Wyświetlacz kostki LED: 9 kroków (ze zdjęciami)

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

W tym projekcie zbudujesz kostkę LED 8x8x8 jako wyświetlacz. Po zbudowaniu kostki i nauczeniu się podstaw kodu będziesz mógł pisać własne animacje wyświetlania. Jest to świetny efekt wizualny do celów naukowych i będzie ładnym dodatkiem dekoracyjnym do Twojego pokoju! Podczas procesu budowania sześcianu zdobędziesz cały szereg podstawowych umiejętności w zakresie elektroniki, co toruje drogę do bardziej złożonych projektów w przyszłości.

To jest mój indywidualny projekt na kurs Elektronika i trwał około pięciu tygodni. Spędzałem nad tym projektem 12 godzin tygodniowo i miałem dostęp do części i narzędzi, które zwykle znajdują się w uniwersyteckim laboratorium elektronicznym. Warto również wiedzieć, że chociaż obciążenie pracą nie jest bułką z masłem, nie jest wymagana żadna praktyczna wiedza. Zamiast tego zdobędziesz duże doświadczenie i po drodze będziesz uczyć się na własnych błędach.

Zastrzeżenie: Pożyczyłem projekt i kod od Kevina Darraha (https://www.kevindarrah.com/?cat=99), który zbudował kostkę 8x8x8 RGB (w ten sposób potroił pracę!). Wyświetlanie przebiegu to moja własna praca. Gorąco polecam obejrzenie wszystkich jego filmów LED przed rozpoczęciem projektu! Są niezwykle pomocne w zrozumieniu, jak wszystko działa, co jest kluczowe dla tego skomplikowanego projektu! Dałem krótkie wyjaśnienia na temat obwodów i ogólnej architektury, kiedy omawiałem połączenia obwodów i kod, więc możesz najpierw przejść do tej części, aby uzyskać teoretyczne zrozumienie:)

Krok 1: Lista części

• jednokolorowe DIFFUSED LED x512 z ~30 częściami zapasowymi (Możesz zauważyć, że sam użyłem trzech kolorów. Jest to pierwotnie zaprojektowane, aby pomóc odzwierciedlić amplitudę przebiegu (np. czerwony oznacza wyższą amplitudę), ale nie zlutowałem poprawnie plastrów, więc ostatecznie potraktowałem je tak samo. Jeśli nadal interesuje Cię robienie wariacji kolorystycznych w kierunku pionowym, przeczytaj uwagi dotyczące kroku pionowych plasterków:))
• Płytki PC, średnie x7 i małe x2 (są to te dostępne w moim laboratorium, ale proszę swobodnie dostosować rozmiar w zależności od tego, co jest dla ciebie łatwo dostępne! Proszę przeczytać sekcję o obwodach w celach informacyjnych. Odkryłem, że dla początkujących, płytki drukowane bez podłączonych listew są bardziej przydatne, głównie dlatego, że możesz dowolnie dodawać i ucinać połączenia. Rozlutowanie może być trudne!)
• Tranzystory NPN 2N3904 x72
• Rezystory 1k x 150
• Rezystory 100 Ohm x 72
• MOSFET-y z kanałem P IRF9Z34 x8 plus 8 przypinanych radiatorów
• 100 mikrokondensatorów Farads x8
• 74HC595 rejestry przesuwne x9
• Arduino Uno + osłona śruby (użyłem zestawu proto-screwshield R3)
• Przewód z izolacją 8 kolorów (bardzo polecam użycie różnych kolorów! Będziesz miał dużo przewodów obok siebie, a kolory naprawdę pomagają, gdy sprawdzamy obwód.)
• Zasilacz 5V 2.8A (dopóki limit prądu twojego zasilacza jest wyższy niż 64*(prąd przez 1 diodę), powinien działać poprawnie:))
• zaciski przewodowe
• Nagłówki Molex z 8 pinami i 6 pinami.
• Obudowa z drutu Molex z 8-pinami i 6-pinami (ilość ich będzie różna w zależności od rozmiaru płytki drukowanej i projektu obwodu, więc przeczytaj całą instrukcję (w szczególności część dotyczącą obwodów) przed podjęciem decyzji o liczbie, której potrzebujesz:))
• Lutować
• Nieizolowany drut miedziany (dla pewności przygotuj 50m tego)
• Duża drewniana deska (około 9 cali z każdej strony)
• 12-calowe drewniane szpikulce (opcjonalnie; jeśli znajdziesz sposób na proste druty, nie potrzebujesz tego)
• taśma klejąca
• długie paznokcie x16

Narzędzia

• Lutownica
• przecinak do drutu
• szczypce
• pistolet do klejenia (opcjonalnie; jeśli znajdziesz sposób na proste druty, nie potrzebujesz tego)
• zaciskarka
• zaciski radiatora x2 (działają również zaciski krokodylkowe)
• ściągacz izolacji

Krok 2: Tworzenie rzędów LED

Przede wszystkim przetestuj wszystkie diody LED! Podłączyłem obwód z diodą LED i rezystorem 100 Ohm. Następnie testowałem jedną diodę LED na raz i dodałem ją równolegle z drugą diodą LED. Chcemy wyrzucić 1) uszkodzone diody LED, 2) diody LED z anodą i katodą odwrócone (nie chcesz tylko "pamiętać", która z nich została odwrócona!) 3) diody ściemniające.

Następnie wykonaliśmy drewniany przyrząd, który jest również moim ostatnim mocowaniem do kostki. Wywierć siatkę 8x8 z 1 calem między środkiem otworów. Wybierz wiertła o średnicy nieco powyżej średnicy Twoich diod LED, tak aby pasowały do otworów i nadal pozostawały proste. Do obwodu przybiliśmy dodatkowe drewniane listwy, które utrzymywały płaską powierzchnię deski (do deski użyliśmy sklejki, więc jest trochę giętka). Ponadto podniosło to obszary z otworami tak, że diody LED mogą przebijać się przez otwory. Wybierz jedną stronę i umieść dwa długie gwoździe na tej samej linii, co środki otworów. Zawiążemy przewody na tych gwoździach.

Teraz możemy zacząć tworzyć rzędy LED! Nie znalazłem skutecznego sposobu na wykonanie prostych drutów, więc odgiąłem druty tylko za pomocą drewnianego klocka. Umieść drut na krawędzi bloku; przytrzymaj drut kciukiem po jednej stronie bloku i przeciągnij drut; krawędź bloku rozwiąże drut. Polecam założyć rękawiczkę chroniącą kciuk:(Umieść 8 diod LED w tym rzędzie długą „nogą”, anodą skierowaną w jedną stronę. Przylutujemy je do drutu. Należy zauważyć, że płaszczyzna utworzona przez nogę anodową i nogę katodową powinna być prostopadła do linii drutu, a noga katodowa powinna być z dala od drutu. Przywiąż drut do gwoździa i pociągnij go, aby przejść przez diody LED, aż będzie prosty i napięty. Zawiąż go na drugim gwoździu. Dostosuj wysokość drutu (zauważyłem mały płaski obszar na nodze LED i wyregulowałem drut tak, aby dotykał tego obszaru dla wszystkich diod LED). Ta wysokość jest dowolna, ale prosimy o zachowanie spójności. Pamiętaj: 1) różnica wysokości w kostce będzie wynosić około 1 cala (aby przewody nie mogły być zbyt wysokie); 2) diody LED mogą pękać pod wpływem ciepła lutownicy (więc przewody nie mogą być zbyt niskie) (chociaż osobiście nie miałem z tym żadnego problemu). Teraz twój drut powinien dotykać długiej nogi wszystkich diod LED, tworząc krzyż. Przylutuj przewody i przewody anodowe, a następnie przytnij przewody.

W tym projekcie eksperymentowałem z dwoma różnymi konfiguracjami styków lutowanych. Jeden to opisany powyżej styk krzyżowy, a drugi to wyginanie nogi LED tak, że przewody stykowe są równoległe. Teoretycznie równoległe złącza stykowe są bardziej odporne na naprężenia, ale biorąc pod uwagę, jak lekkie są diody LED, złącza krzyżowe prawdopodobnie nie są tak szkodliwe. Zyskasz dużo praktyki w lutowaniu drutu i nóg LED, więc możesz eksperymentować z różnymi technikami! Użyłem lutownicy z płaską końcówką i osobiście uważam, że zapewnia lepszą kontrolę nad plamami lutowniczymi i większą powierzchnię kontaktu z ciepłem.

Po wykonaniu lutowania użyj płytki stykowej do sprawdzenia LED, aby sprawdzić połączenia (ważne). Zaciśnij przewód dodatni na przewodzie i przeciągnij przewód ujemny przez krótkie nóżki diody LED. Wszystkie powinny się zapalić! Po sprawdzeniu, czy wszystko jest w porządku, delikatnie popchnij diody LED spod płytki, aby je przesunąć i wsuń drut po gwoździach. Możesz odciąć zapętlone końce, ale zdecydowanie zaoszczędź trochę długości!

Co się stanie, jeśli moja dioda LED się nie zaświeci?

Pierwszą rzeczą, którą możesz sprawdzić, jest to, czy masz odwróconą katodę i anodę. Następnie spróbuj przypiąć dodatni przewód do nogi LED zamiast całego przewodu. Jeśli twoja dioda LED świeci w ten sposób, możesz ją ponownie przylutować. Jeśli dioda nadal się nie świeci, wymień ją na inną.

Musimy zrobić 64 takie rzędy LED:)

Krok 3: lutowanie pionowych plasterków

Jako podgląd wszystkie anody w każdej warstwie są połączone, a wszystkie katody w każdej pionowej kolumnie są połączone. Teraz musimy zrobić pionowe plastry. Pamiętasz dwa gwoździe, które włożyliśmy w deskę do związania przewodów? Teraz włóż 14 kolejnych w podobny sposób:) (Uwaga: dobrze spiłuj końcówki paznokci! Będziesz mocno przyciskał palcami te końcówki.)

Teraz umieść 8 rzędów LED na desce i upewnij się, że ich nogi są skierowane w tę samą stronę. Zwróć uwagę, że przewody powinny być równoległe do rzędów gwoździ! Wciśnij diody LED tak, aby były na tej samej wysokości. Jeśli niektóre diody LED nadal wyskakują (być może z powodu krzywizny przewodu), przyklej końce taśmy samoprzylepnej do płytki. Teraz poprowadź przewody po gwoździach jak poprzednio. Mógłbym tylko patrzeć, żeby przewody były w przybliżeniu na tej samej wysokości, ale to jest w porządku, ponieważ naprawdę zależy ci na tym, aby diody LED były na tej samej wysokości.

Przylutuj przewody katodowe do przewodów. Zauważysz, że tutaj użyłem konfiguracji lutowania równoległego i stwierdziłem, że jest bardziej solidny i lepiej wygląda niż połączenia krzyżowe, ale było to bardziej czasochłonne, ponieważ musisz 1) zagiąć przewody szczypcami; 2) upewnić się, że wygięty odcinek dotyka przewodu głównego; 3) wygnij tę sekcję, aby znalazła się na odpowiedniej wysokości, ponieważ lutownica wejdzie pod kątem i potrzebujesz, aby lutownica dotykała obu przewodów jednocześnie.

Jeśli chcesz użyć różnych kolorów na różnych warstwach…

Upewnij się, że każdy z twoich plasterków odzwierciedla schemat kolorów. Na przykład, gdybym chciał, aby trzy górne warstwy były żółtymi diodami LED, środkowe dwie były pomarańczowymi diodami LED, a dolne trzy były czerwonymi diodami LED, umieszczę w tej kolejności trzy żółte kolumny LED, dwie pomarańczowe i trzy czerwone. Upewnij się, że kolejność kolorów i orientacja diod LED są spójne dla wszystkich ośmiu wycinków!

Użyj konfiguracji płytki prototypowej, aby przetestować wszystkie diody LED w każdym kawałku. Zdecydowanie łatwiej jest tu przelutować, gdy diody są zabezpieczone, a nie w środku.

Jeśli twoje przewody nie są same w sobie, NIE ściągaj jeszcze plasterka z gwoździ! Przeczytaj następny krok

Jeśli masz już proste przewody, delikatnie popchnij diody LED od dołu i zsuń plaster z gwoździ. Nie przycinaj jeszcze końcówek:)

Krok 4: Wspieranie pionowych plasterków

Jeśli twoje przewody mają pewną krzywiznę, tak jak moje, możemy je naprawić tak, aby znajdowały się na płaskiej płaszczyźnie, dodając sztywne podparcie wzdłuż obwodu. Wybrałem 12-calowe drewniane szpikulce, ponieważ są łatwo dostępne na Amazon. Przykleiłem szpikulce na obwodzie i dodałem małe kawałki w rogach, aby wzmocnić ramę. Zobacz zdjęcia po szczegóły. Zauważ, że tylko dwa szpikulce są całkowicie przymocowane do przewodów, a pozostałe dwa szpikulce znajdują się nad całą siatką. Polecam najpierw przetestować ramę bez narożników. Zauważyłem, że dodatkowe krótkie patyczki przeszkadzały diodom LED, gdy układałem plasterki, a połączenia klejowe są prawdopodobnie wystarczająco mocne, aby i tak utrzymać siatkę LED. Jeśli siatka nadal trochę się wybrzusza, dociśnij dwie niesklejone strony i przyklej przewody do szpikulców w kilku miejscach. Nie odcinaj jeszcze luźnych końcówek! W szczególności trzymaj sporą długość szaszłyków z boku, który będzie na dole sześcianu, abyśmy mogli trzymać diody LED z dala od podłogi.

Krok 5: Składanie kostki

Teraz, gdy mamy plastry, możemy zrobić kostkę! Uznałem, że łatwiej jest je układać w stos, niż łączyć ze sobą pionowe plasterki, ale jeśli masz współpracownika, możesz improwizować! Aby uniknąć błędów, najpierw przyklej plastry do innego zestawu szpikulców, a później dodaj przewody połączeniowe. Jak widać na zdjęciu, przykleiłem cztery szpikulce w rogach, aby pomóc wyrównać i podtrzymać warstwy. Pamiętaj, że najlepiej, aby warstwy były oddalone od siebie o 1 cal. Stwierdziłem, że moje diody LED spoczywają na drewnianej ramie z poprzedniej warstwy, więc nie muszę ich trzymać podczas klejenia, ale jeśli twoje plastry spoczywają na niższej wysokości, współpracownik lub kilka drewnianych listew (patrz zdjęcie) Wsparcie. Zanim przykleisz plasterki, upewnij się, że ich orientacja jest prawidłowa! Chcesz, aby końce katody i anody wskazywały spójne kierunki. Sprawdź również orientację diod LED.

BARDZO ważne jest, aby upewnić się, że diody LED zapalają się podczas układania każdej warstwy! Byłoby praktycznie niemożliwe, aby dostać się do środka sześcianu po złożeniu wszystkiego.

Możesz zauważyć, że moje drewniane ramy niekoniecznie pasują do siebie, ale jeśli spojrzysz na diody LED, pasują one lepiej! Ponieważ będziemy oglądać ten sześcian w ciemnym otoczeniu, niedopasowanie ramy jest dopuszczalne.

Następnie użyj dodatkowych przewodów, aby zlutować ze sobą przewody anodowe na tym samym poziomie. Jeśli masz trudności z utrzymaniem przewodów, spróbuj „przeplatać” przewody przez przewody (naprzemiennie, w jaki sposób przewód krzyżuje się z doprowadzeniami, od góry do dołu). W porządku, jeśli te przewody nie są idealnie proste, ponieważ główna konstrukcja LED jest już ustawiona, a boczne przewody po włączeniu LED są mało widoczne.

Aby być bezpiecznym (wolimy pomylić się z ostrożnością, tak?), ponownie przetestuj wszystkie diody LED. W tym momencie, jeśli jedna z lampek na środku sześcianu nie świeci, nie jestem pewien, czy istnieje prosty sposób, aby temu zaradzić: (Jednak gdybyś był skrupulatny w sprawdzaniu diod LED podczas układania stosu warstwy, diody LED powinny nadal być w porządku.

Teraz możemy usunąć nadmiar drutu ze wszystkich, z wyjątkiem dolnej strony. Teraz możemy tymczasowo odłożyć kostkę! Gratulacje! Teraz jesteśmy już w połowie drogi:)

Krok 6: Połączenia obwodu

Proszę zapoznać się ze schematami pdf przed rozmieszczeniem elementów obwodów na płytkach PC. Ten schemat dotyczy kostki RGB autorstwa Kevina Darraha, a ponieważ nasz sześcian ma jednokolorowe diody LED, nasze obciążenie pracą stanowi w rzeczywistości tylko jedną trzecią tego (mamy konkretnie jedną trzecią elementów sterujących katodą). Zdecydowanie zalecam umieszczenie wszystkich elementów obwodu na płytkach drukowanych, aby najpierw przetestować odstępy. Daj sobie więcej miejsca do pracy, zwłaszcza w przypadku tablic rejestrów przesuwnych i tablic kontrolnych anod. Następnie wyrzuć komponenty obwodu i lutuj tylko kilka na raz, ponieważ lutowanie jest mniej trudne bez przeszkadzania tak wielu elementów obwodu.

obwody anodowe i katodowe

Nasz projekt obwodu jest taki, że gdy wejścia obwodów anodowych i katodowych mają napięcie 5 V (lub WYSOKIE), dioda LED jest włączona. Przyjrzyjmy się najpierw obwodom anodowym. Kiedy wejście jest WYSOKIE, tranzystor szybko się nasyca, a napięcie kolektora spada do blisko 0, co oznacza, że bramka MOSFET jest ustawiona na NISKĄ. Ponieważ źródło MOSFET jest podłączone do 5 V, LOW na bramce oznacza, że napięcie drenu jest ustawione na WYSOKIE. Kondensator w Źródle pomaga w utrzymaniu stabilności systemu.

Gdy wejście sterowania katodą jest WYSOKIE, tranzystor jest ponownie nasycony i napięcie kolektora spada do 0V. Zacisk kolektora łączy się z diodą LED przez rezystor ograniczający prąd. Możesz wybrać rezystor ograniczający prąd na podstawie właściwości diody LED. Ponieważ używam czerwonych, pomarańczowych i żółtych diod LED, użyłem 100 omów. Widzimy, że teraz dodatnia strona diody LED jest podniesiona wysoko, a ujemna strona nisko, a dioda LED świeci.

Ponieważ mamy 64 doprowadzenia katodowe (każda kolumna) i 8 doprowadzeń anodowych (każda warstwa), potrzebujemy 64 zestawy sterowania katodą i 8 zestawów sterowania anodą. Zalecam, aby na tej samej płycie znajdowały się kompletne zestawy 8 elementów sterujących, ponieważ każdy rejestr przesuwny łączy się z 8 elementami sterującymi i wydaje się, że jest bardziej zorganizowany, jeśli 8 przewodów połączeniowych idzie w to samo miejsce. Uważaj, aby nie przepełnić desek! Poprowadzimy dużo przewodów, więc upewnij się, że masz wystarczająco dużo miejsca! Przylutuj wszystkie elementy do płyty. Jednym ze sposobów na zwiększenie stabilności powierzchni roboczej jest lutowanie elementów o tej samej wysokości (np. przylutuj tranzystory po wlutowaniu wszystkich rezystorów, aby uniknąć wypadania rezystorów). Dla każdego zestawu 8-katodowego obwodu sterującego upewnij się, że przylutowałeś jedną 8-pinową listwę, która wysyła dane do kostki LED.

Nie wynika to ze schematów, ale gdziekolwiek jest tranzystor, trzeba go podłączyć do GND i 5V

obwody rejestru przesuwnego

Rejestry przesuwne są połączone ze sobą 6 przewodami. Są one połączone równolegle dla 5V, GND, CLOCK, LATCH i BLANK oraz szeregowo dla DATA. Po podłączeniu przewodów upewnij się, że rejestry przesuwne katody znajdują się na końcu sekwencji, ponieważ DATA zawsze trafia na sam koniec linii szeregowej. Zasadniczo Arduino wysyła ciąg kodu binarnego, który przepływa przez połączenie linii DATA. Kod binarny jest następnie podzielony na 8 bitów na rejestr przesuwny. 8 zacisków rejestru przesuwnego jest następnie podłączonych do zestawu 8 elementów sterujących katoda/anoda. 5V zasila całą kostkę, a ponieważ mamy maksymalnie 64 diody świecące jednocześnie, upewnij się, że całkowity prąd nie przekracza limitu źródła zasilania. Pozostałe piny w zasadzie kontrolują, kiedy dane trafiają do rejestrów przesuwnych i kiedy dane są uwalniane do obwodów sterujących z rejestrów przesuwnych. Upewnij się, że każdy rejestr przesuwny ma swój własny 8-pinowy nagłówek, a każda płytka rejestru przesuwnego (z wyjątkiem ostatniego) ma 6-pinowy nagłówek, przez który przewód 5V, GND, ZEGAR, ZATRZASK, PUSTY i DANE może przejść do następna tablica rejestru przesuwnego.

Układ Arduino

Obwody w Arduino są bardzo proste. Zasadniczo mamy 6 przewodów wychodzących z Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK i DATA). Upewnij się, że twój przewód GND jest podłączony do GND Arduino (w rzeczywistości cały GND w tym projekcie powinien być podłączony), ale twój przewód 5 V nie jest! Zauważ, że Arduino na schemacie Darraha faktycznie pokazuje zaciski układu ATMEGA. Zobacz jeden z obrazów dołączonych do odpowiednich zacisków między chipem a Arduino.

Użyliśmy osłony śrub, aby uniknąć bezpośredniego prowadzenia przewodów do Arduino. Części, które należy przylutować do osłony śrub, to styki złącza szeregowego dla portów cyfrowych, 1 6-stykowa listwa i 1 2-portowa kostka zaciskowa. Możesz dodać kolejny rząd kołków nagłówka układającego po drugiej stronie, aby zachować równowagę. (Zauważ, że niebieskie bloki zacisków pokazane na zdjęciach w rzeczywistości nic nie robią). Przylutuj według schematów. Ważna uwaga: dla bezpieczeństwa podłącz zacisk 5 V na 6-pinowym złączu do 5 V źródła zasilania (czyli zielonego bloku zacisków), a NIE 5 V Arduino. W ten sposób Twoje Arduino jest zasilane przez komputer, a całe napięcie 5 V w twoim obwodzie jest dostarczane ze źródła zasilania. Jednak połącz wszystkie GND razem. Z obrazka można powiedzieć, że przylutowałem pin GND 6-pinowej listwy i pin GND listwy zaciskowej do listwy GND na osłonie śruby.

Chociaż nie znam sposobów sprawdzania obwodów rejestru przesuwnego, możemy i powinniśmy sprawdzić obwód sterowania anodą i katodą za pomocą płytki prototypowej. Zobacz zdjęcia, aby poznać szczegóły. Zasadniczo podłączamy wejścia na płytce, aby wszystkie miały napięcie 5V. Następnie możemy użyć multimetru do sprawdzenia napięć wyjściowych. Odkryliśmy, że napięcie wyjściowe z elementów sterujących anodą wynosi tylko około 4 V, ale jest to oczekiwana konsekwencja tranzystora MOSFET.

Wskazówki dotyczące okablowania:

• Nie oszczędzaj na długości przewodów połączeniowych między płytami! Będziesz mieć wiele tablic i wiele przewodów, a rozwiązywanie problemów byłoby wyraźniejsze i łatwiejsze, gdyby tablice były dobrze rozdzielone.
• Użyj różnych kolorów, aby odróżnić, który przewód jest którym. Jest to bardzo ważne, zwłaszcza biorąc pod uwagę liczbę potrzebnych przewodów. Następnie umieszczamy te przewody w obudowie przewodów w ustalonej kolejności. Użyj dobrej zaciskarki, aby zabezpieczyć końcówki przewodów.
• Bądź konsekwentny w stosowaniu nagłówków i obudowy drutu! W moim projekcie, dla pewnej płytki, wszystkie wejścia pochodzą z obudów z drutu, a wyjścia wychodzą przez nagłówki.
• Ponieważ zaciski nagłówka są dość blisko siebie, uważaj, aby nie lutować ze sobą przewodów, zwłaszcza jeśli nie masz doświadczenia w lutowaniu, tak jak ja! Trik, który okazał się pomocny, polegał na dociśnięciu drutu za pomocą lutownicy, aby stopić lut, a następnie za pomocą szczypiec zacisnąłem żyły w drucie razem i wepchnąłem go bliżej końcówki nagłówka. Odsuń lutownicę, a złącze lutowane powinno szybko ostygnąć i zachować swój kształt.

Krok 7: Montaż kostki

Zamiast przewlec sztywne katody przez 64 otwory, co w praktyce jest dość trudne, możemy najpierw przylutować przewody do wyprowadzeń, a następnie przeciągnąć przewody przez otwory. Aby umożliwić wyprowadzenie przewodów spod platformy montażowej, wywierć 9 otworów z boku uchwytu (8 na katodę i 1 na anodę).

Najpierw przytnij szaszłyki, aby były mniej więcej tej samej długości. Przetnij przewody katodowe tak, aby znajdowały się prawie na tej samej wysokości co szpikulce. Teraz zagnij ołów tak, aby za pomocą szczypiec uformować mały haczyk. Zdejmij około pół cala drutu i również wygnij drut. Zahaczyć przewód i przewód razem i zacisnąć haczyki szczypcami. Zapewnia to dobry kontakt między drutem a przewodem i uwalnia ręce do lutowania. Upewnij się, że umieściłeś zacisk radiatora przed najbliższym złączem lutowniczym LED, tak aby to złącze lutowane nie odchodziło od nowego ciepła. Jeśli nie masz zacisków radiatora, działają również zaciski krokodylkowe.

Dobrą praktyką jest sprawdzanie połączeń (zmierzyłem rezystancję złącza lutowniczego) po zakończeniu lutowania każdej warstwy, chociaż stwierdziłem, że metoda „hakowa” daje naprawdę mocne złącza lutownicze.

Teraz przeciągnij przewody przez otwory. Delikatnie pociągnij za przewody i popchnij platformę montażową, aby stykała się ze szpikulcami. Przeciągnij każdy zestaw 8 przewodów przez jeden otwór z boku platformy montażowej i zabezpiecz wiązkę kawałkiem taśmy elektrycznej. Ponieważ cztery boki sześcianu są równoważne, nie ma znaczenia, po której stronie grupujesz przewody. Sugeruję wykonanie na nich zacisków przewodów, aby można było szybko zmontować obudowę przewodu.

W przypadku połączeń anodowych przylutuj jeden przewód na każdym poziomie i wyprowadź go z jednego z otworów. Potrzebne będą dwa zaciski radiatora, aby zapobiec stopieniu sąsiedniego złącza lutowniczego.

Po zamontowaniu kostki ponownie przetestuj każdą diodę LED, aby upewnić się, że są w porządku.

Porady:

Nie oszczędzaj na długości drutu! Myślę, że moje przewody mają z łatwością 12 cali, ale nadal okazują się nieco krótsze.

Teraz jesteś gotowy, aby wszystko podłączyć i uruchomić kostkę!

Krok 8: Kod i multipleksowanie

Ze względu na krótki czas projektu pożyczyłem kod Darrah i wprowadziłem do niego jedynie drobne zmiany. Załączam wersję, z której korzystałem. Poczynił doskonałe komentarze do swojego kodu i polecam je przeczytać, aby lepiej zrozumieć, jak to naprawdę działa. Tutaj opiszę dwie kluczowe cechy jego kodu, multipleksowanie i modulację kąta bitowego.

Multipleksowanie

Wszystkie projekty kostek LED, o których czytałem, wykorzystują multipleksowanie i jest to technika, która pozwala nam sterować indywidualnym światłem. W przypadku multipleksowania jednocześnie świeci tylko jedna warstwa diod LED. Ponieważ jednak warstwy przechodzą z bardzo dużą częstotliwością, obraz „pozostaje” w naszej wizji przez chwilę i myślimy, że światło nadal tam jest. W oprogramowaniu przeciągamy jednocześnie jedną warstwę na WYSOKI, a wszystkie pozostałe na NISKĄ, więc tylko diody w tej warstwie mogą się świecić. Aby określić, które z nich się świecą, użyliśmy rejestrów przesuwnych do kontrolowania, która z 64 katod jest ustawiona na WYSOKO. Przed zapaleniem kolejnej warstwy ustawiamy anodę tej warstwy na LOW, aby żadne światła w tej warstwie nie mogły się zapalić. Następnie ściągamy anodę na kolejnej warstwie na HIGH.

Modulacja kąta bitowego

Technika BAM pozwala nam kontrolować jasność każdej diody LED w skali od 0 do 15. Jeśli nie potrzebujesz zmiany jasności, nie musisz tego wdrażać. Zasadniczo mamy czterobitową kontrolę, a ta kontrola odpowiada 15 cyklom przechodzenia od warstwy dolnej do warstwy górnej (pamiętasz, że w przypadku multipleksowania oświetlamy każdą warstwę na raz?). Jeśli zapiszemy 1 do pierwszego bitu, ta jedna dioda zapali się, gdy po raz pierwszy przejdziemy przez warstwy. Jeśli zapiszemy 1 do drugiego bitu, ta jedna dioda zaświeci się na następne dwa cykle. Trzeci bit odpowiada kolejnym 4 cyklom, a czwarty odpowiada kolejnym 8 cyklom (czyli mamy 15 cykli w pełnym zestawie). Powiedzmy, że chcemy ustawić diodę LED na 1/3 jej pełnej jasności, czyli 5/15. Aby to osiągnąć, zapisujemy 1 do pierwszego i trzeciego bitu oraz 0 do pozostałych dwóch, aby dioda LED włączała się w pierwszym cyklu, gasła na kolejne dwa, świeciła na kolejne cztery i wyłączała się na następnych 8. Ponieważ jedziemy przez to tak szybko, że nasza wizja "uśrednia" jasność i otrzymujemy 1/3 pełnej jasności.

Kostka LED jako wyświetlacz funkcji falowych?

Jedną z możliwości, o której myśleliśmy na początku tego projektu, było użycie tego wyświetlacza do pokazania funkcji falowych cząstek w kwadratowym pudełku. Napisałem w kodzie Arduino metodę, która wykreśla stan podstawowy i pierwszy stan wzbudzony, ale okazuje się, że rozdzielczość nie jest do końca wystarczająca. Stan podstawowy wydaje się w porządku, ale pierwszy stan wzbudzony wymaga pewnej interpretacji. Jeśli jednak zmrużysz oczy, możesz stwierdzić, że funkcja wygląda jak jeden wypukłość, gdy patrzysz na nią z jednego kierunku, a wygląda jak pełny cykl sinusoidalny, gdy patrzysz z drugiego kierunku. Tak powinna wyglądać amplituda funkcji falowej! Ponieważ nawet pierwszy stan wzbudzony wymaga pewnej interpretacji z perspektywy czasu, nie kodowałem innych, bardziej skomplikowanych.

Krok 9: Uruchom testy

Gratulujemy ukończenia kostki! Teraz spróbuj napisać własną funkcję wyświetlania i podziel się swoją pracą z rodziną i przyjaciółmi:)

Gdy twoja kostka będzie działała poprawnie, zaklej tył płytek PCB nieprzewodzącą taśmą, ponieważ wszystkie połączenia są teraz odsłonięte i mogą się zwierać.