Cub Led 4x4x4: 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Per què construir aquest cub LED?

* Quan acabeu, podeu mostrar un patró preciós i preciós.

* Et fa pensar i resoldre problemes.

* És divertit i satisfactori veure que bé s’uneix.

* És un projecte petit i manejable per a qualsevol persona nova en soldadura i electrònica que pugui aprendre, i encara és prou gran per mostrar patrons impressionants i enlluernadors.

* El codi arduino és bastant fàcil de gestionar.

* Un cost relativament baix per a un entreteniment elevat i la gran quantitat que aprendreu si no esteu en electrònica.

En primer lloc, us mostraré com fer aquest ràpid cub led de 4x4x4 que requereix només unes poques hores de treball per configurar-lo (una vegada que feu les plantilles), però també és un disseny robust. Faré tot el possible per explicar-ho perquè tothom entengui les meves opcions de disseny. Finalment, explicaré com programar nous patrons de 2 maneres diferents.

Subministraments

Parts:

1. Tauler de prototipat de 10 cm * 15 cm: 1 x 2 c / u
2. sn74hc595n: 2x 0,57 dòlars per cada
3. Resistències de 120 ohm: 16 x 0,04 dòlars (el valor depèn del LED, vegeu el pas 7)
4. Resistències de 10 k ohmis: 4x 0,10 dòlars per cada
5. MOSFETS del canal N Fqp20n06l: 4x 0,95 dòlars per cada
6. Arduino nano v3: 1 x 22 dòlars
7. Presa de corrent continu de 5,5 mm: 1x opcional 0,35 dòlars
8. Fil de coure estanyat de 20 AWG - 15 peus 0,12 dòlars / peus
9. Cable de cinta de 40 conductors o un altre cable de calibre petit (AWG) - menys d'1 peus $ 2,3 / peus
10. Fusta contraxapada de 5 mm 6 ", 12" - 1 x 2 $ pe
11. soldadura.8mm - 1x 10,89 dòlars
12. Tauler d'1 "x 6" x 4 '- 6 "8,39 $ pe
13. LED difusos de 5 mm: kit de 64 $ 15
14. Tapa de ceràmica de 100 nf: 2x 0,25 dòlars per cada

Cost estimat per cub: 40 dòlars (si les peces es compren a granel, el cost per baixarà significativament)

Eines:

1. Alicates de punta d'agulla x2
2. Talladors a ras o laterals
3. Soldador
4. Decapants de filferro
5. Serra de taula
6. Trepant (es recomana trepant)
7. Serradora de serres o serra de cinta
8. Ordinador per programar

Pas 1: la primera plantilla **

La primera plantilla consisteix en 2) broques de 0,8 mm, placa de prototipatge i un forat de 5 mm per al LED. Comenceu agafant el tauler de prototipatge (almenys 2 cm d’amplada i 2,54 mm (0,1 ") d’espai del centre al centre dels forats) marqueu el primer punt en una de les vores del tauler. A continuació, marqueu una altra marca després de moure’s 3 forats més. A continuació, marqueu el punt que hi ha 2 forats més amunt (vegeu la imatge núm. 1). A continuació, al forat marcat central practiqueu un forat de 5 mm. Vaig utilitzar una broca de 13/64 polzades i va funcionar bé. És millor que utilitzeu bits més petits i treballeu fins a les 13/64 polzades només per assegurar-vos que estigui perfectament centrat al forat si no és que el cub sencer estarà apagat. A continuació, a la marca exterior utilitzeu els bits de 0,8 mm Assegureu-vos que tots els forats siguin perpendiculars al tauler de prototipatge si està disponible, utilitzeu una broca, però funcionarà una broca manual. Tallar 3) quadrats de 1 "És més fàcil utilitzar una serra de cinta, però també funcionarà una serra manual. Amb la cola de Elmer, feu una petita pila de fusta amb totes les vores alineades entre si. Finalment, enganxeu-lo a la placa de prototipatge, fixeu-lo tot i espereu. Un cop tot sec, torneu a perforar-ho tot de manera que els forats de la placa de prototipatge recorrin tot el recorregut de la fusta. Col·loqueu els bits de 0,8 mm al forat que es va fer a la vora. Si tot s’ha fet correctament, hauria de semblar la imatge # 2.

** Les plantilles que es mostren estan dissenyades per fer un cub LED de 8 * 8 * 8 de manera que siguin lleugerament grans. La plantilla serà més petita. Aquestes plantilles es basen en els dissenys de Steve Manley per al seu cub LED 8 * 8 * 8 RGB. Es veu i funciona molt bé. Recomanaria que consulteu els seus vídeos.

el seu canal de you-tube

Pas 2: la segona plantilla **

La segona plantilla està feta de fusta contraxapada de 5 mm. Comenceu marcant i tallant 3 peces de 4 "per 2", per això he utilitzat una serra de cinta, però també funcionaria una serra manual. En una de les peces, marqueu 1 "en el costat de 2" als dos extrems i dibuixeu una línia entre els dos. Al costat de 4 ", introduïu 1/2" a la línia prèviament feta, la següent marca hauria de ser 1 "de l'actual, continueu fins que arribeu al final del tauler. Les altres dues peces haurien d'estar alineades i enganxades amb la cola d'elmer. Quan la cola estigui seca, agafeu la secció marcada i la secció encolada per alinear-les. Feu forats de 5 mm (13/64) a les línies que es creuen al tauler. L'últim pas és fer els forats de la peça enganxada. més gran vaig anar amb 1/4 ".

Pas 3: la tercera plantilla **

La tercera plantilla està feta d'un tros d'un "x 6". Primer, talleu el tauler en una secció més manejable d’uns 5 polzades de llarg. Un cop fet això, podeu portar-lo a una serra de taula per tallar els bosquets d’uns 1/4 de profunditat de qualsevol orientació. 1 polzada de centre a centre de les arbredes. La fulla (la ranura que fa la fulla de la serra) ha de tenir 0,1 "d'ample. Comenceu tallant la primera ranura de polzada des de la vora del tauler. A continuació, apagueu la serra i moveu la tanca per sobre de 1 ", repetiu aquest procés fins que tingueu 4 ranures tallades al tauler. La plantilla hauria de ser semblant a la imatge anterior.

Pas 4: fer servir la primera plantilla

Aquesta és la part més monòtona de la construcció que doblega tots els cables dels LED. El motiu pel qual voleu utilitzar aquesta plantilla és aconseguir una construcció resistent que tingui un aspecte fantàstic. Agafeu la primera plantilla doblegueu el càtode (cable curt, vegeu la imatge 2) fins a la broca més propera (0,2 ) i, a continuació, envolteu-la al voltant de la broca i deixeu-la anar. conduïu amb talladors / talladors laterals i traieu el LED. Aplaneu l’ànode i el càtode. Torneu el càtode de 90 graus de manera que quedi cap avall (vegeu la imatge 3), continueu el procés 63 vegades més.

Nota: Sovint és útil tenir unes petites alicates d'agulla per doblar els cables al voltant de les broques.

Pas 5: utilitzar el segon planter

Abans d’utilitzar aquesta plantilla hem de redreçar i tallar el filferro de coure estanyat de calibre 20 (awg). Primer talleu almenys 36 seccions de 4 "de filferro, és millor fer 4 seccions més perquè el cub sigui simètric (nota: és útil redreçar seccions més grans del fil abans de tallar-lo a la longitud, però de qualsevol manera funcionaria Per redreçar el filferro, només cal agafar dues alicates i estirar una mica de cada extrem. Aquest mètode és difícil, de manera que si teniu un vici podeu fixar-lo al tirador i tirar d’allà i aconseguirà molt millor els resultats seran més fàcils. Quan hàgiu preparat tot el filferro, col·loqueu 4 LEDs a la plantilla núm. 2 (vegeu la imatge núm. 2), el càtode hauria d’estar mirant cap amunt. Col·loqueu una de les seccions de filferro de 4 "a través dels bucles del càtode que solden les 4 juntes. (es recomana provar tots els LED abans de soldar). Un cop hàgiu soldat tots els LED, aixequeu la secció superior i premeu la plantilla de manera que els extrems arrodonits dels LED a la superfície plana. La fila de LEDs hauria de sortir. Ara feu aquest procés 16 vegades més.

Pas 6: fer servir la tercera plantilla

Ara que heu fet les 16 files de LEDs, és hora d'utilitzar la plantilla final. Agafeu 4 tires de LEDs i col·loqueu els cables metàl·lics en una de les ranures assegurant-vos que tots els forats de les diferents seccions estiguin alineats. Inseriu una de les vostres seccions de filferro de baix cap amunt als forats restants d’aquesta columna. Assegureu-vos que sigui quadrat i, a continuació, soldeu les 16 connexions i passeu a fer-ne 3 més.

Pas 7: l'electrònica

El primer que heu de fer és calcular les 16 resistències necessàries perquè el cub funcioni. Això es pot fer mitjançant aquesta calculadora o aquesta fórmula Resistència = (font de tensió - tensió LED) / corrent led. L'únic problema és que sovint el venedor no dóna els valors necessaris. Si utilitzeu l'enllaç proporcionat per al kit de LED que he obtingut, els LED grocs necessiten 120 ohm perquè són 2v i el blau 75 ohm 3v. Si no us voleu preocupar per això, podeu utilitzar els 220 ohm que es proporcionen al kit perquè funcionin bé, però el cub serà una mica tenue a vegades el groc pot ser una mica atenuat (el color més brillant que he trobat d'aquest kit és blau, excloent el blanc que no és difós).

Pas 8: l'electrònica

Així que ara teniu dues opcions: podeu sortir de l’esquema següent / crear el vostre propi disseny amb les imatges per ajudar-vos a obtenir un bon disseny, demaneu un PCB personalitzat mitjançant el fitxer Gerber que es troba a continuació (fantàstic si en feu diversos).

PCB i esquema: https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Pas 9: Soldar el cub al tauler de prototipatge

Ara que teniu l’electrònica connectada, heu d’agafar les 4 seccions verticals que heu fet anteriorment. Col·loqueu una de les seccions tal com es mostra a la primera imatge de soldadura, assegurant-vos que quedi quadrada amb la placa de prototipatge. Afegiu-ne un altre amb 9 forats entremig afegint els 2 darrers de la mateixa manera.

Pas 10: connectar les capes

A continuació, heu de connectar les capes de càtode comuns. Agafeu un tros de filferro que s'ha redreçat i poseu-lo sobre el tros de fil de càtode comú que sobresurti per fer una unió de soldadura a cada intersecció. Necessiteu fer-ne almenys 4, però és possible que noteu que ho he fet a banda i banda perquè el cub sembli simètric. Un cop hàgiu fet totes les connexions de capes, heu d'afegir fil de la placa de prototipat a les capes del cub. Això es pot fer agafant una secció de filferro redreçada que tingui una corba de 90 graus que sobresurt aproximadament de 1/2 . Enganxeu l'extrem llarg del filferro a prop si voleu connectar-lo a la primera capa repetiu mentre moveu un forat i aneu a la següent capa. Quan hàgiu acabat les connexions de 4 capes, passeu al següent pas.

Pas 11: Últims bits de cablejat

La següent part és connectar el drenatge dels MOSFET a les capes. Vegeu la primera imatge. Un cop fet això, connecteu les sortides dels registres de desplaçament a les columnes del cub. Vegeu l’esquema per obtenir més detalls.

Pas 12: programació del cub

Teniu 3 opcions per codificar el cub, utilitzeu els codis proporcionats, utilitzeu arduino o utilitzeu arduino amb python per aconseguir una experiència de codificació més fàcil. L'únic que explicaré és l'arduino amb python perquè és el més fàcil d'utilitzar, però només necessitareu una mica d'experiència amb arduino / l'estructura del llenguatge. Comenceu descarregant tots els enllaços per començar amb el programari arduino i acabant amb la biblioteca tkinter per a python. La manera en què funciona l’editor de python s’explica per si mateixa només cal executar el codi python a continuació. Quan premeu el botó Desa, l'intèrpret d'ordres de Python escopirà bytes binaris que haureu d'enganxar a la matriu arduino que diu diapositives. A continuació, haureu d'afegir retards a la matriu arduino que digui delay_array el nombre de diapositives que teniu és el nombre de retards que necessiteu. El nombre màxim de diapositives que podeu utilitzar és de 150 a causa de la memòria del nano arduino, sona molt, però quan comenceu a fer traduccions gràfiques, ràpidament es menja aquest número.

Els codis es divideixen en grups de 3 perquè no he pogut aconseguir que es baixin com a fitxer excepte el fitxer python.

agrupacions de fitxers (tots els fitxers del grup s'han de posar a la mateixa carpeta perquè funcioni correctament)

arduino codificat dur (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

fitxers codificats per bytes arduino (clar, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generador de codi 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/ca/main/software

www.python.org/downloads/

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

Pas 13: ja està fet

En aquest punt, hauríeu de ser capaços de mostrar almenys uns pocs patrons al cub i, amb sort, que tot anés bé.

Si teniu alguna pregunta, pregunteu a continuació als comentaris.