Kuidas ehitada 8x8x8 LED -kuubikut ja juhtida seda Arduino abil: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Jaanuar 2020:

Jätan selle vahele juhuks, kui keegi soovib seda ideede genereerimiseks kasutada, kuid nende juhiste põhjal pole enam mõtet kuubikut ehitada. LED -draiveri IC -sid ei tehta enam ning mõlemad visandid on kirjutatud Arduino ja Processing vanades versioonides ja neid enam ei töötata. Ma ei tea, mida on vaja muuta, et need toimiksid. Samuti tekitas minu ehitusmeetod ebameeldiva ja viltu. Minu soovitus on järgida teise juhendi juhiseid või osta komplekt. See kuubik maksis 2011. aastal umbes 50 dollarit, nüüd saate komplekti ebayst osta umbes 20 dollari eest.

Algne sissejuhatus:

Instructablesis on palju LED -kuubikuid, miks siis teine? Enamik neist on mõeldud väikeste kuubikute jaoks, mis koosnevad 27 või 64 LED -ist, harva suuremad, kuna need on piiratud mikrokontrolleril saadaolevate väljundite arvuga. See kuup on 512 LED -i ja vajab ainult 11 Arduino väljundtraati. Kuidas on see võimalik? Kasutades Allegro Microsystems A6276EA LED -draiverit.

Näitan teile, kuidas ma tegin kuubi ise, kontrolleriplaadi ja lõpuks koodi, et see säraks.

Samm: materjalid

Kõik osad, mida kuubi ehitamiseks vajate: 1 Arduino/Freeduino koos Atmega168 või uuema kiibiga 512 LED -i, suurus ja värv on teie otsustada, kasutasin pingevoolu reguleerimiseks 3 mm punast 4 A6276EA LED -draiveri kiipi Allegro 8 NPN transistorilt, Ma kasutasin BDX53B Darlingtoni transistorit 4 1000 oomi takistit, 1/4 vatti või rohkem 12 560 oomi takistit, 1/4 vatti või kõrgemat 1 330uF elektrolüütkondensaatorit 4 24 kontaktiga IC pesa 9 16 kontaktiga IC pesa 4 "x4" (või suuremat)) tükk parfüümi, et hoida kõiki osi, vana arvuti ventilaator Vana disketikontrolleri kaabel Vana arvuti toiteallikas Palju ühendustraati, jootet, jootekolvi, voogu, kõike muud, mis muudab teie elu selle tegemise ajal lihtsamaks. 7 "x7" (või suurem) puutükk, mida kasutatakse LED -jootmisseadme valmistamiseks. Valmis kuubiku kuvamiseks on minu jaoks sobiv karp Minu valitud Arduino/Freeduino on Bare Bones Board (BBB) veebisaidilt www.moderndevice.com. LEDid osteti eBayst ja maksid 23 dollarit 1000 Hiinast tarnitud LED -i eest. Ülejäänud elektroonika osteti ettevõttelt Newark Electronics (www.newark.com) ja see peaks maksma ainult umbes 25 dollarit. Kui peate kõik ostma, peaks see projekt maksma ainult umbes 100 dollarit. Mul on palju vana arvutitehnikat, nii et need osad tulid vanaraua pealt maha.

Samm: pange kihid kokku

Kuidas teha sellest 512 LED -kuubikust 1 kiht (64 LED -i): Minu ostetud LED -id olid 3 mm läbimõõduga. Otsustasin kulude vähendamiseks kasutada väikeseid valgusdioode ja muuta kuubi lõplik suurus piisavalt lauale või riiulile istumiseks ilma laua või riiuli täielikult üle võtmata. Joonistasin 8x8 ruudustiku, mille ridade vahel oli umbes 0,6 tolli. See andis mulle kuubi suuruse umbes 4,25 tolli külje kohta. Puurige 3 mm augud kohtadesse, kus jooned kohtuvad, et teha rakis, mis hoiab LED -id iga kihi jootmisel. A6276EA on praegune valamuseade. See tähendab, et see pakub teed maapinnale, mitte teed allikapingeni. Peate kuubi üles ehitama ühises anoodkonfiguratsioonis. Enamik kuubikuid on ehitatud tavalise katoodina. LED -i pikk külg on üldiselt anood, kontrollige oma. Esimese asjana testisin iga LED -i. Jah, see on pikk ja igav protsess ning soovi korral võite selle vahele jätta. Ma pigem kulutaksin aega LED -ide testimiseks, kui leian pärast kuubiku kokkupanekut surnud koha. Leidsin 1 surnud LED-i 1000-st. Pole paha. Lõigake 11 tükki tahket, isoleerimata haaketraati 5 tolli. Asetage oma LED -seadmesse rea mõlemasse otsa 1 LED ja jootke traat iga anoodi külge. Nüüd asetage ülejäänud 6 LED -i reale ja jootke need anoodid juhtme külge. See võib olla vertikaalselt või horisontaalselt, see pole oluline, kui teete kõik kihid ühtemoodi. Iga rea lõpetamisel lõigake anoodidest üleliigne plii ära. Ma jätsin umbes 1/8 tolli. Korrake, kuni olete kõik 8 rida lõpetanud. Nüüd jootke 3 haakimisjuhtme tükki äsja tehtud ridade vahel, et ühendada need kõik üheks tükiks. Seejärel testisin kihti, lisades 5 volti ühendage traatvõre läbi takisti ja puudutage maandusjuhet iga katoodini. Asendage kõik LED -id, mis ei sütti. Eemaldage kiht ettevaatlikult jigilt ja asetage see kõrvale. Kui juhtmeid painutate, ärge muretsege, lihtsalt sirgendage neid nii hästi kui võimalik. Seda on väga lihtne painutada. Nagu näete minu piltide põhjal, oli mul palju painutatud juhtmeid. Õnnitleme, olete 1/8 valmis. Tehke veel 7 kihti. VALIKULINE: jootmise tegemiseks kihid koos (3. samm) on lihtsamad, samas kui iga järgnev kiht on endiselt rakis, painutage katoodi ülemist veerandtollit 45–90 kraadi ettepoole. See võimaldab juhtplaadil ulatuda LED -i ümber, millega see ühendub, ja muudab jootmise palju lihtsamaks Ärge tehke seda oma esimese kihiga, teatame, et üks on alumine kiht ja juhtmed peavad olema s viletsus.

Samm: pange kuubik kokku

Kuidas kõik kihid kokku joota, et saada kuubik: kõva osa on peaaegu läbi. Nüüd asetage üks kiht ettevaatlikult rakisse tagasi, kuid ärge kasutage liiga palju survet, me tahame seda eemaldada ilma painutamata. See esimene kiht on kuubi pealmine pind. Asetage teine kiht esimese peale, asetage juhtmed joonele ja alustage jootmist. Leidsin, et kõige lihtsam on kõigepealt teha nurki, seejärel välisserva ja seejärel ridade sees. Jätkake kihtide lisamist, kuni olete valmis. Kui olete juhtmeid eelnevalt painutanud, salvestage kiht sirgete juhtmetega viimaseks. See on põhi. Mul oli iga kihi vahel natuke liiga palju ruumi, nii et ma ei saanud kuubi kuju. Pole suurt midagi, ma saan sellega elada.

4. etapp: kontrollerplaadi loomine

Kontrollerplaadi ehitamine ja selle Arduino külge kinnitamine: järgige skeemi ja ehitage tahvel, nagu soovite. Asetasin kontrolleri kiibid plaadi keskele ja kasutasin vasakpoolset külge, et hoida transistore, mis juhivad voolu igale kuubikihile, ja kasutasin paremat külge pistikute hoidmiseks, mis lähevad kontrolleri kiipidest katoodidesse LED -veerud. Leidsin vana 40 mm arvutiventilaatori, millel on naissoost molex -pistik, et ühendada see arvuti toiteallikaga. See oli täiuslik. Kiibist väike õhuvool on kasulik ja mul on nüüd lihtne viis anda kontrolleri kiipidele ja Arduinole 5 volti. Skeemil on RC kõigi A6276EA -ga ühendatud LED -ide praegune piirav takisti. Ma kasutasin 1000 oomi, kuna see annab LED -ile 5 milliampi, sellest piisab selle valgustamiseks. Ma kasutan suure heledusega, mitte Super Brite LED -e, seega on voolutugevus väiksem. Kui veerus süttivad korraga kõik 8 LED -i, on see ainult 40 milliampi. Iga A6276EA väljund suudab käsitseda 90 milliampi, nii et ma olen piisavalt vahemikus. RL on takisti, mis on ühendatud loogika- või signaalijuhtmetega. Tegelik väärtus ei ole väga oluline, kuni see on olemas ega ole liiga suur. Ma kasutan 560 oomi, sest mul oli neid palju. Ma kasutasin võimsustransistorit, mis suudab kuubiku igasse kihti kulgeva voolu juhtimiseks kuni 6 amprit. See on selle projekti jaoks liialdus, kuna iga kuubikikiht tõmbab ainult 320 milliamprit, kui kõik LED -id põlevad. Ma tahtsin ruumi kasvada ja võin hiljem kasutada kontrollerit millegi suurema jaoks. Kasutage mis tahes suurusega transistore, mis sobib teie vajadustega. 330 uF kondensaator üle pingeallika on mõeldud väikeste pinge kõikumiste silumiseks. Kuna ma kasutan vana arvuti toiteallikat, pole see vajalik, kuid jätsin selle sisse igaks juhuks, kui keegi soovib oma kuubi toiteks kasutada 5 -voldist seinaadapterit. Igal A6276EA kontrolleri kiibil on 16 väljundit. Mul polnud ühtegi muud sobivat pistikut, nii et ma jootsin juhtmed umbes 16 -kontaktiliste IC -pistikupesade külge ja kasutan neid kontrolleri plaadi ühendamiseks kuubikuga. Lõikasin ka IC -pistikupesa pooleks ja kasutasin seda 8 juhtme ühendamiseks, mis ühendavad transistore kuubi kihtidega. Lõikasin umbes 5 tolli vana disketikaabli otsast, et kasutada seda Arduino pistikuna. Disketikaabel on 2 rida 20 tihvtiga, paljas Bones Boardil on 18 tihvti. See on väga odav (tasuta) viis Arduino ühendamiseks plaadiga. Tõmbasin lintkaabli kahest juhtmest koosnevate rühmade kaupa laiali, võtsin otsad lahti ja jootsin kokku. See võimaldab teil Arduino ühendada pistiku mõlema reaga. Järgige skeemi ja jootke pistik oma kohale. Ärge unustage ühendada pistiku 5 -voldiseid ja maandusjuhtmeid, et anda Arduinole energiat. Kavatsen seda kontrollerit kasutada teiste projektide jaoks, nii et modulaarne disain sobib minu jaoks kenasti. Kui soovite ühendusi kõvasti ühendada, on see hea.

Samm: ehitage vitriin

Muutke oma lõpptoode kena välja: leidsin selle puidust rindkere Hobby Lobby'st 4 dollari eest ja arvasin, et see oleks ideaalne, kuna selle sees on ruumi kogu traadi hoidmiseks ja see näeb kena välja. Värvisin selle ühe punase, sama peitsi, mida kasutasin oma arvuti laual, nii et need sobiksid. Joonista ülaosale sama suur ruudustik kui jootmisseadme jaoks kasutatav võre (joonte vahel 0,6 tolli). Puurige augud, et juhtmed ülevalt läbi pääseksid, ja puurige kihi/tasapinna juhtmete jaoks võrgu taha veel üks auk (4. etapi transistoritest). Õppisin raskel viisil, et proovides 64 auku rivistada väikeste aukude läbimiseks on väga raske. Lõpuks otsustasin kõik augud veidi suuremaks puurida, et protsess kiiremini läheks. Ma kasutasin umbes.2 puurit. Nüüd, kui kuup istub ekraani peal, painutage nurgajuhtmeid, nii et kuubik jääb juhtmete kinnitamisel paika. Veenduge, et kinnitate kõik juhtmed õiges järjekorras. 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 64Ja ühendage juhtmed kihtide (skeemil märgitud tasapinnad) ja transistoride vahel. Arduino tihvti 6 transistor on kuubi pealmine kiht. Kui juhtmed valesti lähevad, on see koodis mõnevõrra parandatav, kuid see võib nõuda palju tööd, nii et proovige need õiges järjekorras saada. kõik on valmis ja kasutamiseks valmis, võtame koodi ja proovime.

6. samm: kood

Selle kuubi kood on tehtud teisiti kui enamik, selgitan, kuidas kohaneda. Enamik kuupkoode kasutab otseseid kirjutisi veergudele. Kood ütleb, et veerg X peab olema valgustatud, nii et andke talle mahl ja oleme valmis. See ei tööta kontrolleri kiipide kasutamisel. Kontrolleri kiibid kasutavad Arduinoga rääkimiseks 4 juhtmest: SPI-in, Clock, Latch ja Enable. Maandasin lubamise tihvti (tihvti 21) läbi takisti (RL), nii et väljund on alati lubatud. Ma pole kunagi lubanud, nii et võtsin selle koodist välja. SPI-in on Arduino andmed, kell on nende vahel rääkimise aja signaal ja Latch ütleb kontrollerile, et on aeg uusi andmeid vastu võtta. Iga kiibi iga väljundit kontrollib 16-bitine kahendarv. Näiteks; 1010101010101010 kontrollerile saatmine paneb kontrolleri kõik teised valgusdioodid põlema. Teie kood peab läbima kõik kuva jaoks vajaliku ja koostama selle kahendnumbri ning saatma selle seejärel kiibile. See on lihtsam kui tundub. Tehniliselt on see hunnik bitipõhist lisamist, kuid ma olen halvasti bitikiirguse matemaatikas, nii et ma teen kõike kümnendkohani. Esimesed 16 bitti on kümnendarv järgmine: 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 == 32768See tähendab, et kui soovite kui väljundid 2 ja 10 süttivad, lisate kümnendkohad (2 ja 512) kokku, et saada 514. Saatke 514 kontrollerile ja väljundid 2 ja 10 süttivad. Kuid meil on rohkem kui 16 LED -i, nii et see muutub pisut keerulisemaks. Peame ehitama kuvariteabe 4 kiibile. Mis on sama lihtne kui ühe jaoks ehitamine, tehke seda veel 3 korda. Juhtkoodide hoidmiseks kasutan globaalset muutujamassiivi. See on lihtsalt lihtsam. Kui teil on kõik 4 kuvarikoodi saatmiseks valmis, langetage riiv (seadke see madalale) ja alustage koodide saatmist. Kõigepealt peate saatma viimase. Saatke kiibi 4, seejärel 3, siis 2, siis 1 koodid, seejärel seadke riiv uuesti HIGH. Kuna lubamisnupp on alati maaga ühendatud, vahetatakse ekraan kohe. Enamik kuubikoode, mida olen Instructablesis ja veebis üldiselt näinud, koosneb hiiglaslikust koodiplokist, mis on etteantud animatsiooni tegemiseks seatud. See sobib hästi väiksemate kuubikute jaoks, kuid kui soovite ekraani muuta, tuleb salvestada, lugeda ja saata 512 bitti iga kord, kui soovite ekraani muuta. Arduino ei saanud hakkama rohkem kui mõne kaadriga. Nii et ma kirjutasin mõned lihtsad funktsioonid, et näidata kuupi tegevuses, mis toetuvad pigem arvutustele kui eelseadistatud animatsioonidele. Lisasin väikese animatsiooni, et näidata, kuidas seda tehakse, kuid jätan teie enda kuvarite koostamise hooleks. Cube8x8x8.pde on Arduino kood. Kavatsen jätkata koodile funktsioonide lisamist ja uuendan programmi perioodiliselt. Matrix8x8.pde on töötlemisprogramm oma kuvarite loomiseks. Esimene antud number läheb mustrisse 1 , teine mustrisse 2 jne. A6276EA andmeleht on saadaval aadressil:

Samm: näidake oma kätetööd

Olete valmis, nüüd on aeg oma kuubikut nautida. Nagu näete, tuli mu kuubik veidi viltu. Ma ei ole väga huvitatud uue ehitamisest, nii et ma elan selle viltu. Mul on paar surnud kohta, mida pean uurima. See võib olla halb ühendus või vajan uut kontrolleri kiipi. Loodan, et see juhendab teid inspireerima A6276AE abil oma kuubi või mõne muu LED -projekti ehitamiseks. Postitage link kommentaaridesse, kui selle loote. Olen püüdnud otsustada, kuhu siit minna. Kontrollerplaat juhib ka 4x4x4 RGB kuupi, nii et see on võimalus. Ma arvan, et oleks kena teha sfäär ja nii, nagu ma koodi kirjutan, poleks seda liiga raske teha.