Kostka LED Arduino Mega 8x8x8 RGB: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

„Chcesz więc zbudować kostkę LED RGB 8x8x8”

Od jakiegoś czasu bawię się elektroniką i Arduino, w tym budując kontroler przełączników wysokiego wzmacniacza dla mojego samochodu i sześciopasmowego sędziego Pinewood Derby dla naszej grupy Scouts.

Byłem więc zaintrygowany, a potem wciągnięty, gdy znalazłem świetną stronę Kevina Darraha z jego szczegółowymi wyjaśnieniami i filmami o budowie.

Było jednak kilka obszarów jego budowy, które, jak sądziłem, mógłbym poprawić.

Na plus:

• Szczegółowe wyjaśnienia Kevina dotyczące kodu Arduino wymaganego dla tego złożonego programu uprościły stronę kodowania kompilacji.
• Popieram użycie przez Kevina pojedynczych tranzystorów do napędzania każdej ze 192 katod. Chociaż wymaga to bogatej w komponenty konstrukcji sprzętowej, umożliwia twarde sterowanie każdą diodą LED bez ryzyka przeciążenia pojedynczego układu sterownika zarządzającego 8 (lub więcej) diodami LED.

Obszary, które chciałem poprawić:

• Musi być lepszy sposób zbudowania samej kostki, a poza tym w kostce 8x8x8 RGB jest ponad 2000 połączeń lutowniczych, a gdyby jeden z nich uległ awarii/uszkodzeniu w środku, byłby prawie niemożliwy do uzyskania dostępu i naprawy
• Całe to okablowanie!!!! Miałem w przeszłości pewne doświadczenie w projektowaniu płytek PCB, więc dążyłem do zbudowania jednej płytki drukowanej zarówno do obsługi znacznej liczby wymaganych komponentów, jak i samej kostki

Dalsze poszukiwania ujawniły kolejne projekty kostek, z których czerpałem inne obszary inspiracji.

Nick Schulze zbudował wspaniały przykład notatki, aczkolwiek z prostszym podejściem sprzętowym STP16 i 32-bitowym chipKIT UNO. Wykorzystałem jego projekt sześcianu, a nie Kevina.

Firma SuperTech-IT skupiła się na uproszczeniu strony sprzętowej za pomocą podejścia opartego na jednej płytce drukowanej, integrując i rozszerzając podejście programistyczne Kevina i Nicka z naciskiem na wyeliminowanie całego okablowania.

Więc plan został ustalony. Korzystając ze schematu Kevina, struktury Nick's Cube, zaprojektuj pojedynczą płytkę drukowaną i opracuj rozwiązanie, które zarówno uprości budowę, jak i wzmocni samą kostkę.

Krok 1: Wszystkie te diody LED

8x8x8 = 512 diod LED RGB. eBay jest tutaj twoim przyjacielem i kupiłem 1000 od chińskiego dostawcy.

Projekt, który wybrałem, wykorzystuje diody LED RGB ze wspólną anodą 5 mm – więc każda dioda LED ma przewód katody (ujemny) dla każdego z trzech podstawowych kolorów (czerwony/zielony/niebieski) i pojedynczy przewód anodowy (dodatni), który jest wspólny dla każdego z zabarwienie.

Testowanie diod LED

Chociaż był tani, byłem trochę zaniepokojony jakością. Ostatnią rzeczą, którą chcesz znaleźć niewypał LED w środku twojej kostki, więc zabrałem się do testowania każdej z 512 diod, których użyłbym.

Aby uprościć podejście, zaprojektowałem małą płytkę stykową i prosty program Arduino, który po naciśnięciu przycisku będzie sterował dwiema diodami LED: Czerwony>Zielony>Niebieski, a następnie wszystkie na biały.

Jedna dioda LED działałaby jako wspólny punkt odniesienia dla wszystkich pozostałych, aby zapewnić, że wszystkie diody LED mają wspólną jasność.

Kiedy już przyzwyczaisz się do wciskania diody LED do płytki stykowej, naciskania przycisku, obserwowania, jak dioda LED miga przez kolory, przeglądanie wszystkich 512 nie zajmuje zbyt wiele czasu. Na marginesie nie znalazłem ani jednego defektu i byłem bardzo zadowolony z jakości diod LED.

Wybór wartości rezystora ograniczającego prąd

Gdy płytka stykowa jest wyłączona, nadszedł dobry czas, aby przetestować i zweryfikować rezystory ograniczające prąd LED, których będziesz musiał użyć. Istnieje wiele kalkulatorów, które pomogą Ci wybrać odpowiednią wartość i nie będą one takie same dla wszystkich kolorów (czerwony prawie na pewno będzie miał inne wymagania niż zielony i niebieski).

Jednym z kluczowych obszarów, na który należy zwrócić uwagę, jest ogólny biały kolor, który emituje dioda LED, gdy wszystkie kolory RGB są włączone. Możesz zrównoważyć wartość rezystorów, aby uzyskać czysty biały kolor w granicach prądu diody LED.

Krok 2: Uproszczenie budowy kostki

Przyrząd do zbudowania każdego plastra 8x8

Zbudowania sześcianu o tej złożoności nie należy lekceważyć. Będzie to wymagało znacznej inwestycji twojego czasu.

Zaprojektowane przeze mnie podejście uprościło lutowanie każdego pionowego „plastra” kostki 8x8 w jednym zdarzeniu, w przeciwieństwie do budowania kolejno linii 8 diod, a następnie lutowania 8 z nich razem w oddzielnej operacji.

Do tego podejścia będziesz potrzebować przyrządu, a trochę czasu zainwestowanego tutaj przyniesie później ogromne korzyści.

Powyższe zdjęcie pokazuje prostotę tego projektu.

• Użyłem drewna iglastego o wymiarach 18 mm x 12 mm z lokalnego sklepu z narzędziami.
• Wywiercone otwory 8 x 5 mm pośrodku 18 mm boku, co 30 mm na 8 długościach, co pozwala na dodatkowe 50 mm długości na każdym końcu.
• Użyj dwóch kawałków drewna z każdej strony i przymocuj te 8 nawierconych sekcji, upewniając się, że są one równoległe do siebie i dokładnie 30 mm od siebie.
• Radziłbym użyć trochę kleju do drewna oprócz gwoździa/śruby podczas łączenia ich ze sobą. Nie chcesz, żeby ten jig się wyginał.
• Na górnym i dolnym końcu przyrządu ustawiłem inną długość i umieściłem trzy małe gwoździe/szpilki panelu w pilniku z każdą kolumną otworów na diody LED. Środkowy jest dokładnie w jednej linii, a pozostałe dwa w odległości 5 mm z każdej strony. Użyjemy tych gwoździ do zabezpieczenia prostych odcinków drutu użytego do uformowania kostki - więcej później.
• Na zdjęciach powyżej zauważysz inną długość drewna pod niewielkim kątem do pozostałych. To będzie ważne później, ponieważ będziemy ciąć nasze druty strukturalne pod tym kątem, co znacznie uprości pozycjonowanie każdego z tych pionowych plasterków w płytce drukowanej w późniejszym terminie.

Poświęć trochę czasu na zbudowanie tego przyrządu. Im dokładniejszy jesteś tutaj, tym dokładniejsza będzie Twoja ostatnia kostka.

Krok 3: Przygotowanie diod LED

Połączenia przewodów LED

Jedną z obaw, jakie miałem na poprzednich przykładach, o których czytałem, było użycie prostych połączeń doczołowych podczas lutowania diod LED do drutu oprawy. Prowadziłoby to do dwóch kluczowych problemów

• Bardzo trudne i czasochłonne jest trzymanie przewodu LED w pozycji obok drutu oprawy bez poruszania się wystarczająco długo, aby zapewnić dobre połączenie lutowane.
• Stawy tyłek mogą łatwo pękać - coś, czego chciałem uniknąć.

Zaprojektowałem więc rozwiązanie, w którym każda dioda LED jest przygotowana z pętlą na końcu każdego wyprowadzenia, przez którą przechodzi drut obramowania, który zarówno utrzymuje przewody w odpowiedniej pozycji podczas lutowania, jak i zapewnia połączenie mechaniczne oprócz lutowania w celu zwiększenia wytrzymałości.

Minusem tego było to, że przygotowanie każdej z 512 diod LED trwało dłużej – zrobiłem to w partiach po 64, kawałek po kawałku, i skróciłem to do około 3 godzin na plasterek.

Plusem jest to, że faktyczne lutowanie plastra przy użyciu poprzedniego przyrządu zajęło nieco ponad godzinę.

Uchwyt do gięcia LED

Zaprojektowałem przyrząd do wspomagania przygotowania diod LED - zdjęcie powyżej z kluczowymi wymiarami.

• Wziąłem jedną z wcześniej używanych szyn 18x12mm, wywierciłem otwór 5mm przez środek boku 18mm, a następnie położyłem tę szynę na małym panelu MDF (można użyć dowolnego kawałka drewna, to było właśnie to, co musiałem ręcznie) i przeniesiony na 5 mm otwór w szynie do środka płyty MDF.
• Używając wiertła, aby upewnić się, że zarówno otwór w szynie, jak i płyta MDF są wyrównane, weź ołówek i narysuj linię wzdłuż obu stron szyny wzdłuż płyty MDF.
• Usuń wiertło i szynę, a zostaniesz z otworem 5 mm w płycie MDF i dwiema równoległymi liniami po obu stronach, pasującymi do wymiarów szyny (18 mm od siebie).
• Narysuj kolejną linię przez środek 5mm otworu prostopadle do linii kolejowych.
• Użyłem drutu miedzianego ocynowanego 22 swg (wystarczała rolka 500 g), który ma szerokość 0,711 mm. Znalazłem w Internecie (ponownie eBay na ratunek) kilka wierteł 0,8 mm i użyłem ich jako wzorników, wokół których zgiąłbym diody LED, tworząc pętlę.
• Wywierć trzy wiertła 0,8 mm, środkowe na linii środkowej otworu LED 5 mm, pozostałe 5 mm od siebie i, co ważne, tuż poza linią szyny z dala od otworu LED na płycie MDF - nie na linii, ale z jednej strony wiertła po prostu dotyka linii kolejowej.
• Czwarte wiertło 0,8 mm jest następnie ponownie wiercone na linii środkowej 5 mm otworu LED na drugiej linii szyny i tym razem tuż wewnątrz linii szyny. Powyższy obrazek powinien nieco rozjaśnić ten opis.
• Pozostaw wiertła w drewnie tak, aby około 1-15 mm chwytu wiertła wystawało z płyty MDF.

Teraz potrzebujesz narzędzia - dobry projekt to zawsze taki, w którym musisz kupić specjalne narzędzie:-). Będziesz potrzebować małej pary płaskich szczypiec (znowu eBay za 2–3 GBP). Mają prosty, równoległy, długi nos i płaski koniec - patrz zdjęcie.

Przygotowanie LED

Teraz nadchodzi długie zadanie przygotowania każdej z 512 diod LED. Proponuję robić je partiami. Więcej szczegółów na zdjęciach powyżej

• Trzymaj diodę LED w szczypcach z czterema przewodami skierowanymi do siebie.
• WAŻNE - na tym etapie kluczowe znaczenie ma kolejność i orientacja odprowadzeń. Anoda będzie najdłuższą przewagą, drugą z czterech odprowadzeń. UPEWNIJ SIĘ, ŻE TO DRUGI OD PRAWEJ. Zrób to źle, a twoja dioda LED nie zaświeci się poprawnie, gdy będziemy je testować później - wiem, że popełniłem 2 błędy na 512.
• Trzymając diodę LED w szczypcach, włóż żarówkę LED do otworu 5mm w płycie MDF, jak pokazano na powyższym obrazku. Być może trzeba będzie trochę prześwitować otwór 5 mm u góry, aby zapewnić, że szczypce będą leżały płasko na płycie MDF.
• Zagnij kolejno przewody LED wokół wierteł, tworząc pętlę. Odkryłem, że jeśli wycofasz zgięcie klosza po zakończeniu, otworzy to pętlę o cień i pomoże usunąć pętle z wierteł podczas wyciągania diody LED z przyrządu
• Odetnij nadmiar z czterech przewodów w pobliżu pętli za pomocą małych przecinaków do drutu.
• Zegnij pętlę anodową, tę samą, o 90 stopni, tak aby pętla była skierowana pionowo w stronę żarówki LED
• Połóż gotową diodę LED na płaskiej powierzchni i upewnij się, że wszystkie przewody leżą płasko na powierzchni, niewielki nacisk na diodę LED spowoduje ich proste wyrównanie

Otóż to…. teraz powtórz 511 razy:-)

Krok 4: Budowanie plasterków

Prostowanie drutu obramowania

Mamy więc teraz przyrząd do robienia naszych plastrów 8x8 oraz pakiet przetestowanych i przygotowanych diod LED.

Wszystko, czego teraz potrzebujesz, to trochę drutu do kadrowania. trzymać wszystkie diody razem. Użyłem 500g rolki ocynowanego drutu miedzianego 22swg (znowu z eBay)

Teraz oczywiście będziesz chciał wyprostować drut, gdy wychodzi z rolki. Łatwe, choć kolejne ręczne zadanie. Odciąć odcinek drutu na długość i przytrzymać oba końce dwoma szczypcami i delikatnie pociągnąć i naciągnąć drut. Jeśli jesteś dobry, poczujesz, że drut się rozciąga, a potem możesz przestać, jeśli ciężka ręka złamie drut na szczypcach, gdy jest wystarczająco rozciągnięty. Oba sposoby są w porządku i nie tylko wyprostujesz drut, ale także trochę go utwardzisz, aby zachował swoją formę.

Na każdą ramę 8x8 potrzebujesz 24 odcinków wystarczająco długich, aby poprowadzić całą długość przyrządu, z kilkoma zapasami na końcach, aby owinąć się wokół kołków panelu, aby przytrzymać podczas lutowania. Ponadto będziesz potrzebować 8 odcinków prostopadłych przewodów anodowych, nieco szerszych niż szerokość przyrządu.

Budowanie plasterka 8x8

Teraz wyprostowane przewody przechodzimy do zabawnej części.

• Z przyrządem osadzonym na dwóch pionowych szynach i 8 wywierconymi szynami poprzecznymi skierowanymi do ciebie, wepchnij 8 diod LED do jednej kolumny na raz, z trzema nogami diod LED skierowanymi do ciebie.
• Teraz przeciągnij wyprostowany drut ramy przez środkowe pętle wyprowadzeń diod LED wszystkich 8 diod LED i przywiąż każdy koniec, owijając styki panelu.
• Powtórz to dla dwóch zewnętrznych drutów ramy.
• Następnie powtórz powyższe kroki dla pozostałych 7 kolumn.

Teraz będziesz mieć 64 diody LED połączone razem z 24 pionowymi przewodami obramowania. Upewnij się, że wszystkie diody LED przylegają równo do drewnianych szyn i wyprostuj wszelkie nogi LED, aby usunąć wszelkie niespójności.

Teraz wyłam lutownicę i napraw wszystkie 192 połączenia między pętlami LED a przewodami oprawy. Nie zamierzam tutaj wyjaśniać, jak lutować, istnieje wiele doskonałych samouczków, które wyjaśniają to znacznie lepiej niż ja.

Skończone? Poświęć chwilę, aby podziwiać swoją ręczną robotę, odwracając przyrząd. Nadal musimy dodać druty obramowania Anody.

Teraz możesz zobaczyć, dlaczego wygięliśmy pętle anodowe o 90 stopni.

• Weź 8 wyprostowanych drutów obramowania anody i ponownie przeciągnij przez każdą z 8 diod LED w każdym rzędzie.
• Przyciąłem drut na szerokość przyrządu, ale nie próbowałem go przymocować do kołków panelu.
• Po zakończeniu poświęć chwilę, aby wyprostować wszystkie diody LED, aby upewnić się, że masz proste, spójne biegi i ponownie przylutuj wszystkie 64 punkty połączeń.

Testowanie wycinka 8x8

Jeden kawałek w dół, ale zanim wytniesz go z przyrządu, najpierw go przetestuj. W tym celu potrzebujesz źródła 5 V (z Arduino lub płytki testera LED) i pojedynczego rezystora (zrobi wszystko, co około 100 omów).

• Podłącz jeden przewód do uziemienia, będzie on używany na wszystkich 24 przewodach oprawy katody.
• Podłącz drugi przewód do 5V przez rezystor.
• Przytrzymaj przewód 5v do jednego z przewodów obramowania na 8 poziomach anody
• Przeprowadź przewód uziemiający przez każdy z 24 przewodów oprawy katody.
• Sprawdź, czy każda dioda LED świeci się na czerwono, zielono i niebiesko dla każdej z 8 diod LED podłączonych do tego samego przewodu anodowego.
• Teraz przenieś przewód 5V na wyższy poziom i uruchom test ponownie, aż sprawdzisz każdy poziom, każdą diodę LED i każdy kolor.

Jeśli zauważysz, że jedna dioda LED nie działa, prawdopodobnie pomyliłeś przewód anody na diodzie LED podczas zginania przewodów LED. Jeśli zauważysz, że jedna nie działa, sugeruję wycięcie i wyjęcie diody LED, zabranie zapasowej przygotowanej diody LED, otwarcie pętli na przewodach LED, wsunięcie nowej diody LED do uchwytu i jak najlepsze zagięcie pętli wokół przewodów oprawy możesz.

Po przetestowaniu możesz teraz wyciąć slajd z przyrządu. W tym celu przetnij drut oprawy w górnym rzędzie w pobliżu pętli wyprowadzeń LED i przetnij dolne druty oprawy wzdłuż lekko ustawionej pod kątem ramy przyrządu.

Na razie zostaw wszystkie długie końce drutu obramowania, posprzątamy je później, gdy zbudujemy sześcian.

Jeden w dół, jeszcze 7 do zrobienia.

Wierzę, że osiągnąłem swój pierwszy cel i opracowałem rozwiązanie, które uprości budowę plastrów sześcianu.

Krok 5: Na elektronikę

Projektowanie PCB

Moim drugim celem było usunięcie całego okablowania, ale pozostawienie miejsca na pewną elastyczność.

W tym celu postanowiłem, że będę:

• Wyciągnij 6 przewodów sterujących procesora z płyty za pomocą złącza. Większość sterowników kostek, które widziałem, używa pochodnej SPI do przesyłania danych, która wymaga 4 wejść - Data, Clock, Output enable i Latch - plus dodałem 5V i Ground, dzięki czemu możemy zasilać procesor z tego samego kabla.

• Pozostaw otwarte połączenia szeregowego wejścia i wyjścia szeregowego między układami rejestru przesuwnego 74HC595, aby można było zdefiniować różne pętle między układami.

  • Schemat Kevina dotyczy najpierw sterownika anody, a następnie wszystkich 8 chipów sterujących jednym kolorem, a następnie kolejnych dwóch kolorów, co daje w sumie 25 rejestrów przesuwnych.
  • Schemat Nicks ma osobną pętlę z powrotem do procesora dla każdego koloru.
• Pozwalają na sterowanie warstwami anodowymi przez własny rejestr przesuwny lub bezpośrednio z procesora z 8 oddzielnymi połączeniami.

Dodatkowo chciałem

• Używaj elementów przewlekanych (do czego jestem przyzwyczajony).
• Ograniczę się do dwuwarstwowej płytki PCB (znowu jak w moim doświadczeniu).
• Umieść wszystkie komponenty po jednej stronie PCB (spodzie) i pozwól, aby plastry LED były przylutowane bezpośrednio do górnej strony PCB.

Tak więc miała to być duża płyta (270mm x 270mm) do podtrzymywania sześcianu z 30mm odstępem między diodami LED - mimo to wciąż było to ściśnięcie, aby zmieścić wszystkie komponenty i ścieżki.

W przeszłości z powodzeniem korzystałem z kilku różnych programów do projektowania PCB.

Ze względu na łatwość użytkowania Pad2Pad jest świetny, ale jesteś ograniczony kosztami ich produkcji, ponieważ nie możesz eksportować plików Gerber. Do tej kompilacji użyłem DesignSpark (nie tak prostego w użyciu jak Pad2Pad, ale mogę eksportować pliki gerber) i od tego czasu eksperymentuję z Eagle (bardzo wydajne narzędzie, ale wciąż idę w górę krzywej uczenia się).

Nie odważę się zsumować godzin spędzonych na projektowaniu oprogramowania PCB, wymagało to wielu prób, ale jestem bardzo zadowolony z wyniku. W mojej pierwszej wersji brakuje kilku śladów, ale można je łatwo zastąpić. Do produkcji małej partii płytek użyłem i polecam SeeedStudio. Dobra odpowiedź na pytania, konkurencyjne ceny i szybka obsługa.

Od tego czasu zastanawiam się nad zaprojektowaniem wersji SMD, którą mógłbym wtedy wykonać ze wszystkimi komponentami już umieszczonymi i przylutowanymi.

Wiele komponentów

Jeśli chodzi o komponenty, użyłem następujących (zgodnie ze schematem Kevina)

• 200 tranzystorów NPN 2N3904
• 25 kondensatorów 100nF
• 8 kondensatorów 100uF
• 8 MOSFETÓW IRF9Z34N
• 25 rejestrów przesuwnych 74HC595
• 128 Rezystory 1/8W 82 Ohm (rezystory ograniczające prąd z czerwoną diodą LED)
• 64 Rezystory 130 Ohm 1/8W (rezystory ograniczające prąd z zieloną i niebieską diodą LED)
• 250 rezystorów 1k Ohm 1/8W (z dodatkami)
• 250 rezystorów 10k Ohm 1/8W (z kilkoma dodatkami)
• 1 zasilacz 5v 20A (więcej niż wystarczająco)
• 1 Arduino Mega (lub wybrany procesor)
• niektóre szpilki jednorzędowe do podłączenia do Arduino
• trochę kabla połączeniowego do tworzenia szeregowych pętli wejścia / wyjścia między rejestrami przesuwnymi
• 6-pinowy kabel z nagłówkiem do złącza na płycie;
• kabel zasilający i wtyczka 240 V;

Używałem i polecam Farnell Components do zamawiania ich w Wielkiej Brytanii, zwłaszcza biorąc pod uwagę ich serwis następnego dnia i konkurencyjne ceny.

Lutowanie… dużo lutowania

Potem było kilka godzin lutowania wszystkich elementów na płytce. Nie będę tutaj omawiał szczegółów, ale kilka lekcji, których się nauczyłem, to:

• Miej pod ręką pompkę lutowniczą i knot lutowniczy - będziesz jej potrzebować.
• Pióro topnikowe naprawdę działa, chociaż później jest brudno posprzątane
• Użyj lutu o małej średnicy - uznałem, że najlepiej jest to lut 0,5 mm 60/40 cyna/ołów 2,5%.
• Szkło powiększające jest przydatne do wykrycia wszelkich mostków lutowniczych.
• Nie spiesz się, zrób partię na raz i sprawdź wszystkie połączenia przed przejściem do następnego obszaru.
• Jak zawsze utrzymuj grot lutownicy w czystości.

Biorąc pod uwagę czerwony kolor diod LED, prawdopodobnie potrzebna będzie inna wartość rezystora niż zielona i niebieska, zaznaczyłem rezystory ograniczające prąd na płytce PCB A, B i C. Teraz nadszedł czas, aby określić ostateczną orientację plastrów w porównaniu do PCB, aby określić, które wyprowadzenie diody LED jest powiązane z położeniem rezystora ograniczającego prąd.

Po zakończeniu wyczyściłem płytkę środkiem do czyszczenia PCB, zmyłem wodą z mydłem i dokładnie osuszyłem.

Testowanie gotowej płytki drukowanej

Zanim odłożymy to na bok, musimy sprawdzić, czy wszystko działa.

Załadowałem kod Arduino Kevina (w przypadku mega trzeba dokonać drobnych zmian) i opracowałem prosty program testowy, który będzie stale włączał i wyłączał wszystkie diody LED.

Testować:

• Zrobiłem przewód testowy LED, biorąc pojedynczą kolorową diodę LED, przytrzymując rezystor 100 Ohm do jednego z wyprowadzeń, a następnie dodając długi przewód do każdego z otwartych końców. Trochę taśmy elektrycznej wokół otwartych przewodów, aby zatrzymać wszelkie zwarcia i zaznaczyć przewód dodatni (anodowy) od diody LED.
• Podłącz procesor (w moim przypadku Arduino mega) do płyty za pomocą 6 złączy
• Podłącz zasilanie do płyty z zasilacza
• Podłącz przewód pomiarowy anody do źródła 5 v na płycie;
• Następnie umieść przewód katodowy z przewodu testującego LED kolejno na każdym ze złączy katody kostki PCB.
• Jeśli wszystko jest w porządku, dioda LED na przewodzie testowym powinna migać i gasnąć, jeśli tak, przejdź do następnej.
• Jeśli nie miga, jesteś w stanie znaleźć błąd. Najpierw sprawdziłbym twoje połączenia lutowane pod kątem suchych połączeń, poza tym sugerowałbym, abyś pracował po kolei z dala od rejestrów przesuwnych, sprawdzając komponent na raz.

Przetestuj wszystkie 192 katody, a następnie zmodyfikuj swój kod, aby przetestować sterowniki warstwy anodowej, zamień przewód testowy LED i podłącz go do uziemienia oraz przetestuj każdy z 8-warstwowych sterowników.

Po ukończeniu i przetestowaniu płytki PCB naprawdę zaczyna się zabawa – teraz można zbudować kostkę.

Krok 6: Budowanie kostki

Przygotowanie złączy poziomu anodowego - kolejny przyrząd

Mamy jeszcze jeden przedmiot do wyprodukowania, zanim zaczniemy lutować twoje plastry 8x8 na płytce drukowanej.

Gdy dodajemy plasterki, będziemy musieli dodać nawiasy klamrowe na zewnątrz każdego plasterka, łącząc ze sobą plasterki poziome.

Biorąc pod uwagę, że połączyliśmy wszystkie diody LED z pętlami z przewodami obramowania, nie zatrzymujmy się teraz.

Aby zbudować krzyżulce anodowe:

• Weź kolejny kawałek drewna, którego użyłeś na szynach i narysuj linię wzdłuż środka szyny.
• Zrób 8 znaków wzdłuż tej linii w odległości 30 mm.
• Weź 8 wierteł o średnicy 0,8 mm i wywierć je w drewnie, pozostawiając wiertło w drewnie z trzonkiem wystającym około 10 mm nad powierzchnię.
• Odetnij kawałek drutu obramowania i wyprostuj go jak poprzednio.
• Owiń jeden koniec drutu wokół pierwszego wiertła, tworząc pętlę, a następnie owiń drut wokół każdego kolejnego wiertła, tworząc prosty drut z 8 pętlami wzdłuż jego długości.

Wymaga to trochę praktyki, ale spróbuj manipulować drutem po uformowaniu wszystkich pętli, aby uzyskać drut tak prosto, jak to możliwe. Delikatnie oderwij drut od wierteł, a następnie spróbuj go całkowicie wyprostować.

Do ostatecznej kostki będziesz potrzebować 16 odcinków drutu z 8 pętlami, ale podczas procesu budowy przydatne jest posiadanie kilku odcinków dwóch i trzech długości pętli, aby podeprzeć każdy nowy plaster z sąsiadem.

Wreszcie możemy zbudować sześcian

Będziemy musieli podnieść PCB z powierzchni, aby wyrównać i opuścić każdy plasterek na PCB. Użyłem kilku do małych plastikowych pudełek po obu stronach płytki drukowanej.

Pamiętając o orientacji kawałka wybranego wcześniej podczas określania położenia rezystorów ograniczających prąd, możesz teraz obniżyć pierwszy kawałek do otworów w PCB na jednym końcu. Proponuję zacząć od najdalszego zestawu dołków od siebie i pracować nad sobą.

W tym miejscu widzimy zaletę cięcia pod kątem drutów oprawy katodowej. Umożliwi to zlokalizowanie każdego z 24 przewodów katodowych indywidualnie.

Aby wesprzeć plaster i określić jego położenie w pionie, użyłem drewnianej szyny, której użyliśmy do wykonania złącz anodowych i umieściłem ją wzdłuż płytki drukowanej pod pierwszym zestawem diod LED. Dzięki kwadratowi inżynierskiemu zapewniającemu, że plaster jest prostopadły do PCB i równy od końca do końca, możesz teraz przylutować druty oprawy katody do PCB.

Możesz teraz przetestować ten wycinek, ale uznałem, że najlepiej jest umieścić pierwsze dwa wycinki na płytce drukowanej i użyć krótkich 2-pętlowych złączy anodowych w kilku miejscach wzdłuż dwóch wycinków przed wstępnym testowaniem, aby te pierwsze dwa wycinki były bardziej stabilne. Po tych pierwszych dwóch testach każdy kawałek po kolei przed dodaniem następnego.

Testowanie plastrów

Sterowniki anod znajdują się wzdłuż jednego z boków płytki drukowanej, aw płytce znajdują się otwory, w których ostatecznie podłączymy każdą warstwę do jej sterownika. Na razie użyjemy ich z kilkoma drutami do kłód i 8 miniaturowymi krokodylkami, aby przymocować kolejno do każdej warstwy w każdym kawałku.

Po przylutowaniu katod do PCB i anodach podłączonych do sterowników za pomocą przewodów i zacisków, możemy następnie przetestować plasterek, modyfikując kod, którego użyliśmy do przetestowania PCB za pomocą nowej animacji.

• Napisz prostą animację, aby zaświecić wszystkie diody LED w twoim plastrze na każdy kolor na raz (wszystkie czerwone, potem zielone, potem czerwone, a następnie wszystkie włączone dla białego). Możesz zdefiniować numer wycinka jako zmienną, aby móc to zmienić podczas testowania każdego wycinka po kolei.
• Podłącz procesor i zasilanie do PCB i włącz.
• Sprawdź, czy wszystkie diody LED świecą się we wszystkich kolorach.

Jedyną wadą, jaką tu zaobserwowałem, była sucha spoina na jednym z pionowych drutów obramowania katody.

Przylutuj i przetestuj po kolei każdy plasterek.

Prawie jesteśmy na miejscu. Są jeszcze dwa elementy, które musimy dodać do kostki, teraz przylutowaliśmy i przetestowaliśmy wszystkie 8 plastrów.

Złącza warstwy anodowej

Teraz możemy wyłamać złącza anodowe za pomocą 8 przygotowanych wcześniej pętli.

Przeciągnij je przez plasterki, łącząc tę samą warstwę w każdym plasterku na obu slajdach. Przesunąłem moje, aż znalazły się około 5 mm od najbliższego przewodu katodowego LED. Upewnij się, że wyglądają prosto i są wypoziomowane przed przylutowaniem wszystkich pętli i połączeniem każdej z 8 warstw anod.

Złącza sterownika anody

Usuń wszystkie przewody poprzednio używane do testowania plastrów z otworów sterownika anody w płytce drukowanej i upewnij się, że otwory są wolne od lutu - knot lutowniczy jest tutaj twoim przyjacielem.

Każdy z 8 sterowników anod na płytce drukowanej musi być podłączony do osobnej warstwy na płytce drukowanej. Sterownik anodowy najbliższy złączom zasilania na płytce drukowanej powinien być podłączony do najniższego poziomu, a następnie cofać się stopniowo w kierunku tylnej części płytki drukowanej i ósmej warstwy.

Zagnij mały kąt prosty w kawałku wyprostowanego drutu ramy i opuść dłuższy bok drutu przez kostkę do otworu sterownika anody na płytce drukowanej. Upewnij się, że przewód jest prosty i równy, nie dotyka żadnego innego przewodu w kostce, a następnie przylutuj go do warstwy anodowej kostki i do PCB

Kompletny dla wszystkich 8 sterowników anod.

Krok 7: Zakończono

Kompilacja się skończyła, gotowe.

Z całym przygotowaniem, budowaniem, testowaniem, które wykonałeś, jest teraz proste.

• Podłącz zasilanie do PCB
• Podłącz procesor do płytki drukowanej.
• Zasilanie włączone.
• Załaduj lub włącz animacje w swoim oprogramowaniu, wgraj do procesora i pozwól mu działać

Tworzenie sprawy

Po tych wszystkich godzinach będziesz chciał chronić swoją inwestycję.

Zrobiliśmy obudowę z kilku dębowych desek i małego arkusza sklejki i wbudowaliśmy z tyłu wlot, w którym mogliśmy uzyskać dostęp do zasilacza i Arduino, a także zamontowaliśmy wtyczkę USB z tyłu obudowy, aby ułatwić dostęp do przeprogramowania.

Następnie wykończyliśmy go akrylową obudową ze sklepu Acrylicdisplaycases.co.uk. Bardzo dobrze polecam.

Do Ciebie

Teraz możesz zwrócić uwagę na dwie rzeczy:

• Jaki rodzaj wspornika/pudełka chcesz zaprojektować i zbudować, aby wesprzeć płytkę drukowaną i pomieścić zasilacz i procesor - pozostawiam to twojej wyobraźni.
• Wejdź do kodu i zacznij projektować i pisać własne animacje. Kevin, Nick i SuperTech-IT wykonali tutaj świetną robotę, aby rozpocząć cię na właściwej drodze.

Krok 8: Klip produktu końcowego w akcji

Dziękuję Kevinowi i SuperTech-IT za animacje plus kilka własnych, które do tej pory stworzyłem

Krok 9: Animacja - Węże

Jedna z moich własnych animacji do udostępnienia za pomocą kodu Kevina Darraha

Wywołaj następujące w void Loop

węże(200); // Iteracje

Krok 10: Gdy wejdziesz do rowka

Mój brat i ja zbudowaliśmy po jednym i pracujemy nad trzecim:-)

AKTUALIZACJA - Trzecia kostka jest już gotowa i zamierzamy wystawić ją na sprzedaż na eBayu wraz z dwiema zapasowymi płytkami PCB (i instrukcjami).

Wprowadzimy kilka poprawek na płytce drukowanej głównie w celu wsparcia rozwoju naszego następnego projektu - kostki LED 16x16x16 RGB

Krok 11: Najnowsza wersja mojego Arduino Mega Code

W załączeniu znajdziecie tutaj najnowszą wersję mojego kodu.

Jest to głównie zaczerpnięte z rozwiązania opracowanego przez Kevina Darraha tutaj, ale przeniosłem to do Arduino Mega i dodałem do animacji z innych źródeł lub sam opracowałem.

Wyprowadzenia Arduino Mega to:

• Zatrzask - bolec 44
• Puste - pin 45
• Dane - pin 51
• Zegar - pin 52