4x4x4 Led kocka: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Zašto graditi ovu LED kocku?

* Kad završite, možete prikazati lijepe i zamršene uzorke.

* Potiče vas na razmišljanje i rješavanje problema.

* Zabavno je i zadovoljavajuće vidjeti koliko se sve dobro slaže.

* To je mali projekt kojim se može naučiti svatko tko je početnik lemljenja i elektronike, a još uvijek je dovoljno velik da prikazuje zasljepljujuće i impresivne uzorke.

* Arduino kodom je prilično jednostavno upravljati.

* Relativno niska cijena za visoku zabavu i ogromna količina koju ćete naučiti ako ste tek počeli s elektronikom.

Prvo ću vam pokazati kako napraviti ovu brzu LED kocku dimenzija 4x4x4 koja zahtijeva samo nekoliko sati rada za postavljanje (nakon što napravite šablone), ali i čvrst dizajn. Potrudit ću se objasniti kako bi svi razumjeli moj odabir dizajna. Na kraju ću objasniti kako programirati nove uzorke na 2 različita načina.

Pribor

Dijelovi:

1. Ploča za izradu prototipa 10 cm * 15 cm - 1x 2 USD ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD ea
3. Otpornici od 120 ohma - 16x 0,04 USD ea (Vrijednost ovisi o vašoj LED diodi, pogledajte korak 7)
4. 10k ohmski otpornici - 4x 0,10 USD ea
5. Fqp20n06l N kanal MOSFETI - 4x 0,95 USD ea
6. Arduino nano v3 - 1x 22 USD ea
7. DC priključak 5,5 mm - 1x opcionalno 0,35 USD ea
8. Laminirana bakrena žica 20 AWG - 15 stopa 0,12 USD/ft
9. Vodičarski kabel 40 vodiča ili druge žice manjeg promjera (AWG) - manje od 1 ft 2,3 USD/ft
10. 5 mm šperploča 6 ", 12" - 1 x 2 USD ea
11. lemljenje.8mm - 1x 10,89 USD ea
12. 1 "x 6" x 4 'ploča - 6 "8,39 USD ea
13. Difuzne LED diode od 5 mm - komplet od 64 USD za 15 USD
14. Keramička kapa 100nf - 2x 0,25 USD ea

Procijenjeni trošak po kocki: 40 USD (ako se dijelovi kupuju na veliko, cijena će značajno pasti)

Alati:

1. Klešta za igličasti nos x2
2. Rezači za ispiranje ili Bočni rezači
3. Lemilica
4. Skidači žica
5. Stolna pila
6. Bušilica (preporučuje se bušilica)
7. Nožna pila ili tračna pila
8. Računalo za programiranje

Korak 1: Prvi ubod **

Prvi šablon sastoji se od 2) svrdla od 0,8 mm, ploče za izradu prototipa i rupe od 5 mm za LED. Započnite tako što ćete svoju ploču za izradu prototipa (širine najmanje 2 cm i razmak od 2,54 mm (0,1 ") postaviti u središte rupa) označite prvu točku na jednom od rubova ploče. Zatim u ravnoj liniji napravite još jednu oznaku nakon pomicanja napravite još 3 rupe. Zatim označite točku koja je 2 rupe dalje prema gore (pogledajte sliku br. 1). Sljedeće u sredini označene rupe izbušite rupu od 5 mm. Koristio sam nastavak od 13/64 inča i dobro je funkcionirao. Najbolje je koristite manje bitove i napredujte do 13/64 inča samo kako biste bili sigurni da je savršeno centriran u rupi, ako nije cijela kocka bit će isključena. Zatim na vanjskoj oznaci upotrijebite bitove od 0,8 mm da biste malo proširili provjerite jesu li sve rupe okomite na ploču za izradu prototipa, ako je dostupna, upotrijebite bušilicu, ali ručna bušilica će uspjeti. Izrežite kvadrate od 1 "Najlakše je koristiti trakastu pilu, ali i ručna pila. S Elmerovim ljepilom napravite mali hrpu drva sa svim rubovima koji su međusobno poravnati. Konačno ga zalijepite na ploču za izradu prototipa, sve spojite i pričekajte. Nakon što se sve osuši, ponovno sve izbušite tako da rupe na ploči za izradu prototipa idu do kraja kroz drvenu podlogu. Postavite komade od 0,8 mm u rupu napravljenu na rubu. Ako je sve učinjeno ispravno, to bi trebalo izgledati kao slika #2.

** Snimci na slici dizajnirani su za izradu 8*8*8 LED kocke pa su malo preveliki. Vaš šablon će biti manji. Ovi sastavni dijelovi temelje se na dizajnu Stevea Manleyja za njegovu 8*8*8 RGB LED kocku. Izgleda i radi odlično. Preporučio bih da pogledate njegove videozapise.

njegov you-tube kanal

Korak 2: Drugi ubod **

Drugi šablon izrađen je od šperploče debljine 5 mm. Započnite označavanjem i rezanjem 3 komada dimenzija 4 x 2 za to. Koristio sam tračnu pilu, ali bi i ručna pila također uspjela. Na jednom od komada označite 1 "na 2" strani na oba kraja i povucite crtu između dva. Na 4 "strani idite 1/2" na prethodno napravljenoj liniji, sljedeća oznaka bi trebala biti 1 "od trenutne, nastavite sve dok ne dođete do kraja ploče. Druga dva komada treba poravnati i zalijepiti zajedno s Elmerovim ljepilom. Nakon što se ljepilo osuši, uzmite označeni dio i zalijepljeni dio, poravnajte ih i pričvrstite ih zajedno. Izbušite rupe od 5 mm (13/64) na kojima su se linije križale na ploči. Posljednji korak je izraditi rupe zalijepljenog komada veći sam otišao s 1/4 ".

Korak 3: Treći ubod **

Treći šablon izrađen je od komada dimenzija 1 "x 6". Prvo izrežite ploču na upravljački dio duljine oko 5 ". Nakon što to učinite, možete je odnijeti do stolne pile kako biste izrezali lugove dubine oko 1/4 u bilo kojoj orijentaciji. Oni bi trebali imati razmak od 1 inč u središte šumaraka. Vrelina (prorez napravljen od lista pile) trebao bi biti širok 0,1 ". Počnite s izrezivanjem prvog inča utora od ruba ploče. Zatim isključite pilu i pomaknite ogradu za 1 ", ponavljajte ovaj postupak dok na ploči ne budu izrezana 4 utora. Ubodni komad trebao bi izgledati kao gornja slika.

Korak 4: Korištenje prvog uboda

Ovo je najmonotoniji dio konstrukcije koji savija sve vodiče LED dioda. Razlog zašto želite koristiti ovaj šablon je dobiti čvrstu konstrukciju koja izgleda sjajno. Prvim savijanjem savijte katodu (kratki kabel, pogledajte sliku 2) do bliže (0,2 ) svrdla, zatim je omotajte oko bita i olabavite. Uzmite anodu i savijte je oko drugog bita i olabavite. Izrežite dodatni dio olovke za ispiranje / bočne rezače i uklonite LED diodu. Poravnajte i anodu i katodu. Okrenite katodu za 90 stupnjeva tako da bude okrenuta prema dolje (vidi sliku 3) nastavite postupak još 63 puta.

Napomena: Često je korisno imati mala kliješta s iglom za savijanje kabela oko svrdla.

Korak 5: Upotreba drugog uboda

Prije nego što upotrijebimo ovaj šablon, moramo ispraviti i izrezati našu bakarnu žicu od 20 kalibra (awg). Prvo odrežite najmanje 36 4 "dijelova žice, najbolje je da napravite još 4 presjeka jer kocka postaje simetrična (napomena: korisno je izravnati veće dijelove žice prije nego što je odrežete na duljinu, ali bilo koji način bi funkcionirao). Za ispravljanje žice samo uzmite dva kliješta i povucite sa svakog kraja malo rastežući žicu. Ova metoda je teška pa ako imate porok, žicu možete stegnuti u porok i odatle povući i bit će vam mnogo bolje rezultati su lakši. Nakon što pripremite svu žicu, postavite 4 LED diode u spoj 2 (pogledajte sliku #2), katoda bi trebala biti okrenuta od vas. Postavite jedan od 4 "dijelova žice kroz katodne petlje lemljenjem sva 4 spoja (preporučuje se testiranje svih LED dioda prije lemljenja). Nakon što zalemite sve LED diode, podignite gornji dio i pritisnite šablon tako da zaobljeni krajevi LED dioda budu na ravnoj površini. Red LED dioda trebao bi iskočiti. Sada ponovite ovaj postupak još 16 puta.

Korak 6: Upotreba Trećeg uboda

Sada kada ste izvršili svih 16 redova LED dioda, vrijeme je da upotrijebite posljednji šablon. Uzmite 4 trake LED dioda i postavite metalne žice dolje u jedan od utora pazeći da se sve rupe na različitim dijelovima poravnaju. Umetnite jedan od svojih dijelova žice odozdo prema gore u preostale rupe tog stupca. Uvjerite se da je u kvadratu, pa lemite svih 16 priključaka i krenite na još 3.

Korak 7: Elektronika

Prvo što trebate učiniti je izračunati 16 otpornika koji su potrebni za rad kocke. To se može učiniti pomoću ovog kalkulatora ili ove formule Otpor = (izvor napona - LED napon) / LED struja. Jedini je problem što često prodavatelj ne daje potrebne vrijednosti. Ako koristite poveznicu za LED komplet koji sam dobio, žute LED diode trebaju 120 ohma jer su 2v, a za plave 75 ohma 3v. Ako se ne želite brinuti zbog ovoga, možete upotrijebiti 220 ohma navedenih u kompletu, oni bi trebali raditi dobro, ali vaša će kocka ponekad biti pomalo prigušena, žuta može biti pomalo prigušena (najsvjetlija boja koju sam pronašao iz ovog kompleta je plava, isključujući bijelu koja se ne raspršuje).

Korak 8: Elektronika

Dakle, sada imate 2 mogućnosti koje možete odstupiti od donje sheme/stvoriti vlastiti izgled koristeći slike za pomoć u dobrom izgledu, naručiti prilagođenu tiskanu ploču koristeći Gerberovu datoteku koja se nalazi u nastavku (izvrsno ako ih radite nekoliko).

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

Korak 9: Lemljenje kocke na ploču za izradu prototipova

Sada kada ste spojili elektroniku morate uzeti 4 okomita dijela koja ste napravili ranije. Postavite jedan od odjeljaka kao što je prikazano na prvoj slici i lemite ga pazeći da bude u kvadratu s pločom za izradu prototipa. Dodajte još jednu s 9 rupa između završetka dodavanjem posljednje 2 na isti način.

Korak 10: Povezivanje slojeva

Zatim morate spojiti zajedničke katodne slojeve, uzeti komad žice koji je ispravljen i položiti ga na komad zajedničke katodne žice koji viri i napraviti lemni spoj na svakom raskrižju. Morate učiniti najmanje 4, ali možda ćete primijetiti da sam to učinio s obje strane kako bi kocka izgledala simetrično. Nakon što ste izvršili sve veze slojeva, morate dodati žicu s ploče za izradu prototipa u slojeve kocke. To se može učiniti tako da uzmete poravnati dio žice sa zavojem od 90 stupnjeva koji strši oko 1/2 . Zalijepite dugački kraj žice blizu mjesta na koje ga želite spojiti na sloj. ponovite dok ismještate rupu i idete na sljedeći sloj. Kada završite sve 4 veze sloja prijeđite na sljedeći korak.

Korak 11: Posljednji dijelovi ožičenja

Sljedeći dio je povezivanje odvoda MOSFET -ova sa slojevima, pogledajte prvu sliku. Nakon što to učinite, povežite izlaze registara pomaka sa stupcima kocke. Za više pojedinosti pogledajte shemu.

Korak 12: Programiranje vaše kocke

Imate 3 mogućnosti kodiranja kocke pomoću navedenih kodova, korištenja arduina ili arduina s pythonom kako biste postigli lakše iskustvo kodiranja. Jedini koji ću objasniti je arduino s pythonom jer je najjednostavniji za korištenje, ali trebat će vam samo malo iskustva s arduinom/strukturom jezika. Počnite preuzimanjem svih veza redom počevši od arduino softvera i završavajući s knjižnicom tkinter za python. Način rada uređivača pythona uglavnom je jasan, samo pokrenite python kod dolje. Kada pritisnete gumb za spremanje, python ljuska će ispljunuti binarne bajte koje ćete morati zalijepiti u arduino niz koji kaže slajdove. Zatim ćete morati dodati kašnjenja u arduino niz koji kaže delay_array broj slajdova koji imate je broj kašnjenja koja su vam potrebna. Maksimalan broj slajdova koje možete koristiti je 150 zbog memorije arduino nano, zvuči puno, ali kada počnete raditi grafičke prijevode, brzo pojede taj broj.

Kodovi su u grupama od 3 jer ih nisam mogao natjerati da preuzmu kao jednu datoteku osim datoteke python.

grupiranje datoteka (sve datoteke u grupi moraju biti stavljene u istu mapu da bi ispravno radile)

hard kodirani arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte kodirane datoteke (jasna, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generator koda 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Korak 13: Gotovo je

U ovom trenutku trebali biste moći prikazati barem nekoliko uzoraka na kocki i nadamo se da je sve prošlo glatko.

Ako imate pitanja, pitajte dolje u komentarima.