DIY LED Cube: 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

LED Cube- ը ոչ այլ ինչ է, քան LED- ների եռաչափ զանգված, որոնք լուսավորվում են տարբեր ձևերով և նախշերով: Հետաքրքիր նախագիծ է `սովորելու կամ ավելի լավ ձեր Sոդման, Շրջանակների Նախագծման, 3D Տպագրության և mingրագրավորման հմտությունները: Չնայած ես կցանկանայի կառուցել RGB խորանարդ, բայց ես կարծում եմ, որ առաջին հերթին կսկսեմ պարզ մեկ գունավոր լոբի խորանարդով `փորձ ձեռք բերելու համար:

Ինձ վրա մեծ տպավորություն թողեց և ոգեշնչեց Instructables- ի Char- ի նախագիծը: shouldամանակ ունենալու դեպքում պետք է ստուգեք այն:

Ես պատրաստվում եմ կառուցել 8x8x8 led խորանարդ, որը ոչ այլ ինչ է, քան 8 տող, 8 սյունակ և LED- ների 8 շերտ: Դա ընդհանուր առմամբ 512 LED է: Այժմ, ամենակարևոր տարրը LED- ն է, ընտրեք ամենափոքր չափը, որպեսզի խորանարդը կոմպակտ լինի: Բացի այդ, ավելի լավ է ցրված LED- ները կիսաթափանցիկներից ստանալ, քանի որ կիսաթափանցիկ լույսերը ցրում են լույսը և այնքան էլ գրավիչ չեն:

Քայլ 1: Պահանջվում են բաղադրիչներ

LED- ները `512 հատ

Ռեզիստորներ 1k, 220E - մի քանի

Շոշափելի անջատիչ - 1 հատ

Հրել դեպի ON անջատիչ - 1 հատ

Վերնագրեր M/F - Քիչ

Arduino Pro Mini - 1 հատ

Կոնդենսատորներ 0.1uF - 9pc

Տախտակամած (15 սմ x 15 սմ) - 2 հատ

LED - 1 հատ

74HC594 - 8 հատ

2N2222 տրանզիստոր - 16 հատ

74LS138D - 1 հատ

IC վարդակներ 20 փին - 9 հատ

IC վարդակներ 16 փին - 1 հատ

Ibապավենային մալուխներ - 5 մետր

UART ծրագրավորող

RPS

Մուտք դեպի 3D տպիչ

Քայլ 2. LED խորանարդի կառուցվածքի հավաքում

Ես վերցրել եմ 1000 ցրված LED- ների փաթեթ, որոնցից կօգտագործեմ 512 -ը: Այժմ մենք պետք է կարողանանք LED- ներից յուրաքանչյուրը ինքնուրույն վերահսկել, միայն այդ դեպքում կարող ենք հետաքրքիր նախշեր պատրաստել:

Ես պատրաստվում եմ օգտագործել Arduino Pro Mini տախտակ ՝ LED- ները վերահսկելու համար, բայց այս տախտակն ունի միայն 21 կապում ՝ LED- ները վերահսկելու համար: Բայց ես կարող եմ օգտագործել մուլտիպլեքսեր ՝ բոլոր 512 LED- ները 21 կապում անցնելու համար:

Մինչև վարորդի սխեմայի նախագծման մեջ մտնելը, եկեք կառուցենք LED խորանարդի կառուցվածքը: Շատ կարևոր է, որ մենք ճիշտ համաչափություն ունենանք, որպեսզի խորանարդը լավ տեսք ունենա, ուստի եկեք նախ պատրաստենք համերգ, որը կօգնի մեզ պահպանել համաչափությունը:

Ես պատրաստվում եմ 3D տպել 120x120x2 մմ հիմք ՝ խորանարդը կառուցելու համար: Ես պատրաստվում եմ օգտագործել սա LED- ների յուրաքանչյուր շերտ ստեղծելու համար, որը մեկ շերտում կլինի մոտ 64 LED: Այժմ, ես պետք է լուսադիոդները միատեսակ տեղադրեմ տախտակի վրա: Քանի որ կաթոդը մոտ 17 մմ է, իսկ զոդման համար թողնում է 2 մմ, ես պատրաստվում եմ բացերը բացել 15 մմ հեռավորության վրա: Եկեք սկսենք 3D տպագրությունը:

Ես առաջին հերթին դասավորում եմ LED- ները անընդմեջ և կարճացնում կաթոդը: Նմանապես, ես պատրաստվում եմ կազմակերպել LED- ների 8 տող `կարճացված կաթոդներով: Ավարտելուց հետո ես ունեմ 1 կաթոդի քորոց և 64 անոդի կապում, սա կազմում է 1 շերտ:

Այսպիսի 8 շերտ իրար վրա դասավորելը դա անկայուն կդարձնի, իսկ կառուցվածքը կձեւափոխվի: Այսպիսով, ես պատրաստվում եմ նրան լրացուցիչ աջակցություն ցուցաբերել: Կան բավականին շատ եղանակներ, և դրանցից մեկը արծաթապատ պղնձե մետաղալարն օգտագործելն է, բայց քանի որ դա ինձ հետ չէ, ես փորձելու եմ կոպիտ մեթոդ: Soldոդման մետաղալարերը ձգելը խստացնում է այն, ուստի ես պատրաստվում եմ դա օգտագործել աջակցության համար: Տեղադրեք մի փոքր զոդում կաթոդի կապում, նախքան մետաղալարն աջակցություն տալու համար: Հուսանք, որ այն կենտրոնում և կողերում օգտագործելը խորանարդին կտա անհրաժեշտ ուժ: Մեզ պետք կլինի մոտ 16 լար, և շատ կարևոր է, որ մենք այս հատվածը ճիշտ ձևակերպենք:

Ես պատրաստվում եմ ուղղել անոդի կապումներն ՝ դրանք համաչափ դարձնելու համար:

LED- ները երբեմն կարող են վնասվել եռակցման ջերմության պատճառով, ուստի ավելի լավ է դրանք ստուգել յուրաքանչյուր շերտ կառուցելուց հետո: Ավարտելուց հետո շերտերը կարող են հավաքվել միմյանց վրա և այս անգամ անոդի կապում կարելի է զոդել: Ի վերջո, դուք պետք է ունենաք 64 անոդի կապում և մեկ կաթոդի մեկ քորոց մեկ շերտում: Այսպիսով, այս 64 + 8 = 72 կապում, մենք պետք է կարողանանք վերահսկել այս խորանարդի LED- ներից յուրաքանչյուրը:

Այժմ, մեզ անհրաժեշտ է օժանդակ կառույց `շերտերը միմյանց վրա հավաքելու համար:

Սխալվեցի: Ես մի փոքր չափազանց ոգևորված էի և չէի ստուգում, թե արդյոք անոդի կապումներն իրար համապատասխան են, թե ոչ: Ես պետք է անոդի քորոցները թեքեի 2 մմ -ով, որպեսզի յուրաքանչյուր շերտը կարող էր սոսնձվել միմյանց վրա և ձևավորվեր ուղիղ գիծ: Քանի որ ես դա չեմ արել, ես ստիպված կլինեմ ձեռքով թեքել բոլոր կապած կապերը, որոնք կարող են ազդել իմ համաչափության վրա: Բայց երբ այն կառուցում ես, զգույշ եղիր նույն սխալը թույլ չտալու համար: Այժմ շինարարությունն ավարտված է, մենք ստիպված կլինենք աշխատել վարորդի սխեմայի վրա:

Քայլ 3. Վարորդի շրջան - Կրճատեք կապումների քանակը

Ինչպես ես նշեցի սկզբում, մեզ անհրաժեշտ կլինեն 72 IO կապում վերահսկիչից, բայց դա շքեղություն է, որը մենք չենք կարող մեզ թույլ տալ: Այսպիսով, եկեք կառուցենք մուլտիպլեքսավորման սխեմա և նվազեցնենք կապանքների թիվը: Եկեք նայենք օրինակին, եկեք վերցնենք մատով խփող IC: Սա D տիպի մատիտ է, եկեք այս պահին չանհանգստանանք տեխնիկական բնութագրերի վերաբերյալ: IC- ի հիմնարար խնդիրն է հիշել 8 կապը, որից 2 -ը `էներգիայի մատակարարման համար, D0 - D7- ը` տվյալների ստացման մուտքերն են, իսկ Q0 - Q7- ը `ելքային կապերը` մշակված տվյալները ուղարկելու համար: Ելքի միացման քորոցը ակտիվ ցածր քորոց է, այսինքն ՝ միայն այն ժամանակ, երբ այն 0 ենք դարձնում, մուտքային տվյալները կհայտնվեն ելքային կապում: Կա նաև ժամացույցի պտուտակ, տեսնենք, թե ինչու է դա մեզ պետք:

Այժմ ես IC- ն ամրագրել եմ տախտակի վրա և մուտքագրման արժեքները դրել 10101010 -ի վրա ՝ ելքին միացված 8 LED- ով: Այժմ, LED- ները միացված կամ անջատված են ՝ ելնելով մուտքագրումից: Թույլ տվեք մուտքագրումը փոխել 10101011 -ի և ստուգել ելքը: Ես LED- ների հետ կապված որևէ փոփոխություն չեմ տեսնում: Բայց երբ ես ցածրից բարձր զարկերակ եմ ուղարկում ժամացույցի քորոցով, ելքը փոխվում է նոր մուտքի հիման վրա:

Մենք պատրաստվում ենք օգտագործել այս հայեցակարգը `մեր վարորդական տպատախտակը զարգացնելու համար: Բայց մեր IC- ն կարող է հիշել միայն 8 մուտքագրման փին տվյալներ, ուստի մենք ընդհանուր առմամբ կօգտագործենք 8 այդպիսի IC ՝ 64 մուտքերին աջակցելու համար:

Քայլ 4: Վարորդի սխեմաների ձևավորում

Ես սկսում եմ IC- ի բոլոր մուտքային կապերի բազմապատկումը միկրոկառավարիչի 8 տվյալների կապում: Այստեղ հնարքը կայանում է նրանում, որ 8 փիների 64-բիթանոց տվյալները 8 բիթ տվյալների են բաժանում:

Այժմ, երբ տվյալների 8 բիթերը փոխանցեմ առաջին IC- ին, որին հաջորդում է ժամացույցի քորոցում ցածր և բարձր զարկերակային ազդանշանը, ես կտեսնեմ, որ մուտքային տվյալները արտացոլվեն ելքային կապում: Նմանապես, ուղարկելով 8 բիթ տվյալների մնացած IC- ներին և վերահսկելով ժամացույցի պտույտները, ես կարող եմ 64 բիթ տվյալներ ուղարկել բոլոր IC- ներին: Այժմ մյուս խնդիրը վերահսկիչի ժամացույցների կապերի սղությունն է: Այսպիսով, ես պատրաստվում եմ օգտագործել 3 -ից 8 տողանոց ապակոդավորող IC ՝ ժամացույցի քորոցային հսկիչները բազմապատկելու համար: Միկրոկոնտրոլերի հետ համատեղ, ապակոդավորման մեջ օգտագործվող 3 հասցե կապում, ես կարող եմ վերահսկել ապակոդավորման 8 ելքային կապում: Այս 8 ելքային կապերը պետք է միացված լինեն IC- ների ժամացույցի պտուտակներին: Այժմ մենք պետք է կարճացնենք բոլոր ելքային միացման կապերը և միանանք միկրոկառավարիչի քորոցին, դրա միջոցով մենք պետք է կարողանանք միացնել կամ անջատել բոլոր LED- ները:

Այն, ինչ մենք արել ենք մինչ այժմ, միայն մեկ շերտի համար է, այժմ մենք պետք է ծրագրավորմամբ ֆունկցիոնալությունը տարածենք այլ շերտերի վրա: One Led- ը սպառում է մոտ 15 մԱ հոսանք, ուստի այդ թվով անցնելու համար մեզ անհրաժեշտ կլինի մոտ 1 ամպեր հոսանք մեկ շերտի համար: Այժմ Arduino pro մինի տախտակը կարող է միայն հոսել մինչև 200 մԱ հոսանք: Քանի որ մեր անջատիչ հոսանքը չափազանց շատ է, մենք ստիպված կլինենք օգտագործել BJT կամ MOSFET ՝ LED- ների շերտը վերահսկելու համար: Ես շատ MOSFET չունեմ, բայց ես ունեմ մի քանի NPN և PNP տրանզիստորներ: Տեսականորեն, մենք կարող ենք ստիպված լինել անցնել մինչև 1 ամպ հոսանք մեկ շերտի վրա: Ստացած տրանզիստորներից ամենաբարձրը կարող է միացնել միայն մոտ 800 մԱ հոսանք ՝ 2N22222 տրանզիստորը:

Այսպիսով, եկեք վերցնենք 2 տրանզիստոր և ավելացնենք դրանց ընթացիկ հնարավորությունները `դրանք զուգահեռաբար միացնելով: Շատերը, երբ ընդունում են այս մեթոդը, օգտագործում են միայն բազային սահմանաչափի ռեզիստորը, սակայն խնդիրն այստեղ այն է, որ ջերմաստիճանը փոխում է, որ տրանզիստորների միջոցով հոսանքը դառնում է անհավասարակշիռ և առաջացնում կայունության խնդիրներ: Խնդիրը մեղմելու համար մենք կարող ենք օգտագործել նմանատիպ 2 դիմադրիչներ արտանետիչում, ինչպես նաև կարգավորել հոսանքը, նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը փոխվում է: Այս հասկացությունը կոչվում է արտանետումների դեգեներացիա: Էմիտորական դիմադրությունը տալիս է մի տեսակ հետադարձ կապ `տրանզիստորի շահույթը կայունացնելու համար:

Ես պարզապես պատրաստվում եմ դիմադրիչներ օգտագործել միայն հիմքում: Սա կարող է խնդիրներ առաջացնել ապագայում, բայց քանի որ սա միայն նախատիպ է, ես դրան ավելի ուշ կզբաղվեմ:

Քայլ 5: Բաղադրիչների զոդում

Հիմա եկեք միացումը հավաքենք շերտի տախտակի վրա: Սկսենք flipflop IC- ներից և այդ նպատակով օգտագործենք IC պահոց: Միշտ սկսեք առաջին և վերջին կապումներից, ստուգեք կայունությունը, այնուհետև կպցրեք մնացած PIN կոդերը: Եկեք նաև օգտագործենք որոշ արական վերնագիր հանուն ընթացիկ սահմանափակող ռեզիստորների միացման և խաղի և խորանարդին միացման համար: Այժմ միացրեք IC- ի անջատման կոնդենսատորները IC- ի սնուցման աղբյուրների մոտ:

Հաջորդը, եկեք աշխատենք միկրոկառավարիչի վրա: Այն միացնելու և նվագարկելու համար եկեք օգտագործենք պահոց և սկզբում միացնենք կանանց կապերը, այնուհետև տեղադրենք միկրոկոնտրոլերը:

Timeամանակն է աշխատել տրանզիստորների վրա: Տրանզիստորների հիմքին միանալու համար պահանջվում է 16 1K օմ դիմադրություն: LED Cube- ի ընդհանուր կաթոդային կապումներն կանխադրված տրամաբանական վիճակում պահելու համար ես պատրաստվում եմ օգտագործել 8 K ohm zip դիմադրություն, որը պարունակում է 8 դիմադրություն: Վերջապես, թույլ տվեք աշխատել հասցեի ապակոդավորման IC- ի վրա: Այժմ շղթան պատրաստ է, ինչպես սխեմայի դիզայնը:

Քայլ 6: 3D տպագրություն

Մեզ անհրաժեշտ է պատյան ՝ տպատախտակի և լուսադիոդի խորանարդը տեղավորելու համար, ուստի թույլ տվեք օգտագործել եռաչափ տպվածը: Ես պատրաստվում եմ այն դարձնել 3 մասի ՝ հավաքման հեշտության համար:

Նախ `առաջնորդվող կառուցվածքը պահելու հիմքի ափսե: Երկրորդ ՝ էլեկտրոնիկայի կենտրոնական մարմին: Երրորդ, կափարիչը փակելու համար:

Քայլ 7: Փաթեթավորում:

Սկսենք led կառուցվածքը ամրացնելուց: Դուք կարող եք կապումներն անցքերի միջով մղել և դրանք ուղղակիորեն կպցնել տպատախտակին, սակայն կայունության համար ես պատրաստվում եմ նախ օգտագործել օծանելիքի տախտակ, այնուհետև այն կպցնել միացմանը: Ես օգտագործում եմ ժապավենային մալուխ ՝ LED- ներին միացնելու համար, այնուհետև մյուս ծայրը միացնում եմ համապատասխան մատնահետքերի IC- ների ելքային կապում:

Տրանզիստորի և LED խորանարդի շերտերի միջև միանալու համար մենք պետք է ունենանք անկախ կապեր `կաթոդի կապումներին միանալու համար: Նախքան այն միացնելը, կարևոր է ստուգել կետերի միջև շարունակականությունն ու լարումը: Երբ ամեն ինչ լավ է, IC- ները կարող են միացվել, ապա միացվել: Կրկին, լավ է ստուգել, թե արդյոք բոլոր LED- ները փայլում են ՝ այն ուղղակիորեն միացնելով հոսանքին, նախքան այն միացնելով միացման միջոցով: Եթե պարզվի, որ բոլորը լավն են, ապա լուսադիոդային մալուխները կարող են միացված լինել մատով խփման համապատասխան կետերին:

Եկեք մաքրման աշխատանքներ կատարենք `անջատեք միկրոկառավարիչի ծրագրավորման մալուխը, կտրեք դուրս ցցված կապում և այլն: Այժմ եկեք ծրագրավորման մալուխը միացնենք պատյանին, ամրացնենք կարգավիճակի լարը, հոսանքի անջատիչը և վերջապես` վերակայման անջատիչը: Մենք մոտ ենք այն ավարտելուն, ուստի եկեք միասին դնենք 3 մասերը: Սկսեք լուսադիոդային բազայից դեպի մարմինը, այնուհետև երբ մալուխները լավ տեղավորվեն, փակեք ներքևի կափարիչը:

Ներբեռնեք կոդը Arduino Pro Mini- ում և վերջ:

Շնորհակալություն Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ իր հիանալի Ուղեցույցի և ծածկագրի համար: