Si të ndërtoni një kub LED 8x8x8 dhe ta kontrolloni atë me një Arduino: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Modifikim janar 2020:

Po e lë këtë në rast se dikush dëshiron ta përdorë atë për të gjeneruar ide, por nuk ka më kuptim të ndërtosh një kub bazuar në këto udhëzime. IC -të e shoferit LED nuk janë bërë më, dhe të dy skicat janë shkruar në versionet e vjetra të Arduino dhe Processing dhe nuk funksionojnë më. Unë nuk e di se çfarë duhet ndryshuar për t'i bërë ata të funksionojnë. Gjithashtu, metoda ime e ndërtimit rezultoi në një rrëmujë të çuditshme. Sugjerimi im është që të ndiqni udhëzimet në një udhëzues tjetër ose të blini një çantë. Ky kub kushtoi rreth 50 dollarë në 2011, mund të blini një çantë jashtë ebay për rreth 20 dollarë tani.

Hyrje origjinale:

Ka shumë kube LED në Instructables, kështu që pse të bëni një tjetër? Shumica janë për kube të vegjël të përbërë nga 27 ose 64 LED, rrallë më të mëdhenj pasi ato janë të kufizuara në numrin e daljeve të disponueshme në mikrokontrollues. Ky kub do të jetë 512 LED, dhe do të ketë nevojë vetëm për 11 tela dalës nga Arduino. Si është e mundur kjo? Duke përdorur drejtuesin LED Allegro Microsystems A6276EA.

Unë do t'ju tregoj se si e bëra vetë kubin, bordin e kontrolluesit dhe më në fund kodin për ta bërë atë të shkëlqejë.

Hapi 1: Materialet

Të gjitha pjesët që do t'ju nevojiten për të ndërtuar kubin: 1 Arduino/Freeduino me çip Atmega168 ose më të lartë 512 LED, madhësia dhe ngjyra janë në dorën tuaj, kam përdorur patate të skuqura 3 mm të kuqe 4 A6276EA LED nga transistorët Allegro 8 NPN për të kontrolluar rrjedhën e tensionit, Kam përdorur transistorin BDX53B Darlington 4 rezistencë 1000 ohm, rezistencë 1/4 vat ose më të lartë 12 560 ohm, 1/4 vat ose më të lartë 1 kondensator elektrolitik 3 330uF 4 prizë IC 24 pin 6 9 priza IC 4 pin 4 "x4" (ose më të mëdha) një copë dërrase për të mbajtur të gjitha pjesët, Një tifoz i vjetër kompjuteri Një kabllo e vjetër floppy controller Një furnizim i vjetër me energji kompjuteri Shumë tela lidhës, lidhës, hekur bashkues, fluks, çdo gjë tjetër për ta bërë jetën tuaj më të lehtë gjatë bërjes së kësaj. Copë druri 7 "x7" (ose më e madhe) e përdorur për të bërë bashkuesin e saldimit LED Një kasë e bukur për të shfaqur kubin tuaj të përfunduar My Arduino/Freeduino sipas zgjedhjes është Bordi i Kockave të Zhveshura (BBB) nga www.moderndevice.com. LED -të u blenë jashtë eBay dhe kushtuan 23 dollarë për 1000 LED të dërguar nga Kina. Elektronika e mbetur u ble nga Newark Electronics (www.newark.com) dhe duhet të kushtojë vetëm rreth 25 dollarë. Nëse duhet të blini gjithçka, ky projekt duhet të kushtojë vetëm rreth 100 dollarë. Unë kam shumë pajisje të vjetra kompjuterike kështu që ato pjesë dolën nga grumbulli i skrapit.

Hapi 2: Mblidhni Shtresat

Si të bëni 1 shtresë (64 LED) të këtij kubi LED 512: LED -të që bleva ishin 3 mm në diametër. Vendosa të përdor LED të vegjël për të ulur koston dhe për ta bërë madhësinë përfundimtare të kubit aq të vogël sa të ulem në tavolinën ose raftin tim pa marrë plotësisht tryezën ose raftin. Unë vizatova një rrjet 8x8 me afërsisht 0,6 inç midis rreshtave. Kjo më dha një madhësi kubike rreth 4.25 inç për anë. Stërvitni vrima 3 mm aty ku vijat takohen për të bërë një bashkim që do të mbajë LED -të ndërsa bashkoni secilën shtresë. A6276EA është një pajisje aktuale lavaman. Kjo do të thotë se siguron një rrugë drejt tokës sesa një shteg drejt tensionit të burimit. Ju do të duhet të ndërtoni kubin në konfigurimin e zakonshëm të anodës. Shumica e kubeve janë ndërtuar si katodë e zakonshme. Ana e gjatë e ZHEL është në përgjithësi anoda, kontrolloni tuajat për t'u siguruar. Gjëja e parë që bëra ishte testimi i çdo LED. Po është një proces i gjatë dhe i mërzitshëm dhe mund ta kaloni nëse dëshironi. Më mirë do të kaloja kohën për të testuar LED -të sesa të gjeja një vend të vdekur në kubin tim pasi ishte mbledhur. Gjeta 1 LED të vdekur nga 1000. Jo keq. Pritini 11 copë tela të fortë dhe jo të izoluar për tela deri në 5 inç. Vendosni 1 LED në secilin fund të rreshtit në figurën tuaj dhe më pas lidhni tela në secilën anodë. Tani vendosni 6 LED -të e mbetur në rresht dhe ngjitini ato anoda në tel. Kjo mund të jetë vertikalisht ose horizontalisht, nuk ka rëndësi për aq kohë sa i bëni të gjitha shtresat në të njëjtën mënyrë. Ndërsa përfundoni çdo rresht, shkurtoni plumbin e tepërt nga anodat. U largova rreth 1/8 . Përsëriteni derisa të keni mbaruar të gjitha 8 rreshtat. Tani bashkoni 3 copë tela lidhës nëpër rreshtat që sapo keni bërë për t'i lidhur të gjitha në një copë të vetme. Pastaj e testova shtresën duke bashkangjitur 5 volt për të lidhur grilën e telit përmes një rezistence dhe preku plumbin e tokës në secilën katodë. Zëvendësoni çdo LED që nuk ndizet. Hiqeni me kujdes shtresën nga bashkimi dhe lëreni mënjanë. Nëse i përkulni telat, mos u shqetësoni, vetëm drejtojini ato sa më mirë që të jetë e mundur. veryshtë shumë e lehtë të përkulesh. Siç mund ta kuptoni nga fotografitë e mia, unë kisha shumë tela të përkulur. Urime, ju keni mbaruar 1/8. Bëni 7 shtresa të tjera. OPSIONALE: Për të bërë bashkim shtresat së bashku (Hapi 3) janë më të lehta, ndërsa secila shtresë e mëvonshme është akoma në kthesë, lakoni inçin e sipërm të katodës përpara 45 deri në 90 gradë. Kjo do të lejojë që drejtimi të arrijë rreth LED -it me të cilin po lidhet dhe do të bëjë bashkimin shumë Mos e bëni këtë në shtresën tuaj të parë, ne do të deklarojmë se njëra është shtresa e poshtme dhe drejtuesit duhet të jenë s i drejte

Hapi 3: Mblidhni Kubin

Si të bashkoni të gjitha shtresat së bashku për të bërë një kub: Pjesa e vështirë pothuajse ka përfunduar. Tani, vendosni me kujdes një shtresë përsëri në figurë, por mos përdorni shumë presion, ne duam të jemi në gjendje ta heqim atë pa e përkulur atë. Kjo shtresë e parë është faqja e sipërme e kubit. Vendosni një shtresë tjetër mbi të parën, rreshtoni plumbat dhe filloni të bashkoni. Unë e kisha më të lehtë të bëja qoshet së pari, pastaj jashtë skajit, pastaj brenda rreshtave. Vazhdoni të shtoni shtresa derisa të përfundoni. Nëse i keni përkulur paraprakisht prizat atëherë sigurohuni që ta ruani shtresën me drejtues të drejtë për në fund. Shtë fundi. Unë kisha pak më shumë hapësirë midis secilës shtresë, kështu që nuk mora një formë kubike. Nuk është një punë e madhe, unë mund të jetoj me të.

Hapi 4: Ndërtimi i Bordit të Kontrolluesit

Si të ndërtoni bordin e kontrolluesit dhe ta bashkëngjitni atë në Arduino tuaj: Ndiqni skemën dhe ndërtoni tabelën sido që të zgjidhni. Vendosa patate të skuqura të kontrolluesit në qendër të tabelës dhe përdor anën e majtë për të mbajtur transistorët që kontrollojnë rrymën në secilën shtresë të kubit, dhe përdorën anën e djathtë për të mbajtur lidhësit që shkojnë nga patate të skuqura kontrolluese në katodat e kolonat LED. Gjeta një tifoz të vjetër kompjuteri 40 mm me një lidhës molex femër për ta lidhur atë në një furnizim me energji kompjuteri. Kjo ishte perfekte. Një sasi e vogël e rrjedhjes së ajrit nëpër çip është e dobishme dhe tani kam një mënyrë të lehtë për të siguruar 5 volt në çipat e kontrolluesit dhe vetë Arduino. Në skemë, RC është rezistenca aktuale kufizuese për të gjitha LED -të e lidhur me secilën A6276EA. Kam përdorur 1000 ohms sepse siguron 5 miliamps në LED, të mjaftueshme për ta ndezur atë. Unë jam duke përdorur High Brightness, jo LED Super Brite, kështu që shkarkimi aktual është më i ulët. Nëse të 8 LED -të në një kolonë ndizen njëherësh, është vetëm 40 miliamps. Çdo dalje e A6276EA mund të trajtojë 90 miliamps kështu që jam mirë brenda rrezes. RRL është rezistenca e lidhur me logjikën ose sinjalet. Vlera aktuale nuk është shumë e rëndësishme për sa kohë që ekziston dhe nuk është shumë e madhe. Unë jam duke përdorur 560 Ohms sepse kisha një mori prej tyre në dispozicion. Kam përdorur një transistor të fuqisë të aftë për të trajtuar deri në 6 amps për të kontrolluar rrymën që shkon në secilën shtresë të kubit. Kjo është e tepërt për këtë projekt, pasi secila shtresë e kubit do të tërheqë vetëm 320 miliamps me të gjitha LED të ndezura. Doja që të rritet hapësira dhe mund ta përdor bordin e kontrolluesit për diçka më të madhe më vonë. Përdorni çfarëdo madhësie tranzistori që i përshtatet nevojave tuaja. Kondensatori 330 uF përgjatë burimit të tensionit është atje për të ndihmuar në zbutjen e çdo luhatje të vogël të tensionit. Meqenëse jam duke përdorur një furnizim me energji kompjuteri të vjetër, kjo nuk është e nevojshme, por e lash atë vetëm në rast se dikush dëshiron të përdorë një përshtatës muri 5 volt për të fuqizuar kubin e tyre. Çdo çip kontrollues A6276EA ka 16 dalje. Unë nuk kisha ndonjë lidhës tjetër të përshtatshëm, kështu që lidha priza në disa bazat IC 16 pin dhe do t'i përdor ato për të lidhur bordin e kontrolluesit me kubin. Kam prerë gjithashtu një prizë IC në gjysmë dhe e kam përdorur atë për të lidhur telat 8 që lidhin tranzistorët me shtresat e kubit. Kam prerë rreth 5 centimetra nga fundi i një kablli të vjetër floppy për ta përdorur si lidhës për Arduino. Kablloja e disketës është 2 rreshta me 20 kunja, Bordi i zhveshur i Kockave ka 18 kunja. Kjo është një mënyrë shumë e lirë (falas) për të lidhur Arduino me tabelën. E hoqa kabllon e shiritit në grupe me 2 tela, i zhvesha skajet dhe i bashkova së bashku. Kjo ju lejon të lidhni Arduino në secilën rresht të lidhësit. Ndiqni skemën dhe lidhni lidhësin në vend. Mos harroni të lidhni lidhësit 5 volt dhe tokëzues që lidhësi të sigurojë energji në Arduino. Kam ndërmend ta përdor këtë bord kontrollues për projekte të tjera, kështu që dizajni modular funksionon mirë për mua. Nëse doni të lidhni lidhjet, është mirë.

Hapi 5: Ndërtoni rastin e ekranit

Bëjeni produktin tuaj përfundimtar të duket i bukur: E gjeta këtë arkë prej druri në Hobby Lobby për 4 dollarë dhe mendova se do të ishte perfekte pasi ka hapësirë brenda për të mbajtur të gjithë telat plus duket bukur. E njollosa këtë njollë të kuqe, të njëjtë që kam përdorur në tavolinën e kompjuterit tim në mënyrë që ato të përputhen. Vizatoni një rrjet në krye me të njëjtën madhësi si rrjeta e përdorur për bashkimin e saldimit (.6 inç midis rreshtave). Stërvitni vrima për të lejuar kalimet nëpër pjesën e sipërme dhe shponi një vrimë tjetër prapa rrjetës për telat e shtresës/rrafshit (nga transistorët në Hapin 4). Kam mësuar në mënyrën e vështirë se përpjekja për të rreshtuar 64 drejtime për të kaluar nëpër vrima të vogla është shumë e vështirë. Më në fund vendosa të ri-shpoj të gjitha vrimat pak më të mëdha për ta bërë procesin të shkojë më shpejt. Përfundova duke përdorur rreth një gropë.2. Tani kur kubi është ulur në krye të ekranit, përkulni prizat e qosheve në mënyrë që kubi të qëndrojë në vend ndërsa lidhni telat. Sigurohuni që të lidhni të gjitha telat në rendin e duhur. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 Dhe lidhni telat midis shtresave (të etiketuara si "plane" në skemë) dhe transistorëve. Transistori në kunjin Arduino 6 është shtresa e sipërme e kubit. Nëse gaboni telat, është disi e korrigjueshme brenda kodit, por mund të kërkojë shumë punë, prandaj përpiquni t'i merrni ato në rendin e duhur. Në rregull, gjithçka është ndërtuar dhe gati për të shkuar, le të marrim një kod dhe ta provojmë.

Hapi 6: Kodi

Kodi për këtë kub është bërë ndryshe nga shumica, unë do të shpjegoj se si të përshtatem. Shumica e kodit kub përdor shkrime të drejtpërdrejta në kolona. Kodi thotë se Kolona X duhet të ndizet, kështu që jepni pak lëng dhe ne kemi mbaruar. Kjo nuk funksionon kur përdorni patate të skuqura kontrolluese. Patate të skuqura kontrolluesi përdorin 4 tela për të folur me Arduino: SPI-in, Clock, Latch dhe Enable. E vendosa pinin Enable (pin 21) përmes një rezistori (RL), kështu që dalja është gjithmonë e aktivizuar. Unë kurrë nuk kam përdorur Enable kështu që e nxora nga kodi. SPI-in janë të dhënat nga Arduino, Ora është një sinjal kohor midis të dyve ndërsa ata flasin, dhe Latch i thotë kontrolluesit se është koha për të pranuar të dhëna të reja. Çdo dalje për secilin çip kontrollohet nga një numër binar 16 bit. Për shembull; dërgimi i 1010101010101010 te kontrolluesi do të bënte që të ndizet çdo LED tjetër në kontrollues. Kodi juaj duhet të kalojë nëpër gjithçka që nevojitet për një ekran dhe të ndërtojë atë numër binar, pastaj ta dërgojë atë në çip. Easiershtë më e lehtë sesa tingëllon. Teknikisht është një bandë e shtimit bitwise, por unë jam i keq në matematikë bitwise, kështu që bëj gjithçka në dhjetore. Dhjetë për 16 bitët e parë janë si më poshtë: 1 << 0 == 1 1 << 1 == 2 1 << 2 == 4 1 << 3 == 8 1 << 4 == 16 1 << 5 == 32 1 << 6 == 64 1 << 7 == 128 1 << 8 == 256 1 << 9 == 512 1 << 10 == 1024 1 << 11 == 2048 1 << 12 == 4096 1 << 13 == 8192 1 << 14 == 16384 1 << 15 == 32768Kjo do të thotë nëse dëshironi ndriçoni rezultatet 2 dhe 10, ju shtoni dhjetorët (2 dhe 512) së bashku për të marrë 514. Dërgoni 514 te kontrolluesi dhe daljet 2 dhe 10 do të ndizen. Por ne kemi më shumë se 16 LED, kështu që bëhet pak më e vështirë. Ne duhet të ndërtojmë informacionin e ekranit për 4 patate të skuqura. E cila është aq e lehtë sa ta ndërtosh për 1, thjesht bëje edhe 3 herë të tjera. Unë përdor një grup global të ndryshueshëm për të mbajtur kodet e kontrollit. Justshtë më e lehtë në atë mënyrë. Pasi të keni gati të 4 kodet e ekranit për t'u dërguar, hidhni shulën (vendoseni në LOW) dhe filloni të dërgoni kodet. Së pari duhet të dërgoni të fundit. Dërgoni kodet për çipin 4, pastaj 3, pastaj 2, pastaj 1, pastaj vendosni Latch përsëri në HIGH. Meqenëse kunja Enable është gjithmonë e lidhur me tokën, ekrani ndryshon menjëherë. Shumica e kodit kubik që kam parë në Instructables, dhe në internet në përgjithësi, përbëhet nga një bllok gjigant i kodit i vendosur për të kryer një animacion të paracaktuar. Kjo funksionon mirë për kubet më të vegjël, por nevoja për të ruajtur, lexuar dhe dërguar 512 bit binar sa herë që dëshironi të ndryshoni ekranin merr shumë kujtesë. Arduino nuk mund të trajtonte më shumë se disa korniza. Kështu që unë shkrova disa funksione të thjeshta për të treguar kubin në veprim që mbështetet në llogaritjen dhe jo në animacionet e paracaktuara. Kam përfshirë një animacion të vogël për të treguar se si bëhet, por do t’ju lë juve të krijoni ekranet tuaja. Cube8x8x8.pde është kodi Arduino. Kam në plan të vazhdoj të shtoj funksione në kod dhe do të azhurnoj programin në mënyrë periodike. Matrix8x8.pde është një program në Përpunim për të ndërtuar ekranet tuaja. Numri i parë i dhënë shkon në model1 , i dyti në model2 , etj. Fleta e të dhënave për A6276EA është në dispozicion në:

Hapi 7: Shfaqni punën tuaj të dorës

Ju keni mbaruar, tani është koha për të shijuar kubin tuaj. Siç mund ta shihni, kubi im doli pak i shtrembër. Unë nuk jam shumë i etur për të ndërtuar një tjetër edhe pse kështu që unë do të jetoj me të duke qenë i shtrembër. Kam disa pika të vdekura që duhet të shikoj. Mund të jetë një lidhje e keqe, ose mund të kem nevojë për një çip të ri kontrollues. Shpresoj se ky Instructable ju frymëzon për të ndërtuar kubin tuaj, ose ndonjë projekt tjetër LED duke përdorur A6276AE. Postoni një lidhje në komentet nëse ndërtoni një. Unë jam përpjekur të vendos se ku të shkoj nga këtu. Bordi i kontrolluesit gjithashtu do të kontrollojë një kub 4x4x4 RGB, kështu që kjo është një mundësi. Unë mendoj se do të ishte mirë të bëja një sferë dhe ashtu siç e kam shkruar kodin, nuk do të ishte shumë e vështirë për ta bërë.