4x4x4 LED kocka: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Miért építsük ezt a LED -kockát?

* Ha befejezte, gyönyörű és bonyolult mintát jeleníthet meg.

* Gondolkodásra és problémamegoldásra késztet.

* Szórakoztató és kielégítő látni, hogy milyen jól jön össze minden.

* Ez egy kicsi és könnyen kezelhető projekt, amelyet a forrasztás és az elektronika területén kezdők tanulhatnak, és még mindig elég nagy ahhoz, hogy káprázatos és lenyűgöző mintákat jelenítsen meg.

* Az arduino kód meglehetősen könnyen kezelhető.

* Viszonylag alacsony költség egy magas szintű szórakoztatásért és az a hatalmas összeg, amelyet megtanulhat, ha még nem ismeri az elektronikát.

Először is megmutatom, hogyan készítsük el ezt a gyors 4x4x4 -es led kockát, amelynek beállítása csak néhány órát igényel (miután elkészítette a szerszámokat), de erős kialakítású is. Megpróbálok mindent megmagyarázni, hogy mindenki megértse a tervezési döntéseimet. Végül elmagyarázom, hogyan programozhatok új mintákat 2 különböző módon.

Kellékek

Alkatrészek:

1. 10cm * 15cm prototípus tábla - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD
3. 120 ohmos ellenállások - 16x $ 0,04 ea (Az érték a LED -től függ, lásd a 7. lépést)
4. 10 k ohmos ellenállások - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N csatorna MOSFETS - 4x $ 0.95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5,5 mm -es egyenáramú csatlakozó - 1x opcionális 0,35 USD áron
8. Ónozott rézhuzal 20 AWG - 15 láb 0,12 USD/ft
9. Szalagkábel 40 vezeték vagy más kis méretű (AWG) vezeték - kevesebb, mint 1 láb 2,3 USD/ft
10. 5 mm -es rétegelt lemez 6 ", 12" - 1 x 2 USD
11. forrasztás.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'tábla - 6 "8,39 USD ea
13. 5 mm -es szórt LED -ek - 64 $ 15 készlet
14. 100nf kerámia sapka - 2x 0,25 USD ea

Kockaenkénti becsült költség: 40 USD (ha az alkatrészeket tömegesen vásárolják, az egy költség jelentősen csökken)

Eszközök:

1. Tű orrfogó x2
2. Öblítővágók vagy oldalsó vágók
3. Forrasztópáka
4. Huzalhúzók
5. Asztali fűrész
6. Fúró (fúrógép ajánlott)
7. Fűrész vagy szalagfűrész
8. Számítógép a programozáshoz

1. lépés: Az első jig **

Az első szerszám 2) 0,8 mm -es fúrószárból, prototípus -táblából és egy 5 mm -es lyukból áll a LED számára. Kezdje azzal, hogy a prototípus tábláját (legalább 2 cm széles és 2,54 mm (0,1 hüvelyk) távolságú középpontját a lyukak középpontjába veszi) jelölje meg az első pontot a tábla egyik szélén. Ezután egyenes vonalban tegyen egy másik jelet a mozgatás után további 3 lyukat felfelé. Ezután jelölje meg azt a pontot, amely 2 lyukkal feljebb van (lásd az 1. ábrát). Ezután a közepén megjelölt lyukba fúrjon egy 5 mm -es lyukat, egy 13/64 hüvelykes fúrót használtam, és jól működött. A legjobb, ha használjon kisebb biteket, és haladjon egészen a 13/64 hüvelykig, hogy megbizonyosodjon arról, hogy tökéletesen középen van a lyukban, ha nem a teljes kocka ki lesz kapcsolva. Ezután a külső jelölésen használja a 0,8 mm -es biteket, hogy kissé kiszélesítse a Győződjön meg arról, hogy minden lyuk merőleges a prototípus -táblára, ha rendelkezésre áll, használjon fúrógépet, de kézi fúró fog működni. Vágás 3) 1 -os négyzetek A legegyszerűbb szalagfűrészt használni, de a kézi fűrész is működik. Elmer ragasztójával készítsen egy kis fahalmot úgy, hogy az összes széle egymáshoz illeszkedjen. Végül ragassza fel a prototípus -táblára, és rögzítse az egészet, és várjon. Miután minden megszáradt, fúrjon át mindent úgy, hogy a prototípuslapon lévő lyukak végigmenjenek a fa hátlapon. Helyezze a 0,8 mm -es biteket a szélén lévő lyukba. Ha mindent helyesen csinált, akkor a 2. képnek kell kinéznie.

** A képen látható szerszámokat úgy tervezték, hogy 8*8*8 LED kockát készítsenek, így kissé túlméretezettek. A jig kisebb lesz. Ezek a szerszámok Steve Manley 8*8*8 RGB LED kocka tervei alapján készültek. Nagyon jól néz ki és működik. Javaslom nézd meg a videóit.

az ő te-csatorna

2. lépés: A második jig **

A második szerszám 5 mm -es rétegelt lemezből készül. Kezdje azzal, hogy megjelöl és levág 3 darabot, amelyek 4 "2" méretűek, ehhez szalagfűrészt használtam, de kézi fűrész is működne. Az egyik darabon jelölje be az 1 "-t a 2" oldalon mindkét végén, és húzzon egy vonalat a kettő közé. A 4 "oldalon menjen 1/2" -ra a korábban készített vonalon, a következő jel 1 "-es legyen az aktuális jelölőtől, és folytassa, amíg el nem éri a tábla végét. A másik két darabot össze kell igazítani és össze kell ragasztani elmer ragasztóval. Miután a ragasztó megszáradt, vegye be a megjelölt részt és a ragasztott részt is, majd illessze őket egymáshoz. Fúrjon ki 5 mm -es (13/64) lyukakat a táblán lévő vonalak keresztezésénél. Az utolsó lépés az összeragasztott darab lyukainak elkészítése. nagyobbra mentem 1/4 "-vel.

3. lépés: A harmadik jig **

A harmadik jig egy 1 "x 6" méretű darabból készül. Először vágja le a táblát egy kezelhetőbb részre, körülbelül 5 "hosszúra. Ha ez megtörtént, akkor vigye az asztali fűrészhez, hogy a táblát körülbelül 1/4 mélységben vágja, bármilyen irányban is működik. 1 hüvelyk középpontjától a ligetek közé. Kezdje azzal, hogy levágja az első rés hüvelykét a tábla szélétől. Ezután kapcsolja ki a fűrészt, és mozgassa a kerítést 1 "fölé, ismételje meg ezt a folyamatot, amíg 4 rést nem vág a táblába. A szerszámnak a fenti képen kell kinéznie.

4. lépés: Az első jig használata

Ez a konstrukció legmonotonabb része, amely meghajlítja a LED -ek összes vezetékét. Az ok, amiért ezt a szerszámot használni szeretné, az az, hogy masszív szerkezetet kapjon, amely jól néz ki. Hajtsa az első jig -ot, hajlítsa meg a katódot (rövid vezeték, lásd a 2. ábrát) a közelebbi (0,2 ) fúrófejhez, majd tekerje körül a fúróval és lazítsa meg. Fogja meg az anódot, hajlítsa meg a második bit körül, és lazítsa meg. Vágja le az extra vezetje le az öblítővágókkal / oldalvágókkal, és távolítsa el a LED -et. Lapítsa le az anódot és a katódot is. Csavarja el a katódot 90 fokkal úgy, hogy lefelé nézzen (lásd a 3. ábrát). Folytassa a folyamatot még 63 alkalommal.

Megjegyzés: Gyakran hasznos, ha van egy kis tűfogó, amely meghajlítja a vezetékeket a fúrók körül.

5. lépés: A második jig használata

Mielőtt használnánk ezt a gépet, meg kell egyenesítenünk és elvágnunk a 20 méteres (awg) ónozott rézhuzalt. Először vágjon le legalább 36 4 -os huzalszakaszt, a legjobb, ha további 4 szakaszt készít, mert szimmetrikus a kockát (megjegyzés: hasznos, ha a huzal nagyobb részeit kiegyenesíti, mielőtt hosszúra vágja, de bármelyik módszer is működik). A huzal kiegyenesítéséhez csak vegyen két fogót, és húzza meg mindkét végét, kissé feszítve a huzalt. Ez a módszer nehéz, így ha van satuba, akkor befoghatja a vezetéket a satuba, és onnan húzhatja, és sokkal jobb lesz Az összes huzal előkészítése után helyezzen be 4 LED -et a 2 -es jigbe (lásd a #2. (a forrasztás előtt ajánlott minden LED -et tesztelni). Miután forrasztotta az összes LED -et, emelje fel a felső részt, és nyomja meg az állványt úgy, hogy a LED -ek lekerekített végei a sík felületen legyenek. A LED -sornak ki kell ugrania. Végezze el ezt az eljárást még 16 alkalommal.

6. lépés: A Harmadik Jig használata

Most, hogy mind a 16 LED -sorát elkészítette, itt az ideje a végső eszköz használatához. Vegyünk 4 LED -csíkot, és helyezzük le a fém összekötő vezetékeket az egyik nyílásba, ügyelve arra, hogy a különböző szakaszokból származó összes lyuk egy vonalban legyen. Helyezze be az egyik huzalszakaszt alulról felfelé az oszlop többi lyukába. Győződjön meg arról, hogy négyzet alakú, majd forrasztja be mind a 16 csatlakozást, és folytassa a további 3 műveletet.

7. lépés: Az elektronika

Az első dolog, amit meg kell tennie, kiszámítja a 16 ellenállást, amelyek szükségesek a kocka működéséhez. Ezt a számológépen vagy ezen a képleten keresztül lehet elvégezni. Ellenállás = (feszültségforrás - LED feszültség) / led áram. Az egyetlen probléma az, hogy gyakran az eladó nem adja meg a szükséges értékeket. Ha az általam kapott LED -készlethez mellékelt linket használja, a sárga LED -eknek 120 ohmra van szükségük, mert 2 V -os, a kékhez pedig 75 ohmos 3 V -ra. Ha nem szeretne emiatt aggódni, akkor csak használja a készletben található 220 ohm -ot, jól működnek, de a kocka időnként kissé halvány lesz, a sárga kissé elhalványul (a legfényesebb szín, amit találtam) ebből a készletből kék, kivéve a fehéreket, amelyek nem diffúzak).

8. lépés: Az elektronika

Tehát most két lehetősége van, és elhagyhatja az alábbi vázlatot, vagy létrehozhatja saját elrendezését a képek segítségével, hogy segítse a jó elrendezést, és rendeljen egyedi NYÁK -t az alább található Gerber -fájl használatával (nagyszerű, ha többet készít).

NYÁK és sematikus- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

9. lépés: A kocka forrasztása a PrototypingBoard -hoz

Most, hogy az elektronika össze van kötve, el kell készítenie a korábban készített 4 függőleges szakaszt. Helyezze be az egyik részt az első képen látható módon, forrasztja be, és győződjön meg arról, hogy négyzet alakú a prototípus táblával. Adjon hozzá egy másikat 9 lyukkal a befejezés között az utolsó 2 azonos módon történő hozzáadásával.

10. lépés: A rétegek csatlakoztatása

Ezután össze kell kötni a közös katódrétegeket, vegyen egy kiegyenesített huzaldarabot, és fektesse rá a közös katóddrótra, amely kilóg, és forrasztókötést készít minden metszéspontnál. Legalább négyet kell tennie, de észreveheti, hogy ezt mindkét oldalon megtettem, hogy a kocka szimmetrikus legyen. Miután elvégezte az összes rétegcsatlakozást, vezetéket kell hozzáadnia a prototípus -táblából a kocka rétegeihez. Ezt úgy teheti meg, hogy egy kiegyenesített huzalszakaszt vesz, amelynek 90 fokos hajlítása van, és amely körülbelül 1/2 hüvelyk méretű. ismételje meg, miközben kimozdítja a lyukat, és a következő rétegre lép.

11. lépés: Az utolsó huzalozás

A következő rész a MOSFET -ek lefolyójának csatlakoztatása a rétegekhez, lásd az első képet. Ha ez megtörtént, csatlakoztassa a shift regiszterek kimeneteit a kocka oszlopaihoz. További részletekért lásd a vázlatot.

12. lépés: A kocka programozása

Három lehetősége van a kocka kódolására: használja a megadott kódokat, használja az arduino -t, vagy használja az arduino -t a python segítségével a könnyebb kódolási élmény érdekében. Az egyetlen, amit meg fogok magyarázni, az arduino és a python, mivel a legegyszerűbb használni, de csak egy kis tapasztalatra lesz szüksége az arduino/nyelv szerkezetével kapcsolatban. Kezdje az összes hivatkozás letöltésével annak érdekében, hogy az arduino szoftverrel kezdje, és a python tkinter könyvtárával fejezze be. A python szerkesztő működése többnyire magától értetődő, csak futtassa le a python kódot alább. Amikor megnyomja a mentés gombot, a python shell bináris bájtokat köp ki, amelyeket be kell illesztenie az arduino tömbbe, amely azt mondja, hogy diák. Ezután késleltetéseket kell hozzáadnia az arduino tömbhöz, amely azt mondja, hogy delay_array a rendelkezésre álló diák száma a szükséges késések száma. Az arduino nano memóriája miatt a maximálisan használható diák száma 150, de soknak hangzik, de amikor elkezdi a grafikus fordítást, gyorsan megeszi ezt a számot.

A kódok 3 fős csoportokban vannak, mert a python fájl kivételével nem tudtam letölteni őket egy fájlként.

fájlcsoportok (a csoport összes fájlját ugyanabba a mappába kell helyezni, hogy megfelelően működjön)

kemény kódolású arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino bájtos kódolású fájlok (tiszta, egyszerű_programozási_v2, show_minta)

python gui (4x4x4 kódgenerátor V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

13. lépés: Kész

Ezen a ponton legalább néhány mintát képesnek kell lennie megjeleníteni a kockán, és remélhetőleg minden simán ment.

Ha bármilyen kérdése van, tegye meg alább a megjegyzésekben.