4x4x4 Led Cube: 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Mengapa membina kiub LED ini?

* Setelah selesai anda dapat memaparkan corak yang cantik dan rumit.

* Ini membuat anda berfikir dan menyelesaikan masalah.

* Sangat menggembirakan dan memuaskan untuk melihat seberapa baik semuanya bersatu.

* Ini adalah projek kecil dan terkawal bagi siapa saja yang baru belajar solder dan elektronik, dan masih cukup besar untuk menampilkan corak yang mempesonakan dan mengagumkan.

* Kod arduino agak mudah diuruskan.

* Kos yang agak rendah untuk hiburan yang tinggi dan sejumlah besar yang akan anda pelajari jika anda baru menggunakan elektronik.

Mula-mula saya akan menunjukkan kepada anda cara membuat kiub berukuran 4x4x4 cepat ini yang hanya memerlukan beberapa jam kerja untuk disiapkan (sebaik sahaja anda membuat jig) tetapi juga reka bentuk yang kukuh. Saya akan berusaha sedaya upaya untuk menerangkan agar semua orang memahami pilihan reka bentuk saya. Akhirnya saya akan menerangkan cara memprogramkan corak baru dengan 2 cara yang berbeza.

Bekalan

Bahagian:

1. Papan prototaip 10cm * 15cm - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x $ 0.57 ea
3. Perintang 120 ohm - 16x $ 0,04 ea (Nilainya bergantung pada LED anda lihat langkah 7)
4. Perintang 10k ohm - 4x $ 0.10 ea
5. Fqp20n06l N saluran MOSFET - 4x $ 0.95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. Soket dc 5.5 mm - 1x pilihan $ 0.35 ea
8. Wayar tembaga timah 20 AWG - 15 kaki $ 0.12 / kaki
9. Kabel pita 40 konduktor atau wayar tolok kecil (AWG) lain - kurang dari 1 kaki $ 2.3 / kaki
10. Papan lapis 5mm 6 ", 12" - 1 x $ 2 ea
11. pateri.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. Papan 1 "x 6" x 4 '- 6 "$ 8.39 ea
13. LED bersebelahan 5mm - 64 $ 15 kit
14. Topi seramik 100nf - 2x $ 0.25 ea

Anggaran kos setiap kubus: $ 40 (jika bahagian dibeli secara pukal, kos per akan turun dengan ketara)

Alat:

1. Tang hidung jarum x2
2. Pemotong siram atau pemotong sisi
3. Besi pematerian
4. Pelucut wayar
5. Meja gergaji
6. Bor (Akhbar gerudi disyorkan)
7. Gergaji besi atau gergaji besi
8. Komputer untuk pengaturcaraan

Langkah 1: Jig Pertama **

Jig pertama terdiri daripada 2) bit gerudi 0.8mm, papan prototaip, dan lubang 5mm untuk LED. Mulakan dengan mengambil papan prototaip anda (jarak sekurang-kurangnya 2cm dan jarak jarak 2.54mm (0.1 ") ke tengah lubang) tandakan titik pertama pada salah satu tepi papan. Kemudian dalam garis lurus buat tanda lain setelah bergerak naik 3 lubang lagi. Kemudian tandakan titik yang terletak 2 lubang lebih jauh ke atas (lihat gambar # 1). Seterusnya di lubang bertanda tengah gerudi lubang 5mm saya menggunakan bit 13/64 inci dan ia berfungsi dengan baik. Lebih baik jika anda gunakan bit yang lebih kecil dan lakukan sejauh 13/64 inci untuk memastikan ia betul-betul berpusat di lubang jika tidak seluruh kubus akan mati. Kemudian pada tanda luar gunakan bit 0.8mm untuk sedikit melebarkan lubang. Pastikan semua lubang berserenjang dengan papan prototaip jika ada gunakan gerudi tekan tetapi gerudi tangan akan berfungsi. Potong 3) Kotak 1 "Paling mudah menggunakan gergaji pita tetapi gergaji tangan juga berfungsi. Dengan gam elmer membuat timbunan kayu kecil dengan semua tepinya saling berbaris antara satu sama lain. Akhirnya lekatkan ke papan prototaip penjepit semuanya bersama dan tunggu. Setelah semuanya kering, gerudi semula segala-galanya sehingga lubang di papan prototaip berjalan melalui sokongan kayu. Letakkan bit 0.8mm ke dalam lubang yang dibuat di tepi. Sekiranya semuanya dilakukan dengan betul, ia akan kelihatan seperti gambar # 2.

** Jig yang digambarkan dirancang untuk membuat kubus LED 8 * 8 * 8 sehingga sedikit besar. Jig anda akan lebih kecil. Jig ini berdasarkan reka bentuk Steve Manley untuk kubus LED 8 * 8 * 8 RGB-nya. Ia kelihatan dan berfungsi dengan baik. Saya akan mengesyorkan melihat videonya.

saluran you-tubenya

Langkah 2: Jig Kedua **

Jig kedua diperbuat daripada papan lapis 5mm. Mulakan dengan menanda dan memotong 3 keping yang berukuran 4 "dengan 2" untuk ini saya menggunakan gergaji pita tetapi gergaji tangan juga akan berfungsi. Pada salah satu kepingan tanda di 1 "di sisi 2" di kedua ujungnya dan lukis garis di antara keduanya. Di sisi 4 "masuk 1/2" pada garis yang dibuat sebelumnya tanda seterusnya harus 1 "dari yang sekarang teruskan sehingga anda sampai di hujung papan. Dua kepingan yang lain harus diselaraskan dan dilekatkan bersama dengan lem elmer Setelah gam kering ambil kedua-dua bahagian yang ditandai dan bahagian yang dilekatkan itu sejajar mereka, pasangkannya bersama-sama. Gerudi lubang 5mm (13/64) pada saat garis melintang di papan. Langkah terakhir adalah membuat lubang kepingan yang terpaku bersama lebih besar saya pergi dengan 1/4 ".

Langkah 3: Jig Ketiga **

Jig ketiga dibuat dari sekeping 1 "x 6". Mula-mula memotong papan ke bahagian yang lebih mudah dikendalikan dengan panjang sekitar 5 ". Setelah ini selesai, anda boleh membawanya ke gergaji meja untuk memotong kebun kira-kira 1/4 secara mendalam apa saja orientasi akan berfungsi. Mereka harus mempunyai jarak Pusat 1 inci ke tengah kebun. Kerf (slot yang dibuat oleh pisau gergaji) hendaklah selebar 0.1 ". Mulakan dengan memotong inci slot pertama dari tepi papan. Kemudian matikan gergaji dan gerakkan pagar lebih dari 1 "ulangi proses ini sehingga anda mempunyai 4 slot yang dipotong di papan anda. Jig akan kelihatan seperti gambar di atas.

Langkah 4: Menggunakan Jig Pertama

Ini adalah bahagian binaan yang paling monoton membongkok semua petunjuk LED. Sebab anda mahu menggunakan jig ini adalah untuk mendapatkan pembinaan yang kukuh dan kelihatan hebat. Ambil jig pertama anda membengkokkan katod (memimpin pendek lihat gambar 2) hingga bit gerudi yang lebih dekat (0.2 ), kemudian bungkus di sekeliling bit dan longgar. Ambil anod dan bengkokkan pada bit kedua dan lepaskan. Potong tambahan timbal dengan pemotong flush / pemotong sisi dan lepaskan LED. Ratakan kedua-dua anod dan katod. Putar katod 90 darjah sehingga menghadap ke bawah (lihat gambar 3) teruskan proses 63 kali.

Catatan: Selalunya berguna untuk menggunakan tang hidung jarum kecil untuk membengkokkan hujung di sekitar bit gerudi.

Langkah 5: Menggunakan Jig Kedua

Sebelum menggunakan jig ini, kita perlu meluruskan dan memotong wayar tembaga timah 20 gauge (awg) kita. Potong dahulu wayar sekurang-kurangnya 36 4 "bahagiannya adalah lebih baik jika anda membuat 4 bahagian lagi kerana ia menjadikan kubus itu simetri (perhatikan: sangat berguna untuk meluruskan bahagian dawai yang lebih besar sebelum anda memotongnya panjang tetapi mana-mana cara akan berjaya Untuk meluruskan wayar, ambil dua tang dan tarik sedikit dari setiap hujungnya dengan meregangkan wayar sedikit. Kaedah ini sukar, jadi jika anda mempunyai alat naib, anda boleh memasukkan wayar ke dalam naib dan menarik dari sana dan anda akan menjadi lebih baik hasilnya lebih mudah. Setelah anda menyediakan semua wayar, letakkan 4 LED ke jig # 2 (lihat gambar # 2) katod harus menghadap ke arah anda. Letakkan salah satu bahagian 4 "dawai melalui gelung katod yang memateri semua 4 sendi (disarankan agar anda menguji semua LED sebelum anda menyolder). Sebaik sahaja anda menyolder semua LED, angkat bahagian atas dan tekan jig sehingga hujung bulat LED di permukaan rata. Baris LED mesti muncul. Sekarang lakukan proses ini 16 kali.

Langkah 6: Menggunakan Jig Ketiga

Sekarang setelah anda semua 16 baris LED selesai, inilah masanya untuk menggunakan jig akhir. Ambil 4 jalur LED dan letakkan wayar pautan logam ke bawah di salah satu slot memastikan bahawa semua lubang dari bahagian yang berlainan berbaris. Masukkan salah satu bahagian dawai anda dari bawah ke dalam lubang lajur yang tinggal. Pastikan ia berukuran persegi kemudian pateri semua 16 sambungan dan teruskan melakukan 3 lagi.

Langkah 7: Elektronik

Perkara pertama yang perlu anda lakukan ialah mengira 16 perintang yang diperlukan agar kubus dapat beroperasi. Ini boleh dilakukan melalui kalkulator ini atau formula ini Rintangan = (sumber voltan - voltan LED) / arus dipimpin. Satu-satunya masalah adalah bahawa sering kali penjual tidak memberikan nilai yang diperlukan. Sekiranya anda menggunakan pautan yang disediakan untuk kit LED yang saya dapat, LED kuning memerlukan 120 ohm kerana harganya 2v dan untuk biru 75 ohm 3v. Sekiranya anda tidak mahu bimbang tentang ini, anda hanya boleh menggunakan 220 ohm yang disediakan di dalam kit mereka semestinya berfungsi dengan baik tetapi kubus anda akan sedikit redup pada waktu kuning boleh agak redup (warna paling terang yang saya dapati dari kit ini berwarna biru, tidak termasuk putih yang tidak tersebar).

Langkah 8: Elektronik

Jadi sekarang anda mempunyai 2 pilihan, anda boleh memilih skema di bawah ini / membuat susun atur anda sendiri menggunakan gambar untuk membantu susun atur yang baik, memesan PCB khusus menggunakan fail Gerber yang terdapat di bawah (bagus jika anda membuat beberapa).

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

Langkah 9: Memateri Cube ke PrototypingBoard

Setelah anda menyambungkan elektronik, anda perlu mengambil 4 bahagian menegak yang anda buat sebelumnya. Letakkan salah satu bahagian seperti yang ditunjukkan pada solder gambar pertama untuk memastikan bahawa ia bersegi dengan papan prototaip. Tambahkan satu lagi dengan 9 lubang di antara selesai dengan menambahkan 2 yang terakhir dengan cara yang sama.

Langkah 10: Menyambungkan Lapisan

Seterusnya anda perlu menyambungkan lapisan katod biasa mengambil sekeping dawai yang telah diluruskan dan meletakkannya di bahagian wayar katod biasa yang melekat membuat sambungan solder di setiap persimpangan. Anda perlu melakukan sekurang-kurangnya 4 tetapi anda mungkin menyedari bahawa saya melakukan ini di kedua-dua belah pihak agar kubus kelihatan simetri. Setelah melakukan semua sambungan lapisan, anda perlu menambahkan wayar dari papan prototaip ke lapisan kubus. Ini dapat dilakukan dengan mengambil bahagian dawai yang diluruskan yang mempunyai selekoh 90 darjah pada yang melekat kira-kira 1/2 . Pasang hujung panjang wayar berhampiran jika anda ingin menyambung ke lapisan pertama paterinya ke ulang. ulangi sambil keluar dari lubang dan pergi ke lapisan seterusnya. Apabila anda selesai semua sambungan 4 lapisan, beralih ke langkah seterusnya.

Langkah 11: Pendawaian Bit Terakhir

Bahagian seterusnya adalah menyambungkan saliran MOSFET ke lapisan melihat gambar pertama. Setelah selesai sambungkan output dari register shift ke lajur kubus. Lihat skema untuk maklumat lebih lanjut.

Langkah 12: Memprogramkan Kiub Anda

Anda mempunyai 3 pilihan untuk mengekod kubus menggunakan kod yang disediakan, menggunakan arduino, atau menggunakan arduino dengan python untuk mencapai pengalaman pengekodan yang lebih mudah. Satu-satunya yang akan saya jelaskan adalah arduino dengan python kerana ia adalah yang paling mudah digunakan tetapi anda hanya memerlukan sedikit pengalaman dengan arduino / struktur bahasa. Mulakan dengan memuat turun semua pautan secara teratur bermula dengan perisian arduino dan diakhiri dengan perpustakaan tkinter untuk python. Cara penyunting python berfungsi dengan jelas adalah jalankan kod python di bawah. Apabila anda menekan butang simpan, shell python akan mengeluarkan bait binari yang anda perlu tampalkan ke dalam array arduino yang mengatakan slaid. Anda kemudian perlu menambahkan kelewatan ke dalam array arduino yang mengatakan delay_array bilangan slaid yang anda miliki adalah jumlah kelewatan yang anda perlukan. Jumlah slaid maksimum yang boleh anda gunakan ialah 150 kerana ingatan arduino nano, rasanya sangat banyak tetapi apabila anda mula melakukan terjemahan grafik, ia akan cepat menghilangkannya.

Kod berada dalam kumpulan 3 kerana saya tidak dapat memuat turunnya sebagai satu fail kecuali fail python.

pengelompokan fail (semua fail dalam kumpulan mesti dimasukkan ke dalam folder yang sama agar ia berfungsi dengan betul)

arduino berkod keras (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

fail berkod byte arduino (jelas, mudah_programing_v2, tunjuk_pattern)

python gui (penjana kod 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Langkah 13: Selesai

Pada ketika ini anda seharusnya dapat memaparkan sekurang-kurangnya beberapa corak pada kubus anda dan semoga semuanya berjalan lancar.

Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan, tanyakan di bawah di komen.