Kubi LED i bazuar në Arduino 3x3: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Përshëndetje dhe mirëseardhje në Instructable tim të parë.

Unë paraqes një dizajn të thjeshtë, të pastër për një kub LED fillestar 3x3x3. Për ta bërë më të lehtë ndërtimin, unë jap detaje për PCB-në e zakonshme, ju mund të bëni vetë ose të blini, udhëzime dhe ju, si unë, mund të ripërdorni softuerin nga ky kub i madh bibliotekar Arduino LED dhe arduino lib.

Një nga qëllimet e dizajnit ishte përdorimi vetëm i pjesëve të vrimave, ato janë më të lehta për t'u bashkuar për fillestarët dhe gjithçka është e gatshme në internet përmes faqeve tuaja të preferuara të ankandit/blerjeve.

Dizajni mund të mundësohet nga një kabllo USB ose një përshtatës DC 7.5-12V.

Qarku përdor një dizajn bazë të prerë Arduino dhe ju mund ta programoni atë në qark duke përdorur ose një programues të lirë In Circuit System Programmable (ICSP) ose një përshtatës USB për TTL të gatshëm. Softueri i vetëm që ju nevojitet është Arduino IDE i nderuar.

Ky dizajn nuk është revolucionar, ai thjesht bazohet në disa punë të mëparshme dhe e paketova me kujdes. Shpresoj ta shijosh.

Hapi 1: Pjesët e kërkuara

Ky dizajn përdor gjerësisht të disponueshëm përmes pjesëve të vrimave. Shpërndarësi juaj i preferuar lokal duhet të rezervojë pjesët që ju nevojiten.

Ju keni nevojë për një Atmega 168p ose Atmega 328p me ngarkuesin Arduino të ndezur në të. Mund t'i gjeni në Ebay, kërkoni "arduino bootloader", sigurohuni që të blini variantin Dual In Line (DIL). Ju gjithashtu keni nevojë për një prizë USB të tipit B, atë të rregullt, më të vjetër dhe të trashë. Zgjodha këtë pasi është e lehtë për tu lidhur. Transistorët, T1-T3 janë transistorë NPN me qëllim të përgjithshëm, si dhe llojet e listuara, mund të përdorni BC108, 2N2222, 2N3904 etj., Gjithmonë kontrolloni pinout-in e transistorit kundër PCB-së.

Për LED-të shumë të rëndësishme, sigurohuni që blini LED me shkëlqim të lartë ose ultra të ndritshëm. Kam përdorur 10000-12000mcd LED nga një shitës në Ebay për shembullin e kubit të treguar këtu. Ju dëshironi ato të ndritshme kështu që ju ende mund ta shihni kubin në ndriçimin normal të dhomës. Nëse përshkrimi i artikullit detajon këndin e shikimit, zakonisht 20 gradë, por ju mund të gjeni një me një kënd më të gjerë shikimi, merrni parasysh atë. Këto LED ultrabright nuk janë më të zgjuarit kur shihen anash. Mund t'ju duhet të provoni disa LED nga furnizues të ndryshëm para se të gjeni ato që i përshtaten nevojave tuaja.

Lista e plotë e pjesëve:

Pjesa Vlera Përshkrimi PCB PCB e gjelbër e bukur, bëjeni ose blini. 27 LED 3mm, ngjyra e zgjedhjes suaj. C1 100n 100nF, 25V, kondensator qeramik me katran 7.5mm C2 22p 22pF, 25V, 4.4mm kondensator qeramik

Kondensator qeramik C3 22p 22pF, 25V, 4.4mm katran C4 100n 100nF, 25V, kondensator qeramik 7.5mm katran C5 100n 100nF, 25V, kondensator qeramik me hap 7.5mm C6 10u 10uF 16V, kuti kondensatori elektrolitik 5.5mm, 16V C7 22u 10uF 16V, Mbështjellës 5.5mm Kondensator elektrolitik, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 ose ATMEGA328 me bootloader Arduino IC2 L7805T L7805CV 5V, rregullator linear 100mA, TO92 paketë ICSP ICSP Pin header strip, 0.1 "katran, 2x3 mënyrë. J1 DCJ0201 DC fuqi. Rrip kokash JP1 Pin, katran 0.1 ", 1x3 mënyrë. Q2 16MHz 16MHz, kristali i rastit HC49, 50 faqe në minutë, profil i ulët R1 10k 10K 1/4W rezistencë ndaj filmit metalik 1% R2 1k 1K 1/4W Rezistencë filmi metalik 1% R3 1k 1K 1/4W Rezistencë filmi metal 1% R4 1k 1K 1/ Rezistenca e filmit metalik 4W 1% R5 470 470 1/4W Rezistenca e filmit metalik 1% R6 1k 1K 1/4W Rezistenca e filmit metalik 1% R8 100 100R 1/4W Rezistenca e filmit metalik 1% R9 100 100R 1/4W Rezistenca e filmit metalik 1% R10 470 470R 1/4W Rezistencë filmi metal 1% R11 470 470R 1/4W Rezistencë filmi metal 1% R12 470 470R 1/4W Rezistencë filmi metal 1% R13 470 470R 1/4W Rezistencë filmi metal 1% R14 470 470R 1/4W rezistencë filmike metalike 1% R15 470 470R 1/4W Rezistencë filmash metalikë 1% R16 470 470R 1/4W Rezistencë filmash metalikë 1% R17 470 470R 1/4W Rezistencë filmash metalikë 1% R18 1k 1K 1/4W Rezistencë filmash metalikë 1% R19 LDR Opsionale LDR S1 S1 4 pin, çelës PTH me montim PCB 6x6mm. Tranzistor NPN me fuqi të ulët T1 BC547 BC547/BC548, N9 TN, TO92 T2 BC547 BC547/BC548, N tranzistor NPN me fuqi të ulët, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 tranzistor NPN me fuqi të ulët, prizë TO92 X4 USB të tipit B, montim të PCB përmes vrimës. 4 x 3-5 mm të lartë ngjit në këmbët e gomës.

Hapi 2: Diagrami i Qarkut dhe Shpjegimi i Operacionit

Skema është treguar më lart.

Dizajni bazohet në skemën Arduino Duemilanove, të zhveshur deri në gjërat thelbësore. Pajisja USB në seri u hoq, por ekziston një titull serik, JP1, i cili lejon një përshtatës USB në TTL të programojë pajisjen, më shumë për programimin më vonë. Ekziston edhe titulli ICSP.

Pllaka mund të funksionojë nga priza USB, duke përdorur furnizimin e përshtatshëm 5V në kompjuter, ose një paketë karikuesi të telefonit celular të lirë me dollarë/dollarë. Opsioni tjetër përdor hyrjen e prizës DC, kjo pranon një hyrje DC 7-15V kështu që ju mund të përdorni çdo përshtatës prizë që keni. Qarku përdor vetëm 30mA, kështu që përshtatësi i hedhur nga një vegël e vdekur duhet të funksionojë, kontrolloni kutinë tuaj junk.

Rezistencat R12 në R17 vendosin rrymën, e cila vendos shkëlqimin e LED -ve. Me ledet e KUQ dhe rezistencat 470R të treguar, rryma është m 5mA për LED. Për të llogaritur rrymën LED ju nevojitet tensioni dalës i pajisjes Atmega (4.2V) dhe rënia e tensionit përpara të LED, për një LED të kuq është 1.7V. Formula është:

Rryma LED = (Tensioni i daljes Atmega - Tensioni LED)/I Led

Me pjesët që kam përdorur: rryma LED = (4.2-1.7)/470LED aktuale = 5.31mA

Kufizoni rrymën nga Atmega 168/328 në 10mA

Disa rënie të zakonshme të tensionit LED:

E kuqe 1.7VE verdhe 2.1Ve Portokalli 2.1VGjendje 2.2V Blu 3.2V Super blu 3.6V E bardhe e ftohte 3.6V

Kështu që mund të përdorni një LED blu me shkëlqim të lartë, rezistenca do të bjerë në 270R. Ju mund ta rrisni rrymën në 10mA, në testimin tim zbulova se 5mA ishte e mjaftueshme.

Transistorët T1-T3 janë transistorë të zakonshëm NPN BJT, BC547/BC548/2N2222 etj. Ata kontrollojnë ndërrimin e secilës prej tre shtresave. Rezistencat R2-R4 kufizojnë rrymën bazë të rezistencës.

R6 dhe LED PWR janë opsionale, të kopjuara nga Arduino, është diçka e qartë nëse fuqia është e ndezur në kubin LED.

C2, C3 dhe Q2 formojnë qarkun e orës për pajisjen Atmega 168/328p, të para-programuar me bootloader. Sigurohuni që të përshtatni kondensatorët 22pF këtu dhe jo diku tjetër kur çipi nuk do të fillojë. C1, C4 dhe C5 janë shkëputja e furnizimit me energji. IC2, C6 dhe C7 formojnë një qark të thjeshtë rregullator linear. Nuk ka shumë për të thënë në lidhje me këtë, por sigurohuni që t'i përshtatni kondensatorët në mënyrën e duhur. Ka + simbole në vizatimin e PCB dhe ekranin e mëndafshit.

SK1 dhe R8 dhe R9 janë ndërfaqja serike. Duke përdorur një përshtatës USB në TTL, mund ta programoni pajisjen, duke përdorur shembullin këtu

Hapi 3: Marrja e skedarëve të projektimit dhe bërja e PCB

Të dhënat e dizajnit PCB mund të shkarkohen nga Github në

Ka skedarë Gerber të përpunuar për dërgimin te një fabrikues PCB, mbivendosje skematike dhe PCB në formatin-p.webp

PCB mund të fabrikohet në shtëpi, do ta kisha bërë këtë por më mbaroi Etchant. Dizajni mund të fabrikohet duke përdorur një PCB të njëanshme dhe shtresa e sipërme (E KUQ në imazhe) mund të zbatohet duke përdorur lidhjet e telit të bakrit të konservuar. Kam përdorur https://pcbshopper.com/ për të gjetur një shitës të përshtatshëm, për prototipet që kam përdorur Elecrow.

Dizajni i PCB në Github ka 3 ndryshime në modelin prototip të treguar këtu:

1. Rregullatori 7805CV është zëvendësuar nga një rregullator më i vogël 78L05.
2. PCB u tkurr me 5 mm.
3. E hoqa polifuzën nga burimi USB +5V.

Hapi 4: Montimi i PCB

PCB është në mënyrë të arsyeshme përpara për t'u montuar. Kam shtuar një fotografi të PCB të mbledhur dhe paraqitjen e mësipërme për referencë. Unë gjithmonë filloj duke montuar pjesët më të vogla së pari dhe duke punuar lart, veçanërisht e rëndësishme nëse nuk keni një mbajtës PCB.

1. Filloni duke vendosur së pari rezistorët, mos i lidhni ato akoma. Sigurohuni që të futni përbërësin e duhur në vendin e duhur. Për lehtësinë e kontrollit, vendosini ato me brezin e tolerancës në të djathtë/në fund, e bën më të lehtë kontrollimin më pas. Shikoni këtu nëse keni nevojë për ndihmë në identifikimin e kodeve të ngjyrave të rezistencës. Pasi të keni verifikuar pjesët e sakta janë në vendin e duhur, lidhni pjesët.
2. Lidhni kristalin Q2 në vend dhe kondensatorët C2 dhe C3.
3. Ngjitni prizën 28 pin për Atmega168/328 në vend, sigurohuni që të keni pinin 1 shkallë më të lartë, kjo ndihmon në parandalimin e vendosjes së pajisjes prapa.
4. Përshtatni lidhësit ICSP dhe JP1.
5. Përshtatni kondensatorët C1, C4 dhe C5, të gjithë 100nF (kodi i pjesës 104).
6. Rregullatori linear IC2.
7. Vendosni transistorët T1, T2 dhe T3. Sigurohuni që nuk keni ndërruar T1/T2/T23 dhe IC1 pasi ato janë të gjitha në të njëjtën paketë.
8. Fit S1, orientimi nuk ka rëndësi.
9. Fit C6 dhe C7, sigurohuni që të keni polaritetin të saktë!
10. Vendosni lidhësin USB X4.
11. Vendosni prizën e rrymës DC J1.

Pjesa e fundit për tu montuar është titulli i kunjit i kthyer në SIL. Unë përdor një palë hapëse të imëta për të hequr me kujdes plastikën nga secila kunj i shiritit, e përsëris këtë derisa të kem 12 priza me kunja të kthyera, pastaj duke përdorur një palë pincë dhe 3 duar, bashkojini secilën me radhë në PCB. Meqenëse shumica e njerëzve nuk kanë 3 duar, kallajoni secilën vrimë me pak saldim, për të mbuluar jastëkun, lëreni të ftohet. Pastaj aplikoni hekurin për saldim për të shkrirë saldimin dhe futni kunjin, hiqni hekurin për bashkim. Ju mund të keni nevojë për një saldim të freskët nëse keni një nyje të thatë.

Para se të kontrolloni saldimin tuaj, bëni një pushim të shkurtër, ndoshta për një pije? Inspektoni saldimin tuaj, kontrolloni lidhësin USB pasi kunjat janë të vendosura ngushtë dhe kunjat në pajisjen Atmega168/328.

Pasi të jeni të kënaqur me bashkimin tuaj, vendosni këmbët vetë ngjitëse në pjesën e poshtme të PCB.

Hapi 5: Montimi i Kubit LED

Kjo është pjesa më e ndërlikuar e asamblesë. Merrni kohën tuaj, mos kini frikë.

Unë kam shtuar shënime në fotografitë e mësipërme pasi një fotografi thotë një mijë fjalë.

Disa pika të rëndësishme.

1. Sigurohuni që plumbi pozitiv (këmba më e gjatë) të zbresë poshtë ndërsa dizajni kalon +V në 9 LED në secilën shtresë.
2. Sigurohuni që plumbi negativ të jetë i përkulur në 90 gradë në LED, për të bërë shufrat horizontale.
3. Ndërtoni secilën shtresë individualisht dhe kontrolloni dyfish/trefish ndërtimin.
4. Sigurohuni që tela e bakrit të kallajuar, kur përdoret, të jetë në gjysmë të rrugës midis secilës rresht LED, kjo e bën më të lehtë lidhjen e telit të kalimit të shtresës.

Hapi 6: Testimi dhe montimi përfundimtar i kubit

Para se të lidhni montimin e kubit LED ose pajisjen Atmega168/328, mund të bëni disa kontrollime të thjeshta.

Nëse keni një DMM (duhet të keni një nëse ndërtoni një projekt si ky), matni rezistencën në kunjat 7 (pozitiv) dhe 8 (negativ) të prizës 28 pin, duhet të keni> 1K. Nëse është më e ulët se kjo, kontrolloni saldimin tuaj.

Pastaj aplikoni një hyrje 7-15V në J1, duke u kthyer në kunjat 7 dhe 8 të prizës 28 pin, matni tensionin, duhet të shihni 5V, por mund të jetë diku midis 4.90V dhe 5.1V, kjo është mirë. Nëse keni vendosur R6 dhe LED PWR, kjo duhet të ndizet.

Shkëputeni J1, lidhni një prizë USB në X4, futeni kabllon në një shpërndarës ose përshtatës USB me 5V, përsërisni leximin e tensionit në kunjat 7 & 8 të prizës 28 pin, a është leximi rreth 5V?

Kontrollet e mësipërme ishin për të siguruar që tensionet e furnizimit të ishin të sakta dhe të polaritetit të duhur.

Tjetra, futni me kujdes pajisjen Atmega168p/328p. Përkulni pak kunjat, nëse është e nevojshme, për t'iu përshtatur prizës. Duke përdorur J1 dhe furnizimin tuaj 7-15V, ndizni energjinë, shikoni nëse IC2 nxehet menjëherë pas ndezjes. Nëse po, fikni fuqinë dhe kontrolloni orientimin e IC1.

Tjetra futni me kujdes rreshtin e parë të grupit LED. Sigurohuni që njëra prej shufrave të mbështjella me tela bakri të jetë afër PADL1, PADL2 dhe PADL3, kjo ju nevojitet më vonë kur lidhni tela për secilën shtresë. Bestshtë më mirë të filloni me një kunj qoshe dhe duke përdorur një palë pincë hunde të gjilpërës, përkulni me kujdes çdo kunj pak, rresht pas rreshti, për të përshtatur prizën në PCB. Kam shtuar një fotografi të shtresës së parë të mbledhur më sipër. Duke përdorur një copë tel 1/0.6 të lidhur, prerë atë në një gjatësi të përshtatshme për të shkuar nga PADL1/PADL2 ose PADL3 në secilën shtresë të kubit. Unë e kisha më të lehtë të fusja rreshtin e parë të LED -ve në PCB dhe të lidhja telin e kontrollit të shtresës së parë (treguar në të bardhë) pastaj kthehuni në hapin e mëparshëm, bëni një rresht tjetër, pastaj mblidhni secilën shtresë në PCB pasi kjo siguronte një stabël bazë

Filloni duke bashkuar shtresën tjetër duke bashkuar një nga LED -et e qosheve, Pastaj lidhni këndin e kundërt. Tani kontrolloni që shtresa të jetë në nivel para se të lidhni më. Pasi të keni rregulluar shtresën, ngjitni dy LED-të e tjerë të qosheve, grupi duhet të jetë i barabartë, por kontrolloni përsëri. Lidhni LED -et e mbetura. Përsëriteni montimin e shtresës për shtresën përfundimtare.

Hapi 7: Programimi

Në varësi të pajisjes tuaj Atmega, mund t'ju duhet të programoni bootloader ose thjesht të shkarkoni kodin. Nëse keni një çip me ngarkuesin e nisur tashmë të programuar, mund të përdorni një përshtatës USB në TTL. Ndiqni këtë udhëzues:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

Ju gjithashtu mund të përdorni lidhësin 2x3 pin In Circuit System Programmable (ICSP), mund të përdorni një Arduino tjetër për ta bërë këtë:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Unë përdor një programues Usbasp i cili punon me Arduino IDE, konfigurojeni këtë përmes menysë Tools-> Programmer. Ju mund të zgjidhni programuesit Arduino/Atmel AVR me çmim të ulët përmes Ebay ose faqeve të tjera të ankandit.

Shkarkoni bibliotekën kubike LED nga https://github.com/gzip/arduino-ledcube, ndiqni udhëzimet në Github dhe shikoni në drejtorinë tuaj të Shembujve për 'arduino-led-cube-> ledcube'.

Nëse jeni duke përdorur programuesin ICSP, mbani ndërrimin para se të klikoni në ngarkim për të udhëzuar Arduino IDE që të përdorë programuesin. Nëse jeni duke përdorur përshtatësin USB-to TTL, shtypni dhe lëshoni reset pasi IDE të përfundojë përpilimin.

Pasi të ishte programuar kodi shembull, duhet të keni një kub LED me modele të bukura.

Ky është udhëzimi im i parë, komentet dhe reagimet janë të mirëseardhura.