Klocek RGB 500 pikseli LED: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Jakiś czas temu zbudowałem stolik kawowy 10x10 LED z niektórymi z tych diod LED WS2812, ale nawet jeśli można grać w oldskulową grę Snake z podłączonym do niej smartfonem, chcę czegoś bardziej wyjątkowego. Postanowiłem więc umieścić na nim jeszcze kilka ledów, ułożonych w sześcian, aby uzyskać więcej możliwości tworzenia animacji, a także gier i oto mamy: klocek RGB.

Chciałbym podziękować całemu zespołowi LED-STUDIEN, który sfinansował ten projekt, a szczególnie Dennisowi Jackstienowi jako mojej osobie kontaktowej. Bez ich pomocy nie byłbym w stanie zbudować tej uroczej kostki LED.

Krok 1: Zainspiruj się

Oto kilka zdjęć i mały filmik z niektórymi możliwościami Brick, w tym mnóstwo animacji, (w toku) ogień dla gorącej atmosfery, wizualizator muzyki oraz gry Snake i Tetris.

Krok 2: Czego potrzebujesz

Oto lista wszystkich potrzebnych materiałów, niektóre z nich nie są potrzebne, a inne mogą być wymieniane przez Twoich ulubionych:

1. 500 diod LED WS2812 30px/m
2. Zasilanie 5V 30A
3. Maluch 3.2
4. Moduł Wi-Fi ESP8266

5. kilka kawałków drewna:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1,0cm, na pokrywkę
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1, 0cm, dla dużych paneli bocznych
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1, 0cm, dla małych paneli bocznych
   4. 1x: 34,0cm x 34,0cm x 1,9cm, na dole
   5. 8x: 34,0cm x 4,6cm x 0,3cm, na krawędzie siatki LED
   6. 100x: 34,0cm x 3,3cm x 0,3cm, do siatki LED

6. niektóre kawałki szkła akrylowego:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0,3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3cm x 0,3cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3cm x 0,3cm
   4. 1x: 10,0cm x 7,5cm x 0,3cm (opcjonalnie, do terminala)
7. Tablica dźwiękowa Teensy (opcjonalnie)
8. Przewody, regulator napięcia, zaciski kablowe, brzęczyk, przycisk, czujnik temperatury (opcja)
9. klej do drewna, klej do szkła akrylowego, śruby i inne drobiazgi

Jeśli chcesz terminal na dole kostki (opcjonalnie, oprócz gniazda zasilania):

1. Gniazdo zasilania 230V
2. Przełącznik 230V
3. wtyczka dźwiękowa
4. Przedłużacz USB

Krok 3: Budowanie pudełka

Przede wszystkim zbudujemy drewnianą skrzynkę i siatkę LED. Wymiary kostki określa odległość piksela na pasku LED. W tym przypadku piksel ma odległość 3,4 cm, więc sześcian musi mieć wymiary 34 x 34 x 34 cm. Korzystając z tych wymiarów zaoszczędzisz dużo czasu, ponieważ nie musisz przecinać paska po każdym pikselu i składać go z powrotem za pomocą małego kabla.

Wszystko łączy się z odrobiną kleju do drewna. Musisz pracować poprawnie, ponieważ akrylowa obudowa idealnie pasuje do górnej części drewnianego pudełka. Z kilkoma wolontariuszami wokół ciebie jest coraz łatwiej lub po prostu używaj napinacza ramy, tak jak ja.

Krawędzie siatki i sama siatka wykonane są z płyty pilśniowej o wysokiej gęstości (HDF). Najlepszym wyborem jest użycie piły stołowej, ponieważ trzeba wyciąć nawet ponad 100 sztuk. Wymiary znajdziesz na powyższym obrazku. Siatka potrzebuje małego odstępu (około 0,3 cm) co 3,4 cm, aby połączyć ze sobą półki x i y. Gdy skończysz, możesz przyłożyć krawędzie do kostki i naprawić je dużą ilością kleju do drewna. To trochę trudne, zwłaszcza że powinny mieć kąt około 45 stopni. Zanim będziesz mógł przymocować siatkę do kostki, musisz dodać paski LED.

Krok 4: Elektronika

Taśmy LED z boku okrążają kostkę raz, dlatego wytnij 10 pasków o długości 40 pikseli. Na diody na górze kostki wyciąć 10 pasków o długości 10 pikseli. Uważaj, aby prawidłowo wyrównać paski, zwracając uwagę na strzałkę na nich. Gdy usuniesz pasek kleju z kostki, nigdy nie utrzyma się tak jak za pierwszym razem.

Zasilacze są mocowane za pomocą śrub po bokach wnętrza. Kable zasilające diody trafiają do pudełka przez małe otwory przy każdym pasku LED.

Kontroler składa się z Teensy 3.2, ESP8266 i płytki audio Teensy, która nie jest wymagana do uruchomienia kostki. DHT11 służył tylko do sprawdzania temperatury wewnątrz kostki, ale po wielu testach około kilku godzin mogę powiedzieć, że można go pominąć.

Na terminalu znajduje się gniazdo zasilania oraz wyłącznik zasilania (kiedy zorientowałem się, że to nie jest najlepsze miejsce na wyłącznik, było już za późno). Gniazdo USB służy do programowania Teensy. Wejście audio trafia do płytki audio Teensy, która włącza diody LED do muzyki. Wszystko to składa się na niewielki spokój szkła arylowego trzymanego przez dwa aluminiowe profile. Właśnie znalazłem to w garażu, możesz użyć tego, co chcesz, ponieważ jest zakryte dolnym drewnianym panelem i nie przyczynia się do wyglądu kostki.

Należy pamiętać, że jedna dioda LED pobiera 60mA, w sumie to 30A! Bądź ostrożny, kiedy je podłączasz! Musisz zweryfikować wszystkie swoje obwody przed podłączeniem ich do zasilania!

Krok 5: Połączenia i kodowanie

Diody LED są połączone jako dwie matryce na pinach 3 i 20 w Teensy. Pierwsza to matryca na górze (10x10, 100 pikseli), a druga to boczna (40x10, 400 pikseli). Diody LED górnej matrycy są ustawione w zygzakowaty wzór, co oznacza, że strzałki na pasku muszą być skierowane w innym kierunku dla każdego paska, podczas gdy paski LED z boku są ustawione w tym samym kierunku. Spójrz na zdjęcia, czerwona linia pokaże ci, jak połączyć Dout pierwszego paska z Din następnego, mam nadzieję, że pomoże ci to zrozumieć wyrównanie.

W przypadku animacji i gier konwertuję dwie macierze w jedną o rozmiarze 10x50 za pomocą następującej funkcji:

void setXYPixel(bajt x, bajt y, CRGB c) {

jeśli (x <= 39) matrix_bottom(x, y) = c; w przeciwnym razie matrix_top(x - 40, y) = c; }//koniec setXYPixel()

W grze Snake musisz zaimplementować kilka specjalnych przypadków:

• Kiedy wężyk uderza w górny rząd bocznej matrycy, musi przełączyć się na górną matrycę.
• Kiedy wężyk uderza w jeden koniec górnej matrycy, musi przełączyć się na dolną matrycę.
• Kiedy wężyk uderza w ostatnią lub pierwszą kolumnę matrycy bocznej, musi przełączyć się na pierwszą lub ostatnią kolumnę.

W grze Tetris potrzebujesz czegoś podobnego do pola zaczynającego się w lewym górnym rogu:

void setXYPixel(bajt x, bajt y, CRGB c) {

if (y < 10) matrix_top(x, y) = c; w przeciwnym razie matrix_bottom(x + 10, 19 - y) = c; }//koniec setXYPixel()

Krok 6: Akrylowa okładka

Trudniejsze niż drewniane pudełko ze względu na mniejszą grubość, ale z wystarczającą ilością czasu i dobrymi pomysłami na utrzymanie kostki razem, gdy klej stwardnieje, zdobędziesz to razem. Jestem zaskoczona wytrzymałością tego kleju akrylowego (Acrifix), więc myślę, że nie musisz się martwić o zepsutą kopertę.

Krok 7: Połącz to razem

Po wykonaniu wszystkich kroków, zanim nadejdzie czas, aby połączyć wszystkie części. Kiedy jeszcze nie scaliłeś siatki LED, teraz nadszedł czas, aby to zrobić. Siatki nie przyklejam do kostki bo nie ma takiej potrzeby i w przypadku zepsutej diody można ją bez problemu wymienić, jednak trzeba mieć więcej niż dwie ręce aby przyłożyć pięć siatek do kostki i przyłożyć to w akrylowej okładce. Na koniec możesz przykręcić dolny panel drewniany do kostki. Pokrywa mocowana jest do dolnego panelu drewnianego ośmioma bardzo małymi śrubami.

Krok 8: Oprogramowanie i sterowanie

Szkic na Teensy oparty jest na bibliotece FastLED, która zawiera kilka podstawowych animacji. Dodanie pakietu biblioteki RGBLEDS do szkicu zapewnia potężną algebrę macierzy do wyświetlania tekstu i „duszków” z mnóstwem przykładowych szkiców. Jeśli chcesz również zagrać w Tetris, skorzystaj z instrukcji z Jollifactory, nawet jeśli używa tylko matrycy dwukolorowej.

Aplikacja na smartfona bazuje na NetIO autorstwa Davida Eickhoffa, który posiada bardzo dobrą dokumentację. Dzięki NetIO-UI-Designer możesz stworzyć swój własny interfejs użytkownika z przyciskami, suwakami, etykietami i wieloma innymi. Możesz wybrać protokół dla wiadomości wychodzących w projektancie. W moim przypadku wybrałem najprostszy - UDP. Wiadomości są wysyłane do ESP8266 przez moją sieć domową, a Teensy oceni zawartość i obsłuży określone polecenie. Możesz użyć załączonego pliku, aby rozpocząć tworzenie własnego interfejsu lub po prostu użyć wybranej aplikacji.

Krok 9: Zbuduj swój własny i ciesz się

Teraz nadszedł czas na zdobycie części i zbudowanie własnego klocka. Jeśli masz jakieś pytania, nie wahaj się ich zapytać.

Więcej filmów można znaleźć na moim kanale Youtube. Nadal trwają prace, więc w przyszłości będzie więcej materiału.

Dziękujemy za przeczytanie i baw się dobrze grając w Tetris lub inne fajne gry na własnym klocku!

II nagroda w konkursie Lampy i oświetlenie 2016

Główna Nagroda w Konkursie LED