4x4x4 LED -kuutio: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Miksi rakentaa tämä LED -kuutio?

* Kun olet valmis, voit näyttää kauniin ja monimutkaisen kuvion.

* Se saa sinut ajattelemaan ja ratkaisemaan ongelman.

* On hauskaa ja tyydyttävää nähdä, kuinka hyvin kaikki yhdistyy.

* Se on pieni ja hallittavissa oleva projekti kaikille juotos- ja elektroniikka -alan aloittelijoille, ja se on silti riittävän suuri näyttämään häikäiseviä ja vaikuttavia kuvioita.

* Arduino -koodia on melko helppo hallita.

* Suhteellisen alhaiset kustannukset korkeasta viihteestä ja valtava määrä, jonka opit, jos olet uusi elektroniikka.

Ensin näytän sinulle, kuinka tehdä tämä nopea 4x4x4 led -kuutio, joka vaatii vain muutaman tunnin työn (kun olet tehnyt jigit), mutta on myös tukeva muotoilu. Yritän parhaani mukaan selittää niin, että kaikki ymmärtävät suunnitteluvalintani. Lopuksi selitän kuinka ohjelmoida uusia malleja kahdella eri tavalla.

Tarvikkeet

Osat:

1. 10cm * 15cm prototyyppikortti - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 dollaria
3. 120 ohmin vastukset - 16x $ 0,04 ea (arvo riippuu LED -valostasi, katso vaihe 7)
4. 10 k ohmin vastukset - 4 x 0,10 dollaria ea
5. Fqp20n06l N -kanava MOSFETS - 4x 0,95 $ ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5,5 mm: n tasavirtaliitin - 1x valinnainen 0,35 dollaria
8. Tinattu kuparilanka 20 AWG - 15 jalkaa 0,12 dollaria/ft
9. Nauhakaapeli 40 johdinta tai muuta pienikokoista (AWG) lankaa - alle 1 jalkaa 2,3 dollaria/ft
10. 5 mm vaneri 6 ", 12" - 1 x 2 dollaria
11. juote.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 '-levy - 6 "8,39 dollaria
13. 5 mm: n hajautetut LEDit - 64 dollaria 15 dollaria
14. 100nf keraaminen korkki - 2x 0,25 dollaria ea

Arvioidut kustannukset kuutiota kohden: 40 dollaria (jos osia ostetaan irtotavarana, hinta per kappale laskee merkittävästi)

Työkalut:

1. Neulan pihdit x2
2. Huuhtelu- tai sivuleikkurit
3. Juotin
4. Langanpoistimet
5. Pöytäsaha
6. Pora (porakone suositellaan)
7. Saha tai vannesaha
8. Tietokone ohjelmointia varten

Vaihe 1: Ensimmäinen jigi **

Ensimmäinen jigi koostuu 2) 0,8 mm: n poranterästä, prototyyppikortista ja 5 mm: n reiästä LEDille. Aloita ottamalla prototyyppikorttisi (vähintään 2 cm leveä ja 2,54 mm (0,1 tuuman) etäisyydellä reikien keskipisteestä) merkitse ensimmäinen piste levyn yhteen reunaan. Tee sitten suora viiva siirtämisen jälkeen merkitse piste, joka on 2 reikää ylöspäin (katso kuva #1). Poraa seuraavaksi keskelle merkitty reikä 5 mm: n reikä, jota käytin 13/64 tuuman terällä ja se toimi hyvin. On parasta, jos käytä pienempiä teriä ja jatka 13/64 tuumaa vain varmistaaksesi, että se on täysin keskellä reikää, ellei koko kuutio ole pois päältä. Käytä sitten ulkoreunassa 0,8 mm: n teriä laajentaaksesi hiukan Varmista, että kaikki reiät ovat kohtisuorassa prototyyppilevyyn nähden, jos saatavilla, käytä porapuristinta, mutta käsipora toimii. Leikkaa 3) 1 neliöt Helpointa on käyttää vannesahaa, mutta myös käsisaha toimii. Tee elmerin liimalla pieni puupino niin, että kaikki reunat ovat kohdakkain. Liimaa lopuksi prototyyppilevyyn ja kiinnitä kaikki yhteen ja odota. Kun kaikki on kuivaa, poraa kaikki uudelleen niin, että prototyyppilevyn reiät menevät läpi puupohjan. Aseta 0,8 mm: n terät reunaan tehtyyn reikään. Jos kaikki on tehty oikein, sen pitäisi näyttää kuvalta 2.

** Kuvissa olevat jigit on suunniteltu tekemään 8*8*8 LED -kuutio, joten ne ovat hieman ylisuuria. Jigisi on pienempi. Nämä jigit perustuvat Steve Manleyn suunnitelmiin hänen 8*8*8 RGB LED -kuutolleen. Se näyttää ja toimii hienosti. Suosittelen katsomaan hänen videoitaan.

hänen you-tube-kanavansa

Vaihe 2: Toinen jigi **

Toinen jigi on valmistettu 5 mm vanerista. Aloita merkitsemällä ja leikkaamalla 3 kappaletta, jotka ovat 4 "2", tätä varten käytin vannesahaa, mutta myös käsisaha toimisi. Merkitse toiseen kappaleeseen 1 "2" -puolelle molemmissa päissä ja piirrä viiva kahden väliin. 4 "puolella mene 1/2" sisään aiemmin tehdylle riville seuraavan merkin tulisi olla 1 "nykyisestä, kunnes jatkat levyn loppuun. Kaksi muuta kappaletta tulee kohdistaa ja liimata yhteen Elmerin liimalla. Kun liima on kuivunut, ota sekä merkitty osa että liimattu osa kohdistaen ne ja kiinnitä ne yhteen. Poraa 5 mm (13/64) reiät kohdasta, jossa viivat risteyivät levyllä. Viimeinen vaihe on tehdä yhteen liimatun kappaleen reiät Isommaksi menin 1/4 ".

Vaihe 3: Kolmas jigi **

Kolmas jigi on valmistettu 1 x 6 tuuman palasta. Leikkaa levy ensin hallittavammaksi, noin 5 pituiseksi osaksi. Kun tämä on tehty, voit viedä sen pöytäsahalle leikataksesi lehtoja noin 1/4 syvyyteen missä tahansa suunnassa. 1 tuuman keskellä lehtoja. Sahauksen (sahanterän tekemä ura) tulisi olla 0,1 tuumaa leveä. Aloita leikkaamalla ensimmäinen rako tuumaa levyn reunasta. Sammuta sitten saha ja siirrä aita 1 tuuman yli. Toista tämä prosessi, kunnes levyllesi on leikattu 4 rakoa. Jigin pitäisi näyttää yllä olevan kuvan mukaiselta.

Vaihe 4: Ensimmäisen jigin käyttö

Tämä on rakenteen yksitoikkoisin osa, joka taivuttaa kaikki LEDien johtimet. Haluat käyttää tätä jigiä on saada tukeva rakenne, joka näyttää hyvältä. Ota ensimmäinen jigi, taivuta katodi (lyhyt johto, katso kuva 2) lähemmäksi (0,2 ) poranterää, kierrä sitten terän ympärille ja löysää. Ota anodi ja taivuta se toisen terän ympäri ja löysää. Leikkaa ylimääräinen johdin huuhteluleikkureilla / sivuleikkureilla ja poista LED. Tasoita sekä anodi että katodi. Kierrä katodia 90 astetta niin, että se on alaspäin (katso kuva 3) ja jatka prosessia vielä 63 kertaa.

Huomautus: Usein on hyödyllistä käyttää pieniä neulan pihdit taivuttaaksesi johdot poranterien ympärille.

Vaihe 5: Toisen jigin käyttö

Ennen kuin käytämme tätä jigiä, meidän on suoristettava ja katkaistava 20 gaugen (awg) tinattu kuparilanka. Katkaise ensin vähintään 36 4 : n lankaosaa, jos teet vielä 4 lohkoa, koska se tekee kuutiosta symmetrisen (Huomaa: on hyödyllistä suoristaa suurempia langan osia ennen kuin katkaiset ne pituudeksi, mutta kumpi tahansa toimii Langan suoristamiseksi ota vain kaksi pihdit ja vedä molemmista päistä venyttämällä lankaa hieman. Tämä menetelmä on vaikea, joten jos sinulla on ruuvipuristin, voit puristaa langan ruuvipenkkiin ja vetää sieltä ja saat paljon paremman Tulokset ovat helpompia. Kun olet valmistanut kaikki johdot, aseta 4 LEDiä jigiin #2 (katso kuva #2) katodin tulisi olla sinua kohti. Aseta yksi 4 tuuman lankaosista katodisilmukoiden läpi ja juota kaikki 4 liitosta (on suositeltavaa testata kaikki LEDit ennen juottamista). Kun olet juottanut kaikki LEDit, nosta yläosa ylös ja paina jigiä niin, että LEDien pyöristetyt päät ovat tasaisella pinnalla. LED -rivin pitäisi ponnahtaa ulos. Tee tämä prosessi vielä 16 kertaa.

Vaihe 6: Kolmannen jigin käyttö

Nyt kun olet tehnyt kaikki 16 LED -riviäsi, on aika käyttää viimeistä jigiä. Ota 4 nauhaa LED -valoja ja aseta metallilankajohtimet yhteen aukkoon varmistaen, että kaikki eri osien reiät ovat kohdakkain. Aseta yksi lankaosista alhaalta ylöspäin kyseisen sarakkeen jäljellä oleviin reikiin. Varmista, että se on neliömäinen ja juota kaikki 16 liitäntää ja siirry tekemään vielä 3.

Vaihe 7: Elektroniikka

Ensimmäinen asia, joka sinun on tehtävä, on laskea 16 vastusta, joita tarvitaan kuution toimintaan. Tämä voidaan tehdä tämän laskimen tai tämän kaavan avulla Resistance = (jännitelähde - LED -jännite) / led -virta. Ainoa ongelma on, että usein myyjä ei anna tarvittavia arvoja. Jos käytät saamani LED -sarjan linkkiä, keltaiset LED -valot tarvitsevat 120 ohmia, koska ne ovat 2v ja sinisiä 75 ohmia 3v. Jos et halua huolehtia tästä, voit käyttää vain pakkauksessa olevaa 220 ohmia, mutta niiden pitäisi toimia hyvin, mutta kuutio on ajoittain hieman himmeä, keltainen voi olla hieman himmeä (kirkkain väri, jonka olen löytänyt tässä sarjassa on sininen, paitsi valkoinen, joka ei ole hajaantunut).

Vaihe 8: Elektroniikka

Joten nyt sinulla on 2 vaihtoehtoa, joista voit poistua alla olevasta kaaviosta/luoda oman asettelun kuvien avulla hyvän asettelun helpottamiseksi, tilata mukautetun piirilevyn käyttämällä alla olevaa Gerber -tiedostoa (hienoa, jos teet useita).

Piirilevy ja kaavio- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Vaihe 9: Kuution juottaminen prototyyppitauluun

Nyt kun elektroniikka on kytketty yhteen, sinun on otettava aiemmin tekemäsi 4 pystysuoraa osaa. Aseta yksi osista ensimmäisen kuvan mukaisesti, juota se varmistaaksesi, että se on neliömäinen prototyyppikortin kanssa. Lisää toinen, jossa on 9 reikää viimeistelyn välissä, lisäämällä viimeiset 2 samalla tavalla.

Vaihe 10: Kerrosten yhdistäminen

Seuraavaksi sinun on liitettävä yhteiset katodikerrokset ja otettava suoristettu lankapala ja asetettava se ulos työntyvän yhteisen katodijohtimen palan päälle ja tehtävä juotosliitos jokaisessa risteyksessä. Sinun on tehtävä vähintään 4, mutta saatat huomata, että tein tämän molemmin puolin, jotta kuutio näyttäisi symmetriseltä. Kun olet tehnyt kaikki kerrosliitännät, sinun on lisättävä lanka prototyyppikortilta kuution kerroksiin. Tämä voidaan tehdä ottamalla suoristettu lankaosa, jonka taivutus on 90 astetta ja joka ulottuu noin 1/2 -tuumaiseksi. Kiinnitä langan pitkä pää lähelle, jos haluat muodostaa yhteyden ensimmäiseen kerrokseen, juota se Toista samalla kun siirrät reiän ulos ja siirryt seuraavaan kerrokseen. Kun saat kaikki 4 kerroksen liitännät valmiiksi, siirry seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 11: Johdotuksen viimeiset bitit

Seuraava osa on liittää MOSFET -laitteiden viemäri kerroksiin, katso ensimmäinen kuva. Kun tämä on tehty, kytke siirtorekisterien lähdöt kuution sarakkeisiin. Katso lisätietoja kaaviosta.

Vaihe 12: Kuution ohjelmointi

Sinulla on 3 vaihtoehtoa kuution koodaamiseen käyttämällä annettuja koodeja, käytä arduinoa tai käytä arduinoa pythonilla helpomman koodauskokemuksen saavuttamiseksi. Ainoa, jonka aion selittää, on arduino ja python, koska se on helpoin käyttää, mutta tarvitset vain vähän kokemusta arduino/kielirakenteesta. Aloita lataamalla kaikki linkit järjestyksessä alkaen arduino -ohjelmistosta ja päättyen pythonin tkinter -kirjastoon. Tapa, jolla python -editori toimii, on enimmäkseen itsestään selvää - suorita vain python -koodi alla. Kun painat tallennuspainiketta, python -kuori sylkee binaaritavuja, jotka sinun on liitettävä arduino -taulukkoon, joka sanoo diat. Sinun on sitten lisättävä viiveitä arduino -taulukkoon, jossa sanotaan delay_array, kuinka monta diaa sinulla on tarvitsemasi viiveiden määrä. Arduino nanon muistin vuoksi suurin mahdollinen käytettävien diojen määrä on 150, mutta se kuulostaa paljon, mutta kun alat tehdä graafisia käännöksiä, se syö nopeasti numeron.

Koodit ovat 3 hengen ryhmissä, koska en voinut saada niitä ladattavaksi yhtenä tiedostona python -tiedostoa lukuun ottamatta.

tiedostoryhmät (kaikki ryhmän tiedostot on sijoitettava samaan kansioon, jotta se toimii oikein)

kovakoodattu arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino -tavu koodatut tiedostot (selkeä, helppo_ohjelmointi_v2, näytä_kuvio)

python gui (4x4x4 -koodigeneraattori V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Vaihe 13: Se on tehty

Tässä vaiheessa sinun pitäisi pystyä näyttämään vähintään muutamia kuvioita kuutiossasi ja toivottavasti kaikki sujui ongelmitta.

Jos sinulla on kysyttävää, kysy ne alla kommenteissa.