LED kocka 4x4x4: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Nevjerovatan trodimenzionalni LED ekran. 64 LED diode čine ovu kocku dimenzija 4 x 4 x 4, kojom upravlja Atmel Atmega16 mikrokontroler. Svaki LED može se zasebno adresirati u softveru, omogućavajući mu prikaz nevjerojatnih 3D animacija! 8x8x8 LED kocka je sada dostupna, prema popularnoj potražnji:

Korak 1: Šta vam treba

Prije svega, potrebno vam je dosta vremena da spojite 64 LED diode;) Lista znanja:

• Osnovne vještine elektronike i lemljenja
• Znati programirati AVR mikrokontroler - to neću opisati u ovom uputstvu.

Lista komponenti:

• Protoboard. Tip s bakrenim krugovima.
• Atmel AVR mikrokontroler Atmega16
• Programer za programiranje Atmega16
• 64 Led
• 2 LED indikatora statusa. Koristio sam crvenu i zelenu boju. (opcionalno)
• Max232 čip rs-232 ili ekvivalent.
• 16 otpornika za LED diode. (100-400ohms) će se vratiti na ovo.
• 2x otpornik 470 ohma. za statusne LED diode
• 1x otpornik 10k
• 4x otpornik 2.2k
• 4x NPN tranzistor BC338 (ili drugi tranzistor koji može prebaciti 250 mAh mA)
• 1x 10uF kondenzator
• 1x 1000uF kondenzator
• 6x 0,1uF keramički kondenzator
• 2x 22pF keramički kondenzator
• 1x kristal 14.7456 MHz
• 2x taktilno dugme
• opcioni prekidač pwr
• konektor za napajanje od 12 V.
• opcionalni konektor za napajanje od 5 V.

Korak 2: Multipleksiranje

Kako kontrolirati 64 LED diode bez upotrebe 64 pojedinačne žice? Multipleksiranje!

Provođenje žice do anode svakog LED -a očito bi bilo nepraktično i izgledalo bi jako loše. Jedan od načina da to zaobiđete je podijeliti kocku na 4 sloja LED dioda 16x16. Sve LED diode poravnane u okomitom stupu dijele zajedničku anodu (+). Sve LED diode na vodoravnom sloju dijele zajedničku katodu (-). Sada, ako želim upaliti LED diodu u gornjem lijevom kutu straga (0, 0, 3), samo isporučujem GND (-) u gornji sloj, a VCC (+) u stupac u lijevom kutu. Ako želim osvijetliti samo jedan LED diodu odjednom ili samo više od jednog sloja istovremeno.. ovo radi dobro. Međutim, ako želim i osvijetliti donji desni kut sprijeda (3, 3, 0), nailazim na probleme. Kad opskrbljujem GND donjim slojem i VCC prednjom lijevom kolonom, također palim gornji desni dio LED sprijeda (3, 3, 3), a donji lijevi LED straga (0, 0, 0). Ovaj efekt duhova nemoguće je zaobići bez dodavanja 64 pojedinačne žice. Način da se to zaobiđe je da se pali samo jedan po jedan sloj, ali to učinite tako brzo da oko ne prepozna da je samo jedan sloj osvijetljen u bilo kojem trenutku. Ovo se oslanja na fenomen koji se zove Postojanost vizije. Svaki sloj je slika veličine 4x4 (16). Ako bljeskamo 4 16 LED slika jednu po jednu, jako brzo, dobit ćemo 3D sliku 4x4x4!

Korak 3: Izrada kocke, predložak

Mreže za lemljenje 4x4 LED diode od ruke bi izgledale užasno! Da bismo dobili 4 savršene 4x4 mreže LED dioda, koristimo predložak da ih držimo na mjestu. Htio sam učiniti kocku što je moguće lakšom za izradu, pa sam odlučio koristiti LED diode vlastite noge što je više moguće. Udaljenost između linija u mreži određena je dužinom LED nogu. Otkrio sam da je 25 mm (oko inča) optimalna udaljenost između svakog vodiča (između središta svakog vodiča, to jest!) Kako bi se omogućilo lemljenje bez dodavanja ili rezanja žice.

• Pronađite komad drveta dovoljno velik da napravite rešetku 4x4 širine 2,5 cm.
• Nacrtajte mrežu linija 4x4.
• Napravite udubljenja na svim raskrižjima središnjim udarcem.
• Pronađite burgiju koja čini rupe dovoljno malim da će olovka ostati čvrsto na mjestu i dovoljno velika da se olovka može lako izvući (bez savijanja žica..).
• Izbušite 16 rupa.
• Vaš predložak ledcube je gotov.

Korak 4: Izrada kocke, lemite slojeve

Kocku pravimo u 4 sloja sa LED diodama 4x4, a zatim ih lemimo zajedno. Kreirajte sloj:

• Umetnite LED diode duž stražnje i uz jednu stranu i lemite ih zajedno
• Umetnite drugi red LED dioda i lemite ih zajedno. Učinite jedan po jedan red da ostavite mesto za lemilicu!
• Ponovite gornji korak još 2 puta.
• dodajte ukrštene zagrade na prednjoj strani gdje vodeći redovi nisu povezani.
• Ponovite 4 puta.

Korak 5: Izrada kocke, povezivanje slojeva

Sada kada imamo ta 4 sloja, sve što moramo učiniti je spajati ih zajedno.

Vratite jedan sloj nazad u predložak. Ovo će biti gornji sloj, pa odaberite najljepši:) Stavite drugi sloj na vrh i poravnajte jedan od uglova točno 25 mm (ili bilo koju udaljenost koju ste koristili u mreži) iznad prvog sloja. Ovo je udaljenost između katodnih žica. Rukom za pomoć držite kut na mjestu i zalemite kutnu anodu prvog sloja na kutnu anodu drugog sloja. Učinite to za sve uglove. Provjerite jesu li slojevi savršeno poravnati u svim dimenzijama. Ako se ne savijete malo da biste se prilagodili. Ili ponovno lemite, s udaljenosti visine koja je isključena. Kada su savršeno poravnane, preostalih 12 anoda zalemite zajedno. Ponovite 3 puta.

Korak 6: Odabir vrijednosti otpornika

Postoje dvije stvari koje treba imati na umu pri odabiru vrijednosti otpornika za vaše LED diode.

1) LED diode 2) AVR AVR ima maksimalnu kombiniranu struju od 200 mA. To nam daje 12mA za rad po LED -u. Također ne želite premašiti maksimalnu struju na koju su vaše LED diode ocijenjene. Na kocki sam koristio otpornike od 220 ohma. To mi je dalo oko 12mA po LED -u.

Korak 7: Kontroler

Krugovi koji upravljaju LED kockom opisani su na priloženoj shematskoj slici.

Sučelje RS-232 nije obavezno. i može se izostaviti. To je IC2 i sve komponente povezane s njim. Budući firmware -i omogućit će komunikaciju s računalom. Počnite postavljanjem svih komponenti na ploči u raspored koji omogućava povezivanje svih komponenti s minimalnom količinom žica. Ako sve odgovara, lemite kolo. Neću više davati upute o tome, jer će krug vjerojatno izgledati vrlo različito od kocke do kocke, ovisno o veličini ploče itd. Informacije o tome kako spojiti kocku na krug kontrolera nalaze se u sljedećem korak.

Korak 8: Povežite kocku

Slike to objašnjavaju bolje od riječi. Molimo pogledajte slike.

Korak 9: Kompajlirajte i programirajte

Sada imate led kocku. Da biste ga iskoristili, potreban vam je softver. Napravio sam upravljački program za iscrtavanje 3D prostora podataka na kocki i funkcije za prikaz nekih kul vizualnih efekata na kocki. Možete koristiti moj kôd, napisati vlastiti ili nadograditi moj kôd i učinite više efekata. Ako napravite vlastite efekte, pošaljite mi kôd. Nestrpljiv sam da vidim šta ćete napraviti! Da sastavim program. Samo otvorite naredbeni redak, unesite direktorij s izvornim kodnim tipom "make" na naredbenoj liniji. Ako želite koristiti ATMega32 umjesto ATMega16, samo promijenite mcu postavku u Makefileu i ponovno kompajlirajte (upišite make). Ako koristite m32, a ne učinite ovaj korak, kocka se neće pravilno pokrenuti (crveno i zeleno svjetlo stalno će treptati). Sada biste trebali imati datoteku pod nazivom main.hex u izvornom direktoriju. Sljedeći korak pokazat će vam kako unijeti taj kôd u svoju kocku.

Korak 10: Programirajte mikrokontroler

Ako imate problema s brzinom i/ili neke LED diode ne svijetle. Pažljivo pročitajte ovaj korak. Za programiranje mikrokontrolera koristim avrdude i USBTinyISP programator.

• https://savannah.nongnu.org/projects/avrdude/
• https://www.ladyada.net/make/usbtinyisp/
• https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=16

Moji primjeri će biti na Ubuntu Linux sistemu. Postupak bi trebao biti prilično identičan za Windows, ali ne mogu vam pomoći u tome. Ako koristite drugi programer, pročitajte priručnik za tog programera i avrdude. Prvo, samo da vidimo možemo li stupiti u kontakt s AVR -om. Povežite programera sa svojom kockom i vašim računarom. Naredba je "avrdude -c usbtiny -p m16 ", gdje -c navodi programera, a -p AVR model. Možete vidjeti izlaz na donjim slikama. Sada postavite firmver: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Do sada bi se kocka trebala ponovno pokrenuti i početi raditi. Radit će na 1 MHz (vrlo sporo) koristeći svoj unutarnji oscilator. A neki od LED dioda neće raditi jer se neki GPIO portovi prema zadanim postavkama koriste za JTAG. Da bismo omogućili vanjski oscilator i onemogućili JTAG, moramo programirati bajtove osigurača: pokrenuti "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "i" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Budite oprezni dok radite ovaj korak! Ako pogriješite, možete trajno uništiti svoj mikrokontroler! Ako koristite drugi mikrokontroler osim ATMega16, pažljivo pročitajte tablicu s podacima prije promjene bajtova osigurača! Nakon upisivanja ispravnih bajtova osigurača, kocka bi se trebala ponovno pokrenuti i početi raditi normalnom brzinom sa svim LED diodama u radu. Uživajte u novoj kocki: D

Korak 11: Idite na veliko - 8x8x8

Nakon što sam napravio ovu prilično fensi kocku 4x4x4, napravio sam i ogromnu kocku 8x8x8. Napravit ću instrukcije za to kad budem imao vremena. U međuvremenu pogledajte slike:-)

Verziju 8x8x8 možete pronaći ovdje: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Molimo ocijenite ovu instrukciju ako vam se sviđa!:)