500 LED-Pixel RGB-Brick: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Fa un temps vaig construir un 10x10 LED-Coffetable amb alguns d'aquests LED WS2812, però fins i tot si és possible jugar al joc de la vella escola Snake amb un telèfon intel·ligent connectat, vull alguna cosa més especial. Així que vaig decidir posar-hi uns quants leds més, disposats com un cub per tal d’obtenir més possibilitats de crear animacions i jocs, i aquí estem: el RGB-Brick.

M'agradaria donar les gràcies a tot l'equip de LED-STUDIEN que va finançar aquest projecte, però especialment a Dennis Jackstien com a persona de contacte. Sense la seva ajuda no seria capaç de construir aquest encantador LED-Cube.

Pas 1: Inspireu-vos

Aquí teniu algunes imatges i un petit vídeo amb algunes de les funcions del Brick, que inclouen moltes animacions, un foc (work in progress) per a una atmosfera calenta, un visualitzador de música i els jocs Snake i Tetris.

Pas 2: el que necessiteu

Aquí teniu una llista de tots els materials que necessiteu, alguns no són necessaris i altres poden ser intercanviats pels vostres preferits:

1. 500 WS2812 LEDs de 30 px / m
2. Alimentació 5V 30A
3. Teensy 3.2
4. ESP8266 mòdul wifi

5. alguns trossos de fusta:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1, 0cm, per a la tapa
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1, 0cm, per als grans panells laterals
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1, 0cm, per als petits panells laterals
   4. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 1, 9cm, per a la part inferior
   5. 8x: 34, 0cm x 4, 6cm x 0, 3cm, per a les vores de la xarxa LED
   6. 100x: 34, 0cm x 3, 3cm x 0, 3cm, per a la xarxa LED

6. algunes peces de vidre acrílic:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0, 3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   4. 1x: 10, 0cm x 7, 5cm x 0, 3cm (opcional, per al terminal)
7. Tauler d'àudio Teensy (opcional)
8. Cables, regulador de tensió, abraçadores de cables, brunzidor, botó, sensor de temperatura (opcional)
9. cola per a fusta, cola de vidre acrílic, cargols i altres petites coses

Si voleu un terminal a la part inferior del cub (és opcional esperar per a la presa de corrent):

1. Presa de corrent de 230V
2. Commutador de 230 V.
3. presa d’àudio
4. Cable d'extensió USB

Pas 3: Construir la caixa

Primer de tot, construirem la caixa de fusta i la xarxa LED. Les dimensions del cub s’especifiquen per la distància del píxel a la tira LED. En aquest cas, el píxel té una distància de 3, 4 cm, de manera que el cub ha de tenir 34 x 34 x 34 cm. Estalvieu molt de temps utilitzant aquestes dimensions, ja que no cal tallar la tira després de cada píxel i tornar-la a unir mitjançant un petit cable.

Tot s’uneix amb una mica de cola per a fusta. Heu de treballar correctament perquè la caixa d’acrílic coincideixi perfectament a la part superior de la caixa de fusta. És molt més fàcil amb alguns voluntaris que us envolten o simplement utilitzeu un tensor de marcs com jo.

Les vores de la quadrícula i la mateixa graella estan fetes de taulers de fibra d'alta densitat (HDF). L’ús d’una serra de taula és la millor opció perquè n’heu de tallar fins i tot més de 100 peces. Podeu trobar les dimensions a la imatge superior. La quadrícula necessita un petit buit (aproximadament 0, 3cm) cada 3, 4cm per tal de reunir les repises x i y. Un cop hàgiu acabat, podeu posar les vores al cub i fixar-les amb molta cola de fusta. És una mica difícil, sobretot perquè haurien de tenir un angle de prop de 45 graus. Abans de connectar la graella al cub, heu d'afegir les tires de LED.

Pas 4: l'electrònica

Les tires de LED laterals giren una vegada al voltant del cub i, per tant, tallen 10 tires amb una longitud de 40 píxels. Per als LED de la part superior del cub, talla 10 tires amb una longitud de 10 píxels. Aneu amb compte d'alinear les tires correctament pel que fa a la fletxa que hi ha. Un cop traieu la tira de cola del cub, mai no s’aguantarà com la primera vegada.

Les fonts d'alimentació es fixen amb uns cargols als laterals de l'interior. Els cables d'alimentació dels LED entren a la caixa per uns petits forats prop de cada tira de LED.

El controlador està format per un Teensy 3.2, un ESP8266 i la placa d’àudio Teensy, que no és necessària per executar el cub. El DHT11 era només per comprovar la temperatura a l'interior del cub, però després de diverses proves d'unes poques hores, puc dir que el podeu deixar de banda.

Al terminal podeu trobar la presa d’alimentació i l’interruptor d’alimentació (quan em vaig adonar que no era el millor lloc per a un interruptor, era massa tard). La presa USB és per programar el Teensy. L’entrada d’àudio va a la placa d’àudio Teensy per actuar els LED de la música. Tot això s’uneix en una petita tranquil·litat de vidre aril subjectat per dos perfils d’alumini. Acabat de trobar-ho al garatge, podeu utilitzar el que vulgueu, ja que està cobert pel panell de fusta inferior i no contribueix a l’aspecte del cub.

Tingueu en compte que un LED utilitza 60 mA, en total són 30 A. Aneu amb compte quan els connecteu. Heu de verificar tots els vostres circuits abans de connectar-los a la font d'alimentació.

Pas 5: connexions i codificació

Els LED es connecten com a dues matrius als pins 3 i 20 del Teensy. El primer és la matriu de la part superior (10x10, 100 píxels) i el segon és el lateral (40x10, 400 píxels). Els LED de la matriu superior estan alineats en forma de ziga-zaga, és a dir, les fletxes de la tira han d'estar en direccions diferents per a cada tira, mentre que les tires LED del costat estan alineades en la mateixa direcció. Feu un cop d'ull a les imatges, la línia vermella us mostrarà com connectar Dout de la primera franja amb el Din de la següent, esperem que us ajudi a entendre l'alineació.

Per a les animacions i els jocs, estic convertint les dues matrius en una de la mida de 10x50 mitjançant la funció següent:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (x <= 39) matrix_bottom (x, y) = c; else matrix_top (x - 40, y) = c; } // end setXYPixel ()

Per al joc Snake, cal implementar alguns casos especials:

• Quan el cap de serp toca la fila superior de la matriu lateral ha de canviar a la matriu superior.
• Quan el cap de serp toca un extrem de la matriu superior ha de canviar a la matriu inferior.
• Quan el cap de serp toca l'última o la primera columna de la matriu lateral, ha de canviar a la primera columna respectivament.

Per al joc de Tetris necessiteu alguna cosa similar a aquest per a un camp que comença a l'extrem superior esquerre:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (y <10) matrix_top (x, y) = c; else matrix_bottom (x + 10, 19 - y) = c; } // end setXYPixel ()

Pas 6: la coberta d’acrílic

Més difícil que la caixa de fusta a causa del gruix més reduït, però amb prou temps i bones idees per mantenir el cub junt mentre la cola es fa dura, ho aconseguirà. Em sorprèn la força d'aquesta cola acrílica (Acrifix), de manera que crec que no us haureu de preocupar d'una caixa trencada.

Pas 7: uniu-lo

Després de completar tots els passos abans que sigui el moment de reunir totes les parts. Quan encara no heu fusionat la xarxa LED, ara és el moment de fer-ho. No enganxo la quadrícula al cub perquè no en fa falta i en cas de trencar-se el LED es pot canviar sense problemes, però cal tenir més de dues mans per subjectar les cinc quadrícules al cub i posar-les a la coberta acrílica. Per últim, però no menys important, podeu cargolar el tauler de fusta inferior al cub. La tapa es fixa al tauler de fusta inferior mitjançant vuit cargols molt petits.

Pas 8: programari i controls

L’esbós de Teensy es basa en la biblioteca FastLED que inclou diverses animacions bàsiques. Afegint el paquet de la biblioteca RGBLEDS al vostre esbós es produeix un àlgebra matricial potent per mostrar text i "sprites", amb molts esbossos d'exemple. Si voleu jugar també al Tetris, consulteu allò que es pot instruir de jollifactory, fins i tot si només utilitza una matriu bicolor.

L’aplicació per a telèfons intel·ligents es basa en NetIO de David Eickhoff, que té una molt bona documentació. Amb NetIO-UI-Designer podeu crear la vostra pròpia interfície d'usuari amb botons, control lliscant, etiquetes i molt més. Podeu triar el protocol per als missatges de sortida al dissenyador. En el meu cas, he pres el més senzill: UDP. La meva xarxa domèstica envia els missatges a l’ESP8266 i Teensy avaluarà el contingut i gestionarà l’ordre especificada. Podeu utilitzar el fitxer adjunt per començar a crear la vostra pròpia interfície o simplement utilitzar una aplicació que trieu.

Pas 9: Creeu-ne de propis i gaudiu

Ara és hora d’obtenir les peces i construir el vostre propi Brick. Si teniu alguna pregunta, no dubteu a fer-ho.

Per obtenir més vídeos, podeu consultar el meu canal de Youtube. Encara és un treball en curs, de manera que hi haurà més material en el futur.

Gràcies per llegir i divertir-vos jugant al Tetris o a altres jocs simpàtics al vostre propi Brick.

Accèssit al concurs de llums i il·luminació 2016

Gran Premi al Concurs LED