3x3x3 LED kocka sa Arduino Lib: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Postoje i drugi instrukcijski instrumenti o izgradnji LED kockica, ovaj se razlikuje iz nekoliko razloga: 1. Napravljen je s malim brojem komponenti koje se mogu nabaviti i spaja se direktno na Arduino. 2. Jasan dijagram kola koji se lako reprodukuje ima dosta fotografija. 3. Jedinstven pristup koristi se za softver koji programiranje kocke čini lakšim i izražajnijim. Potrebni dijelovi: - 1 Perfboard - 3 NPN tranzistora (2N2222, 2N3904, BC547, itd.) - 12 otpornika (~ 220 ohma i ~ 10k ohma) - 13 zaglavlja (muški ili ženski) - 27 LED dioda - žica

Korak 1: Pripremite LED diode

Ovaj korak u velikoj mjeri prati LED kocku 4x4x4, ali umjesto toga ćemo graditi kocku 3x3x3. Kocka ove veličine je otprilike onoliko velika koliko i može doći bez uvođenja dodatnih kola i složenosti. Trebat će nam ukupno 27 LED dioda koje će biti grupirane u tri seta od devet. Svaki set od devet LED dioda dijelit će zajedničku vezu među svojim katodama (negativni vodi). Nazvat ću svaki od ovih skupova kao "nivo". Svaka od devet LED dioda na jednom nivou spojena je na odgovarajuću LED diodu na druga dva nivoa putem svojih anoda (pozitivni vodi). Oni će se nazivati "stupci". Ako to nema smisla, postat će samo po sebi razumljivo dok gradimo kocku. Za početak ćemo upotrijebiti bušilicu za stvaranje uboda od malog komada starog drveta. Sklopka će držati LED diode na mjestu dok ih lemimo. Odlučio sam otvoriti rupe na udaljenosti od 5/8 inča (~ 15 mm), ali tačna udaljenost nije kritična. Rupa bi trebala čvrsto prianjati oko LED -a jer ne želimo da se kreću tijekom lemljenja. Nakon što je završetak završen, savijat ćemo katodu svake LED -e pod kutom od 90 stupnjeva. Katoda se može identificirati na tri načina: 1) Kraća je noga, 2) Na ravnoj je strani okrugle LED diode, 3) spojena je na veći dio unutar LED diode. Savijte katodu u istom smjeru za sve LED diode. Sada smo spremni za početak lemljenja.

Korak 2: Lemite LED diode

Prvo postavite devet LED dioda u vaš novoizgrađeni šablon. Postavite ih tako da noge budu usmjerene u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Fotografije prikazuju katodu okrenutu u smjeru kazaljke na satu s anodom okrenutom prema van, ali okrenuo bih LED diode da to učinim ponovo kako noga ne bi ometala pogled na LED. Lepite strane zajedno, po jedan par sa svake strane. Prilikom nanošenja lemljenja koristite male kopče kako bi noge bile spojene. Nakon što su svaka od četiri strane lemljene, pomaknite kopče da drže uglove zajedno i na svaku nanesite lem. Na kraju, lemite katodu srednje LED diode na jednu stranu i odrežite višak. Ponovite tri puta. Sada biste trebali imati tri seta od devet LED dioda. Postavite dva seta jedan na drugi. Neka udaljenost bude jednaka već postavljenom razmaku između LED dioda. Jednom kad vam odgovara razmak, možete stegnuti svaki set nogu pomoću dvije kopče, po jednu u svakom smjeru, kako bi noge bile čvrsto na mjestu tijekom lemljenja. Možda ćete se morati saviti oko LED -a da biste ostvarili dobru vezu. Lemite svaki od devet parova, jedan po jedan. Učinite ovo još jednom i gotovi ste s kockom. Postavite kocku s jedne strane ploče. Uvjerite se da je devet nogu ravnomjerno raspoređenih dok svaku vodite kroz rupu. Moja ploča ima pet rupa između svakog seta nogu. Želite ostaviti što je moguće više prostora na drugom kraju ploče za postavljanje različitih komponenti. Dodajte nekoliko isječaka za držanje nogu na mjestu kada budete zadovoljni pozicioniranjem. Ostavite dosta nogu kroz dno jer ćete kasnije lakše lemiti otpornike. Okrenite ploču i lemite svaku nogu kako biste ih držali na mjestu. Okrenite kocku natrag nakon što su sve noge zalemljene. Na kraju, moramo lemiti vodstvo sa svakog od nivoa dolje na dnu ploče. Skinite komad čvrste žice i savijte malu kuku na jednom kraju. Objesite kuku na jednu od središnjih LED LED nogu i provedite je kroz rupu na ploči. Lemiti kraj kuke kako bi žica ostala na mjestu. Ponovite ponovo za druga dva nivoa. Sljedeći korak je izgradnja ostatka kruga.

Korak 3: Izgradite krug

Krug je prilično jednostavan. Svaka od devet kolona će se spojiti na pin na Arduinu preko otpornika za ograničavanje struje. Svaki od tri nivoa povezuje se sa uzemljenjem putem NPN tranzistora kada se aktivira pomoću Arduino pina. Na Arduinu ćemo koristiti ukupno 12 izlaznih pinova, ali za napajanje ima 18 LED dioda. Trik je u tome što se odjednom može osvijetliti samo jedan nivo. Kad je nivo spojen na masu, svaka od LED dioda na tom nivou može se napajati pojedinačno putem jednog od devet drugih Arduino pinova. Ako dovoljno brzo osvijetlimo nivoe, pojavit će se kao da sva tri nivoa svijetle istovremeno. Izgradimo kolo. Prvi korak je priprema devet otpornika za ograničavanje struje. Koristim 220 ohma po pinu koji će izvući oko 22mA. Vrijednost može varirati ovisno o LED diodama koje se koriste, ali ostaju između 135 i 470 ohma. Svaki pin može napajati do 40mA. Kako bismo uštedjeli prostor, želimo lemiti otpornike u okomitom položaju. Savijte jednu žicu prema dolje tako da su obje žice paralelne jedna s drugom. Učinite to za svih devet otpornika. Kada otpornici budu spremni, lemit ćemo ih jedan po jedan. Radi lakšeg lemljenja, lemit ćemo otpornike direktno na ostale komponente, umjesto da za svaku koristimo zasebnu žicu. Jedan kraj otpornika spojit će se na stupac, a drugi na zaglavlje. Počnite s prvim redom LED dioda koji je najbliži otpornicima i vratite se nazad. Nakon što svaki red završi, možete koristiti mali komad trake za izolaciju preklapajućih kabela kako biste spriječili kratki spoj. Pogledajte fotografije i dijagram kako biste vidjeli kako će ovo izgledati kada završi. Sada kada se stupci više ne miješaju, sljedeći korak je lemljenje komponenti koje kontroliraju razine. Bazu NPN tranzistora aktivirat će Arduino pin preko otpornika za ograničavanje struje od 10 k (ili oko toga). Ovo će spojiti odgovarajući nivo na masu što će omogućiti protok struje kroz LED diode. Pogledajte fotografije i dijagram. Kada se završe, LED diode bi se trebale spojiti na pinove 2-10 na Arduinu, a razine bi se trebale spojiti na pinove 11-13, odozdo prema gore. Igle se takođe mogu konfigurisati u softveru ako vam je potrebno drugačije podešavanje. Krug je sada završen, vrijeme je za prelazak na softver!

Korak 4: Korištenje softvera

Našao sam nekoliko primjera koda koji lebde oko mreže za kontrolu LED kocke. Svima su bili potrebni veliki nizovi binarnih ili heksadecimalnih podataka za kontrolu LED dioda. Zaključio sam da mora postojati lakši način pa sam krenuo u pisanje vlastitog softvera. Moja prva odluka je bila da softver odražava hardver. To je značilo adresiranje svakog LED -a prema stupcu i nivou umjesto korištenja sirovih podataka o portovima ili tradicionalnih x, y, z. Druga odluka bila je započeti s osnovnim funkcijama, poput uključivanja ili isključivanja jednog svjetla, i odatle nadogradnjom. Na kraju sam odlučio uvesti dvije značajke koje su korisne za zanimljivije efekte. Jedan je međuspremnik koji osnovnim funkcijama omogućuje stvaranje složenijih obrazaca. Druga je funkcija sekvence koja pali niz LED dioda jednu po jednu ili sve odjednom. Biblioteka je započela kao proceduralni kod i labave funkcije. Od tada je bilo vrlo lako slijediti vodič za stvaranje Arduino biblioteke za višekratnu upotrebu. Preuzmite biblioteku i raspakirajte je u sketchbook/libraries. Ako je pravilno postavljen, trebali biste pronaći primjer u Arduino softveru pod Datoteka> Primjeri> LedCube> ledcube. Kod je takođe dostupan na Github-u na gzip/arduino-ledcube. Hvala na čitanju!