Kub LED DIY: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Kubi LED nuk është gjë tjetër veçse një grup 3-dimensional i LED-ve që ndriçojnë në forma dhe modele të ndryshme. Anshtë një projekt interesant për të mësuar ose më mirë aftësitë tuaja për Soldering, Circuit Designing, 3D Printing dhe Programming. Megjithëse do të doja të ndërtoja një kub RGB, mendoj se së pari do të filloj me një kub të thjeshtë me një ngjyrë të udhëhequr për të fituar përvojë.

Më bëri shumë përshtypje dhe u frymëzova nga projekti i Char nga Instructables, ju duhet ta kontrolloni nëse keni kohë.

Unë do të ndërtoj një kub të udhëhequr 8x8x8, i cili nuk është gjë tjetër veçse 8 rreshta, 8 kolona dhe 8 shtresa LED. Janë gjithsej 512 LED. Tani, artikulli më i rëndësishëm është LED, zgjidhni madhësinë më të vogël në mënyrë që kubi të jetë kompakt. Gjithashtu, është më mirë të merrni LED -të e shpërndarë mbi ato të tejdukshëm sepse ato të tejdukshme shpërndajnë dritë dhe nuk janë shumë tërheqëse.

Hapi 1: Përbërësit e kërkuar

LEDs - 512 pc

Rezistentët 1k, 220E - pak

Ndërprerës i prekshëm - 1 pc

Kaloni në Ndërprerësin ON - 1 pc

Titujt M/F - Pak

Arduino Pro Mini - 1 copë

Kondensatorët 0.1uF - 9pc

Pllakë druri (15cm x 15cm) - 2pc

LED - 1pc

74HC594 - 8pc

2N2222 Transistor - 16pc

74LS138D - 1pc

Prizat IC 20 pin - 9pc

Prizat IC 16 pin - 1pc

Kabllot e shiritit - 5 metra

Programues UART

RPS

Qasja në Printerin 3D

Hapi 2: Montimi i strukturës së Kubit LED

Unë kam marrë një paketë prej 1000 LED të shpërndarë nga të cilët do të përdor 512. Tani, ne duhet të jemi në gjendje të kontrollojmë secilën prej LED -ve në mënyrë të pavarur, vetëm atëherë mund të bëjmë modele interesante.

Unë do të përdor një bord Arduino Pro Mini për të kontrolluar LED -të, por ky bord ka vetëm 21 kunja për të kontrolluar LED -të. Por unë mund të përdor një multiplexer për të drejtuar të gjitha 512 LED -të përmes 21 kunjave.

Para se të hyjmë në hartimin e qarkut të drejtuesit, le të ndërtojmë strukturën për kubin LED. Veryshtë shumë e rëndësishme që ne të marrim simetrinë që kubi të duket i mirë, kështu që së pari të bëjmë gati një koncert që do të na ndihmojë të ruajmë simetrinë.

Unë do të printoj 3D një bazë 120x120x2mm për ndërtimin e kubit. Unë do ta përdor këtë për të krijuar secilën shtresë LED, të cilat do të jenë rreth 64 LED për shtresë. Tani, më duhet t'i vendos LED -të në mënyrë uniforme në të gjithë tabelën. Meqenëse katoda është rreth 17 mm, duke lënë 2 mm për bashkim, unë do të hap hapësirën vrimat 15 mm larg. Le të fillojmë printimin 3d.

Unë së pari po rregulloj LED -të në një rresht dhe shkurtoj katodën. Në mënyrë të ngjashme, unë do të rregulloj 8 rreshta LED me katodat e tyre të shkurtuara. Pasi të mbaroj, unë kam 1 kunj katodë dhe 64 kunja anode, kjo formon 1 shtresë.

Rregullimi i 8 shtresave të tilla njëra mbi tjetrën do ta bëjë atë të paqëndrueshëm dhe struktura do të deformojë. Kështu që unë do t'i jap asaj një mbështetje shtesë. Ka shumë mënyra për të bërë dhe një mënyrë e tillë është të përdorni tela bakri të veshur me argjend, por meqenëse nuk e kam këtë me vete do të provoj një metodë të papërpunuar. Shtrirja e telit të saldimit e ngurtëson atë, kështu që unë do ta përdor atë për mbështetje. Aplikoni disa saldime në kunjat e katodës para se të përdorni tela për të dhënë mbështetje. Shpresojmë se përdorimi i tij në qendër dhe anët duhet t'i japë kubit forcën që i nevojitet. Do të na duhen rreth 16 tela dhe është shumë e rëndësishme që ta marrim këtë pjesë siç duhet.

Unë do të drejtoj kunjat e anodës për t'i bërë ato simetrike.

LED -të mund të dëmtohen ndonjëherë për shkak të nxehtësisë së bashkimit, kështu që është më mirë t'i kontrolloni ato pasi të keni ndërtuar çdo shtresë. Pasi të bëhet, shtresat mund të mblidhen njëra mbi tjetrën dhe këtë herë kunjat e anodës mund të bashkohen. Në fund, duhet të keni 64 kunja anode dhe një kunj katodë për shtresë. Pra, me këto 64 + 8 = 72 kunja, ne duhet të jemi në gjendje të kontrollojmë secilën prej LED -ve në këtë kub.

Tani, ne kemi nevojë për një strukturë mbështetëse për montimin e shtresave njëra mbi tjetrën.

Kam bërë një gabim. Isha pak shumë entuziast dhe nuk kontrollova nëse kunjat e anodës u rreshtuan me njëra -tjetrën. Duhet të kisha përkulur kunjat e anodës me 2mm në mënyrë që secila shtresë të ngjitej me njëra -tjetrën dhe të formohej një vijë e drejtë. Meqenëse nuk e bëra këtë, do të më duhet të përkul me dorë të gjitha kunjat që kam bashkuar dhe kjo mund të ndikojë në simetrinë time në fund. Por kur e ndërtoni, bëni kujdes të duhur që të mos bëni të njëjtin gabim. Tani ndërtimi ka përfunduar, do të duhet të punojmë në qarkun e drejtuesit.

Hapi 3: Qarku i shoferit - Ulni numrin e kunjave

Siç e përmenda në fillim, do të na duhen 72 kunja IO nga kontrolluesi, por ky është një luks që nuk mund ta përballojmë. Pra, le të ndërtojmë një qark multipleximi dhe të zvogëlojmë numrin e kunjave. Le të shikojmë një shembull, le të marrim një IC flip-flop. Ky është një rrokullisje e tipit D, le të mos shqetësohemi për teknikat në këtë pikë. Puna themelore e IC është të mbajë mend 8 kunjat, nga të cilët 2 janë për furnizim me energji elektrike, D0 - D7 janë kunjat hyrëse për marrjen e të dhënave dhe Q0 - Q7 janë kunjat dalëse për dërgimin e të dhënave të përpunuara. Kodi i aktivizimit të daljes është një kunj i ulët aktiv, domethënë vetëm kur e bëjmë atë 0, të dhënat hyrëse do të shfaqen në kunjat e daljes. Ekziston edhe një kunj i orës, le të shohim pse na nevojitet.

Tani, unë e kam fiksuar IC në një dërrasë buke dhe i kam vendosur vlerat në 10101010 me 8 LED të lidhura me daljen. Tani, LED -të janë të ndezur ose të fikur bazuar në hyrjen. Më lejoni të ndryshoj hyrjen në 10101011 dhe të shikoj daljen. Unë nuk shoh ndonjë ndryshim me LED -të. Por kur dërgoj një impuls të ulët në të lartë përmes kunjit të orës, dalja ndryshon bazuar në hyrjen e re.

Ne do ta përdorim këtë koncept për të zhvilluar bordin tonë të qarkut të shoferit. Por IC -ja jonë mund të mbajë mend vetëm 8 të dhëna pin pin, kështu që ne do të përdorim gjithsej 8 IC të tillë për të mbështetur 64 hyrje.

Hapi 4: Dizajni i qarkut të shoferit

Filloj me shumëfishimin e të gjitha kunjave hyrës të IC në 8 kunjat e të dhënave të mikrokontrolluesit. Truku këtu është që të ndani të dhënat 64-bit të 8 kunjave në 8 bit të dhënash.

Tani, kur i kaloj 8 bitët e të dhënave në IC -në e parë të ndjekur nga një sinjal impuls i ulët në i lartë në kunjin e orës, do të shoh që të dhënat hyrëse të reflektohen në kunjat e daljes. Në mënyrë të ngjashme, duke dërguar 8 bit të dhëna në pjesën tjetër të IC dhe duke kontrolluar kunjat e orës, unë mund të dërgoj 64 bit të dhëna në të gjitha IC. Tani problemi tjetër është mungesa e kunjave të orës në kontrollues. Kështu që unë do të përdor një IC të dekoderit 3 deri në 8 rreshta për të shumëfishuar kontrollet e kunjave të orës. Duke përdorur 3 kunjat e adresave në dekodues në kombinim me mikrokontrolluesin unë mund të kontrolloj 8 kunjat dalës të dekoduesit. Këto 8 kunja dalëse duhet të lidhen me kunjat e orës në IC. Tani duhet të shkurtojmë të gjitha kunjat e aktivizimit të daljes dhe të lidhemi me një kunj në mikrokontrollues, duke përdorur këtë ne duhet të jemi në gjendje të ndezim ose fikim të gjitha LED -të.

Ajo që kemi bërë deri më tani është vetëm për një shtresë të vetme, tani duhet të shtrijmë funksionalitetin në shtresa të tjera përmes programimit. One Led konsumon rreth 15mA rrymë, kështu që duke kaluar atë numër do të na duhen rreth 1 Amp rrymë për një shtresë të vetme. Tani mini bordi Arduino pro mund të burojë ose të fundosë deri në 200 mA rrymë. Meqenëse rryma jonë e kalimit është shumë, do të na duhet të përdorim një BJT ose MOSFET për të kontrolluar shtresën e LED -ve. Unë nuk kam shumë MOSFET, por kam disa transistorë NPN dhe PNP. Teorikisht, mund të na duhet të kalojmë deri në 1 amp rrymë për shtresë. Nga transistorët që mora, më i larti mund të kalojë vetëm rreth 800mA rrymë, transistori 2N22222.

Pra, le të marrim 2 transistorë dhe të rrisim aftësinë e tyre aktuale duke i lidhur ato paralelisht. Shumë njerëz kur miratojnë këtë metodë përdorin vetëm rezistencën e kufirit bazë, por problemi këtu është pasi temperatura ndryshon që rryma përmes transistorëve bëhet e çekuilibruar dhe shkakton çështje stabiliteti. Për të zbutur problemin, ne mund të përdorim 2 rezistorë të ngjashëm në emetues gjithashtu për të rregulluar rrymën edhe kur temperatura ndryshon. Ky koncept quhet degjenerim emetues. Rezistenca emetuese siguron një lloj reagimi për të stabilizuar fitimin e tranzistorit.

Unë thjesht do të përdor rezistorë vetëm në bazë. Kjo mund të shkaktojë probleme në të ardhmen, por meqenëse ky është vetëm një prototip do ta trajtoj më vonë.

Hapi 5: Saldimi i përbërësve

Tani, le të mbledhim qarkun në një dërrasë. Le të fillojmë me IC -të e flipflop dhe të përdorim një mbajtës IC për këtë qëllim. Gjithmonë filloni me kunjat e parë dhe të fundit, kontrolloni për stabilitetin, pastaj lidhni pjesën tjetër të PIN -ve. Le të përdorim gjithashtu disa tituj meshkuj për hir të lidhjes dhe lojës së rezistencave kufizuese aktuale dhe për lidhjen me Kubin. Tani lidhni kondensatorët e shkëputjes së IC afër kunjave të furnizimit me energji të IC.

Tjetra, le të punojmë në mikrokontrolluesin. Për ta bërë atë plug and play, le të përdorim një mbajtës dhe të lidhim kunjat femra së pari, pastaj vendosim mikrokontrolluesin.

Koha për të punuar në transistorët. Kërkohen 16 rezistenca 1K ohm për t'u lidhur me bazën e transistorëve. Për të mbajtur kunjat e zakonshme të katodës së Kubit LED në një gjendje logjike të paracaktuar, unë do të përdor një rezistencë zip 8 K ohm, e cila përmban 8 rezistencë. Më në fund ju lejon të punoni në deshifruesin e adresës IC. Tani qarku është bërë gati i ngjashëm me modelin e qarkut.

Hapi 6: Shtypja 3D

Ne kemi nevojë për një rrethim për vendosjen e tabelës së qarkut dhe kubit të udhëhequr, kështu që le të përdorim një të printuar në 3D. Unë do ta bëj atë në 3 pjesë për lehtësinë e montimit.

Së pari, një pllakë bazë për mbajtjen e strukturës së udhëhequr. Së dyti, një trup qendror për pajisjet elektronike. Së treti, një kapak për të mbyllur strehimin.

Hapi 7: Përfundimi

Le të fillojmë me montimin e strukturës led. Ju mund t'i shtyni kunjat nëpër vrima dhe t'i lidhni drejtpërdrejt në tabelën e qarkut, por për hir të stabilitetit, unë së pari do të përdor një tabelë perf, pastaj do ta bashkoj atë në qark. Unë jam duke përdorur një kabllo fjongo për t'u bashkuar me LED-të, pastaj lidhni skajin tjetër me kunjat përkatëse të daljeve të IC-ve të rrokullisjes.

Për t'u lidhur midis shtresave të tranzistorit dhe kubit LED, duhet të kemi kunja të pavarur për t'u lidhur me kunjat e katodës. Para se ta ndezim atë, është e rëndësishme të kontrolloni për vazhdimësinë dhe tensionin midis pikave. Pasi gjithçka është mirë, IC -të mund të lidhen dhe më pas të ndizen. Përsëri, është mirë të kontrolloni nëse të gjitha LED -të shkëlqejnë duke e lidhur drejtpërdrejt me energjinë para se ta lidhni përmes qarkut. Nëse të gjitha janë gjetur të mira, atëherë kabllot led mund të lidhen me pikat përkatëse të rrokullisjes.

Le të bëjmë një punë pastrimi - shkëputni kabllon e programimit të mikrokontrolluesit, prerë kunjat e spikatura, etj. Tani le të lidhim kabllon e programimit me trupin e strehimit, të rregullojmë një status led, një ndërprerës të energjisë dhe në fund një çelës rivendosjeje. Ne jemi afër përfundimit të tij, kështu që le të bashkojmë 3 pjesët. Filloni me bazën LED në trup, pastaj pasi kabllot të jenë ulur mirë mbyllni kapakun në fund.

Shkarkoni kodin në Arduino Pro Mini dhe kaq!

Faleminderit Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ për Udhëzuesin dhe Kodin e tij të shkëlqyer.