Светодиодный куб 8x8x8: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

В этом руководстве мы собираемся показать, как построить Led Cube 8x8x8. Все началось с идеи предмета «Креативная электроника», относящегося к модулю 4-го курса «Электроника» в Школе телекоммуникаций Университета Малаги:

Проект в целом состоит из совместной разработки аппаратного и программного обеспечения. Аппаратная часть состоит из куба и всех соединений, а также основания, поддерживающего конструкцию. Программная часть состоит из масштабируемой библиотеки, которая была реализована для использования в других проектах.

Управляемый Arduino Uno, пятьсот двенадцать светодиодов образуют этот куб, и, поскольку они разделены на столбцы и слои, каждый из них может включаться индивидуально.

Мы представляем некоторые шаги, которые могут упростить проект, хотя пайка занимает несколько дней. Для проекта мы использовали синие светодиоды и транзисторы NPN.

Сюда прилагаем список с необходимым материалом:

• 512 светодиодов.
• 64 сопротивления 220 Ом.
• 9 регистров сдвига 74HC595.
• 16 транзисторов 2Н222.
• Пенопластовая панель.
• Несколько метров тонкой проволоки (1,2 мм).
• Зачистите провод.
• Разъемы (папа и мама).
• Источник питания.
• Предварительно просверленная пластина (PCB).
• Поддержка структуры.
• Деревянный ящик для конструкции.

Мы надеемся, что всем понравится эта инструкция.

Шаг 1: Рисование шаблона для светодиодов

Первый шаг - нарисовать шаблон, чтобы упростить солдатский процесс. На пенопласте нам нужно нарисовать квадрат и разделить его на 64 маленьких квадрата, разделенных одним дюймом. В месте соединения маленького квадрата с другим нужно проделать отверстие отверткой, например, чтобы вставить в них светодиоды для солдатиков.

Шаг 2: Создайте базу

Нам нужно сделать базу, на которой будут отдыхать светодиоды. Лучше сделать это из деревянной доски, которая не будет тяжелой, но и не дряблой. Получив плату, мы должны повторить шаг 1, но теперь здесь. Нам нужно разметить древесину, нарисовав квадрат 8 дюймов, где внутри будут нарисованы еще 64 квадратных дюйма.

Как только мы все нарисовали, самое время использовать сверлильный станок. С небольшим размером 1 мм мы проделаем отверстие, которое протыкает древесину в стыке каждого квадрата, чтобы провести провода, которые будут удерживать конструкцию внутри них.

Возьмите сверлильный станок и начинайте сверлить!

Мы сделали видео, чтобы показать вам, как это сделать. Конечный результат должен выглядеть так, как на фотографиях, приведенных здесь.

Шаг 3: проложите провода прямо

В конструкции лучше использовать провода между светодиодами, потому что они сделают конструкцию более жесткой или негибкой. Поскольку обычно провода продаются в рулонах, мы должны укладывать их прямо. Для этого шага нам также понадобится дрель.

Приходится разрезать проволоку и вставлять кусочек в сверлильный станок. После того, как он закреплен на нем, мы должны удерживать другую часть проволоки и включить сверлильный станок. Через несколько секунд проволока станет ровной, как свеча!

Мы покажем вам, как сделать этот процесс на видео, и дадим ключ к ускорению процесса: вы можете отрезать более длинный провод, один раз выпрямить его, а затем перерезать.

Шаг 4: припаиваем слой

Как только мы убедимся, что все светодиоды горят нормально, самое время их припаять. Нам нужно разделить катоды и аноды, чтобы ускорить процесс.

На этом этапе все катоды будут подключены. Будет использовано 64 светодиода и 11 проводов: по одному на каждый ряд и еще 3 для удержания конструкции. Вы можете увидеть, как мы это сделали. Ставим 3 монеты по 10 центов, чтобы все провода были на одной высоте, а затем процесс запускался.

После пайки очень важно убедиться, что все светодиоды хорошо приварены. Вы можете сделать это с помощью Arduino, подключив провод к GND и исследуя каждый светодиод с входом 5 В, как вы можете видеть на видео.

Не забудьте вырезать у каждого катода ту часть, которая не была солдатской.

И теперь вы сделали одно, продолжайте с другими семью!

Мы сделали несколько фотографий, чтобы показать процесс.

Шаг 5: Создайте структуру куба

Если вы закончили пайку, следующим шагом будет изготовление конструкции Куба. Будем сваривать один слой над другим, разделяя его несколькими прокладками из пенопласта, как показано на фото.

На этом этапе все аноды должны быть приварены к проволоке. Ключевым моментом является удержание вертикальных проводов, когда пришло время вставить слой в структуру, и ваша работа не будет очень сложной.

Как мы уже говорили, после пайки очень важно проверить правильность работы светодиодов. Не забудьте на этом этапе удалить лишнюю анодную ножку. Легче сделать это сейчас, чем в конце.

Процесс будет завершен, когда 8 слоев будут размещены друг на друге анодами. После этого аноды будут припаяны к плате.

Необходимо подключить вертикальные кабели от основания к каждому вертикальному слою светодиодов для правильного функционирования каждого слоя и ориентировать светодиоды по осям x, y и z. Вы можете видеть это на фотографиях.

Шаг 6: Подключите базу

Мы должны сварить соответствующие слои, используя провода или полосы, к которым мы добавим разъемы, которые войдут в печатную плату, чтобы окончательно осветить куб.

К каждой колонке будет приварен кабель, и каждые 8 колонок, которые образуют вертикальный слой, будут присоединены к одному и тому же штекерному соединителю, который затем будет вставлен в гнездовой соединитель на печатной плате. Горизонтальные слои также будут нести соединитель, чтобы катоды были вместе для подключения к печатной плате.

Шаг 7: припаяйте схему

Следуя схеме схемы, мы приварим все компоненты к перфорированной пластине, перекрывая те соединения, которые необходимы, и протягивая кабель на случай, если нет места для сварки.

Для этого шага нам понадобятся:

• Перфорированная пластина (может быть полосой или без рисунка). Мы использовали без выкройки
• Сопротивления
• Штекерные разъемы
• Записи
• NPN транзисторы
• Кабель полос

Шаг 8: Поддержка куба

Мы разработаем опору, в нашем случае из дерева, где мы представим схему и опору для куба.

Как мы это сделали? Ящик шириной 26 см, длиной 31 и высотой 10. Мы поставили несколько небольших опор, которые не позволят кубу упасть на дно коробки, тем самым повредив находящуюся под ним схему.

Шаг 9: Код и программирование

Код состоит из логического массива из 512 значений, которые представляют состояние каждого светодиода.

Он разделен на две части, одна отвечает за изменение статуса каждого из них путем изменения значений в массиве, другая часть отвечает за отправку информации в регистры.

Для отправки информации в регистры используется функция shiftOut (), имеющая на входе данные байтового типа, она генерирует тактовые сигналы и сигналы данных для последовательной передачи с регистрами.

Появляется необходимость преобразовать логический массив в массив типа byte, каждый байт представляет собой запись. В зависимости от размера куба для проектирования количество сдвиговых регистров в проекте меняется. Эта часть кода масштабируется, чтобы облегчить отправку информации в кубы разного размера.

Для создания анимации в кубе мы используем функцию voxelWrite (), эта функция позволяет нам изменять состояние светодиода по некоторым координатам x, y, z.

по следующей ссылке на нашу страницу GitHub вы можете найти полезную информацию: