LED -kuutionäyttö: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä projektissa rakennat 8x8x8 LED -kuution näytöksi. Kun olet rakentanut kuution ja oppinut koodin perusteet, voit kirjoittaa omia näyttöanimaatioita. Se on loistava visuaalinen tieteellisiin tarkoituksiin ja se on mukava koristeellinen lisä huoneeseesi! Kuution rakentamisprosessin aikana hankit koko joukon elektroniikan perustaitoja, mikä avaa tietä monimutkaisemmille projekteille tulevaisuudessa.

Tämä on henkilökohtainen projektini elektroniikkakurssille, ja se kesti noin viisi viikkoa. Vietin 12 tuntia tähän projektiin viikossa, ja minulla oli pääsy osiin ja työkaluihin, jotka tyypillisesti löytyivät kollegion elektroniikkalaboratoriosta. Olisi myös hyvä tietää, että vaikka työmäärä ei ole palanen, käytännön asiantuntemusta ei tarvita. Sen sijaan saat paljon kokemusta ja opit omista virheistäsi matkan varrella.

Vastuuvapauslauseke: Lainasin mallin ja koodin Kevin Darrahilta (https://www.kevindarrah.com/?cat=99), joka rakensi 8x8x8 RGB -kuution (kolminkertaistaa työn!). Aaltomuodon näyttö on oma työni. Suosittelen lämpimästi katsomaan kaikki hänen LED -videonsa ennen projektin aloittamista! He ovat erittäin hyödyllisiä ymmärtämään, miten kaikki toimii, mikä on ratkaisevan tärkeää tässä monimutkaisessa projektissa! Annoin lyhyitä selityksiä piiristä ja yleisestä arkkitehtuurista, kun keskustelen piiriliitännöistä ja koodista, joten voit hypätä ensin siihen osaan saadaksesi teoreettisen ymmärryksen:)

Vaihe 1: Osaluettelo

• yksiväriset DIFFUSED-LEDit x512, joissa on ~ 30 varaosaa (Saatat huomata, että käytin itse kolmea väriä. Tämä on alun perin suunniteltu heijastamaan aaltomuodon amplitudia (esim. punainen tarkoittaa korkeampaa amplitudia), mutta en juottanut viipaleita oikein, joten lopulta vain kohtelin niitä samoina. Jos olet edelleen kiinnostunut tekemään värimuutoksia pystysuunnassa, lue huomautukset pystysuuntaisten viipaleiden vaiheesta:))
• PC -levyt, keskikokoiset x7 ja pienet x2 (nämä ovat laboratoriossani saatavana, mutta voit vapaasti säätää kokoa sen mukaan, mikä on helposti saatavilla! Lue viitteenä oleva piirilevy. Huomasin, että aloittelijoille, piirilevyt ilman liitettyjä nauhoja ovat mukavampia, lähinnä siksi, että voit lisätä ja katkaista yhteyksiä haluamallasi tavalla. Juotoksen poistaminen voi olla hankalaa!)
• NPN 2N3904 transistorit x72
• 1k vastukset x 150
• 100 ohmin vastukset x 72
• P-kanavaiset MOSFETit IRF9Z34 x8 ja 8 kiinnitettävää jäähdytyselementtiä
• 100 mikro Farads -kondensaattoria x8
• 74HC595 -vuororekisterit x9
• Arduino Uno + ruuvisuojus (käytin proto-ruuvisuojus R3 -sarjaa)
• Johto, jossa on 8 värin eristys (suosittelen käyttämään eri värejä! Sinulla on paljon johtoja vierekkäin, ja värit todella auttavat, kun tarkistamme piirin.)
• 5V 2.8A virtalähde (niin kauan kuin virtalähteen virtaraja on yli 64*(virta 1 LED: n kautta), sen pitäisi toimia hyvin:))
• johdinliittimet
• Molex -otsikot, joissa 8 ja 6 nastaa.
• Molex-lankakotelo, jossa on 8 ja 6 nastaa (niiden määrä vaihtelee piirilevyn koon ja piirin rakenteen mukaan, joten lue koko opas (erityisesti piiriosa) ennen kuin päätät tarvitsemastasi numerosta:))
• Juottaa
• Paljas kuparilanka (varmuuden vuoksi valmista 50 metriä tätä)
• Suuri puulevy (noin 9 tuumaa kummallakin puolella)
• 12 tuuman puiset vartaat (valinnainen; jos löydät tavan tehdä suorat johdot, et tarvitse tätä)
• teippi
• pitkät kynnet x16

Työkalut

• Juotin
• langanleikkuri
• pihdit
• liimapistooli (valinnainen; jos löydät tavan tehdä suorat johdot, et tarvitse tätä)
• puristaja
• jäähdytyselementin kiinnikkeet x2 (myös alligaattoripidikkeet toimivat)
• langanpoistaja

Vaihe 2: LED -rivien tekeminen

Testaa ensin kaikki LEDit! Leikkasin piirin, jossa oli LED ja 100 ohmin vastus. Testasin sitten yksi LED kerrallaan ja lisäsin, että rinnakkain toisen LEDin kanssa. Haluamme hylätä 1) rikkoutuneet LEDit, 2) LEDit, joissa on anodi ja katodi taaksepäin (et halua vain "muistaa", kumpi on kääntänyt sen!) 3) himmentävät LEDit.

Seuraavaksi teimme puisen jigin, joka on myös viimeinen kiinnitys kuutioon. Poraa 8x8 ruudukko, jossa on 1 tuuma reikien keskikohdan väliin. Valitse poranterät, joiden halkaisija on hieman LED -valojen halkaisijan yläpuolella, jotta ne mahtuvat reikiin ja pysyvät edelleen suorina. Naulaimme kehälle ylimääräisiä puisia nauhoja, jotka pitivät levyn pinnan tasaisena (levylle käytimme vaneria, joten se on melko joustavaa). Lisäksi tämä kohotti reiät sisältävät alueet siten, että LED -valot voivat lyödä reikien läpi. Valitse yksi puoli ja aseta kaksi pitkää naulaa samaan viivaan reikien keskipisteiden kanssa. Me sitomme johdot näihin kynsiin.

Nyt voimme alkaa tehdä LED -rivejä! En löytänyt tehokasta tapaa tehdä suoria johtoja, joten irrotin johdot vain puupalikalla. Aseta lanka lohkon reunan yli; pidä lankaa peukalolla lohkon toisella puolella ja vedä lanka läpi; lohkon reuna irrottaa langan. Suosittelen laittamaan käsineet peukalosi suojelemiseksi:(Aseta 8 LEDiä tähän riviin pitkä "jalka", anodi, yhteen suuntaan. Juotamme ne lankaan. Huomaa, että anodijalan ja katodijalan muodostaman tason tulee olla kohtisuorassa langan linjaan nähden ja katodijalan on oltava poispäin langasta. Sido lanka naulaan ja vedä sitä LEDien yli, kunnes se on suora ja kireä. Sido se toiseen kynsiin. Säädä langan korkeutta (huomasin pienen tasaisen alueen LED -jalassa ja sääsin lankaa niin, että se koskettaa tätä aluetta kaikille LED -valoille). Tämä korkeus on mielivaltainen, mutta ole johdonmukainen. Muista: 1) kuution korkeusero tulee olemaan noin 1 tuuma (joten johdot eivät voi olla liian korkeita); 2) LEDit voivat rikkoutua juotosraudan lämmön alla (joten johdot eivät voi olla liian alhaiset) (vaikka en ole henkilökohtaisesti kokenut mitään ongelmaa tästä). Johtosi tulisi nyt koskettaa kaikkien LEDien pitkää jalkaa muodostaen ristin. Juotos lanka ja anodijohdot ja leikkaa johdot sen jälkeen.

Tässä projektissa kokeilin kahta erilaista juotosliitoksen kokoonpanoa. Toinen on edellä kuvattu ristikontakti ja toinen taivuttaa LED -jalkaa siten, että kosketusjohdot ovat yhdensuuntaisia. Teoriassa rinnakkaiskosketinliitokset ovat rasitusta kestävämpiä, mutta kun otetaan huomioon LED-valojen valoisuus, poikkiliitokset eivät todennäköisesti ole niin haitallisia. Saat paljon harjoittelua langan ja LED -jalkojen juottamisesta, joten kokeile vapaasti erilaisia tekniikoita! Käytin litteäkärkistä juotosrautaa, ja olen henkilökohtaisesti sitä mieltä, että se tarjoaa paremman hallinnan juotospalloista ja suuremman lämmön kosketuspinnan.

Kun olet suorittanut juottamisen, käytä leipälevyä LED-tarkistukseen liitäntöjen tarkistamiseksi (tärkeä). Kiinnitä positiivinen johdin johtoon ja pyyhi negatiivinen johdin lyhyiden LED -jalkojen läpi. Niiden kaikkien pitäisi syttyä! Kun olemme tarkistaneet, että ne ovat kaikki kunnossa, työnnä LED -valoja varovasti levyn alapuolelta niiden sijoittamiseksi ja liu'uta lanka nauloja ylöspäin. Voit leikata silmukoidut päät pois, mutta ehdottomasti säästää pituutta!

Mitä jos LED -valoni ei syty?

Ensimmäisenä voit tarkistaa, onko katodi ja anodi käännetty. Yritä sitten leikata positiivinen johdin LED -jalkaan koko johdon sijaan. Jos LED-valo syttyy tällä tavalla, voit juottaa sen uudelleen. Jos LED -valo ei vieläkään syty, vaihda se toiseen.

Meidän on tehtävä 64 tällaista LED -riviä:)

Vaihe 3: Pystysuorien viipaleiden juottaminen

Esikatseluna kaikki kerroksen kaikki anodit on yhdistetty ja kunkin pystysuoran sarakkeen kaikki katodit on yhdistetty. Nyt meidän on tehtävä pystysuorat viipaleet. Muistatko kaksi naulaa, jotka laitoimme lautaan sitomaan johdot? Laita nyt 14 muuta vastaavalla tavalla:) (Varoitus: viilaa kynsivihjeet hyvin! Puristat sormiasi paljon näiden kärkien ympärillä.)

Aseta nyt 8 LED -riviä taululle ja varmista, että niiden jalat ovat samaan suuntaan. Huomaa, että johtojen tulee olla yhdensuuntaisia naularivien kanssa! Paina LED -valot alas niin, että ne ovat samalla korkeudella. Jos jotkut LED-valot ponnahtavat jatkuvasti ulos (ehkä johtimen kaarevuuden vuoksi), teippi alas päistä levylle. Vedä johdot kynsien poikki kuten ennenkin. Pystyin vain silmätelemään johtimia suunnilleen samalla korkeudella, mutta se on ok, koska välität todella siitä, että LEDit ovat samalla korkeudella.

Juotos katodijohdot johtimien päälle. Huomaat, että tässä käytin rinnakkaiskosketusjuotoskonfiguraatiota, ja huomasin, että se oli kiinteämpi ja paremman näköinen kuin poikittaisliitokset, mutta se vei enemmän aikaa, koska sinun on 1) taivutettava johdot pihdeillä; 2) varmista, että taivutettu osa koskettaa pääjohtoa; 3) taivuta tämä osa oikealle korkeudelle, koska juotosraudasi tulee sisään kulmassa ja tarvitset silitysraudan koskettamaan molempia johtoja samanaikaisesti.

Jos haluat käyttää eri värejä eri kerroksissa…

Varmista, että jokainen viipaleesi heijastaa värimaailmaa. Jos esimerkiksi halusin, että kolme parasta kerrosta ovat keltaisia LED -valoja, kaksi keskimmäistä oranssia LED -valoa ja kolme alinta punaista LED -valoa, sijoitan kolme keltaista LED -saraketta, kaksi oranssia ja kolme punaista tässä järjestyksessä. Varmista, että värijärjestys ja LED -suunta ovat yhdenmukaiset kaikilla kahdeksalla viipaleella!

Käytä leipälevyn asetuksia testataksesi kunkin viipaleen kaikki LEDit. Täällä on ehdottomasti helpompi juottaa uudelleen, kun LED-valot on kiinnitetty eikä keskellä ilmaa.

Jos johdot eivät ole suoria itsestään, ÄLÄ vielä vedä siivua kynsistä! Lue seuraava vaihe

Jos sinulla on jo suorat johdot, työnnä LED -valoja varovasti alhaalta ja liu'uta siivu nauloista. Älä leikkaa vielä päitä:)

Vaihe 4: Vertikaalisten viipaleiden tukeminen

Jos johdoissasi on jonkin verran kaarevuutta, kuten minullakin, voimme korjata ne litteälle tasolle lisäämällä jäykkää tukea kehää pitkin. Valitsin 12 tuuman puiset vartaat, koska ne ovat helposti saatavilla Amazonissa. Liimasin vartaat kehälle ja lisäsin pieniä paloja kulmiin vahvistamaan kehystä. Katso lisätietoja kuvista. Huomaa, että vain kaksi vartaaa on kiinnitetty kokonaan johtoihin ja kaksi muuta vartaaa ovat koko ristikon yläpuolella. Suosittelen testaamaan runko ensin ilman kulmakappaleita. Huomasin, että ylimääräiset lyhyet sauvat pääsivät LED -valojen päälle, kun pinoin viipaleita ylös, ja liimaliitokset ovat luultavasti riittävän vahvoja pitämään LED -ristikko joka tapauksessa. Jos ruudukko edelleen pullistuu hieman, paina alas kaksi liimatonta sivua ja liimaa langat vartaisiin useissa kohdissa. Älä katkaise vielä löysiä päitä! Pidä varsinkin melko pitkiä vartaita sivulla, joka tulee olemaan kuution alareunassa, jotta voimme pitää LEDit pois lattiasta.

Vaihe 5: Kuution kokoaminen

Nyt kun meillä on viipaleet, voimme tehdä kuution! Minusta oli helpompaa pinota ne päälleen kuin pystysuoria viipaleita yhteen, mutta jos sinulla on yhteistyökumppani, voit vapaasti improvisoida! Virheiden välttämiseksi liimaa viipaleet toiseen vartaasarjaan ja lisää liitäntäjohdot myöhemmin. Kuten kuvassa näet, liimasin kulmiin neljä vartaaa, jotka auttavat kohdistamaan ja tukemaan kerroksia. Muista, että ihanteellisesti kerrokset ovat 1 tuuman päässä toisistaan. Huomasin, että LED -valoni lepäsivät puukehyksestä edellisestä kerroksesta, joten minun ei tarvitse pitää niitä ylös liimaamisen aikana, mutta jos viipaleesi lepäävät alemmalla korkeudella, kollegio tai jotkut puukaistaleet (katso kuva) auta. Varmista ennen viipaleiden liimaamista, että niiden suunta on oikea! Haluat, että katodin ja anodin päät osoittavat johdonmukaisiin suuntiin. Tarkista myös LEDien suunta.

On erittäin tärkeää varmistaa, että LED -valot syttyvät, kun pinot jokaisen kerroksen! Olisi käytännössä mahdotonta päästä kuution keskelle, kun kaikki on koottu.

Saatat huomata, että puukehykseni eivät välttämättä kohdistu toisiinsa, mutta jos katsot LED -valoja, ne kohdistuvat paremmin! Koska näemme tämän kuution pimeässä ympäristössä, kehyksen kohdistaminen on hyväksyttävää.

Käytä sitten lisäjohtoja anodijohtimien juottamiseen samalla tasolla yhteen. Jos johtojen pitäminen siellä on vaikeaa, yritä "kutoa" lanka johtimien läpi (vaihda tapa, jolla lanka ylittää johdot ylhäältä alaspäin). Se on ok, jos nämä johdot eivät ole täysin suoria, koska LED -päärakenne on jo asetettu ja sivujohdot eivät ole kovin näkyvissä, kun kytket LEDit päälle.

Turvallisuuden vuoksi (erehdymme mieluummin varovaisen puoleen, eikö?), Testaa kaikki LEDit uudelleen. Jos tässä vaiheessa jokin kuution keskellä olevista valoista ei syty, en ole varma, onko olemassa yksinkertainen tapa ratkaista tämä: (Jos kuitenkin tarkistat tarkasti LED -valot pinon aikana kerrokset, LEDien pitäisi silti olla kunnossa.

Nyt voimme leikata ylimääräisen langan pois kaikilta paitsi alapuolelta. Nyt voimme laittaa kuution väliaikaisesti pois! Onnittelut! Nyt ollaan jo yli puolessa välissä:)

Vaihe 6: Piiriliitännät

Lue pdf -kaaviot ennen piirilevyjen järjestämistä PC -levyille. Tämä kaavio on Kevin Darrahin RGB -kuutiosta, ja koska kuutossamme on yksivärisiä LED -valoja, työmäärämme on itse asiassa vain kolmannes tästä (meillä on kolmannes katodisäätimistä). Suosittelen lämpimästi asettamaan kaikki piirielementit piirilevyille testataksesi ensin etäisyyden. Anna itsellesi enemmän tilaa työskennellä erityisesti vuororekisterikorteilla ja anodiohjauslevyillä. Kaada sitten piirikomponentit ulos ja juota vain muutama kerrallaan, koska juottaminen on vähemmän vaikeaa ilman, että niin monet piirikomponenttien jalat haittaavat.

anodi- ja katodipiirit

Piirisuunnittelumme on sellainen, että kun anodipiirin ja katodipiirin tulot ovat molemmat 5 V (tai HIGH), LED syttyy. Käydään ensin läpi anodipiiri. Kun tulo on KORKEA, transistori kyllästyy nopeasti ja kollektorijännite putoaa lähelle 0, mikä tarkoittaa, että MOSFETin portti vedetään LOW -asentoon. Koska MOSFET -lähde on kytketty 5 V: iin, portin LOW tarkoittaa, että tyhjennysjännite on asetettu HIGH. Lähteen poikki oleva kondensaattori auttaa pitämään järjestelmän vakaana.

Kun katodin ohjaustulo on KORKEA, transistori kyllästyy jälleen ja kollektorijännite menee 0 V. Keräinliitin kytkeytyy LEDiin virranrajoitusvastuksen kautta. Voit valita virranrajoitusvastuksen LED -ominaisuuksien perusteella. Koska käytän punaisia, oransseja ja keltaisia LED -valoja, käytin 100 ohmia. Näemme, että nyt LED -valon positiivinen puoli on nostettu korkealle ja negatiivinen puoli alas ja LED -valo syttyy.

Koska meillä on 64 katodijohdetta (jokainen sarake) ja 8 anodijohdetta (jokainen kerros), tarvitsemme 64 sarjaa katodiohjainta ja 8 sarjaa anodiohjainta. Suosittelen, että täydet 8 säätimen sarjat ovat samalla kortilla, koska jokainen siirtorekisteri muodostaa yhteyden 8 ohjaimeen, ja näyttää paremmalta, jos 8 liitäntäjohtoa menee samaan paikkaan. Varo liikaa lautoja! Aiomme käyttää paljon johtoja, joten varmista, että annat itsellesi tarpeeksi tilaa! Juotos kaikki komponentit levylle. Yksi temppu työpinnan vakauden lisäämiseksi on juottaa komponentit, joiden korkeus on sama (esim. Juottaa transistorit kaikkien vastusten juottamisen jälkeen, jotta vastukset eivät putoa). Muista juottaa jokaiselle 8 katodin ohjauspiirin sarjalle yksi 8-nastainen otsikko, joka lähettää tietoja LED-kuutioon.

Se ei käy ilmi kaavioista, mutta missä tahansa on transistori, meidän on kytkettävä se GND: hen ja 5 V: een

siirtorekisteripiirit

Siirtorekisterit on kytketty toisiinsa 6 johdon kautta. Ne on kytketty rinnakkain 5V, GND, CLOCK, LATCH ja BLANK, ja sarjaan DATA. Kun liität johdot, varmista, että katodinsiirtorekisterit ovat sarjan lopussa, koska TIEDOT menevät aina sarjalinjan loppuun. Pohjimmiltaan Arduino lähettää binaarikoodijonon, joka virtaa DATA -linjayhteyttä pitkin. Sitten binaarikoodi jaetaan 8 bittiin vuororekisteriä kohden. Tämän jälkeen 8 siirtorekisteriliitintä on kytketty 8 katodi/anodisäätimen sarjaan. 5V syöttää virtaa koko kuutioon, ja koska meillä on enintään 64 LED -valoa samanaikaisesti, varmista, että kokonaisvirta ei ylitä virtalähderajasi. Muut nastat ohjaavat pohjimmiltaan sitä, milloin tiedot joutuvat vuororekistereihin ja milloin tiedot luovutetaan piiriohjaimille siirtorekisteristä. Varmista, että jokaisella siirtorekisterillä on oma 8-nastainen otsikko ja jokaisella siirtorekisterikortilla (viimeistä lukuun ottamatta) on 6-nastainen otsikko, jonka kautta 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK ja DATA -johdot voivat siirtyä seuraavan vuoron rekisteritaulu.

Arduino -piiri

Arduinon piiri on hyvin yksinkertainen. Periaatteessa Arduinosta tulee 6 johtoa (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK ja DATA). Varmista, että GND -johto on kytketty Arduinon GND -verkkoon (Itse asiassa kaikki tämän projektin GND -liitännät on kytkettävä), mutta 5V -johto ei ole! Huomaa, että Darrahin kaavion Arduino näyttää itse asiassa ATMEGA -sirun liittimet. Katso yksi liitteenä olevista kuvista vastaavista liittimistä sirun ja Arduinon välillä.

Käytimme ruuvisuojusta välttääksemme johtojen johtamisen suoraan Arduinoon. Ruuvisuojukseen juotettavat osat ovat digitaalisten porttien pinoamisnastat, 1 6-nastainen otsikko ja 1 2-porttinen riviliitin. Voit lisätä tasapainon lisäämiseksi toisen rivin pinottavia otsikkotappeja toiselle puolelle. (Huomaa, että kuvissa näkyvät siniset riviliittimet eivät oikeastaan tee mitään). Juotos kaavion mukaan. Tärkeä huomautus: turvallisuutesi vuoksi kytke 6-nastaisen otsikon 5V-liitin virtalähteen 5V: iin (joka on vihreä riviliitin), EI Arduinon 5V-liittimeen. Tällä tavalla Arduino saa virtansa tietokoneeltasi, ja virtapiirisi saa kaikki piirisi 5V. Liitä kuitenkin kaikki GND: t yhteen. Kuvasta voi päätellä, että juotan 6-nastaisen otsikon GND-tapin ja riviliittimen GND-tapin ruuvisuojuksen GND-nauhalle.

Vaikka en tiedä tapoja tarkistaa siirtorekisteripiirit, voimme ja meidän pitäisi tarkistaa anodin ja katodin ohjauspiiri leipälevyn avulla. Katso yksityiskohdat kuvista. Pohjimmiltaan liitämme kortin tulot kaikkiin 5 V: iin. Sitten voimme käyttää yleismittaria lähtöjännitteiden tarkistamiseen. Havaitsimme, että anodiohjaimien lähtöjännite on vain noin 4 V, mutta tämä on odotettu seuraus MOSFETista.

Johdotusvinkkejä:

• Älä säästä levyjen välisten liitäntäjohtojen pituutta! Sinulla on monia levyjä ja paljon johtoja, ja ongelmien ratkaiseminen olisi selkeämpää ja helpompaa, jos levyt ovat hyvin erotettuja.
• Käytä eri värejä erottaaksesi mikä lanka on mikä. Tämä on erittäin tärkeää varsinkin kun otetaan huomioon kuinka monta johtoa tarvitset. Sitten laitamme nämä johdot vaijerikoteloon kiinteässä järjestyksessä. Käytä hyvää puristusliitintä turvallisten johtoliittimien tekemiseen.
• Ole johdonmukainen otsikoiden ja johdinkotelon käytön kanssa! Projektissani tietyn piirilevyn kaikki tulot tulevat johdinkoteloista ja lähdöt lähtevät otsikoiden läpi.
• Koska otsikkoliittimet ovat melko lähellä toisiaan, ole varovainen, ettet juota johtoja yhteen, varsinkin jos olet suhteellisen kokematon juotossa kuten minä! Temppu, jonka löysin hyödylliseksi, oli painaa lanka alas juotosraudalla juotteen sulamiseksi ja sitten pihdeillä puristaa langan säikeet yhteen ja työntää lanka lähemmäksi otsakeliitintä. Siirrä juotosrauta pois ja juotosliitoksen pitäisi jäähtyä ja säilyttää muotonsa hyvin pian.

Vaihe 7: Kuution asennus

Sen sijaan, että jäykät katodijohdot pujotettaisiin 64 reiän läpi, mikä on käytännössä melko vaikeaa, voimme juottaa johdot ensin johtimiin ja vetää sitten johdot reikien läpi. Poraa 9 reikää telineen sivulle (8 katodille ja 1 anodille), jotta johdot tulevat ulos asennusalustan alta.

Leikkaa ensin vartaat suunnilleen saman pituisiksi. Katkaise katodijohdot siten, että ne ovat melkein samalla korkeudella kuin vartaat. Taivuta johto siten, että muodostuu pieni koukku pihdeillä. Kuori noin puoli tuumaa langasta ja taivuta myös lanka. Kiinnitä johdin ja lanka yhteen ja sulje koukut pihdeillä. Tämä tarjoaa hyvän kontaktin langan ja johtimen välille ja vapauttaa kädet juottamiseen. Varmista, että asetat jäähdytyselementin puristimen ennen lähimmän LED -juotosliitoksen, jotta juotosliitos ei irtoa uudesta lämmöstä. Jos sinulla ei ole jäähdytyselementin kiinnikkeitä, myös alligaattoripuristimet toimivat.

On hyvä käytäntö tarkistaa liitokset (mittasin juotosliitoksen resistanssin) jokaisen kerroksen juottamisen päätyttyä, vaikka olen huomannut, että "koukku" -menetelmä antaa todella vahvat juotosliitokset.

Pujota nyt johdot reikien läpi. Vedä varovasti johdoista ja työnnä asennusalusta kosketuksiin vartaiden kanssa. Pujota jokainen 8 -johtoinen sarja asennusalustan sivussa olevan reiän läpi ja kiinnitä nippu sähköteipillä. Koska kuution neljä sivua ovat samanarvoisia, ei ole väliä, kumpaa puolta ryhmäsi johtaa. Ehdotan, että lankapäätteet valmistetaan näihin valmiiksi, jotta voit koota langankotelon nopeasti.

Anodiliitäntöjä varten juota yksi johto kullekin tasolle ja vie se ulos yhdestä reiästä. Tarvitset kaksi jäähdytyselementin pidikettä estääksesi naapurin juotosliitoksen sulamisen.

Kun olet asentanut kuution, testaa jokainen LED uudelleen varmistaaksesi, että ne ovat kunnossa.

Vinkkejä:

Älä säästä langan pituudesta! Luulen, että johdot ovat helposti 12 tuumaa pitkiä, mutta ne osoittautuvat silti hieman lyhyemmiksi.

Nyt olet valmis yhdistämään kaiken ja suorittamaan kuution!

Vaihe 8: Koodi ja multipleksointi

Lyhyen projektiajan vuoksi lainasin Darrahin koodin ja tein siihen vain pieniä muutoksia. Liitän käyttämäni version. Hän kommentoi koodiaan erinomaisesti, ja suosittelen lukemaan ne läpi saadaksesi paremman käsityksen siitä, miten se todella toimii. Tässä kuvailen hänen koodinsa kahta pääominaisuutta, multipleksointia ja bittikulmamodulaatiota.

Multipleksointi

Kaikki lukemani LED -kuutioprojektit käyttävät multipleksointia, ja tämä on tekniikka, jonka avulla voimme hallita yksittäistä valoa. Multipleksoinnissa vain yksi kerros LED -valoja palaa kerrallaan. Kuitenkin, koska kerrokset kierretään läpi erittäin korkealla taajuudella, kuva "pysyy" visioissamme jonkin aikaa, ja mielestämme valo on edelleen olemassa. Ohjelmistossa vedämme yhden kerroksen HIGH kerrallaan ja kaikki muut kerrokset LOW -asentoon, joten vain tämän kerroksen LEDit voivat syttyä. Sen määrittämiseksi, mitkä niistä syttyvät, käytimme siirtorekistereitä hallitaksemme, mitkä 64 katodista vedetään KORKEA. Ennen seuraavan kerroksen sytyttämistä asetamme tämän kerroksen anodin LOW -asentoon, jotta tämän kerroksen valot eivät syty. Sitten vedämme seuraavan kerroksen anodin HIGH.

Bittikulmamodulaatio

BAM -tekniikan avulla voimme hallita jokaisen LEDin kirkkautta asteikolla 0 ja 15. Jos et tarvitse kirkkauden muutosta, sinun ei tarvitse toteuttaa tätä. Periaatteessa meillä on neljän bitin ohjaus, ja tämä ohjaus vastaa 15 sykliä siirtymisestä alimmasta kerroksesta yläkerrokseen (muistakaa, että multipleksointia varten sytytämme jokaisen kerroksen kerrallaan?). Jos kirjoitamme 1 ensimmäiselle bitille, tämä LED -valo syttyy, kun selaamme kerroksia ensimmäisen kerran. Jos kirjoitamme 1 toiseen bittiin, tämä yksi LED -valo syttyy seuraavien kahden jakson aikana. Kolmas bitti vastaa seuraavia 4 sykliä ja neljäs vastaa seuraavia 8 sykliä (joten meillä on 15 sykliä täydellisessä sarjassa). Sanotaan, että haluamme asettaa LEDin 1/3 sen täydestä kirkkaudesta, joka on 5/15. Tämän saavuttamiseksi kirjoitamme 1 ensimmäiseen ja kolmanteen bittiin ja 0 kahteen muuhun niin, että LED -valo syttyy ensimmäisen jakson aikana, sammuu seuraavien kahden aikana, palaa seuraavien neljän aikana ja sammuu seuraavan kahdeksan jälkeen. pyöräilemme tämän läpi niin nopeasti, visio "keskiarvoistaa" kirkkauden ja saamme 1/3 koko kirkkaudesta.

LED -kuutio aaltotoimintojen näyttönä?

Yksi mahdollisuus, jota ajattelimme tämän projektin alussa, oli käyttää tätä näyttöä hiukkasten aaltotoimintojen näyttämiseen neliömäisessä laatikossa. Kirjoitin Arduino -koodiin menetelmän, joka piirtää perustilan ja ensimmäisen viritetyn tilan, mutta käy ilmi, että resoluutio ei ole aivan riittävä. Perustila näyttää hyvältä, mutta ensimmäinen viritetty tila vaatii tulkintaa. Kuitenkin, jos silmäilet, voit kertoa, että toiminto näyttää yhdeltä koholta, kun katsot sitä yhdestä suunnasta, ja se näyttää täydeltä siniaaltojaksolta, jos katsot toisesta suunnasta. Tältä aaltofunktion amplitudin pitäisi näyttää! Koska ensimmäinen jännitetty tila vaatii jonkin verran jälkikäteen tulkintaa, en koodannut muita monimutkaisempia.

Vaihe 9: Testiajo

Onnittelut kuution valmistumisesta! Yritä nyt kirjoittaa oma näyttötoiminto ja jakaa työsi perheille ja ystäville:)

Kun kuutio on toiminut oikein, teippaa piirilevyjen takaosa johtamattomalla teipillä, koska kaikki liitännät ovat nyt paljaina ja ne voivat oikosulkea.