3x3x3 LED kubas su „Arduino Lib“: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:51

Yra ir kitų instrukcijų, susijusių su LED kubelių kūrimu, šis skiriasi dėl kelių priežasčių: 1. Jis pagamintas naudojant nedidelį kiekį gatavų komponentų ir prijungiamas tiesiai prie „Arduino“. 2. Pateikiama aiški, lengvai atkuriama grandinės schema su daugybe nuotraukų. 3. Programinei įrangai naudojamas unikalus metodas, palengvinantis ir išraiškingesnį kubo programavimą. Reikalingos dalys: - 1 perfboard - 3 NPN tranzistoriai (2N2222, 2N3904, BC547 ir kt.) - 12 rezistorių (~ 220 omų ir ~ 10 k omų) - 13 antraščių (vyrų arba moterų) - 27 šviesos diodai - viela

1 žingsnis: Paruoškite šviesos diodus

Šis žingsnis iš esmės atliekamas pagal LED kubą 4x4x4, bet mes sukursime 3x3x3 kubą. Tokio dydžio kubas yra maždaug toks didelis, koks yra, neįvedant papildomų grandinių ir sudėtingumo. Mums iš viso reikės 27 šviesos diodų, kurie bus sugrupuoti į tris devynių rinkinius. Kiekvienas devynių šviesos diodų rinkinys turi bendrą ryšį tarp jų katodų (neigiamų laidų). Kiekvieną iš šių rinkinių vadinsiu „lygiu“. Kiekvienas iš devynių lygio šviesos diodų yra prijungtas prie atitinkamo kitų dviejų lygių šviesos diodo per jų anodus (teigiamus laidus). Jie bus vadinami „stulpeliais“. Jei tai neturėjo prasmės, tai bus savaime suprantama, kai statysime kubą. Norėdami pradėti, mes panaudosime grąžtą, kad iš nedidelio medžio laužo sukurtume svirtį. Jig laikys šviesos diodus vietoje, kol juos lituosime. Aš nusprendžiau išdėstyti skyles maždaug 5/8 colio atstumu (~ 15 mm), tačiau tikslus atstumas nėra svarbus. Skylė turi būti sandariai prigludusi prie šviesos diodo, nes mes nenorime, kad jie judėtų litavimo metu. Baigę dirbti, mes sulenksime kiekvieno šviesos diodo katodą 90 laipsnių kampu. Katodą galima atpažinti trimis būdais: 1) tai trumpesnė kojelė, 2) jis yra plokščioje apvalios šviesos diodo pusėje, 3) jis yra prijungtas prie didesnio gabalo šviesos diodo viduje. Įsitikinkite, kad sulenkėte katodą ta pačia kryptimi visiems šviesos diodams. Dabar esame pasirengę pradėti litavimą.

2 žingsnis: Lituokite šviesos diodus

Pirmiausia įdėkite devynis šviesos diodus į naujai pastatytą įrenginį. Padėkite juos taip, kad kojos būtų nukreiptos ta pačia prieš laikrodžio rodyklę kryptimi. Nuotraukose matomas katodas, nukreiptas pagal laikrodžio rodyklę, o anodas nukreiptas į išorę, tačiau, jei tai padaryčiau dar kartą, pasukčiau šviesos diodus, kad koja netrukdytų LED vaizdui. Lituokite šonus, pora iš kiekvienos pusės. Naudodami mažus spaustukus, kojos laikomos tvirtai pritvirtintos prie litavimo. Kai kiekviena iš keturių pusių yra lituojama, perkelkite spaustukus, kad kampai būtų laikomi kartu, ir uždėkite lydmetalį. Galiausiai, lituokite vidurinio šviesos diodo katodą prie vienos iš šonų ir pašalinkite perteklių. Pakartokite tris kartus. Dabar turėtumėte turėti tris devynių šviesos diodų rinkinius. Padėkite du rinkinius vienas ant kito. Laikykite atstumą, lygų jau nustatytam atstumui tarp šviesos diodų. Kai jaučiatės patogiai, galite suspausti kiekvieną kojų komplektą dviem spaustukais, po vieną kiekviena kryptimi, kad lituodami kojos tvirtai laikytųsi. Norint pasiekti gerą ryšį, gali tekti pasilenkti aplink šviesos diodą. Lituokite kiekvieną iš devynių porų po vieną. Padarykite tai dar kartą ir baigsite kubą. Padėkite kubą vienoje perforatoriaus pusėje. Įsitikinkite, kad devynios kojos yra tolygiai išdėstytos, kai vedate kiekvieną iš jų per skylę. Mano lentoje yra penkios skylės tarp kiekvieno kojų rinkinio. Kitame parketlentės gale norite palikti kuo daugiau vietos, kad tilptų įvairūs komponentai. Kai būsite patenkinti padėtimi, pridėkite kelis spaustukus, kad laikytumėte kojas. Palikite daug kojų perkišti apačioje, nes vėliau bus lengviau lituoti rezistorius. Apverskite lentą ir lituokite kiekvieną koją, kad jos liktų vietoje. Apverskite kubą atgal, kai visos kojos bus lituotos. Galiausiai mums reikia lituoti laidą iš kiekvieno lygio žemyn per lentos apačią. Nulupkite kietos vielos gabalėlį ir sulenkite mažą kabliuką viename gale. Pakabinkite kabliuką ant vienos iš centrinių šviesos diodų kojelių ir perveskite per skylę ant plokštės. Lituokite kablio galą, kad viela liktų vietoje. Dar kartą pakartokite kitus du lygius. Kitas žingsnis - sukurti likusią grandinės dalį.

3 žingsnis: sukurkite grandinę

Grandinė yra gana paprasta. Kiekvienas iš devynių stulpelių bus prijungtas prie „Arduino“kaiščio per srovės ribojimo rezistorių. Kiekvienas iš trijų lygių jungiasi su žeme per NPN tranzistorių, kai įjungiamas „Arduino“kaiščiu. Iš viso „Arduino“naudosime 12 išvesties kaiščių, tačiau maitinti yra 18 šviesos diodų. Gudrybė ta, kad vienu metu galima apšviesti tik vieną lygį. Kai lygis yra prijungtas prie žemės, kiekvienas to lygio šviesos diodas gali būti maitinamas atskirai per vieną iš devynių kitų „Arduino“kaiščių. Jei pakankamai greitai apšviesime lygius, atrodys, kad visi trys lygiai dega vienu metu. Sukurkime grandinę. Pirmasis žingsnis yra paruošti devynis srovės ribojimo rezistorius. Aš naudoju 220 omų vienam kaiščiui, kuris pritrauks apie 22 mA. Vertė gali skirtis priklausomai nuo naudojamų šviesos diodų, tačiau lieka apie 135–470 omų. Kiekvienas kaištis gali tiekti iki 40 mA. Norėdami sutaupyti vietos, norime lituoti rezistorius vertikalioje padėtyje. Sulenkite vieną laidą žemyn, kad abu laidai būtų lygiagrečiai vienas kitam. Padarykite tai visiems devyniems rezistoriams. Kai rezistoriai bus paruošti, lituosime juos po vieną. Kad būtų lengviau, mes lituosime rezistoriaus laidus tiesiai prie kitų komponentų, o ne kiekvienam naudosime atskirą laidą. Vienas rezistoriaus galas bus prijungtas prie stulpelio, o kitas - prie antraštės. Pradėkite nuo pirmosios šviesos diodų eilės, kuri yra arčiausiai rezistorių, ir eikite atgal. Baigę kiekvieną eilutę, galite naudoti mažą juostos gabalą, kad izoliuotumėte sutampančius laidus, kad išvengtumėte trumpojo jungimo. Žiūrėkite nuotraukas ir diagramą, kad pamatytumėte, kaip tai atrodys, kai baigsite. Dabar, kai stulpeliai yra nutolę, kitas žingsnis yra lituoti komponentus, kurie kontroliuoja lygius. NPN tranzistoriaus bazę suaktyvins „Arduino“kaištis per srovės ribojimo rezistorių, esantį 10 k (arba maždaug ten). Tai prijungs atitinkamą lygį prie žemės, o tai leis srovei tekėti per šviesos diodus. Žiūrėkite nuotraukas ir diagramą. Baigę šviesos diodai turėtų prisijungti prie „Arduino“2–10 kaiščių, o lygiai-prie 11–13 kaiščių iš apačios į viršų. Smeigtukus taip pat galima konfigūruoti programinėje įrangoje, jei jums reikia kitokios sąrankos. Grandinė baigta, laikas pereiti prie programinės įrangos!

4 žingsnis: programinės įrangos naudojimas

Radau kelis kodo pavyzdžius, plaukiojančius aplink tinklą, skirtą LED kubo valdymui. Norint valdyti šviesos diodus, jiems visiems reikėjo didelių dvejetainių arba šešiakampių duomenų masyvų. Supratau, kad turi būti lengvesnis būdas, todėl nusprendžiau parašyti savo programinę įrangą. Pirmasis mano sprendimas buvo padaryti programinę įrangą atspindinčią aparatūrą. Tai reiškė, kad kiekvieną šviesos diodą reikia spręsti pagal stulpelį ir lygį, o ne naudoti neapdorotus prievado duomenis arba tradicinius x, y, z. Antrasis sprendimas buvo pradėti nuo pagrindinių funkcijų, tokių kaip vienos šviesos įjungimas arba išjungimas ir kūrimas iš ten. Galiausiai nusprendžiau pristatyti dvi funkcijas, kurios yra naudingos įdomesniems efektams. Vienas iš jų yra buferis, leidžiantis pagrindinėms funkcijoms sukurti sudėtingesnius modelius. Kita yra sekos funkcija, kuri apšviečia daugybę šviesos diodų po vieną arba visus iš karto. Biblioteka prasidėjo kaip procedūrinis kodas ir laisvos funkcijos. Iš ten buvo labai lengva sekti vadovėlį, kad sukurtumėte daugkartinio naudojimo „Arduino“biblioteką. Būtinai atsisiųskite biblioteką ir išpakuokite ją į eskizų knygą/bibliotekas. Jei teisingai sukonfigūruotas, pavyzdį rasite „Arduino“programinėje įrangoje skiltyje „Failas“> „Pavyzdžiai“> „LedCube“> „ledcube“. Kodą taip pat galima rasti „Github“adresu gzip/arduino-ledcube. Ačiū, kad skaitote!