DIY LED Cube: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

LED კუბი სხვა არაფერია, თუ არა LED- ების სამგანზომილებიანი მასივი, რომლებიც ანათებენ სხვადასხვა ფორმებსა და ნიმუშებს. ეს არის საინტერესო პროექტი, რომ ისწავლოთ ან გააუმჯობესოთ თქვენი შედუღების, წრიული დიზაინის, 3D ბეჭდვისა და პროგრამირების უნარი. მიუხედავად იმისა, რომ მსურს RGB კუბის აგება, მე ვფიქრობ, რომ გამოცდილების მოსაპოვებლად, პირველ რიგში დავიწყებ მარტივი ერთი ფერის led კუბით.

მე ძალიან დიდი შთაბეჭდილება მოახდინა და ჩარმა შთააგონა Instructables– ის პროექტით, თქვენ უნდა შეამოწმოთ, თუ დრო გაქვთ.

მე ვაპირებ ავაშენო 8x8x8 led კუბი, რომელიც სხვა არაფერია თუ არა 8 მწკრივი, 8 სვეტი და 8 ფენა LED- ები. ეს სულ 512 LED- ია. ახლა, ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტია LED, შეარჩიეთ ყველაზე პატარა ზომა ისე, რომ კუბი იყოს კომპაქტური. ასევე, სჯობს დიფუზური LED- ები მიიღოთ გამჭვირვალეზე, რადგან გამჭვირვალეები ანათებენ შუქს და არც თუ ისე მიმზიდველია.

ნაბიჯი 1: საჭირო კომპონენტები

LED- ები - 512 pc

რეზისტორები 1k, 220E - რამდენიმე

ტაქტილური გადამრთველი - 1 ც

Push to ON Switch - 1 ც

სათაურები M/F - რამდენიმე

Arduino Pro Mini - 1 ც

კონდენსატორები 0.1uF - 9pc

პერფორი (15 სმ x 15 სმ) - 2 ცალი

LED - 1 ცალი

74HC594 - 8 ც

2N2222 ტრანზისტორი - 16 ც

74LS138D - 1 ცალი

IC სოკეტები 20 პინი - 9pc

IC სოკეტები 16 პინი - 1 ცალი

ლენტი კაბელები - 5 მეტრი

UART პროგრამისტი

RPS

3D პრინტერზე წვდომა

ნაბიჯი 2: LED კუბის სტრუქტურის შეკრება

მე ავიღე 1000 დიფუზური LED- ების პაკეტი, რომელთაგან მე ვიყენებ 512. ახლა, ჩვენ უნდა შეგვეძლოს თითოეული LED- ის დამოუკიდებლად გაკონტროლება, მხოლოდ ამის შემდეგ შეგვიძლია გავაკეთოთ საინტერესო ნიმუშები.

მე ვაპირებ გამოვიყენო Arduino Pro Mini დაფა LED- ების გასაკონტროლებლად, მაგრამ ამ დაფას აქვს მხოლოდ 21 ქინძისთავი LED- ების გასაკონტროლებლად. მაგრამ მე შემიძლია მულტიპლექსერი გამოვიყენო, რომ 512 LED- ები გავატარო 21 ქინძისთავზე.

სანამ დრაივერის მიკროსქემის დიზაინში შევდივართ, მოდით ავაშენოთ სტრუქტურა LED კუბისთვის. ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ჩვენ მივიღოთ სიმეტრია ისე, რომ კუბი კარგად გამოიყურებოდეს, ასე რომ, ჯერ მოვამზადოთ კონცერტი, რომელიც დაგვეხმარება სიმეტრიის შენარჩუნებაში.

მე ვაპირებ 3D დაბეჭდვას 120x120x2 მმ ბაზაზე კუბის ასაშენებლად. მე ვაპირებ გამოვიყენო LED- ების თითოეული ფენის შესაქმნელად, რომელიც იქნება დაახლოებით 64 LED- ები თითო ფენაზე. ახლა, მე მჭირდება LED- ების ერთნაირად განთავსება დაფაზე. მას შემდეგ, რაც კათოდური არის დაახლოებით 17 მმ, 2 მმ ტოვებს შესადუღებლად, მე ვაპირებ ხვრელების დაშორებას 15 მმ დაშორებით. დავიწყოთ 3D ბეჭდვა.

მე პირველად ვაწყობ LED- ებს ზედიზედ და ვაკლებ კათოდს. ანალოგიურად, მე ვაპირებ 8 რიგის LED- ების მოწყობას მათი კათოდებით მოკლებული. დასრულების შემდეგ, მე მაქვს 1 კათოდური პინი და 64 ანოდის ქინძისთავები, ეს ქმნის 1 ფენას.

ერთმანეთის თავზე 8 ასეთი ფენის მოწყობა არასტაბილურს გახდის და სტრუქტურა დეფორმირდება. ასე რომ, მე ვაპირებ მას დამატებითი დახმარება გავუწიო. საკმაოდ ბევრი გზა არსებობს და ერთ -ერთი ასეთია ვერცხლის მოოქროვილი სპილენძის მავთულის გამოყენება, მაგრამ რადგან ეს არ მაქვს თან, ვცდილობ გამოვიყენო უხეში მეთოდი. გაჭიმვა soldering მავთულის stiffens მას, ასე რომ მე ვაპირებ გამოიყენოს რომ მხარდაჭერა. წაისვით ცოტაოდენი შედუღება კათოდურ ქინძისთავებზე მავთულის გამოყენებამდე საყრდენის მისაცემად. ვიმედოვნებთ, რომ მისმა გამოყენებამ ცენტრში და გვერდებზე უნდა მისცეს კუბს ძალა, რაც მას სჭირდება. ჩვენ დაგვჭირდება დაახლოებით 16 მავთული და ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ეს ნაწილი სწორად მივიღოთ.

მე ვაპირებ ანოდის ქინძისთავების გასწორებას, რათა ისინი სიმეტრიული იყოს.

LED- ები შეიძლება დაზიანდეს ხანდახან შედუღების სითბოს გამო, ამიტომ უმჯობესია შეამოწმოთ ისინი ყოველი ფენის აგების შემდეგ. დასრულების შემდეგ, ფენების ერთმანეთზე თავმოყრა შეიძლება და ამჯერად ანოდის ქინძისთავების გაკვრა შესაძლებელია. საბოლოო ჯამში, თქვენ უნდა გქონდეთ 64 ანოდის ქინძისთავები და თითო კათოდური პინი თითო ფენაზე. ამ 64 + 8 = 72 ქინძისთავებით, ჩვენ უნდა შეგვეძლოს თითოეული კუბის LED- ების კონტროლი.

ახლა, ჩვენ გვჭირდება დამხმარე სტრუქტურა ფენების ერთმანეთის თავზე ასაწყობად.

Მე შეცდომა დავუშვი. მე ვიყავი ძალიან ენთუზიაზმი და არ შევამოწმე, შეესაბამება თუ არა ანოდი ქინძისთავებს ერთმანეთთან. ანოდის ქინძისთავები უნდა მომეხვია 2 მმ -ით ისე, რომ თითოეული ფენა ერთმანეთზე იყოს შეკრული და სწორი ხაზი ჩამოყალიბდეს. ვინაიდან მე ეს არ გამიკეთებია, მე მომიწევს ხელით დავხუჭო ყველა ის ქინძისთავი, რომელიც შევიკარი და ამან შეიძლება საბოლოოდ იმოქმედოს ჩემს სიმეტრიაზე. როდესაც თქვენ აშენებთ მას, გაუფრთხილდით, რომ არ დაუშვათ იგივე შეცდომა. ახლა მშენებლობა დასრულებულია, ჩვენ მოგვიწევს მუშაობა მძღოლის წრეზე.

ნაბიჯი 3: მძღოლის წრე - შეამცირეთ ქინძისთავების რაოდენობა

როგორც ადრე აღვნიშნე, ჩვენ დაგვჭირდება 72 IO ქინძისთავი კონტროლერისგან, მაგრამ ეს არის ფუფუნება, რომელსაც ჩვენ არ შეგვიძლია. მოდით ავაშენოთ მულტიპლექსური წრე და შევამციროთ ქინძისთავების რაოდენობა. მოდით შევხედოთ მაგალითს, ავიღოთ ფლიპ-ფლოპის IC. ეს არის D ტიპის ფლიპ ფლოპი, მოდით არ ინერვიულოთ ტექნიკური მახასიათებლებით ამ ეტაპზე. IC– ს ფუნდამენტური ამოცანაა დაიმახსოვროს 8 ქინძისთავები, რომელთაგან 2 არის კვების ბლოკისთვის, D0 - D7 არის შეყვანის ქინძისთავები მონაცემების მისაღებად და Q0 - Q7 არის გამომავალი ქინძისთავები დამუშავებული მონაცემების გასაგზავნად. გამომავალი ჩართვის პინი არის აქტიური დაბალი პინი, ანუ მხოლოდ მაშინ, როდესაც ჩვენ მას 0 ვაქცევთ, გამომავალი ქინძისთავებში გამოჩნდება შეყვანის მონაცემები. ასევე არის საათის ბუდე, ვნახოთ რატომ გვჭირდება ის.

ახლა, მე დავაფიქსირე IC პურის დაფაზე და დავაყენე მნიშვნელობები 10101010 -ზე, 8 LED- ები დაკავშირებულია გამომავალთან. ახლა, LED- ები ჩართულია ან გამორთულია შეყვანის საფუძველზე. ნება მომეცი შეცვალო შეყვანის 10101011 და შეამოწმე გამომავალი. მე ვერ ვხედავ რაიმე ცვლილებას LED- ებთან. მაგრამ როდესაც საათის პინზე ვგზავნი დაბალ და მაღალ პულსს, გამომავალი იცვლება ახალი შეყვანის საფუძველზე.

ჩვენ ვაპირებთ გამოვიყენოთ ეს კონცეფცია ჩვენი მძღოლის მიკროსქემის შესაქმნელად. მაგრამ ჩვენს IC– ს შეუძლია დაიმახსოვროს მხოლოდ 8 შეყვანის pin მონაცემები, ამიტომ ჩვენ ვაპირებთ გამოვიყენოთ სულ 8 ასეთი IC, 64 შეყვანის მხარდასაჭერად.

ნაბიჯი 4: მძღოლის მიკროსქემის დიზაინი

ვიწყებ IC– ს ყველა შეყვანის ქინძის მულტიპლექსით მიკროკონტროლერის 8 მონაცემთა პინზე. აქ არის ხრიკი 8 პინის 64-ბიტიანი მონაცემების 8 ბიტიან მონაცემებად დაყოფა.

ახლა, როდესაც მონაცემების 8 ბიტს გადავცემ პირველ IC- ს, რასაც მოჰყვება დაბალი და მაღალი პულსის სიგნალი საათის პინში, დავინახავ შეყვანის მონაცემებს, რომლებიც აისახება გამომავალ ქინძისთავებში. ანალოგიურად, 8 ბიტიანი მონაცემის გაგზავნით დანარჩენ IC- ებზე და საათის პინების კონტროლით, შემიძლია 64 ბიტიანი მონაცემის გაგზავნა ყველა IC- ზე. ახლა სხვა პრობლემა არის კონტროლერში საათის ბალიშების ნაკლებობა. ასე რომ, მე ვაპირებ გამოვიყენო 3 -დან 8 -მდე ხაზის დეკოდირების IC საათის პინის კონტროლის მულტიპლექსისთვის. დეკოდერში შემავალი 3 მისამართის ქინძისთავები მიკროკონტროლერთან ერთად შემიძლია გავაკონტროლო დეკოდერის 8 გამომავალი ქინძი. ეს 8 გამომავალი ქინძისთავები უნდა იყოს დაკავშირებული IC ბუდეებში. ახლა ჩვენ უნდა შევამციროთ ყველა გამომავალი ქინძისთავი და დავუკავშირდეთ მიკროკონტროლერის პინს, ამის გამოყენებით ჩვენ უნდა შეგვეძლოს ყველა LED- ის ჩართვა ან გამორთვა.

რაც ჩვენ აქამდე გავაკეთეთ არის მხოლოდ ერთი ფენისთვის, ახლა ჩვენ გვჭირდება პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით სხვა ფენებზე ფუნქციონირების გაფართოება. ერთი Led მოიხმარს დაახლოებით 15mA დენს, ასე რომ ამ რიცხვის გავლით დაგვჭირდება დაახლოებით 1 Amp დენი ერთი ფენისთვის. ახლა Arduino pro მინი დაფაზე შესაძლებელია მხოლოდ 200 mA დენის წყაროს ან ჩაძირვა. ვინაიდან ჩვენი გადართვის დენი ძალიან ბევრია, ჩვენ მოგვიწევს BJT ან MOSFET- ის გამოყენება LED- ების ფენის გასაკონტროლებლად. მე არ მაქვს ბევრი MOSFET, მაგრამ მაქვს რამდენიმე NPN და PNP ტრანზისტორი. თეორიულად, შეიძლება დაგვჭირდეს დენის 1 ამპერის გადართვა თითო ფენაზე. მე მივიღე ტრანზისტორიდან, ყველაზე მაღალს შეუძლია მხოლოდ 800 mA დენის გადართვა, 2N22222 ტრანზისტორი.

ავიღოთ 2 ტრანზისტორი და გავზარდოთ მათი ამჟამინდელი შესაძლებლობები მათ პარალელურად შეერთებით. ბევრი ადამიანი ამ მეთოდის გამოყენებისას იყენებს მხოლოდ ბაზის ლიმიტის რეზისტორს, მაგრამ პრობლემა ის არის, რომ ტემპერატურა ცვლის დენს ტრანზისტორების მეშვეობით ხდება დისბალანსი და იწვევს სტაბილურობის პრობლემებს. პრობლემის შესამსუბუქებლად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ მსგავსი 2 რეზისტორი ემიტერში, ასევე ტემპერატურის ცვლილებისას დენის მოსაწესრიგებლად. ამ კონცეფციას ეწოდება გამცემი დეგენერაცია. გამცემი რეზისტორი იძლევა სახის უკუკავშირს ტრანზისტორის მომატების სტაბილიზაციისათვის.

მე უბრალოდ ვაპირებ რეზისტორების გამოყენებას მხოლოდ ბაზაზე. ამან შეიძლება მომავალში პრობლემები შეუქმნას, მაგრამ ვინაიდან ეს მხოლოდ პროტოტიპია, ამას მოგვიანებით გავუმკლავდები.

ნაბიჯი 5: კომპონენტების შედუღება

მოდით, შევიკრიბოთ წრე პერფორდზე. დავიწყოთ flipflop IC– ით და ამ მიზნით გამოვიყენოთ IC დამჭერი. ყოველთვის დაიწყეთ პირველი და ბოლო ქინძისთავებით, შეამოწმეთ სტაბილურობა, შემდეგ შეაერთეთ დანარჩენი PIN- ები. მოდით ასევე გამოვიყენოთ ზოგიერთი მამრობითი სათაური მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორების დანამატისა და თამაშის მიზნით და კუბთან დაკავშირების მიზნით. ახლა დააკავშირეთ IC- ის გამშლელი კონდენსატორები IC- ს კვების ბლოკთან ახლოს.

შემდეგი, მოდით ვიმუშაოთ მიკროკონტროლერზე. ჩართვისა და თამაშის გასაადვილებლად, მოდით გამოვიყენოთ დამჭერი და შევაერთოთ ქალი ქინძისთავები, შემდეგ კი მოვათავსოთ მიკროკონტროლერი.

დროა მუშაობა ტრანზისტორებზე. ტრანზისტორების ფუძესთან დასაკავშირებლად საჭიროა 1 1K ohm რეზისტორი. იმისათვის, რომ შევინარჩუნო LED კუბის საერთო კათოდური ქინძისთავები ნაგულისხმევ ლოგიკურ მდგომარეობაში, მე ვაპირებ გამოვიყენო 8 K ohm zip რეზისტორი, რომელიც შეიცავს 8 რეზისტორს. დაბოლოს, მოდით ვიმუშაოთ მისამართების დეკოდირების IC- ზე. ახლა წრე მზად არის სქემის დიზაინის მსგავსი.

ნაბიჯი 6: 3D ბეჭდვა

ჩვენ გვჭირდება დანართი მიკროსქემის დაფისა და led კუბის მოსაწყობად, ასე რომ, გამოვიყენოთ 3D დაბეჭდილი. შეკრების სიმარტივისთვის ვაპირებ გავყო 3 ნაწილად.

პირველი, ბაზის ფირფიტა led სტრუქტურის შესანახად. მეორე, ცენტრალური ორგანო ელექტრონიკისთვის. მესამე, სახურავი სახურავის დახურვისთვის.

ნაბიჯი 7: შეფუთვა

დავიწყოთ led სტრუქტურის დამონტაჟებით. თქვენ შეგიძლიათ ქინძისთავები გაიაროთ ხვრელებში და პირდაპირ შეაერთოთ იგი მიკროსქემის დაფაზე, მაგრამ სტაბილურობისთვის მე ვაპირებ ჯერ პერფის დაფის გამოყენებას, შემდეგ კი შერთვას წრედზე. მე ვიყენებ ლენტის კაბელს LED– ებთან დასაკავშირებლად, შემდეგ მეორე ბოლო შესაბამის ფლიპ – ფლოპ IC– ების გამომავალ ქინძისთავებთან.

ტრანზისტორსა და LED კუბის ფენებს შორის დასაკავშირებლად, ჩვენ გვჭირდება დამოუკიდებელი ქინძისთავები, რომლებიც დაკავშირებულია კათოდურ ქინძისთავებთან. სანამ ჩართავთ მას, მნიშვნელოვანია შეამოწმოთ უწყვეტობა და ძაბვა წერტილებს შორის. მას შემდეგ რაც ყველაფერი კარგადაა, IC– ები შეიძლება იყოს დაკავშირებული და შემდეგ ჩართული. ისევ და ისევ, კარგია იმის შემოწმება, ანათებს თუ არა ყველა LED- ები უშუალოდ დენის ჩართვას, სანამ ჩართავთ მას წრეში. თუ აღმოჩნდა, რომ ყველაფერი კარგია, მაშინ led კაბელები შეიძლება დაკავშირებული იყოს ფლიპ-ფლოპის შესაბამის წერტილებთან.

მოდით გავაკეთოთ დასუფთავების სამუშაოები - გავთიშოთ მიკროკონტროლის პროგრამირების კაბელი, გავჭრათ ამოწეული ქინძისთავები და ა.შ. ახლა მოდით დავუკავშიროთ პროგრამირების კაბელი კორპუსის კორპუსს, დავაფიქსიროთ სტატუსი led, დენის გადამრთველი და ბოლოს გადატვირთვის შეცვლა. ჩვენ ახლოს ვართ მის დასრულებამდე, ასე რომ მოდით შევკრიბოთ 3 ნაწილი. დაიწყეთ LED ბაზით სხეულზე, შემდეგ კაბელების კარგად მოთავსების შემდეგ დახურეთ სახურავი ბოლოში.

ჩამოტვირთეთ კოდი Arduino Pro Mini– ში და ეს არის ის!

მადლობა Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ მისი შესანიშნავი ინსტრუქციული და კოდისათვის.