų, nes jie yra 2 V, o mėlyniems - 75 omai 3 V. Jei nenorite dėl to jaudintis, galite tiesiog naudoti komplekte esantį 220 omų, jie turėtų gerai veikti, tačiau jūsų kubas kartais bus šiek tiek pritemdytas, o geltonas gali šiek tiek pritemdyti (ryškiausia spalva, kurią radau iš šio rinkinio yra mėlynos spalvos, išskyrus baltas, kurios nėra išsklaidytos).

8 žingsnis: Elektronika

Taigi dabar turite 2 parinktis, kurias galite atsisakyti žemiau esančioje schemoje/sukurti savo išdėstymą naudodami paveikslėlius, kad padėtumėte gerai išdėstyti, užsisakykite pasirinktinę PCB naudodami žemiau esantį Gerber failą (puiku, jei darote kelis).

PCB ir schema- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

9 veiksmas: kubo litavimas prie prototipų plokštės

Dabar, kai esate prijungę elektroniką, turite paimti 4 anksčiau padarytas vertikalias dalis. Įdėkite vieną iš sekcijų, kaip parodyta pirmame paveikslėlyje, lituokite, kad įsitikintumėte, jog jis yra kvadratas su prototipų plokšte. Pridėkite kitą su 9 skylėmis tarp apdailos, pridėdami paskutines 2 tokiu pačiu būdu.

10 žingsnis: Sluoksnių sujungimas

Toliau reikia sujungti bendrus katodo sluoksnius, paimti ištiesintą vielos gabalėlį ir uždėti jį ant išsikišusio bendrojo katodo vielos gabalo ir kiekvienoje sankryžoje padaryti litavimo siūlę. Turite padaryti bent 4, bet galite pastebėti, kad tai padariau iš abiejų pusių, kad kubas atrodytų simetriškai. Atlikę visus sluoksnių sujungimus, prie kubo sluoksnių turite pridėti vielą iš prototipų plokštės. Tai galima padaryti paėmus ištiesintą vielos atkarpą, kurios 90 laipsnių kampas sulenkiamas apie 1/2 colio. Ilgą vielos galą priklijuokite šalia, jei norite prijungti prie pirmojo sluoksnio. pakartokite judėdami iš skylės ir pereidami prie kito sluoksnio. Kai baigsite visus 4 sluoksnių sujungimus, pereikite prie kito žingsnio.

11 veiksmas: paskutiniai laidai

Kita dalis yra prijungti MOSFET kanalizaciją prie sluoksnių, kaip parodyta pirmame paveikslėlyje. Kai tai bus padaryta, prijunkite pamainų registrų išėjimus prie kubo stulpelių. Daugiau informacijos rasite schemoje.

12 veiksmas: kubo programavimas

Turite 3 kubo kodavimo galimybes, naudokite pateiktus kodus, naudokite arduino arba naudokite arduino su python, kad būtų lengviau koduoti. Vienintelis, kurį aš paaiškinsiu, yra „arduino“su „python“, nes juo lengviausia naudotis, tačiau jums reikės tik nedidelės arduino/kalbos struktūros patirties. Pradėkite atsisiųsdami visas nuorodas, pradedant nuo „arduino“programinės įrangos ir baigiant „tkinter“biblioteka, skirta „python“. „Python“redaktoriaus veikimo būdas dažniausiai yra savaime suprantamas, tiesiog paleiskite „python“kodą žemiau. Kai paspausite išsaugojimo mygtuką, „python“apvalkalas išskirs dvejetainius baitus, kuriuos turėsite įklijuoti į „arduino“masyvą, kuriame rašoma skaidrės. Tada turėsite pridėti vėlavimų prie arduino masyvo, kuriame sakoma, kad delay_array jūsų turimų skaidrių skaičius yra reikalingas vėlavimų skaičius. Maksimalus skaidrių skaičius, kurį galite naudoti, yra 150 dėl arduino nano atminties, tai skamba daug, bet kai pradedate daryti grafinius vertimus, jis greitai suvalgo tą skaičių.

Kodai yra suskirstyti į 3 grupes, nes negalėjau jų atsisiųsti kaip vieno failo, išskyrus „python“failą.

failų grupavimas (visi grupės failai turi būti sudėti į tą patį aplanką, kad jis tinkamai veiktų)

sunkiai koduotas arduino (aiškus_visas, led_kubas_4x4x4, šou_šablonas)

„arduino“baitais užkoduoti failai (aiškus, lengvas_programavimo_v2, šou_šablonas)

„python gui“(4x4x4 kodų generatorius V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

13 žingsnis: viskas padaryta

Šiuo metu jūs turėtumėte sugebėti savo kube rodyti bent keletą modelių ir tikiuosi, kad viskas vyko sklandžiai.

Jei turite kokių nors klausimų, klauskite žemiau komentaruose.