Kostka Led 4x4x4: 13 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Po co budować tę kostkę LED?

* Po zakończeniu możesz wyświetlić piękny i skomplikowany wzór.

* Sprawia, że myślisz i rozwiązujesz problemy.

* To zabawne i satysfakcjonujące widzieć, jak dobrze to wszystko łączy.

* Jest to mały i łatwy w zarządzaniu projekt, który może nauczyć się każdy nowy w dziedzinie lutowania i elektroniki, a mimo to jest wystarczająco duży, aby wyświetlać olśniewające i imponujące wzory.

* Kod arduino jest dość łatwy w zarządzaniu.

* Stosunkowo niski koszt za wysoką rozrywkę i ogromną ilość, której nauczysz się, jeśli jesteś nowy w elektronice.

Najpierw pokażę ci, jak zrobić tę szybką kostkę ledową 4x4x4, która wymaga tylko kilku godzin pracy do ustawienia (po wykonaniu przyrządów), ale ma również solidną konstrukcję. Postaram się jak najlepiej wyjaśnić, aby wszyscy zrozumieli moje wybory projektowe. Na koniec wyjaśnię, jak zaprogramować nowe wzory na 2 różne sposoby.

Kieszonkowe dzieci

Części:

1. Płytka prototypowa 10 cm * 15 cm - 1x 2 USD za sztukę
2. sn74hc595n - 2x 0,57 USD za sztukę
3. Rezystory 120 omów - 16x 0,04 USD za sztukę (wartość zależy od diody LED, patrz krok 7)
4. Rezystory 10k omów - 4x 0,10 USD szt.
5. Fqp20n06l N-kanałowy MOSFET - 4x 0,95 USD za sztukę
6. Arduino nano v3 - 1x 22 USD za sztukę
7. Gniazdo prądu stałego 5,5 mm - 1x opcjonalnie 0,35 USD za sztukę
8. Drut miedziany ocynowany 20 AWG - 15 stóp 0,12 USD/stopę
9. Kabel taśmowy 40-żyłowy lub inny drut o małej średnicy (AWG) - mniej niż 1 stopa 2,3 USD/stopę
10. Sklejka 5 mm 6", 12" - 1 x 2 USD za sztukę
11. lut 0,8 mm - 1x 10,89 $ szt
12. Płyta 1 "x 6" x 4 '- 6" 8,39 USD za sztukę
13. 5mm rozproszone diody LED - zestaw 64 $15
14. Czapka ceramiczna 100nf - 2x 0,25 USD za sztukę

Szacowany koszt na kostkę: 40 USD (jeśli części są kupowane luzem, koszt na kostkę znacznie spadnie)

Narzędzia:

1. Szczypce półokrągłe x2
2. Noże do płukania lub noże boczne
3. Lutownica
4. Narzędzia do ściągania izolacji
5. Piła stołowa
6. Wiertarka (zalecana wiertarka)
7. Piła do metalu lub piła taśmowa
8. Komputer do programowania

Krok 1: Pierwszy Jig**

Pierwszy przyrząd składa się z 2) wierteł 0,8 mm, płytki prototypowej i 5 mm otworu na diodę LED. Zacznij od zrobienia płytki prototypowej (co najmniej 2 cm szerokości i 2,54 mm (0,1") odstępu od środka do środka otworów) zaznacz pierwszą kropkę na jednej z krawędzi płytki. Następnie w linii prostej po przesunięciu wykonaj kolejny znak w górę 3 kolejne otwory. Następnie zaznacz kropkę, która jest 2 otwory dalej w górę (patrz zdjęcie nr 1.). Następnie w zaznaczonym środku wywierć otwór 5 mm. Użyłem wiertła 13/64 cala i zadziałało dobrze. Najlepiej, jeśli ty użyj mniejszych bitów i przejdź do 13/64 cala, aby upewnić się, że jest idealnie wyśrodkowany w otworze, jeśli nie jest, cała kostka będzie wyłączona. Następnie na zewnętrznym oznaczeniu użyj bitów 0,8 mm, aby nieco poszerzyć otworów. Upewnij się, że wszystkie otwory są prostopadłe do płyty prototypowej, jeśli są dostępne, użyj wiertarki, ale wiertarka ręczna będzie działać. Wytnij 3) kwadraty 1" Najłatwiej jest użyć piły taśmowej, ale piła ręczna również będzie działać. Za pomocą kleju elmer utwórz mały stos drewna, którego wszystkie krawędzie są wyrównane do siebie. Na koniec przyklej go do płytki prototypowej, zaciśnij wszystko razem i czekaj. Gdy wszystko wyschnie, ponownie wywierć wszystko, aby otwory w płycie prototypowej przeszły przez drewniany podkład. Umieść bity 0,8 mm w otworze wykonanym na krawędzi. Jeśli wszystko zostało zrobione poprawnie, powinno to wyglądać jak na obrazku #2.

**Przyrządy na zdjęciach zostały zaprojektowane tak, aby stworzyć kostkę LED 8*8*8, więc są nieco za duże. Twój dżig będzie mniejszy. Te przyrządy są oparte na projektach Steve'a Manleya dla jego kostki LED 8*8*8 RGB. Świetnie wygląda i działa. Polecam sprawdzić jego filmy.

jego kanał na youtube

Krok 2: Drugi Jig**

Drugi przyrząd wykonany jest ze sklejki o grubości 5 mm. Zacznij od zaznaczenia i wycięcia 3 kawałków o wymiarach 4" na 2". Na jednym z kawałków zaznacz 1" na 2" stronie na obu końcach i narysuj linię między nimi. Po stronie 4" wejdź w 1/2" po wcześniej wykonanej linii następny znak powinien znajdować się 1" od obecnego i dalej aż do końca deski. Pozostałe dwa kawałki należy wyrównać i skleić klejem Elmera Po wyschnięciu kleju weź zaznaczoną część i sklejoną część wyrównaj je i dociśnij do siebie. Wywierć otwory 5mm(13/64) w miejscach, w których linie przecinają się na płycie. Ostatnim krokiem jest wykonanie otworów w sklejonym kawałku większy poszedłem z 1/4".

Krok 3: Trzecia zabawa**

Trzeci przyrząd jest wykonany z kawałka 1 "x 6". Najpierw przytnij deskę do bardziej poręcznej sekcji o długości około 5 cali. Po wykonaniu tej czynności możesz zabrać ją do piły stołowej, aby wyciąć gaje na głębokość około 1/4, każda orientacja będzie działać. Powinny mieć odstępy 1 cal od środka do środka gajów. Szczelina (szczelina wykonana przez brzeszczot) powinna mieć szerokość 0,1 cala. Zacznij od wycięcia pierwszego cala od krawędzi deski. Następnie wyłącz piłę i przesuń płot ponad 1 cal, powtarzaj ten proces, aż w desce zostaną wycięte 4 szczeliny. Przyrząd powinien wyglądać jak na powyższym obrazku.

Krok 4: Korzystanie z pierwszego przyrządu

Jest to najbardziej monotonna część konstrukcji wyginająca wszystkie wyprowadzenia diod LED. Powodem, dla którego chcesz użyć tego przyrządu, jest uzyskanie solidnej konstrukcji, która świetnie wygląda. Weź swój pierwszy przyrząd, wygnij katodę (krótki przewód, patrz rysunek 2) do bliższego (0,2 ) wiertła, a następnie owinąć go wokół wiertła i poluzować. Weź anodę, zagnij ją wokół drugiego wiertła i poluzuj. Odetnij nadmiar prowadzić za pomocą noży do płukania / obcinaków bocznych i usunąć diodę LED. Spłaszczyć zarówno anodę, jak i katodę. Przekręcić katodę o 90 stopni tak, aby była skierowana w dół (patrz rysunek 3), kontynuuj proces jeszcze 63 razy.

Uwaga: Często pomocne jest posiadanie małych szczypiec z igłami do zaginania końcówek wokół wierteł.

Krok 5: Korzystanie z drugiego przyrządu

Zanim użyjemy tego przyrządu, musimy wyprostować i przeciąć nasz ocynowany drut miedziany o rozmiarze 20 (awg). Najpierw odetnij przynajmniej 36 4" odcinków drutu, najlepiej jeśli zrobisz 4 więcej odcinków, ponieważ sprawia to, że kostka jest symetryczna (uwaga: warto wyprostować większe odcinki drutu przed przycięciem go na długość, ale w obu przypadkach zadziała Do wyprostowania drutu wystarczy wziąć dwie kombinerki i pociągnąć z każdego końca nieco naciągając drut. Ta metoda jest trudna, więc jeśli masz imadło, możesz zacisnąć drut w imadle i pociągnąć stamtąd i będzie znacznie lepiej wyniki są łatwiejsze. Po przygotowaniu całego drutu umieść 4 diody LED w przyrządzie nr 2 (patrz rysunek nr 2), katoda powinna być skierowana od Ciebie. Umieść jeden z 4" odcinków drutu przez pętle katodowe, przylutuj wszystkie 4 złącza (zaleca się przetestowanie wszystkich diod LED przed lutowaniem). Po przylutowaniu wszystkich diod LED podnieś górną część i naciśnij przyrząd tak, aby zaokrąglone końce diod LED znalazły się na płaskiej powierzchni. Rząd diod LED powinien wyskoczyć. Teraz wykonaj ten proces jeszcze 16 razy.

Krok 6: Korzystanie z trzeciego przyrządu

Teraz, gdy masz już gotowe wszystkie 16 rzędów diod LED, nadszedł czas na użycie ostatniego przyrządu. Weź 4 paski diod LED i umieść metalowe druty łączące w jednym z gniazd, upewniając się, że wszystkie otwory z różnych sekcji pokrywają się. Włóż jeden z twoich odcinków drutu od dołu do pozostałych otworów tej kolumny. Upewnij się, że jest kwadratowy, a następnie przylutuj wszystkie 16 połączeń i przejdź do 3 kolejnych.

Krok 7: Elektronika

Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, to obliczyć 16 rezystorów, które są potrzebne do działania kostki. Można to zrobić za pomocą tego kalkulatora lub tego wzoru Rezystancja = (źródło napięcia - napięcie LED) / prąd led. Jedynym problemem jest to, że często sprzedawca nie podaje potrzebnych wartości. Jeśli korzystasz z łącza dostarczonego dla zestawu LED, który otrzymałem, żółte diody LED potrzebują 120 omów, ponieważ mają 2 V, a niebieskie 75 omów 3 V. Jeśli nie chcesz się tym martwić możesz po prostu użyć 220 omów dostarczonych w zestawie powinny działać dobrze ale twoja kostka będzie trochę przyciemniona czasami żółty może byćtrochę przyciemniony (najjaśniejszy kolor jaki znalazłem z tego zestawu jest niebieski, z wyjątkiem bieli, która nie jest rozpraszana).

Krok 8: Elektronika

Więc teraz masz 2 opcje, możesz wyjść ze schematu poniżej / stworzyć własny układ za pomocą zdjęć, aby pomóc w dobrym układzie, zamów niestandardową płytkę drukowaną za pomocą pliku Gerber znajdującego się poniżej (świetnie, jeśli robisz kilka).

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

Krok 9: Przylutowanie kostki do płytki prototypowej

Teraz, gdy masz już podłączoną elektronikę, musisz wziąć 4 pionowe sekcje, które wykonałeś wcześniej. Umieść jedną z sekcji, jak pokazano na pierwszym zdjęciu, przylutuj ją, upewniając się, że jest kwadratowa z płytką prototypową. Dodaj kolejny z 9 otworami pomiędzy wykończeniem, dodając ostatnie 2 w ten sam sposób.

Krok 10: Łączenie warstw

Następnie należy połączyć warstwy ze wspólną katodą, wziąć wyprostowany drut i położyć go na wystającym kawałku wspólnego drutu katodowego, wykonując na każdym skrzyżowaniu spoinę lutowniczą. Musisz zrobić co najmniej 4, ale możesz zauważyć, że zrobiłem to po obu stronach, aby sześcian wyglądał symetrycznie. Po wykonaniu wszystkich połączeń warstw musisz dodać przewód z płytki prototypowej do warstw sześcianu. Można to zrobić, biorąc wyprostowany odcinek drutu, który ma zagięcie 90 stopni na tym, który wystaje około 1/2 . Przyklej długi koniec drutu w pobliżu miejsca, w którym chcesz połączyć się z pierwszą warstwą, przylutuj go do warstwa. powtórz podczas przesuwania dziury i przechodzenia do następnej warstwy. Po wykonaniu wszystkich 4 połączeń warstw przejdź do następnego kroku.

Krok 11: Ostatnie kawałki okablowania

Kolejna część to podłączenie drenażu MOSFET-ów do warstw widocznych na pierwszym zdjęciu. Po wykonaniu tej czynności podłącz wyjścia rejestrów przesuwnych do kolumn sześcianu. Zobacz schemat po więcej szczegółów.

Krok 12: Programowanie kostki

Masz 3 opcje kodowania kostki, użyj dostarczonych kodów, użyj arduino lub użyj arduino z pythonem, aby uzyskać łatwiejsze kodowanie. Jedynym, który zamierzam wyjaśnić, jest arduino z pythonem, ponieważ jest najłatwiejszy w użyciu, ale będziesz potrzebować tylko trochę doświadczenia z arduino / strukturą języka. Zacznij od pobrania wszystkich linków w kolejności, począwszy od oprogramowania arduino, a skończywszy na bibliotece tkinter dla Pythona. Sposób działania edytora Pythona jest w większości oczywisty, wystarczy uruchomić poniższy kod Pythona. Po naciśnięciu przycisku zapisywania powłoka Pythona wypluwa bajty binarne, które należy wkleić do tablicy arduino z napisem slajdy. Następnie musisz dodać opóźnienia do tablicy arduino, która mówi delay_array, że liczba slajdów, które masz, to liczba opóźnień, których potrzebujesz. Maksymalna liczba slajdów, których możesz użyć, to 150 ze względu na pamięć arduino nano, wydaje się, że to dużo, ale kiedy zaczynasz robić tłumaczenia graficzne, szybko zjada tę liczbę.

Kody są w grupach po 3, ponieważ nie mogłem pobrać ich jako jednego pliku z wyjątkiem pliku Pythona.

grupowanie plików (wszystkie pliki w grupie muszą być umieszczone w tym samym folderze, aby działały poprawnie)

arduino zakodowane na stałe (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

pliki kodowane bajtami arduino (clear, easy_programing_v2, show_pattern)

Python gui (generator kodów 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Krok 13: gotowe

W tym momencie powinieneś być w stanie wyświetlić przynajmniej kilka wzorów na swojej kostce i miejmy nadzieję, że wszystko poszło gładko.

Jeśli masz jakieś pytania, zadaj je poniżej w komentarzach.