4x4x4 Led Cube: 13 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Защо да изградим този LED куб?

* Когато приключите, можете да покажете красив и сложен модел.

* Кара ви да мислите и да решавате проблеми.

* Забавно и удовлетворяващо е да видите колко добре се събира всичко.

* Това е малък и управляем проект, който всеки, който е запознат с запояване и електроника, може да научи и все още е достатъчно голям, за да покаже ослепителни и впечатляващи шарки.

* Кодът arduino е доста лесен за управление.

* Сравнително ниска цена за високо забавление и огромната сума, която ще научите, ако сте нов в електрониката.

Първо ще ви покажа как да направите този бърз 4x4x4 led куб, който изисква само няколко часа работа, за да бъде настроен (след като направите джигите), но също така е и здрав дизайн. Ще се опитам да обясня, така че всеки да разбере избора ми на дизайн. Накрая ще обясня как да програмирам нови модели по 2 различни начина.

Консумативи

Части:

1. 10cm * 15cm дъска за прототипи - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x $ 0,57 ea
3. 120 ома резистори - 16x $ 0,04 ea (Стойността зависи от вашия светодиод, вижте стъпка 7)
4. 10k ома резистори - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N канал MOSFETS - 4x $ 0,95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5.5 мм dc жак - 1x опция $ 0.35 ea
8. Калайдисана медна тел 20 AWG - 15 фута 0,12 долара/фут
9. Лентов кабел 40 проводник или друг проводник с малък габарит (AWG) - по -малко от 1 фута $ 2,3/фут
10. 5 мм шперплат 6 ", 12" - 1 x $ 2 ea
11. спойка.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'дъска - 6 "$ 8.39 ea
13. 5 мм разсеяни светодиоди - 64 $ 15 комплект
14. Керамична капачка 100nf - 2x $ 0,25 ea

Прогнозна цена на куб: $ 40 (ако частите се купуват на едро, цената на един ще намалее значително)

Инструменти:

1. Клещи за иглени носове x2
2. Фрези за промиване или странични фрези
3. Поялник
4. Машини за сваляне на тел
5. Трион за маса
6. Бормашина (препоръчва се сеялка)
7. Ножовка или лентов трион
8. Компютър за програмиране

Стъпка 1: Първият джиг **

Първият джиг се състои от 2) 0.8 мм свредла, дъска за прототипиране и 5 мм отвор за светодиода. Започнете, като вземете прототипиращата си дъска (най -малко 2 см широка и 2,54 мм (0,1 ") разстоятелен център до центъра на отворите) маркирайте първата точка на един от ръбовете на дъската. След това по права линия направете още една маркировка след преместване направете още 3 отвора. След това маркирайте точката, която е 2 дупки по -нагоре (вижте изображение №1). Следващата в центъра маркирана дупка пробийте 5 мм отвор, използвах бит 13/64 инча и той работи добре. Най -добре е, ако използвайте по -малки битове и продължете напред до 13/64 инча, само за да сте сигурни, че е перфектно центриран в отвора, ако не е целият куб ще бъде изключен. След това върху външната маркировка използвайте битовете 0,8 мм, за да разширите леко Уверете се, че всички отвори са перпендикулярни на прототипиращата дъска, ако има такава, използвайте бормашина, но ръчната бормашина ще работи. Изрежете 3) 1 "квадратчета Най -лесно е да използвате лентов трион, но и ръчен трион ще работи. С лепилото на Елмър направете малък куп дърво с всички ръбове, подредени един с друг. Накрая го залепете към дъската за прототипиране, затегнете всичко заедно и изчакайте. След като всичко изсъхне, пробийте отново всичко, така че дупките в дъската за прототипиране да преминават през дървената основа. Поставете битовете 0,8 мм в отвора, направен на ръба. Ако всичко е направено правилно, трябва да изглежда като снимка №2.

** Снимките на снимката са проектирани да правят 8*8*8 LED куб, така че да са леко извънгабаритни. Вашият джиг ще бъде по -малък. Тези джиги са базирани на дизайна на Стив Манли за неговия 8*8*8 RGB LED куб. Изглежда и работи страхотно. Бих препоръчал да разгледате неговите видеоклипове.

неговия you-tube канал

Стъпка 2: Вторият джиг **

Вторият джиг е направен от 5 мм шперплат. Започнете с маркиране и изрязване на 3 парчета, които са 4 "на 2" за това използвах лентов трион, но ръчен трион също ще работи. На едно от парчетата маркирайте в 1 "от 2" страна от двата края и начертайте линия между двете. От страна 4 "отидете на 1/2" на предварително направената линия следващата маркировка трябва да бъде 1 "от текущата, продължете, докато стигнете до края на дъската. Другите две парчета трябва да бъдат подравнени и залепени заедно с лепилото на elmer. След като лепилото изсъхне, вземете маркирания участък и залепения участък, подравнете ги, затегнете ги заедно. Пробийте 5 мм (13/64) дупки там, където линиите се пресичат на дъската. Последната стъпка е да направите залепените отвори на парчето по -голям отидох с 1/4 ".

Стъпка 3: Третият джиг **

Третият джиг е направен от парче 1 "x 6". Първо изрежете дъската на по -лесно управляема секция с дължина около 5 инча. След като направите това, можете да я занесете на настолен трион, за да изрежете горичките с дълбочина около 1/4 в дълбочина, всяка ориентация ще работи. Те трябва да имат разстояние от 1 инч от центъра към центъра на горичките. Вдлъбнатината (прореза, направен от режещия диск) трябва да е широка 0,1 ". Започнете, като отрежете първия инч на слота от ръба на дъската. След това изключете триона и преместете оградата над 1 ", повторете този процес, докато не изрежете 4 слота на дъската си. Джигът трябва да изглежда като горната картина.

Стъпка 4: Използване на първия джиг

Това е най -монотонната част от конструкцията, която огъва всички проводници на светодиодите. Причината да искате да използвате този джиг е да получите здрава конструкция, която изглежда страхотно. Вземете първия си джиг, огънете катода (къс проводник, виж снимка 2) до по -близката (0,2 ) свредло, след това го увийте около бита и го разхлабете. Вземете анода и го огънете около втория бит и разхлабете. Изрежете допълнителното олово с фрези / странични фрези и отстранете светодиода Изравнете и анода, и катода.

Забележка: Често е полезно да имате малки клещи с иглени носове, които да огъват проводниците около свредлата.

Стъпка 5: Използване на втория джиг

Преди да използваме този приспособление, трябва да изправим и отрежем нашата медна тел с калифорния профил 20 awg (awg). Първо отрежете поне 36 4 -инчови участъка тел, най -добре е да направите още 4 секции, защото прави куба симетричен (забележка: полезно е да изправите по -големи участъци от телта, преди да го отрежете по дължина, но така или иначе ще работи). За изправяне на телта просто вземете две клещи и издърпайте от всеки край, като разтегнете малко телта. Този метод е труден, така че ако имате менгеме, можете да захванете жицата в менгемето и да издърпате оттам и ще се подобрите много резултатите са по -лесни. След като сте подготвили всички проводници, поставете 4 светодиода в приспособление #2 (вижте изображение #2), катодът трябва да е обърнат от вас. Поставете една от 4 -инчовите секции на проводника през катодните бримки, запоявайте всички 4 съединения (препоръчително е да тествате всички светодиоди преди запояване). След като сте запоели всички светодиоди, повдигнете горната част и натиснете приспособлението, така че заоблените краища на светодиодите да са върху плоската повърхност. Редът от светодиоди трябва да изскача. Сега направете този процес още 16 пъти.

Стъпка 6: Използване на Третия Джиг

Сега, когато сте направили всичките си 16 реда от светодиоди, е време да използвате последния джиг. Вземете 4 ленти от светодиоди и поставете металните кабели надолу в един от слотовете, като се уверите, че всички отвори от различните секции се подреждат. Поставете една от вашите части от тел отдолу нагоре в останалите отвори на тази колона. Уверете се, че е квадрат, след това запойте всички 16 връзки и преминете към още 3.

Стъпка 7: Електрониката

Първото нещо, което трябва да направите, е да изчислите 16 -те резистора, необходими за работата на куба. Това може да стане чрез този калкулатор или тази формула Съпротивление = (източник на напрежение - LED напрежение) / светодиоден ток. Единственият проблем е, че често продавачът не дава необходимите стойности. Ако използвате връзката, предоставена за комплекта светодиоди, който получих, жълтите светодиоди се нуждаят от 120 ома, защото са 2v, а за сините 75 ома 3v. Ако не искате да се притеснявате за това, можете просто да използвате 220 ома, предоставени в комплекта, те трябва да работят добре, но кубът ви ще бъде малко затъмнен понякога жълтото може да е малко по -слабо (най -яркият цвят, който открих от този комплект е син, с изключение на белите, които не са разпръснати).

Стъпка 8: Електрониката

Така че сега имате 2 опции, които можете да излезете от схемата по -долу/да създадете свое собствено оформление, като използвате снимките, за да подпомогнете доброто оформление, да поръчате персонализирана печатна платка, като използвате файла Gerber, намерен по -долу (чудесно, ако правите няколко).

ПХБ и схеми- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Стъпка 9: Запояване на куба към дъската за прототипиране

Сега, когато електрониката е свързана заедно, трябва да вземете 4 -те вертикални секции, които сте направили по -рано. Поставете една от секциите, както е показано на първата снимка, запоявайте я, като се уверите, че е квадратна с дъската за прототипиране. Добавете още един с 9 дупки между финала, като добавите последните 2 по същия начин.

Стъпка 10: Свързване на слоевете

След това трябва да свържете общите катодни слоеве, вземете парче тел, което е изправено и го поставете върху парчето общ катоден проводник, което стърчи, направете спойка на всяко кръстовище. Трябва да направите поне 4, но може да забележите, че направих това от двете страни, за да изглежда кубът симетричен. След като свършите всички слоеви връзки, трябва да добавите проводник от прототипиращата платка към слоевете на куба. Това може да стане, като вземете изправен участък от тел, който има огъване от 90 градуса върху този, който стърчи на около 1/2 . Залепете дългия край на проводника близо до мястото, където искате да го свържете към първия слой, запоявайте го към повторете, докато преместите дупка и преминете към следващия слой. Когато свършите всички 4 слоеви връзки, преминете към следващата стъпка.

Стъпка 11: Последни части от окабеляването

Следващата част е да свържете дренажа на MOSFET към слоевете, вижте първата снимка. След като това е направено, свържете изходите на регистрите за смяна към колоните на куба. Вижте схемата за повече подробности.

Стъпка 12: Програмиране на вашия куб

Имате 3 опции за кодиране на куба, използвайте предоставените кодове, използвайте arduino или използвайте arduino с python, за да постигнете по -лесно кодиране. Единственият, който ще обясня, е arduino с python, тъй като е най -лесният за използване, но ще ви трябва само малко опит с arduino/езиковата структура. Започнете, като изтеглите всички връзки, за да започнете със софтуера arduino и да завършите с библиотеката tkinter за python. Начинът, по който работи редакторът на python, е предимно обясним, просто стартирайте кода на python долу. Когато натиснете бутона за запазване, черупката на python ще изплюе двоични байтове, които ще трябва да поставите в масива arduino, който казва слайдове. След това ще трябва да добавите закъснения в масива arduino, който казва delay_array броят на слайдовете, които имате, е броят на закъсненията, от които се нуждаете. Максималният брой слайдове, които можете да използвате, е 150 поради паметта на arduino nano, това звучи много, но когато започнете да правите графични преводи, той бързо изяжда този номер.

Кодовете са в групи по 3, защото не можах да ги накарам да изтеглят като един файл, с изключение на файла python.

групиране на файлове (всички файлове в групата трябва да бъдат поставени в една и съща папка, за да работи правилно)

твърдо кодиран arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino байтово кодирани файлове (clear, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (генератор на код 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Стъпка 13: Готово е

В този момент трябва да можете да покажете поне няколко шаблона на куба си и да се надяваме, че всичко е минало гладко.

Ако имате въпроси, задайте ги долу в коментарите.