8x8x8 LED kubas: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šioje pamokoje parodysime, kaip sukurti 8x8x8 LED kubą. Viskas prasidėjo nuo dalyko „Kūrybinė elektronika“, priklausančio Malagos universiteto Telekomunikacijų mokyklos 4-ojo kurso elektronikos inžinerijos moduliui, idėjos:

Apskritai projektą sudaro bendro dizaino ir programinės įrangos kūrimas. Techninę dalį sudaro „Cube“ir visos jungtys, taip pat pagrindas, palaikantis dizainą. Programinės įrangos dalį sudaro keičiamo dydžio biblioteka, kuri buvo įdiegta siekiant būti naudinga kitiems projektams.

Šį kubą valdo „Arduino Uno“, penki šimtai dvylika šviesos diodų, o kai jie yra atskirti stulpeliais ir sluoksniais, kiekvieną galima įjungti atskirai.

Pateikiame kelis veiksmus, kurie gali palengvinti projektą, nors tai užtrunka kelias dienas. Projektui naudojome „Blue Leds“ir NPN tranzistorius.

Pridedame sąrašą su reikalinga medžiaga:

• 512 šviesos diodų.
• 64 220 omų varža.
• 9 pamainų registrai 74HC595.
• 16 2N222 tranzistoriai.
• Putų lenta.
• Keli metrai plonos vielos (1,2 mm).
• Juostos viela.
• Jungtys (vyriškos ir moteriškos).
• Maitinimo šaltinis.
• Iš anksto išgręžta plokštė (PCB).
• Parama struktūrai.
• Medinė dėžė konstrukcijai.

Tikimės, kad šis pamokymas patinka visiems.

1 žingsnis: LED šablono piešimas

Pirmasis žingsnis yra nupiešti šabloną, kuris palengvintų kario procesą. Putplasčio lentoje turime nupiešti kvadratą ir padalyti jį į 64 mažus kvadratėlius, atskirtus vienu coliu. Mažos kvadrato sankryžoje su kitu turime, pavyzdžiui, atsuktuvu padaryti skylę, kad kareiviams būtų galima įdėti lemputes į jų vidų.

2 žingsnis: sukurkite pagrindą

Turime sukurti bazę, kurioje ilsėsis šviesos diodai. Geriau jį pagaminti iš medinės lentos, kuri nėra sunki, bet ir nelanksti. Gavę lentą, turime pakartoti 1 veiksmą, bet dabar čia. Turime pažymėti medieną, nupiešdami 8 colių kvadratą, kur viduje bus nupieštas dar 64 kvadratinis colis.

Kai viską nupiešėme, atėjo laikas naudoti gręžimo mašiną. Turėdami šiek tiek 1 mm, mes padarysime skylę, kuri perveria medieną kiekvieno kvadrato sankryžoje, kad į jų vidų įstatytume laidus, kurie laikys konstrukciją.

Paimkite gręžimo mašiną ir gręžkite!

Mes sukūrėme vaizdo įrašą, kuriame parodome, kaip tai padaryti. Galutinis rezultatas turėtų atrodyti kaip čia pateiktos nuotraukos.

3 žingsnis: tieskite laidus tiesiai

Struktūrai geriau naudoti laidus tarp šviesos diodų, nes jie padarys konstrukciją standesnę arba nelankstesnę. Kadangi paprastai laidai parduodami ritinyje, mes turime juos pastatyti tiesiai. Šiam žingsniui mums taip pat reikės gręžimo mašinos.

Mes turime nupjauti vielą ir įdėti gabalėlį į gręžimo mašiną. Po to, kai jis pritvirtintas, turime laikyti kitą vielos dalį ir įjungti gręžimo mašiną. Po kelių sekundžių viela bus tiesi kaip žvakė!

Vaizdo įraše parodome, kaip atlikti šį procesą, ir pateikiame raktą, kaip pagreitinti procesą: galite nukirpti ilgesnę vielą, vieną kartą ją ištiesinti ir tada nukirpti.

4 žingsnis: Lituokite sluoksnį

Kai įsitikinsime, kad visi šviesos diodai gerai įsijungia, atėjo laikas juos lituoti. Norėdami pagreitinti procesą, turime atskirti katodus ir anodus.

Šiame etape visi katodai bus sujungti. Bus naudojami 64 šviesos diodai ir 11 laidų: po vieną kiekvienai eilutei ir dar 3 - laikymui ant konstrukcijos. Galite pamatyti, kaip mums tai pavyko. Mes įdėjome 3 monetas po 10 centų, kad visi laidai būtų vienodo aukščio, ir tada prasideda procesas.

Po litavimo labai svarbu patikrinti, ar visi šviesos diodai yra gerai suvirinti. Tai galite padaryti naudodami „Arduino“, prijungdami laidą prie GND ir zonduodami su 5V įėjimu, kurio kiekvienas indikatorius, kaip matote vaizdo įraše.

Nepamirškite nupjauti kiekvieno katodo dalies, kuri nebuvo kareivis.

Ir dabar jūs padarėte vieną, tęskite kitus septynis!

Mes padarėme keletą nuotraukų, kad parodytume procesą.

5 žingsnis: sukurkite kubo struktūrą

Jei baigsite litavimą, kitas žingsnis yra sukurti kubo struktūrą. Mes suvirinsime vieną sluoksnį virš kito, atskirdami jį nuo kai kurių pagalvėlių, pagamintų iš putplasčio plokštės, kaip parodyta nuotraukoje.

Šiame etape visi anodai turi būti suvirinti prie laidų. Svarbiausia yra laikyti vertikalius laidus, kai laikas įstumti sluoksnį į konstrukciją, ir jūsų darbas nebus labai sudėtingas.

Kaip jau minėjome anksčiau, po litavimo labai svarbu patikrinti, ar tinkamai veikia šviesos diodai. Šiame žingsnyje nepamirškite pašalinti anodo kojos pertekliaus. Tai lengviau padaryti dabar, o ne pabaigoje.

Procesas bus baigtas, kai 8 sluoksniai bus vienas ant kito anodais. Po to anodai bus lituojami į PCB.

Būtina prijungti vertikalius kabelius nuo pagrindo prie kiekvieno vertikalaus šviesos diodų sluoksnio, kad kiekvienas sluoksnis tinkamai veiktų ir nukreipti šviesos diodus ant x, y ir z ašių. Tai galite pamatyti nuotraukose.

6 žingsnis: Sujunkite pagrindą

Turime suvirinti atitinkamus sluoksnius, naudodami juostų laidus, prie kurių pridėsime jungtis, kurios pateks į spausdintinę plokštę, kad galiausiai apšviestų kubą.

Kiekviename stulpelyje bus suvirintas kabelis, o kas 8 kolonos, sudarančios vertikalų sluoksnį, bus sujungtos su ta pačia jungtimi, kuri vėliau bus įkišta į PCB jungtį. Horizontaliuose sluoksniuose taip pat bus jungtis, kad katodai būtų prijungti prie PCB.

7 žingsnis: lituokite grandinę

Vadovaudamiesi grandinės schema, mes suvirinsime visus komponentus prie perforuotos plokštės, sujungdami būtinas jungtis ir ištraukdami kabelį, jei nėra kur suvirinti.

Šiam žingsniui mums reikia:

• Perforuota plokštė (gali būti juostelės arba be rašto). Mes naudojome be modelio
• Atsparumai
• Vyriškos jungtys
• Įrašai
• NPN tranzistoriai
• Kabelis iš juostelių

8 veiksmas: kubo palaikymas

Mes sukursime atramą, mūsų atveju - medieną, kur pristatysime grandinę ir palaikysime kubą.

Kaip mums sekėsi? 26 cm pločio, 31 ilgio ir 10 aukščio dėžutė. Mes įdėjome keletą mažų atramų, kurios neleis kubui nukristi iki dėžutės apačios, taip sugadindamos apačioje esančią grandinę.

9 žingsnis: kodas ir programavimas

Kodas susideda iš „Boolean“masyvo, sudaryto iš 512 reikšmių, atspindinčių kiekvieno indikatoriaus būseną.

Jis padalintas į dvi dalis, viena yra atsakinga už kiekvieno būsenos keitimą keičiant masyvo vertes, kita dalis - už informacijos siuntimą registrams.

Siunčiant informaciją į registrus, naudojama „shiftOut“() funkcija, turinti kaip įvestį baito tipo duomenis, ji generuoja laikrodžio ir duomenų signalus, skirtus nuosekliam perdavimui su registrais.

Atsiranda poreikis išversti Būlo masyvą į tipo baitų masyvą, kiekvienas baitas reiškia įrašą. Priklausomai nuo kubo dydžio projektuojant pamainų registrų skaičių projekte. Ši kodo dalis yra keičiamo dydžio, kad būtų lengviau siųsti informaciją į skirtingo dydžio kubelius.

Norėdami sukurti animaciją kubelyje, naudojame funkciją voxelWrite (), ši funkcija leidžia pakeisti LED būseną pagal kai kurias koordinates x, y, z.

šioje nuorodoje į mūsų „GitHub“puslapį rasite naudingos informacijos: