4x4x4 Led kocka: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Zašto graditi ovu LED kocku?

* Kad završite, možete prikazati lijepe i zamršene uzorke.

* To vas tjera na razmišljanje i rješavanje problema.

* Zabavno je i zadovoljavajuće vidjeti koliko se sve dobro slaže.

* To je mali projekt kojim se može naučiti svatko tko tek započinje lemljenje i elektroniku, a još uvijek je dovoljno velik da prikaže zasljepljujuće i impresivne uzorke.

* Arduino kodom je prilično lako upravljati.

* Relativno niska cijena za visoku zabavu i ogromna količina koju ćete naučiti ako ste tek počeli s elektronikom.

Prvo ću vam pokazati kako napraviti ovu brzu LED kocku dimenzija 4x4x4 koja zahtijeva samo nekoliko sati rada za postavljanje (nakon što napravite šablone), ali je i čvrstog dizajna. Potrudit ću se objasniti kako bi svi razumjeli moj izbor dizajna. Na kraju ću objasniti kako programirati nove obrasce na 2 različita načina.

Supplies

Dijelovi:

1. 10cm * 15cm ploča za izradu prototipa - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD ea
3. Otpornici od 120 ohma - 16x 0,04 USD ea (Vrijednost ovisi o vašoj LED diodi, pogledajte korak 7)
4. 10k ohmski otpornici - 4x 0,10 USD ea
5. Fqp20n06l N -kanalni MOSFET -ovi - 4x 0,95 USD ea
6. Arduino nano v3 - 1x 22 USD ea
7. DC priključak 5,5 mm - 1x opcionalno 0,35 USD ea
8. Laminirana bakrena žica 20 AWG - 15ft 0,12 USD/ft
9. Vrpčasti kabel od 40 vodiča ili druge žice manjeg promjera (AWG) - manje od 1 ft 2,3 USD/ft
10. 5 mm šperploča 6 ", 12" - 1 x 2 $ ea
11. lem.8mm - 1x 10,89 USD ea
12. 1 "x 6" x 4 'ploča - 6 "8,39 USD ea
13. 5 mm difuzne LED diode - komplet od 15 USD
14. 100nf keramička kapa - 2x 0,25 USD ea

Procijenjeni trošak po kocki: 40 USD (ako se dijelovi kupuju na veliko, cijena će značajno pasti)

Alati:

1. Klešta za igličasti nos x2
2. Rezači za ispiranje ili bočni rezači
3. Lemilica
4. Strojevi za skidanje žice
5. Stona testera
6. Bušilica (preporučuje se bušilica)
7. Nožna pila ili tračna pila
8. Računar za programiranje

Korak 1: Prvi ubod **

Prvi šablon sastoji se od 2) burgije od 0,8 mm, ploče za izradu prototipa i rupe od 5 mm za LED. Započnite tako što ćete svoju ploču za izradu prototipa (širine najmanje 2 cm i razmak od 2,54 mm (0,1 ") do središta rupa) označiti prvom točkom na jednom od rubova ploče. Zatim pravocrtno napravite novu oznaku nakon pomicanja još 3 rupe. Zatim označite točku koja je 2 rupe dalje prema gore (pogledajte sliku br. 1). Sljedeće u sredini označene rupe izbušite rupu od 5 mm. koristite manje bitove i napredujte do 13/64 inča samo kako biste bili sigurni da je savršeno centriran u rupi ako nije cijela kocka isključena. Zatim na vanjskoj oznaci upotrijebite bitove od 0,8 mm da biste malo proširili Uvjerite se da su sve rupe okomite na ploču za izradu prototipa, ako je dostupna. Upotrijebite bušilicu, ali ručna bušilica će raditi. Izrežite kvadrate od 3 "1" Najjednostavnije je koristiti trakastu pilu, ali će raditi i ručna pila. S Elmerovim ljepilom napravite mali hrpu drva sa svim rubovima koji su međusobno poravnati. Konačno ga zalijepite na ploču za izradu prototipa, spojite sve zajedno i pričekajte. Nakon što se sve osuši, ponovno sve izbušite tako da rupe na ploči za izradu prototipa idu do kraja kroz drvenu podlogu. Umetnite komade od 0,8 mm u rupu napravljenu na rubu. Ako je sve učinjeno ispravno, to bi trebalo izgledati kao slika #2.

** Slikovni aparati na slici dizajnirani su da naprave LED kocku 8*8*8 tako da su malo preveliki. Vaš šablon će biti manji. Ovi sastavni dijelovi temelje se na dizajnu Stevea Manleyja za njegovu 8*8*8 RGB LED kocku. Izgleda i radi odlično. Preporučujem da pogledate njegove video zapise.

njegov you-tube kanal

Korak 2: Drugi ubod **

Drugi šablon je napravljen od šperploče od 5 mm. Započnite označavanjem i rezanjem 3 komada dimenzija 4 x 2 za to. Koristio sam tračnu pilu, ali bi i ručna pila također uspjela. Na jednom od komada označite 1 "na 2" strani na oba kraja i povucite liniju između njih dva. Na 4 "strani idite 1/2" na prethodno napravljenoj liniji, sljedeća oznaka bi trebala biti 1 "od trenutne, nastavite sve dok ne dođete do kraja ploče. Druga dva komada treba poravnati i zalijepiti zajedno s elmerovim ljepilom. Nakon što se ljepilo osuši, uzmite označeni dio i zalijepljeni dio, poravnajte ih i pričvrstite ih zajedno. Izbušite rupe od 5 mm (13/64) na kojima su se linije križale na ploči. Posljednji korak je napraviti rupe zalijepljenog komada veći sam otišao sa 1/4 ".

Korak 3: Treći ubod **

Treći šablon napravljen je od komada dimenzija 1 "x 6". Prvo izrežite ploču na dio koji se može lakše upravljati, dugačak oko 5 inča. Nakon što to učinite, možete ga odnijeti do stolne pile kako biste izrezali šumarke dubine oko 1/4 bilo koje orijentacije će funkcionirati. Trebali bi imati razmak od 1 inča u središte šumaraka. Pukotina (otvor napravljen od lista pile) trebao bi biti širok 0,1 ". Počnite s rezanjem prvog inča utora od ruba ploče. Zatim isključite pilu i pomaknite ogradu za 1 ", ponavljajte ovaj postupak dok ne uvučete 4 utora u dasku. Ubodni komad bi trebao izgledati kao na gornjoj slici.

Korak 4: Upotreba prvog uboda

Ovo je najmonotoniji dio konstrukcije koji savija sve vodiče LED dioda. Razlog zašto želite koristiti ovaj šablon je da dobijete čvrstu konstrukciju koja izgleda odlično. Uzmite svoj prvi šablon savijte katodu (kratki vod, vidi sliku 2) do bliže (0,2 ) bušilice, zatim je omotajte oko bita i olabavite. Uzmite anodu i savijte je oko drugog bita i olabavite. Odrežite dodatni dio olovkom za ispiranje / bočnim rezačima i uklonite LED diodu. Poravnajte i anodu i katodu. Okrenite katodu za 90 stepeni tako da bude okrenuta prema dolje (vidi sliku 3) nastavite proces još 63 puta.

Napomena: Često je korisno imati mala kliješta s iglom za savijanje elektroda oko svrdla.

Korak 5: Upotreba drugog uboda

Prije nego što upotrijebimo ovaj šablon, moramo ispraviti i odrezati našu kalajisanu bakrenu žicu promjera 20 (awg). Prvo odrežite najmanje 36 dijelova žice od 4 inča, najbolje je da napravite još 4 presjeka jer kocka postaje simetrična (napomena: korisno je ispraviti veće dijelove žice prije nego što je odrežete na duljinu, ali bilo koji način bi funkcionirao) Za ispravljanje žice samo uzmite dvije kliješta i povucite sa svakog kraja malo rastežući žicu. Ova metoda je teška pa ako imate porok, možete žicu stegnuti u porok i odatle povući i bit će vam mnogo bolje rezultati su lakši. Nakon što pripremite svu žicu, postavite 4 LED diode u spoj 2 (pogledajte sliku #2), katoda bi trebala biti okrenuta od vas. Postavite jedan od dijelova žice od 4 kroz katodne petlje lemite sva 4 spoja (preporučuje se testiranje svih LED dioda prije lemljenja). Nakon što zalemite sve LED diode, podignite gornji dio i pritisnite šablon tako da zaobljeni krajevi LED dioda budu na ravnoj površini. Red LED dioda bi trebao iskočiti. Sada ponovite ovaj postupak još 16 puta.

Korak 6: Upotreba Trećeg uboda

Sada kada ste završili svih 16 redova LED dioda, vrijeme je da upotrijebite posljednji šablon. Uzmite 4 trake LED dioda i postavite metalne žice dolje u jedan od utora pazeći da se sve rupe na različitim dijelovima poravnaju. Umetnite jedan od svojih dijelova žice odozdo prema gore u preostale rupe tog stupa. Uvjerite se da je u kvadratu, pa lemite svih 16 priključaka i krenite na još 3.

Korak 7: Elektronika

Prvo što trebate učiniti je izračunati 16 otpornika koji su potrebni za rad kocke. To se može učiniti pomoću ovog kalkulatora ili ove formule Otpor = (izvor napona - LED napon) / LED struja. Jedini problem je što prodavač često ne daje potrebne vrijednosti. Ako koristite poveznicu za LED komplet koji sam dobio, žute LED diode trebaju 120 ohma jer su 2v, a za plave 75 ohma 3v. Ako ne želite brinuti o ovome, možete upotrijebiti 220 ohma navedenih u kompletu, oni bi trebali dobro funkcionirati, ali vaša će kocka ponekad biti pomalo prigušena, žuta može biti pomalo prigušena (najsvjetlija boja koju sam pronašao iz ovog kompleta je plava, isključujući bijelu koja se ne raspršuje).

Korak 8: Elektronika

Dakle, sada imate 2 mogućnosti koje možete odstupiti od donje sheme/stvoriti vlastiti izgled koristeći slike za pomoć u dobrom izgledu, naručiti prilagođenu PCB pomoću dolje navedene Gerber datoteke (odlično ako ih radite nekoliko).

PCB i shematski- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Korak 9: Lemljenje kocke na ploču za izradu prototipova

Sada kada ste spojili elektroniku morate uzeti 4 okomita dijela koja ste napravili ranije. Postavite jedan od odjeljaka kao što je prikazano na prvoj slici i lemite ga tako da bude u kvadratu s pločom za izradu prototipa. Dodajte još jednu s 9 rupa između završetka dodavanjem posljednje 2 na isti način.

Korak 10: Povezivanje slojeva

Zatim morate spojiti zajedničke katodne slojeve, uzeti komad žice koji je ispravljen i položiti ga na komad zajedničke katodne žice koji viri i napraviti lemni spoj na svakom raskrižju. Morate učiniti najmanje 4, ali možda ćete primijetiti da sam to učinio s obje strane kako bi kocka izgledala simetrično. Nakon što ste izvršili sve veze slojeva, morate dodati žicu s ploče za izradu prototipa u slojeve kocke. To se može učiniti tako da uzmete poravnati dio žice sa savijanjem od 90 stupnjeva koji strši oko 1/2 . Zalijepite dugački kraj žice blizu mjesta na koje želite spojiti prvi sloj i lemite ga na sloj. ponovite dok ismještate rupu i idete na sljedeći sloj. Kada završite sve 4 veze sloja, prijeđite na sljedeći korak.

Korak 11: Posljednji dijelovi ožičenja

Sljedeći dio je povezivanje odvoda MOSFET -ova sa slojevima, pogledajte prvu sliku. Nakon što to učinite, povežite izlaze registara pomaka sa stupovima kocke. Za više detalja pogledajte shemu.

Korak 12: Programirajte svoju kocku

Imate 3 mogućnosti za kodiranje kocke koristeći navedene kodove, arduino ili arduino s pythonom kako biste postigli lakše iskustvo kodiranja. Jedini koji ću objasniti je arduino s pythonom jer je najjednostavniji za upotrebu, ali trebat će vam samo malo iskustva s arduinom/strukturom jezika. Počnite preuzimanjem svih veza redom, počevši od arduino softvera, a završavajući bibliotekom tkinter za python. Način na koji radi uređivač pythona uglavnom je jasan, samo pokrenite python kod dolje. Kada pritisnete tipku za spremanje, python ljuska će ispljunuti binarne bajtove koje ćete morati zalijepiti u arduino niz koji kaže slajdove. Zatim ćete morati dodati kašnjenja u arduino niz koji kaže delay_array broj slajdova koji imate je broj kašnjenja koja su vam potrebna. Maksimalan broj slajdova koje možete koristiti je 150 zbog memorije arduino nano, zvuči puno, ali kada počnete raditi grafičke prijevode, brzo izjeda taj broj.

Kodovi su u grupama od 3 jer ih nisam mogao natjerati da preuzmu kao jednu datoteku osim datoteke python.

grupiranje datoteka (sve datoteke u grupi moraju biti stavljene u istu mapu da bi ispravno radile)

hard kodirani arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino kodirane datoteke byte (jasne, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generator koda 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Korak 13: Gotovo je

U ovom trenutku trebali biste moći prikazati barem nekoliko uzoraka na kocki i nadamo se da je sve prošlo glatko.

Ako imate bilo kakvih pitanja, pitajte dolje u komentarima.