4x4x4 Led Cube: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Zakaj graditi to LED kocko?

* Ko končate, lahko prikažete čudovit in zapleten vzorec.

* Prisili vas k razmišljanju in reševanju težav.

* Zabavno in zadovoljno je videti, kako dobro se vse skupaj sestavi.

* To je majhen in obvladljiv projekt, ki se ga lahko naučijo vsi, ki se šele spoznajo s spajkanjem in elektroniko, in je še vedno dovolj velik, da prikaže bleščeče in impresivne vzorce.

* Kodo arduino je dokaj enostavno upravljati.

* Relativno nizki stroški za visoko zabavo in ogromno, kar se boste naučili, če ste šele v elektroniki.

Najprej vam bom pokazal, kako narediti to hitro LED kocko 4x4x4, ki za namestitev potrebuje le nekaj ur dela (ko naredite sestavljanke), hkrati pa je tudi trpežna oblika. Po najboljših močeh bom poskušal razložiti, da bodo vsi razumeli moje oblikovalske odločitve. Na koncu bom razložil, kako programirati nove vzorce na 2 različna načina.

Zaloge

Deli:

1. 10cm * 15cm prototipna deska - 1x 2 $ ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD ea
3. 120 ohmski upori - 16x 0,04 USD ea (Vrednost je odvisna od vaše LED, glejte korak 7)
4. 10 k ohmski upori - 4x 0,10 USD ea
5. Fqp20n06l N -kanalni MOSFETI - 4x 0,95 USD ea
6. Arduino nano v3 - 1x 22 USD ea
7. 5,5 mm dc priključek - 1x opcijsko 0,35 USD ea
8. Pokositrena bakrena žica 20 AWG - 15ft 0,12 USD/ft
9. Trakovni kabel 40 vodnik ali druga žica majhnega profila (AWG) - manj kot 1 ft 2,3 USD/ft
10. 5 mm vezane plošče 6 ", 12" - 1 x 2 $ ea
11. spajkanje.8 mm - 1x 10,89 USD ea
12. 1 "x 6" x 4 'deska - 6 "8,39 USD ea
13. 5 mm razpršene LED diode - komplet 64 USD 15
14. Keramična kapa 100nf - 2x 0,25 USD ea

Predvideni stroški na kocko: 40 USD (če se deli kupujejo v razsutem stanju, se bodo stroški na kos znatno znižali)

Orodja:

1. Klešče za igelni nos x2
2. Spiralni ali stranski rezalniki
3. Spajkalnik
4. Odstranjevalci žice
5. Namizna žaga
6. Vrtalnik (priporoča se stiskalnica)
7. Ročna žaga ali tračna žaga
8. Računalnik za programiranje

1. korak: Prvi sestavek **

Prvi vbod je sestavljen iz 2) 0,8 mm svedrov, plošče za izdelavo prototipov in 5 mm luknje za LED. Začnite tako, da vzamete ploščo za izdelavo prototipov (širino najmanj 2 cm in razmik 2,54 mm (0,1 palca) do središča lukenj) in označite prvo piko na enem od robov plošče. Nato po premiku naredite še eno oznako po premikanju še 3 luknje. Nato označite piko, ki je 2 luknji navzgor (glejte sliko št. 1). Nato na sredini označene luknje izvrtajte 5 -milimetrsko luknjo, ki sem jo uporabil s 13/64 palčnim bitom in je delovalo v redu. Najbolje je, če uporabite manjše bite in se pomaknite do 13/64 palca, samo da se prepričate, da je popolnoma centriran v luknji, če ne bo celotna kocka izklopljena. Nato na zunanji oznaki uporabite 0,8 mm bite, da rahlo razširite Prepričajte se, da so vse luknje pravokotne na ploščo za izdelavo prototipov, če je na voljo, uporabite vrtalno stiskalnico, vendar bo ročni vrtalnik deloval. Izrežite 3) 1 kvadratke Najlažje je uporabiti tračno žago, vendar bo delovala tudi ročna žaga. Z elmerjevim lepilom naredite majhen kup lesa z vsemi robovi, ki se med seboj poravnajo. Na koncu ga lepite na ploščo za izdelavo prototipov, vse skupaj pritrdite in počakajte. Ko se vse posuši, vse znova izvrtajte, tako da bodo luknje v plošči za izdelavo prototipov šle skozi leseno podlago. Nastavke 0,8 mm vstavite v luknjo, ki je bila narejena na robu. Če je bilo vse narejeno pravilno, bi moralo izgledati kot slika #2.

** Slike na sliki so zasnovane tako, da naredijo LED kocko 8*8*8, zato so rahlo prevelike. Vaš šablon bo manjši. Ti vložki temeljijo na modelih Steva Manleyja za njegovo 8*8*8 RGB LED kocko. Izgleda in deluje odlično. Priporočam ogled njegovih videov.

njegov you-tube kanal

2. korak: Drugi sestavek **

Drugi vbod je izdelan iz 5 mm vezanega lesa. Začnite z označevanjem in rezanjem 3 kosov, ki so 4 "za 2". Za to sem uporabil tračno žago, vendar bi delovala tudi ročna žaga. Na enem od kosov označite 1 "na strani 2" na obeh koncih in potegnite črto med obema. Na 4 "strani pojdite 1/2" na predhodno narejeni liniji, mora biti naslednja oznaka 1 "od trenutne, dokler ne pridete do konca plošče. Druga dva kosa morata biti poravnana in zlepljena skupaj z elmerjevim lepilom. Ko se lepilo posuši, vzemite označeni del in zlepljeni del, tako da ju pritrdite skupaj. večji sem šel s 1/4 ".

3. korak: Tretji sklop **

Tretji vbod je narejen iz kosa velikosti 1 "x 6". Najprej razrežite ploščo na bolj obvladljiv odsek, dolg približno 5 palcev. Ko to storite, jo lahko odnesete do namizne žage, da izrežete nasade približno 1/4 v globino, vsaka orientacija bo delovala. 1 cm na sredino nasadov. Reza (reža, ki jo naredi žagin list) mora biti široka 0,1 ". Začnite z rezanjem prve palice reže od roba plošče. Nato ugasnite žago in premaknite ograjo za 1 ", ponovite ta postopek, dokler na ploščo ne zarežete 4 rež. Sestav mora biti videti kot zgornja slika.

4. korak: Uporaba prvega vboda

To je najbolj monoton del konstrukcije, ki upogiba vse vodnike LED. Razlog, zakaj želite uporabiti ta sestavljanko, je, da dobite trdno konstrukcijo, ki izgleda odlično. S prvim vbodom upognite katodo (kratek vodnik, glejte sliko 2) do svedra bližje (0,2 ), nato ga ovijete okoli nastavka in ga zrahljajte. Vzemite anodo in jo upognite okoli drugega bita ter jo zrahljajte. Odrežite dodatno vodite s podložnimi rezalniki / stranskimi rezalniki in odstranite LED. Poravnajte anodo in katodo. Katodo zasukajte za 90 stopinj, tako da je obrnjena navzdol (glejte sliko 3), postopek nadaljujte še 63 -krat.

Opomba: Pogosto je koristno imeti majhne klešče za nos, da upognete kable okoli svedrov.

5. korak: Uporaba drugega sestavljanca

Pred uporabo tega vbodnika moramo poravnati in odrezati našo bakreno žico s premerom 20 mm (awg). Najprej odrežite najmanj 36 4 -palčnih odsekov žice, najbolje je, da naredite še 4 prereze, ker naredi kocko simetrično (opomba: koristno je, da poravnate večje dele žice, preden jo razrežete na dolžino, vendar bi tako ali drugače delovalo Za poravnavo žice vzemite dve kleščici in povlecite z vsakega konca, da žico nekoliko raztegnete. rezultati so lažji. Ko pripravite vso žico, vstavite 4 LED diode v vponko 2 (glejte sliko št. 2), katoda mora biti obrnjena proč od vas. Postavite enega od 4 -palčnih odsekov žice skozi katodne zanke, da spajkate vse 4 spoje (priporočljivo je, da pred spajkanjem preizkusite vse LED diode). Ko spajate vse LED diode, dvignite zgornji del in pritisnite na vbod, tako da so zaobljeni konci LED na ravni površini. Vrstica LED mora izskočiti. Zdaj ponovite ta postopek še 16 -krat.

6. korak: Uporaba tretjega vboda

Zdaj, ko imate opravljenih vseh 16 vrst LED, je čas, da uporabite zadnjo šablono. Vzemite 4 trakove LED in položite kovinske žice navzdol v eno od rež in se prepričajte, da so vse luknje iz različnih odsekov poravnane. Vstavite enega od svojih delov žice od spodaj navzgor v preostale luknje tega stolpca. Prepričajte se, da je kvadrat, nato spajkajte vseh 16 priključkov in nadaljujte z izvajanjem še 3.

7. korak: Elektronika

Najprej morate izračunati 16 uporov, ki so potrebni za delovanje kocke. To lahko storite s tem kalkulatorjem ali s to formulo Odpornost = (vir napetosti - LED napetost) / led tok. Edina težava je, da prodajalec pogosto ne navede potrebnih vrednosti. Če uporabljate povezavo za komplet LED, ki sem ga dobil, rumene LED diode potrebujejo 120 ohmov, ker so 2v in za modre 75 ohm 3v. Če zaradi tega ne želite skrbeti, lahko uporabite le 220 ohmov, ki so v kompletu, saj bi morali delovati v redu, vendar bo vaša kocka včasih rahlo zatemnjena, rumena je lahko rahlo zatemnjena (najsvetlejša barva, ki sem jo našel iz tega kompleta je modra, razen bele, ki ni razpršena).

8. korak: Elektronika

Zdaj imate na voljo dve možnosti, s katerimi lahko izstopite iz spodnje sheme/ustvarite lastno postavitev s slikami, ki vam pomagajo pri dobri postavitvi, naročite PCB po meri z datoteko Gerber, ki jo najdete spodaj (odlično, če jih izdelujete več).

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

9. korak: Spajkanje kocke na ploščo za izdelavo prototipov

Zdaj, ko imate elektroniko skupaj, morate vzeti štiri navpične dele, ki ste jih naredili prej. Enega od delov namestite tako, kot je prikazano na prvi sliki, da ga spajkate in se prepričajte, da je kvadraten s ploščo za izdelavo prototipov. Dodajte še eno z 9 luknjami vmes, tako da zadnje 2 dodate na enak način.

10. korak: Povezovanje slojev

Nato morate povezati skupne katodne plasti, vzeti kos žice, ki je bil poravnan, in ga položiti na kos skupne katodne žice, ki štrli, na vsakem križišču spajkati. Morate narediti vsaj 4, vendar boste morda opazili, da sem to naredil na obeh straneh, da je kocka videti simetrična. Ko opravite vse povezave s plastmi, morate v plasti kocke dodati žico s plošče za izdelavo prototipov. To lahko storite tako, da vzamete poravnan odsek žice, ki ima 90 -stopinjski ovinek in štrli približno 1/2 . Dolg konec žice prilepite v bližino, kjer jo želite povezati s prvo plastjo, jo spajkajte na ponovite med premikanjem luknje in prehodom na naslednjo plast. Ko dokončate vse 4 plastne povezave, pojdite na naslednji korak.

11. korak: Zadnji deli ožičenja

Naslednji del je, da priključite odtok MOSFET -ov na plasti, da vidite prvo sliko. Ko to storite, povežite izhode registrov premikov s stolpci kocke. Za več podrobnosti glejte shemo.

12. korak: Programiranje kocke

Za kodiranje kocke imate 3 možnosti, da uporabite priložene kode, uporabite arduino ali uporabite arduino s pythonom, da dosežete lažje kodiranje. Edino, kar bom razložil, je arduino s pythonom, ker je najlažji za uporabo, vendar boste potrebovali le nekaj izkušenj z arduino/jezikovno strukturo. Začnite s prenosom vseh povezav v vrstnem redu, začenši s programsko opremo arduino in končajte s knjižnico tkinter za python. Način delovanja urejevalnika python je večinoma samoumeven, samo zaženite kodo python spodaj. Ko pritisnete gumb za shranjevanje, bo lupina python izpljunila binarne bajte, ki jih boste morali prilepiti v arduino matriko z diapozitivi. Nato boste morali v matriko arduino dodati zamude, ki pravi, da je delay_array število diapozitivov število zamud, ki jih potrebujete. Največje število diapozitivov, ki jih lahko uporabite, je 150, zaradi pomnilnika arduino nano se sliši veliko, ko pa začnete grafično prevajati, to številko hitro požre.

Kode so v skupinah po 3, ker jih nisem mogel naložiti kot eno datoteko, razen datoteke python.

razvrščanje datotek v skupine (vse datoteke v skupini morajo biti shranjene v isti mapi, da deluje pravilno)

trdo kodiran arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino kodirane datoteke z bajti (jasno, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generator kode 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Korak: Končano

Na tej točki bi morali na kocki prikazati vsaj nekaj vzorcev in upajmo, da je vse potekalo brez težav.

Če imate kakršna koli vprašanja, vprašajte spodaj v komentarjih.