4x4x4 Led Cube: 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Ինչու՞ կառուցել այս LED խորանարդը:

* Ավարտելուց հետո կարող եք ցուցադրել գեղեցիկ և բարդ նախշ:

* Դա ստիպում է մտածել և լուծել խնդիրը:

* Funվարճալի և գոհացուցիչ է տեսնել, թե որքան լավ է ամեն ինչ հավաքվում:

* Smallոդման և էլեկտրոնիկայի ոլորտում սովորելու համար դա փոքր և կառավարելի նախագիծ է, և դեռ բավականաչափ մեծ է `շլացուցիչ և տպավորիչ նախշեր ցուցադրելու համար:

* Արդուինոյի կոդը կառավարելը բավականին հեշտ է:

* Համեմատաբար ցածր գին բարձր ժամանցի համար և այն հսկայական գումարը, որը դուք կսովորեք, եթե նոր եք էլեկտրոնիկայի ոլորտում:

Սկզբում ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես պատրաստել այս արագ 4x4x4 լուսարձակվող խորանարդը, որի ստեղծման համար պահանջվում է ընդամենը մի քանի ժամ աշխատանք (երբ դուք պատրաստում եք ջիգերը), բայց նաև ամուր դիզայն է: Ես ամեն կերպ կփորձեմ բացատրել, որպեսզի բոլորը հասկանան իմ դիզայնի ընտրությունը: Ի վերջո, ես կբացատրեմ, թե ինչպես ծրագրավորել նոր նախշերը 2 տարբեր եղանակներով:

Պարագաներ

Մասեր:

1. 10 սմ * 15 սմ նախատիպային տախտակ - 1x $ 2 եա
2. sn74hc595n - 2x $ 0.57 ea
3. 120 օմ դիմադրողներ - 16x $ 0.04 եա (արժեքը կախված է ձեր LED- ից, տես քայլ 7)
4. 10k ohm դիմադրողներ - 4x $ 0.10 ea
5. Fqp20n06l N ալիք MOSFETS - 4x $ 0.95 ե
6. Arduino nano v3 - 1x 22 դոլար
7. 5.5 մմ տրամաչափի խցիկ - 1 անգամ ըստ ցանկության ՝ 0.35 դոլար
8. Պահածոյացված պղնձե մետաղալար 20 AWG - 15 ֆուտ 0,12 դոլար/ֆտ
9. Ibապավենային մալուխ 40 դիրիժոր կամ այլ փոքր չափիչ (AWG) մետաղալար ՝ 1 մետրից պակաս $ 2.3/ֆտ
10. 5 մմ նրբատախտակ 6 ", 12" - 1 x $ 2 եա
11. զոդ.8 մմ - 1x $ 10.89 եա
12. 1 "x 6" x 4 'տախտակ - 6 "8,39 $ եա
13. 5 մմ ցրված լուսադիոդներ - 64 դոլար 15 հավաքածու
14. 100nf կերամիկական գլխարկ - 2x 0.25 դոլար

Մեկ խորանարդի մոտավոր արժեքը `40 դոլար (եթե մասերը մեծածախ գնվեն, դրա արժեքը զգալիորեն կնվազի)

Գործիքներ:

1. Ասեղ քթի տափակաբերան աքցան x2
2. Լվացվող դանակներ կամ կողային կտրիչներ
3. Sոդման երկաթ
4. Մետաղալարեր
5. Սեղանի սղոց
6. Գայլիկոն (խորհուրդ է տրվում օգտագործել փորվածք)
7. Hacksaw կամ խմբի սղոց
8. Համակարգիչ `ծրագրավորման համար

Քայլ 1: Առաջին ջիգը **

Առաջին ջիգը բաղկացած է 2) 0.8 մմ տրամաչափի բիտերից, նախատիպի տախտակից և LED- ի համար նախատեսված 5 մմ անցքից: Սկսեք ՝ վերցնելով ձեր նախատիպի տախտակը (առնվազն 2 սմ լայնություն և 2.54 մմ (0.1 ") տարածություն կենտրոնից դեպի անցքերի կենտրոն) նշեք առաջին կետը տախտակի եզրերից մեկին: Այնուհետև շարժվելուց հետո ուղիղ գծով մեկ այլ նշան դրեք: ևս 3 անցք: Այնուհետև նշեք այն կետը, որը գտնվում է 2 անցքով ավելի վերևում (տե՛ս պատկեր #1): Հաջորդը, կենտրոնում նշված անցքով, անցեք 5 մմ անցք, ես օգտագործեցի 13/64 դյույմանոց բիտ և այն լավ աշխատեց: Լավագույնն այն է, եթե դուք օգտագործեք ավելի փոքր բիթեր և աշխատեք մինչև 13/64 դյույմ միայն համոզվելու համար, որ այն կատարյալ կենտրոնացած է անցքի վրա, եթե ամբողջ խորանարդը անջատված չէ: Այնուհետև արտաքին գծանշման վրա օգտագործեք 0.8 մմ բիթերը `փոքր -ինչ լայնացնելու համար: անցքեր: Համոզվեք, որ բոլոր անցքերն ուղղահայաց են նախատիպի տախտակին, եթե առկա է, օգտագործեք փորվածք, բայց ձեռքի գայլիկոնը կաշխատի: Կտրեք 3) 1 "քառակուսիներ: Ամենահեշտ է օգտագործել սղոց, բայց ձեռքի սղոցը նույնպես կաշխատի: Էլմերի սոսինձով պատրաստեք փայտի մի փոքրիկ կույտ, որի բոլոր ծայրերը շարված են միմյանց հետ: Ի վերջո, կպցրեք այն նախատիպի տախտակին, սեղմելով այդ ամենը և սպասեք: Երբ ամեն ինչ չորանա, նորից փորեք ամեն ինչ այնպես, որ նախատիպի տախտակի անցքերը ամբողջ ճանապարհով անցնեն փայտյա պատյանով: Տեղադրեք 0.8 մմ բիթերը եզրին պատրաստված անցքի մեջ: Եթե ամեն ինչ ճիշտ է արված, ապա այն պետք է նման լինի #2 նկարին:

** Պատկերված ջիգերը նախատեսված են 8*8*8 LED խորանարդ պատրաստելու համար, որպեսզի դրանք փոքր -ինչ չափազանց մեծ լինեն: Ձեր ջիգը ավելի փոքր կլինի: Այս ջիգերը հիմնված են Սթիվ Մենլիի նախագծերի վրա ՝ նրա 8*8*8 RGB LED խորանարդի համար: Այն հիանալի տեսք ունի և աշխատում է: Ես խորհուրդ կտայի դիտել նրա տեսանյութերը:

նրա you-tube ալիքը

Քայլ 2: Երկրորդ ջիգ **

Երկրորդ ջիգը պատրաստված է 5 մմ նրբատախտակից: Սկսեք ՝ նշելով և կտրելով 3 կտոր, որոնք 4 «2» են: Դրա համար ես օգտագործեցի ժապավեն, բայց ձեռքի սղոցը նույնպես կաշխատի: Մասերից մեկի վրա երկու ծայրերում նշեք 1 "2" կողմում և գծեք երկուսի միջև: Նախկինում կատարված գծի 4 "կողքով անցեք 1/2 -ով" հաջորդ նշանը պետք է լինի ընթացիկից 1 ", մինչև որ հասնեք տախտակի ծայրին: Մյուս երկու կտորները պետք է հավասարեցվեն և սոսնձվեն էլմերի սոսինձով Երբ սոսինձը չորանա, վերցրեք ինչպես նշված հատվածը, այնպես էլ սոսնձված հատվածը, դրանք ամրացրեք միմյանց: Տախտակի վրա գծերի հատման 5 մմ (13/64) անցքեր հանեք: Վերջնական քայլը սոսնձված կտորի անցքեր կատարելն է: ավելի մեծ, ես գնացի 1/4 դյույմով:

Քայլ 3: Երրորդ ջիգ **

Երրորդ ջիգը պատրաստված է 1 "x 6" կտորից: Սկզբում տախտակը կտրեք ավելի կառավարելի հատվածով ՝ մոտավորապես 5 դյույմ երկարությամբ: Դա անելուց հետո կարող եք այն տանել սեղանի սղոց ՝ այգիները մոտ 1/4 խորությամբ կտրելու համար, ցանկացած կողմնորոշում կգործի: Նրանք պետք է ունենան միջակայք: 1 դյույմ կենտրոն ՝ պուրակների կենտրոնից: Կերֆը (սղոցի սայրով պատրաստված անցքը) պետք է ունենա 0,1 դյույմ լայնություն: Սկսեք ՝ տախտակի եզրից կտրելով առաջին անցքը դյույմով: Այնուհետև փակեք սղոցը և ցանկապատը տեղափոխեք 1 դյույմ: Կրկնեք այս գործընթացը մինչև ձեր տախտակի մեջ կտրված 4 անցք: Սեղանը պետք է նման լինի վերը նշված նկարին:

Քայլ 4: Առաջին ջիգի օգտագործումը

Սա կառուցվածքի առավել միապաղաղ մասն է, որը ճկում է LED- ների բոլոր հաղորդալարերը: Պատճառն այն է, որ ցանկանում եք օգտագործել այս ջիգը, այն է, որ ունենաք ամուր կառուցվածք, որը հիանալի տեսք ունի: Վերցրեք ձեր առաջին ջիգը, որը թեքում է կաթոդը (կարճ կապար տես նկարը 2) մինչև ավելի մոտ (0.2 ) հորատիչ, ապա փաթաթեք այն բիտով և թուլացրեք: Վերցրեք անոդը և թեքեք այն երկրորդ բիտի շուրջ և թուլացեք: Կտրեք ավելորդը կապար, ողողիչ կտրիչներով / կողային կտրիչներով և հեռացրեք LED- ը: Հարթեցրեք և՛ անոդը, և՛ կաթոդը: Կաթոդը ոլորեք 90 աստիճան այնպես, որ այն ուղղված լինի ներքև (տե՛ս նկար 3) շարունակեք գործընթացը ևս 63 անգամ:

Նշում. Հաճախ օգտակար է ունենալ փոքր ասեղով տափակաբերան աքցան, որը թելերը ձգում է փորվածքների շուրջը:

Քայլ 5. Երկրորդ ջիգի օգտագործումը

Այս ջիգը օգտագործելուց առաջ մենք պետք է ուղղենք և կտրենք մեր 20 չափիչ (awg) թիթեղյա պղնձե մետաղալարը: Սկզբում կտրեք մետաղալարերի առնվազն 36 4 դյույմանոց հատվածներ, եթե պատրաստեք ևս 4 հատված, քանի որ այն խորանարդը դարձնում է սիմետրիկ (նշեք. Օգտակար է ուղղել մետաղալարերի ավելի մեծ հատվածները, նախքան երկարությունը կտրելը, բայց ամեն դեպքում դա կաշխատեր:): Հաղորդալարն ուղղելու համար պարզապես վերցրեք երկու տափակաբերան աքցան և յուրաքանչյուր ծայրից մի փոքր ձգեք: Այս մեթոդը դժվար է, այնպես որ, եթե փոխնակ ունեք, կարող եք մետաղալարը սեղմել դեպի փոխնակ և քաշել այնտեղից, և շատ ավելի լավը կդառնաք: Արդյունքն ավելի հեշտ կլինի: Երբ պատրաստեք բոլոր մետաղալարերը, տեղադրեք 4 լուսադիոդային լուսադիոդ 2 (տես նկարը #2), կաթոդը պետք է ուղղված լինի ձեզանից: Տեղադրեք մետաղալարերի 4 դյույմանոց հատվածներից մեկը կաթոդային օղակների միջոցով միացրեք բոլոր 4 հոդերը: (խորհուրդ է տրվում, որ զոդելուց առաջ փորձարկեք բոլոր LED- ները): Բոլոր LED- ները միացնելուց հետո վեր բարձրացրեք վերևի հատվածը և սեղմեք ջիգի վրա այնպես, որ LED- ների կլորացված ծայրերը հարթ մակերևույթի վրա: LED- ների շարանը պետք է դուրս գա: Այժմ կատարեք այս գործընթացը ևս 16 անգամ:

Քայլ 6: Երրորդ ջիգի օգտագործումը

Այժմ, երբ պատրաստում եք LED- ների ձեր բոլոր 16 շարքերը, ժամանակն է օգտագործել վերջնական սղոցը: Վերցրեք LED- ների 4 շերտ և տեղադրեք մետաղական կապի լարերը ներքևում ՝ անցքերից մեկում ՝ համոզվելով, որ տարբեր հատվածների բոլոր անցքերը համընկնում են: Մետաղալարի ձեր հատվածներից մեկը ներքևից վերև տեղադրեք այդ սյունակի մնացած անցքերի մեջ: Համոզվեք, որ այն քառակուսի է, այնուհետև կպցրեք բոլոր 16 կապերը և անցեք ևս 3 -ի:

Քայլ 7: Էլեկտրոնիկա

Առաջին բանը, որ դուք պետք է անեք, հաշվարկել այն 16 դիմադրությունը, որոնք անհրաժեշտ են խորանարդի աշխատանքի համար: Դա կարելի է անել այս հաշվիչի կամ այս բանաձևի միջոցով Դիմադրություն = (լարման աղբյուր - LED լարման) / LED հոսանք: Միակ խնդիրն այն է, որ հաճախ վաճառողը չի տալիս անհրաժեշտ արժեքները: Եթե դուք օգտագործում եք այն LED- ի հավաքածուի համար նախատեսված հղումը, որը ես ստացել եմ, դեղին LED- ները պետք է 120 օմ, քանի որ դրանք 2 վ են, իսկ կապույտինը `75 օհմ 3 վ: Եթե դուք չեք ցանկանում անհանգստանալ դրա համար, կարող եք պարզապես օգտագործել կոմպլեկտի մեջ նշված 220 օմ -ը, դրանք պետք է լավ աշխատեն, բայց ձեր խորանարդը երբեմն մի փոքր մռայլ կլինի, երբ դեղինը կարող է մի փոքր մռայլ լինել (ես գտա այս հավաքածուն կապույտ է, բացառությամբ սպիտակի, որոնք ցրված չեն):

Քայլ 8: Էլեկտրոնիկա

Այսպիսով, այժմ դուք ունեք 2 տարբերակ, որոնցից կարող եք դուրս գալ ստորև ներկայացված սխեմատիկայից/ստեղծել ձեր սեփական դասավորությունը ՝ օգտագործելով նկարները ՝ լավ դասավորությանը օգնելու համար, պատվիրեք անհատական PCB ՝ օգտագործելով ներքևում գտնված Gerber ֆայլը (հիանալի, եթե մի քանիսը պատրաստում եք):

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

Քայլ 9. Խորանարդը զոդելով PrototypingBoard- ին

Այժմ, երբ էլեկտրոնիկան միացված է, անհրաժեշտ է վերցնել ավելի վաղ կատարված 4 ուղղահայաց հատվածները: Տեղադրեք հատվածներից մեկը, ինչպես ցույց է տրված առաջին նկարում, ամրացրեք այն `համոզվելու համար, որ այն նախատիպի տախտակի հետ քառակուսի է: Ավարտի միջև ավելացրեք ևս մեկը ՝ 9 անցքով ՝ ավելացնելով վերջին 2 -ը նույն ձևով:

Քայլ 10: Շերտերի միացում

Հաջորդը, դուք պետք է միացնեք ընդհանուր կաթոդի շերտերը, վերցրեք ուղղած մի մետաղալար և դրեք այն դուրս ցցված ընդհանուր կաթոդի մետաղալարի կտորի վրա, յուրաքանչյուր խաչմերուկում պատրաստեք զոդման միացում: Դուք պետք է անեք առնվազն 4, բայց կարող եք նկատել, որ ես դա արել եմ երկու կողմից էլ, որպեսզի խորանարդը համաչափ տեսք ունենա: Շերտերի բոլոր միացումներն անելուց հետո անհրաժեշտ է մետաղալար ավելացնել նախատիպերի տախտակից դեպի խորանարդի շերտերը: Դա կարելի է անել ՝ վերցնելով մետաղալարի ուղղաձիգ հատված, որի անկյունը մոտ 1/2 դյույմ դուրս է գալիս 90 աստիճանի վրա: Կպչեք մետաղալարերի երկար ծայրը մոտակայքում, եթե ցանկանում եք միացնել այն առաջին շերտին շերտ. կրկնել ՝ անցքը դուրս հանելով և հաջորդ շերտ անցնելով: Երբ բոլոր 4 շերտերի միացումներն ավարտվեն, անցեք հաջորդ քայլին:

Քայլ 11: Էլեկտրագծերի վերջին հատվածները

Հաջորդ մասը պետք է միացնել MOSFET- ի արտահոսքը շերտերին, տես առաջին նկարը: Երբ դա արվի, միացրեք հերթափոխի գրանցամատյանների ելքերը խորանարդի սյուներին: Լրացուցիչ մանրամասների համար տե՛ս սխեմատիկ:

Քայլ 12: Ձեր խորանարդի ծրագրավորում

Դուք ունեք 3 տարբերակ ՝ խորանարդը կոդավորելու համար, օգտագործեք տրամադրված ծածկագրերը, օգտագործեք arduino կամ օգտագործեք arduino Python- ով ՝ ավելի հեշտ կոդավորման փորձի հասնելու համար: Միակը, որը ես պատրաստվում եմ բացատրել, arduino- ն պիթոնի հետ է, քանի որ այն ամենահեշտն է օգտագործել, բայց ձեզ հարկավոր կլինի ընդամենը մի փոքր փորձ arduino- ի/լեզվի կառուցվածքի հետ: Սկսեք ներբեռնել բոլոր հղումները ՝ սկսած arduino ծրագրից և ավարտելով python- ի tkinter գրադարանով: Այն, թե ինչպես է աշխատում պիտոնի խմբագիրը, հիմնականում ինքնաբացատրելի է, պարզապես վարեք պիթոնի ծածկագիրը ներքևում: Երբ սեղմում եք պահպանման կոճակը, Python- ի կեղևը կթքի երկուական բայթերը, որոնք անհրաժեշտ կլինի տեղադրել սլայդներ գրող arduino զանգվածում: Այնուհետև անհրաժեշտ կլինի ավելացնել ուշացումներ arduino զանգվածում, որն ասում է delay_array ձեր ունեցած սլայդների քանակը ձեզ անհրաժեշտ ուշացումների քանակն է: Սլայդների առավելագույն քանակը, որոնք կարող եք օգտագործել, arduino nano- ի հիշողության շնորհիվ շատ է հնչում, բայց երբ սկսում եք գրաֆիկական թարգմանություններ կատարել, այն արագորեն ուտում է այդ թիվը:

Կոդերը 3 խմբի են, քանի որ ես չկարողացա նրանց ներբեռնել որպես մեկ ֆայլ, բացառությամբ պիթոնի ֆայլից:

ֆայլերի խմբավորումներ (խմբի բոլոր ֆայլերը պետք է տեղադրվեն նույն թղթապանակում, որպեսզի այն ճիշտ աշխատի)

կոշտ կոդավորված arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino բայթ կոդավորված ֆայլեր (հստակ, հեշտ_ ծրագրավորման_վ 2, ցուցադրման_մասնատիպ)

python gui (4x4x4 կոդի գեներատոր V2)

www.arduino.cc/hy/main/software

www.python.org/downloads/

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

Քայլ 13: Կատարված է

Այս պահին դուք պետք է կարողանաք ձեր խորանարդի վրա ցուցադրել առնվազն մի քանի նախշեր, և հուսով եմ, որ ամեն ինչ հարթ է ընթանում:

Եթե ունեք որևէ հարց, հարցրեք ստորև մեկնաբանություններում: