LED კუბის ჩვენება: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

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

ამ პროექტში თქვენ ააშენებთ 8x8x8 LED კუბს დისპლეის სახით. კუბის აგების და კოდის საფუძვლების შესწავლის შემდეგ თქვენ შეძლებთ დაწეროთ თქვენი საკუთარი ჩვენების ანიმაციები. ეს შესანიშნავი ვიზუალია სამეცნიერო მიზნებისთვის და ეს იქნება სასიამოვნო დეკორატიული დამატება თქვენს ოთახში! კუბის მშენებლობის პროცესში თქვენ შეიძენთ მთელ რიგ ძირითად ელექტრონიკურ უნარებს, რაც გზას უხსნის მომავალში უფრო რთულ პროექტებს.

ეს არის ჩემი ინდივიდუალური პროექტი ელექტრონიკის კურსისთვის და ამას დაახლოებით ხუთი კვირა დასჭირდა. კვირაში 12 საათი გავატარე ამ პროექტზე და მქონდა წვდომა იმ ნაწილებზე და ინსტრუმენტებზე, რომლებიც ჩვეულებრივ გვხვდება კოლეჯის ელექტრონიკის ლაბორატორიაში. ასევე შეიძლება კარგი იყოს იმის ცოდნა, რომ, მიუხედავად იმისა, რომ დატვირთვა არ არის ნამცხვრის ნაჭერი, პრაქტიკული ექსპერტიზა არ არის საჭირო. ამის ნაცვლად, თქვენ მიიღებთ დიდ გამოცდილებას და ისწავლით თქვენს შეცდომებზე.

პასუხისმგებლობის შეზღუდვის განაცხადი: მე ვისესხე დიზაინი და კოდი კევინ დარჰასგან (https://www.kevindarrah.com/?cat=99), რომელმაც ააშენა 8x8x8 RGB კუბი (სამუშაოები სამჯერ გაიზარდა!). ტალღის ფორმის ჩვენება არის ჩემი საკუთარი ნამუშევარი. მე მკაცრად გირჩევთ უყუროთ ყველა მის LED ვიდეოს სანამ დაიწყებთ პროექტს! ისინი ძალიან გვეხმარებიან იმის გაგებაში, თუ როგორ მუშაობს ყველაფერი, რაც გადამწყვეტია ამ რთული პროექტისთვის! მე მოკლე განმარტებები გავაკეთე სქემისა და ზოგადი არქიტექტურის შესახებ, როდესაც ვმსჯელობ წრიულ კავშირებზე და კოდზე, ასე რომ თავისუფლად გადადით ამ ნაწილზე ჯერ თეორიული გაგების მოსაპოვებლად:)

ნაბიჯი 1: ნაწილების სია

• ერთი ფერის DIFFUSED LED- ები x512 ~ 30 სათადარიგოთი (თქვენ შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ მე თვითონ გამოვიყენე სამი ფერი. ეს თავდაპირველად შექმნილია ტალღის ფორმის ამპლიტუდის ასახვის მიზნით (მაგ. წითელი ნიშნავს უფრო მაღალ ამპლიტუდას), მაგრამ მე ნაჭრები სწორად არ შევაკარი, ასე რომ საბოლოოდ მე უბრალოდ იგივე განვიხილე. თუ თქვენ ჯერ კიდევ დაინტერესებული ხართ ვერტიკალური მიმართულებით ფერის ცვალებადობით, გთხოვთ წაიკითხოთ შენიშვნები ვერტიკალური ნაჭრების საფეხურზე:))
• კომპიუტერის დაფები, საშუალო x7 და მცირე x2 (ეს არის ის, რაც ხელმისაწვდომია ჩემს ლაბორატორიაში, მაგრამ გთხოვთ თავისუფლად შეცვალოთ ზომა იმის მიხედვით, თუ რა არის თქვენთვის ხელმისაწვდომი! გთხოვთ წაიკითხოთ სქემის განყოფილება თქვენი მითითებისთვის. აღმოვაჩინე, რომ დამწყებთათვის, PCB ერთმანეთთან დაკავშირებული ზოლების გარეშე უფრო მიმზიდველია, ძირითადად იმიტომ, რომ თქვენ შეგიძლიათ დაამატოთ და გაწყვიტოთ კავშირები სურვილისამებრ. შედუღება შეიძლება სახიფათო იყოს!)
• NPN 2N3904 ტრანზისტორი x72
• 1k რეზისტორები x 150
• 100 Ohm რეზისტორები x 72
• P- არხის MOSFET– ები IRF9Z34 x8 პლუს 8 კლიპის გამაცხელებელი რადიატორები
• 100 მიკრო ფარადსის კონდენსატორი x8
• 74HC595 ცვლის რეგისტრაცია x9
• Arduino Uno + ხრახნიანი ფარი (მე გამოვიყენე პროტო-ხრახნიანი R3 ნაკრები)
• მავთული 8 ფერის იზოლაციით (მე გირჩევთ გამოიყენოთ სხვადასხვა ფერები! თქვენ გექნებათ ბევრი მავთული ერთმანეთის გვერდით და ფერები ნამდვილად გვეხმარება, როდესაც ჩვენ ვამოწმებთ წრეს.)
• 5V 2.8A ელექტროენერგიის მიწოდება (სანამ თქვენი დენის დენის ლიმიტი აღემატება 64*-ს (მიმდინარე 1 LED- ით), ის კარგად უნდა მუშაობდეს:))
• მავთულის ტერმინალები
• მოლექსის სათაურები 8 ქინძისთავით და 6 ქინძისთავით.
• მოლექსის მავთულის კორპუსი 8 ქინძისთავებით და 6 პინებით (მათი რაოდენობა განსხვავებული იქნება თქვენი PCB ზომისა და სქემის დიზაინის მიხედვით, ასე რომ, გთხოვთ, წაიკითხოთ მთელი ინსტრუქცია (განსაკუთრებით წრიული ნაწილი), სანამ გადაწყვეტთ რა რაოდენობის ნომერი გჭირდებათ:))
• Solder
• შიშველი სპილენძის მავთულები (იმისათვის, რომ უსაფრთხოდ იყოთ, მოამზადეთ აქედან 50 მ)
• ხის დიდი დაფა (თითოეულ მხარეს დაახლოებით 9 ინჩი)
• 12 ინჩიანი ხის შამფურები (სურვილისამებრ; თუ იპოვით გზას სწორი მავთულის გასაკეთებლად, ეს არ გჭირდებათ)
• სკოჩის ლენტი
• გრძელი ლურსმნები x16

ინსტრუმენტები

• გასაყიდი რკინა
• მავთულის საჭრელი
• ფანქარი
• წებოს იარაღი (სურვილისამებრ; თუ თქვენ იპოვით გზას სწორი მავთულის გასაკეთებლად, ეს არ გჭირდებათ)
• crimper
• გამაცხელებელი სამაგრები x2 (ალიგატორის სამაგრებიც მუშაობს)
• მავთულის სტრიპტიზიორი

ნაბიჯი 2: LED რიგების დამზადება

უპირველეს ყოვლისა, შეამოწმეთ ყველა LED! მე შევამოწმე სქემა LED და 100 Ohm რეზისტორით. შემდეგ მე გამოვცადე ერთი LED ერთდროულად და დავამატე, რომ სხვა LED– ის პარალელურად. ჩვენ გვსურს გადავაგდოთ 1) გატეხილი LED- ები, 2) LED- ები ანოდთან და კათოდთან უკან (თქვენ არ გინდათ უბრალოდ "დაიმახსოვროთ" რომელი გადაბრუნდა!) 3) dimmer LED- ები.

შემდეგი, ჩვენ გავაკეთეთ ხის ჯაგი, რომელიც ასევე არის ჩემი ბოლო მთა კუბისთვის. გაბურღეთ 8x8 ბადე 1 ინჩი ხვრელების ცენტრს შორის. შეარჩიეთ ბურღვის დიამეტრი თქვენი LED- ების დიამეტრზე მაღლა, ისე რომ ისინი მოთავსდეს ხვრელებში და მაინც დარჩნენ სწორი. პერიმეტრზე დავამაგრეთ ზედმეტი ხის ზოლები, რამაც დაფის ზედაპირი ბრტყელი შეინარჩუნა (დაფისთვის პლაივუდი გამოვიყენეთ, ასე რომ მას საკმაოდ მოქნილი აქვს). გარდა ამისა, ამან აამაღლა ხვრელების მქონე უბნები ისე, რომ LED- ებს შეუძლიათ ხვრელების გავლა. აირჩიეთ ერთი მხარე და დაადეთ ორი გრძელი ლურსმანი იმავე ხაზზე, როგორც ხვრელების ცენტრები. ჩვენ დავაკავშირებთ მავთულხლართებს ამ ლურსმნებზე.

ჩვენ ახლა შეგვიძლია დავიწყოთ LED რიგების გაკეთება! მე ვერ ვიპოვე ეფექტური გზა სწორი მავთულის გასაკეთებლად, ასე რომ მე მხოლოდ ხის ბლოკის გამოყენებით შევიკარი მავთულები. მოათავსეთ მავთული ბლოკის კიდეზე; დაიჭირეთ მავთული ცერა თითით ბლოკის ერთ მხარეს და გაიყვანეთ მავთული; ბლოკის კიდე ზღუდავს მავთულს. გირჩევთ ხელთათმანი დაიცვათ თქვენი ცერა თითის დასაცავად:(მოათავსეთ 8 LED ამ რიგში, გრძელი "ფეხი", ანოდი, ერთი მიმართულებით. ჩვენ ვაპირებთ მათ შეერთებას მავთულზე. გაითვალისწინეთ, რომ ანოდის ფეხისა და კათოდური ფეხის მიერ წარმოქმნილი სიბრტყე უნდა იყოს პერპენდიკულარული მავთულის ხაზის მიმართ, ხოლო კათოდური ფეხი უნდა იყოს დაშორებული მავთულისგან. მიამაგრეთ მავთული ლურსმნზე და გაიყვანეთ იგი LED- ების გასწვრივ, სანამ არ გახდება სწორი და გამკაცრებული. მიამაგრეთ იგი მეორე ლურსმნზე. დაარეგულირეთ მავთულის სიმაღლე (მე შევამჩნიე პატარა ბრტყელი ფართობი LED ფეხიზე და მავთული ისე მოვახერხე, რომ ის შეეხო ამ ადგილს ყველა LED- ისთვის). ეს სიმაღლე არის თვითნებური, მაგრამ გთხოვთ იყავით თანმიმდევრული. გაითვალისწინეთ: 1) დონის განსხვავება თქვენს კუბში იქნება დაახლოებით 1 ინჩი (ასე რომ მავთულები არ შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი); 2) LED- ები შეიძლება გატეხილი იყოს გამათბობელი რკინის სითბოს ქვეშ (ასე რომ მავთულები არ შეიძლება იყოს ძალიან დაბალი) (თუმცა მე პირადად არ განმიცდია რაიმე პრობლემა). ახლა თქვენი მავთული უნდა შეეხოს ყველა LED- ის გრძელ ფეხს და ქმნის ჯვარს. შეაერთეთ მავთული და ანოდი ლიდერობს და შემობრუნება შემდგომში.

ამ პროექტში, მე ექსპერიმენტი გავაკეთე ორი განსხვავებული შედუღების ერთობლივი კონტაქტის კონფიგურაციით. ერთი არის ზემოთ აღწერილი ჯვარედინი კონტაქტი, მეორე კი LED ფეხის მოსახვევში ისე, რომ საკონტაქტო მავთულები პარალელურია. თეორიულად, პარალელური კონტაქტური სახსრები უფრო მდგრადია სტრესის მიმართ, მაგრამ იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენად მსუბუქია LED- ები, ჯვრის სახსრები ალბათ არც ისე საზიანოა. თქვენ მიიღებთ უამრავ პრაქტიკას მავთულის და LED ფეხების შედუღების მიზნით, ასე რომ მოგერიდებათ ექსპერიმენტი სხვადასხვა ტექნიკით! მე გამოვიყენე ბრტყელი წვერი გამაგრილებელი რკინით და მე პირადად ვფიქრობ, რომ ის უკეთეს კონტროლს უწევს გამწვანების ბლოკებს და უფრო დიდ სითბოს კონტაქტს ზედაპირზე.

შედუღების დასრულების შემდეგ გამოიყენეთ პურის დაფა LED შემოწმებისათვის, რათა შეამოწმოთ კავშირები (მნიშვნელოვანია). მიამაგრეთ პოზიტიური მავთული მავთულხლართზე და გაასუფთავეთ უარყოფითი ტყვიის მოკლე LED ფეხები. ყველა მათგანი უნდა ანათებდეს! მას შემდეგ, რაც ჩვენ შევამოწმებთ, რომ ისინი ყველა კარგადაა, ნაზად დააყენეთ LED- ები დაფის ქვემოდან, რათა დაიშალა ისინი და გადაიტანეთ მავთული ლურსმნებზე. თქვენ შეგიძლიათ მოაცილოთ მარყუჟის ბოლოები, მაგრამ აუცილებლად დაზოგეთ სიგრძე!

რა მოხდება, თუ ჩემი LED არ ანათებს?

პირველი რაც თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ არის ის, მიიღეთ თუ არა კათოდი და ანოდი გადაბრუნდა. შემდეგ სცადეთ დადებითი მავთულის LED ფეხი მთელი მავთულის ნაცვლად. თუ თქვენი LED ანათებს ისე, შეგიძლიათ ხელახლა შეაერთოთ LED. თუ თქვენი LED კვლავ არ ანათებს, შეცვალეთ იგი სხვათ.

ჩვენ უნდა გავაკეთოთ 64 ასეთი LED რიგები:)

ნაბიჯი 3: შედუღება ვერტიკალური ნაჭრები

როგორც წინასწარი გადახედვა, თითოეულ ფენაში ყველა ანოდი დაკავშირებულია და თითოეული ვერტიკალური სვეტის ყველა კათოდი დაკავშირებულია. ახლა ჩვენ უნდა გავაკეთოთ ვერტიკალური ნაჭრები. გახსოვთ ორი ფრჩხილი, რომელიც ჩვენ დაფაზე ჩავდეთ მავთულხლართების დასაკავშირებლად? ახლავე ჩადეთ კიდევ 14 მსგავსი (:)

ახლა განათავსეთ 8 LED სტრიქონი დაფაზე და დარწმუნდით, რომ მათი ფეხები ერთი მიმართულებით არის მიმართული. გაითვალისწინეთ, რომ მავთულები უნდა იყოს პარალელურად ფრჩხილების რიგების! ჩამოაგდეთ LED- ები ისე, რომ ისინი ყველა ერთ სიმაღლეზე იყოს. თუ ზოგიერთი LED- ები კვლავ გამოჩნდება (შესაძლოა თქვენი მავთულის მრუდის გამო), სკოტჩის ფირზე დადეთ ბოლოები დაფაზე. ახლა გაუშვით მავთულები ფრჩხილებზე, როგორც ადრე. მე შემიძლია მხოლოდ თვალის მავთულები იყოს დაახლოებით იმავე სიმაღლეზე, მაგრამ ეს ნორმალურია, რადგან ის რაც თქვენ ნამდვილად გაინტერესებთ არის ის, რომ LED- ები ერთსა და იმავე სიმაღლეზეა.

შეაერთეთ კათოდი მავთულხლართებზე. თქვენ შეამჩნევთ, რომ აქ მე გამოვიყენე პარალელური კონტაქტის შედუღების კონფიგურაცია და აღმოვაჩინე, რომ უფრო მყარი და უკეთესად გამოიყურება, ვიდრე ჯვარედინი სახსრები, მაგრამ ეს უფრო შრომატევადი იყო, რადგან თქვენ გჭირდებათ 1) მავთულის მოხრა ქინძისთავებით; 2) დარწმუნდით, რომ მოხრილი განყოფილება ეხება მთავარ მავთულს; 3) გადაუხვიეთ ის მონაკვეთი სწორ სიმაღლეზე, რადგანაც თქვენი შესადუღებელი რკინა შემოვა კუთხეში და თქვენ გჭირდებათ, რომ რკინა ორივე მავთულს ერთდროულად შეეხოს.

თუ გსურთ გამოიყენოთ სხვადასხვა ფერები სხვადასხვა ფენებში …

დარწმუნდით, რომ თითოეული თქვენი ნაჭერი ასახავს ფერის სქემას. მაგალითად, თუ მინდოდა, რომ ზედა სამი ფენა იყოს ყვითელი LED- ები, შუა ორი იყოს ნარინჯისფერი LED- ები და ქვედა სამი იყოს წითელი LED- ები, მე განვათავსებ სამ ყვითელ LED სვეტს, ორ ნარინჯისფერ და სამ წითელს იმ თანმიმდევრობით რა დარწმუნდით, რომ თქვენი ფერის თანმიმდევრობა და LED ორიენტაცია შეესაბამება რვა ნაჭერს!

გამოიყენეთ პურის დაფის დაყენება თითოეული ნაჭრის ყველა LED- ის შესამოწმებლად. ნამდვილად ადვილია აქ ხელახლა შედუღება, როდესაც თქვენი LED- ები დაცულია ვიდრე ჰაერის შუაგულში.

თუ თქვენი მავთულები არ არის პირდაპირ საკუთარ თავზე, ჯერ არ ამოიღოთ ნაჭერი ლურსმნებიდან! წაიკითხეთ შემდეგი ნაბიჯი

თუ თქვენ უკვე გაქვთ სწორი მავთულები, ნაზად აწიეთ LED- ები ქვემოდან და გადაიტანეთ ნაჭერი ლურსმნებიდან. ბოლოები ჯერ არ მორთო:)

ნაბიჯი 4: ვერტიკალური ნაჭრების მხარდაჭერა

თუ თქვენს მავთულხლართებს აქვთ მრუდი, როგორც ჩემმა, ჩვენ შეგვიძლია დავაფიქსიროთ ისინი ბრტყელ სიბრტყეზე პერიმეტრის გასწვრივ მყარი საყრდენის დამატებით. მე ავირჩიე 12 დიუმიანი ხის შამფური, რადგან ისინი ადვილად ხელმისაწვდომია ამაზონზე. შამფურები წებოვანა პერიმეტრზე და ჩარჩოს გასაძლიერებლად კუთხეებში დავამატე პატარა ნაჭრები. დეტალებისთვის იხილეთ ფოტოები. გაითვალისწინეთ, რომ მხოლოდ ორი შამფური მთლიანად არის მიმაგრებული მავთულხლართებზე, ხოლო დანარჩენი ორი შამფური მთელ ქსელზე მაღლაა. მე გირჩევთ ჩარჩოს ტესტირება კუთხეების გარეშე. აღმოვაჩინე, რომ ზედმეტი მოკლე ჩხირები ხელს უშლის LED- ებს, როდესაც მე ვაწყობდი ნაჭრებს და წებოს სახსრები ალბათ საკმარისად ძლიერია, რომ LED ბადე მაინც შეინარჩუნოს. თუ ბადე მაინც ოდნავ ამობურცულია, დააწექით ორ არაწებებულ მხარეს და მიამაგრეთ მავთულები შამფურზე რამდენიმე წერტილში. ჯერ არ მოაშოროთ ფხვიერი ბოლოები! კერძოდ, შეინარჩუნეთ შამფურის საკმაოდ გრძელი მხარე იმ მხარეს, რომელიც კუბის ბოლოში იქნება, ისე, რომ ჩვენ შევინარჩუნოთ LED- ები იატაკიდან.

ნაბიჯი 5: კუბის შეკრება

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს ნაჭრები, შეგვიძლია გავაკეთოთ კუბი! მე გამიადვილდა მათი ერთმანეთზე დადება, ვიდრე ვერტიკალური ნაჭრების ერთმანეთთან შეკვრა, მაგრამ თუ გყავთ თანამშრომელი, თავისუფლად იმპროვიზირეთ! შეცდომების თავიდან ასაცილებლად, ჯერ წებოვანი ნაჭრები მიამაგრეთ შამფურის სხვა ნაკრებზე და მოგვიანებით დაამატეთ კავშირის მავთულები. როგორც ხედავთ ფოტოში, მე ოთხი წვერი წებოვანა კუთხეებში, რაც ხელს შეუწყობს ფენების გასწორებას და მხარდაჭერას. გაითვალისწინეთ, რომ, იდეალურ შემთხვევაში, ფენები 1 სანტიმეტრით არის დაშორებული. აღმოვაჩინე, რომ ჩემი LED- ები ეყრდნობოდა ხის ჩარჩოს წინა ფენისგან, ასე რომ მე არ მჭირდება მათი შეკავება წებოს დროს, მაგრამ თუ თქვენი ნაჭრები უფრო დაბალ სიმაღლეზეა, თანამშრომელი ან ხის ზოლები (იხილეთ ფოტო) დახმარება სანამ ნაჭრებს წებოვდებით, დარწმუნდით, რომ მათი ორიენტაცია სწორია! თქვენ გინდათ რომ კათოდი და ანოდი მთავრდებოდეს თანმიმდევრული მიმართულებით. ასევე შეამოწმეთ LED- ების ორიენტაცია.

ძალიან მნიშვნელოვანია დარწმუნდეთ, რომ LED- ები ანათებენ თითოეული ფენის დასმისას! პრაქტიკულად შეუძლებელი იქნება კუბის ცენტრში მოხვედრა მას შემდეგ რაც ამ ყველაფერს შეიკრიბებით.

თქვენ შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ ჩემი ხის ჩარჩოები სულაც არ ემთხვევა ერთმანეთს, მაგრამ თუ LED- ებს შეხედავთ, ისინი უკეთესად ემთხვევა! ვინაიდან ჩვენ ვიხილავთ ამ კუბს ბნელ გარემოში, ჩარჩოს არასწორი განლაგება მისაღებია.

შემდეგი, გამოიყენეთ დამატებითი მავთულები, რომ შეაერთოთ ანოდის ლიდერები იმავე დონეზე ერთად. თუ გიჭირთ იქ მავთულის შენახვა, სცადეთ მავთულის "ქსოვა" ლიდერების საშუალებით (მონაცვლეობით ისე, როგორც მავთული კვეთს სადენებს, ზემოდან ქვემოდან). კარგია, თუ ეს მავთულები არ არის სრულყოფილად სწორი, რადგან ძირითადი LED სტრუქტურა უკვე დაყენებულია და გვერდითი მავთულები დიდად არ ჩანს LED- ების ჩართვისთანავე.

იმისათვის, რომ იყოთ უსაფრთხოდ (ჩვენ გირჩევნიათ ვცდებოდეთ სიფრთხილით, დიახ?), კვლავ შეამოწმეთ ყველა LED. ამ ეტაპზე, თუ კუბის ცენტრში ერთი შუქი არ ანათებს, მე არ ვარ დარწმუნებული, არის თუ არა ამის გამოსწორების მარტივი გზა: (თუმცა, თუ თქვენ იყავით ყურადღებიანი LED- ების შემოწმებისას, როდესაც აწყობთ ფენები, LED- ები მაინც კარგად უნდა იყოს.

ახლა ჩვენ შეგვიძლია მოვაშოროთ მავთულის ჭარბი ნაწილი, გარდა ქვედა მხარისა. ახლა ჩვენ შეგვიძლია დროებით გადავაგდოთ კუბი! გილოცავთ! ჩვენ უკვე ნახევარ გზაზე ვართ:)

ნაბიჯი 6: წრიული კავშირი

გთხოვთ წაიკითხოთ pdf სქემა სქემის ელემენტების კომპიუტერის დაფებზე მოთავსებამდე. ეს სქემა არის კევინ დარჰას RGB კუბისთვის და რადგანაც ჩვენს კუბს აქვს ერთი ფერის LED- ები, ჩვენი დატვირთვა რეალურად მხოლოდ მესამედია (ჩვენ გვაქვს კათოდის კონტროლის მესამედი, კონკრეტულად). მე მტკიცედ გირჩევთ ჩართოთ ყველა წრიული ელემენტი PCB– ებზე, რათა შეამოწმოთ მანძილი ჯერ. მიეცით საკუთარ თავს მეტი ადგილი სამუშაოდ, განსაკუთრებით ცვლის რეგისტრაციის დაფებისა და ანოდის მართვის დაფებისთვის. შემდეგ გადაყარეთ მიკროსქემის კომპონენტები და შეაერთეთ რამდენიმე ერთდროულად, რადგან ნაკლებად ძნელია შედუღება ამდენი წრიული კომპონენტის ფეხის გარეშე.

ანოდისა და კათოდის სქემები

ჩვენი მიკროსქემის დიზაინი ისეთია, რომ როდესაც ანოდის სქემაში და კათოდურ სქემაში ორივე არის 5V (ან HIGH), LED ჩართულია. მოდით, პირველ რიგში გავიაროთ ანოდის სქემა. როდესაც შეყვანა მაღალია, ტრანზისტორი სწრაფად ხდება გაჯერებული და კოლექტორის ძაბვა მცირდება 0 -ის სიახლოვეს, რაც იმას ნიშნავს, რომ MOSFET- ის კარიბჭე დაბალია. მას შემდეგ, რაც MOSFET წყარო უკავშირდება 5V- ს, LOW Gate- ში ნიშნავს, რომ გადინების ძაბვა დაყენებულია HIGH- ზე. კონდენსატორი წყაროს გასწვრივ ეხმარება სისტემის სტაბილურობას.

როდესაც კათოდის კონტროლის შეყვანა მაღალია, ტრანზისტორი კვლავ გაჯერებულია და კოლექტორის ძაბვა 0V– მდე მიდის. კოლექტორის ტერმინალი უკავშირდება LED- ს მიმდინარე შეზღუდვის რეზისტორის საშუალებით. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორი თქვენი LED თვისებების საფუძველზე. ვინაიდან მე ვიყენებ წითელ, ნარინჯისფერ და ყვითელ LED- ებს, გამოვიყენე 100 Ohms. ჩვენ ვხედავთ, რომ ახლა LED- ის დადებითი მხარე მაღლა აიწია და უარყოფითი მხარე დაბლა დაიწია და LED ანათებს.

მას შემდეგ, რაც ჩვენ გვაქვს 64 კათოდის ლიდერი (თითოეული სვეტი) და 8 ანოდის ლიდერი (თითოეული ფენა), ჩვენ გვჭირდება კათოდური კონტროლის 64 კომპლექტი და ანოდის კონტროლის 8 კომპლექტი. მე გირჩევთ, რომ 8 კონტროლის სრული ნაკრები ერთ დაფაზე იყოს, ვინაიდან თითოეული ცვლის რეგისტრი უკავშირდება 8 კონტროლს და უფრო ორგანიზებულად გამოიყურება, თუკი კავშირის 8 მავთული ერთსა და იმავე ადგილას მიდის. ფრთხილად იყავით, რომ არ გადატვირთოთ დაფები! ჩვენ ვაპირებთ ბევრი მავთულის გაშვებას, ასე რომ დარწმუნდით, რომ დაუთმეთ საკუთარ თავს საკმარისი ადგილი! გამყინეთ ყველა კომპონენტი დაფაზე. ერთი ხერხი თქვენი სამუშაო ზედაპირის სტაბილურობის გასაზრდელად არის იგივე სიმაღლის კომპონენტებზე შედუღება (მაგ. შეაერთეთ ტრანზისტორები ყველა რეზისტორის შედუღების შემდეგ, რათა თავიდან აიცილოთ რეზისტორების ამოვარდნა). თითოეული 8 კათოდური კონტროლის მიკროსქემის თითოეული ნაწილისთვის, დარწმუნდით, რომ შეაერთეთ ერთი 8 პინიანი სათაური, რომელიც აჩვენებს მონაცემებს LED კუბზე.

ეს არ ჩანს სქემატებიდან, მაგრამ სადაც არის ტრანზისტორი, ჩვენ უნდა დავუკავშიროთ ის GND და 5V

ცვლის რეგისტრის სქემები

ცვლის რეგისტრები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული 6 მავთულის საშუალებით. ისინი დაკავშირებულია პარალელურად 5V, GND, CLOCK, LATCH და BLANK, ხოლო სერიებით DATA– სთვის. როდესაც თქვენ აკავშირებთ მავთულხლართებს, დარწმუნდით, რომ კათოდური ცვლის რეგისტრები არიან მიმდევრობის ბოლოს, რადგან მონაცემები ყოველთვის მიდის სერიული ხაზის ბოლომდე. ძირითადად, Arduino აგზავნის ორობითი კოდის სტრიქონს, რომელიც მიედინება DATA ხაზის კავშირში. ორობითი კოდი გადანაწილდება 8 ბიტად თითო ცვლის რეგისტრატორზე. 8 ცვლის რეგისტრის ტერმინალები შემდეგ უკავშირდება 8 კათოდური/ანოდის კონტროლის კომპლექტს. 5V აძლიერებს მთელ კუბს და რადგან ჩვენ გვაქვს მაქსიმუმ 64 LED ნათურები ერთდროულად, დარწმუნდით, რომ მთლიანი დენი არ აღემატება თქვენი ენერგიის წყაროს ლიმიტს. სხვა ქინძისთავები ძირითადად აკონტროლებენ როდის მოხვდება მონაცემები ცვლის რეგისტრებში და როდის ხდება მონაცემების გადაცემა წრიული კონტროლისათვის ცვლის რეგისტრიდან. დარწმუნდით, რომ თითოეულ ცვლის რეგისტრატორს აქვს თავისი 8 პინიანი სათაური და თითოეულ ცვლის რეგისტრატორ დაფას (გარდა ბოლოისა) აქვს 6 პინიანი სათაური, რომლის მეშვეობითაც 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK და DATA მავთულები შეიძლება წავიდეს შემდეგი ცვლის რეგისტრაციის დაფა.

არდუინოს წრე

Arduino– ს სქემა ძალიან მარტივია. ძირითადად, ჩვენ გვაქვს 6 მავთული, რომელიც გამოდის არდუინოდან (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK და DATA). დარწმუნდით, რომ თქვენი GND ლიდერი უკავშირდება Arduino– ს GND– ს (ფაქტობრივად, ამ პროექტის ყველა GND უნდა იყოს დაკავშირებული), მაგრამ რომ თქვენი 5V გამტარი არ არის! გაითვალისწინეთ, რომ დარდუს სქემატურ არდუინოში ფაქტიურად ჩანს ATMEGA ჩიპის ტერმინალები. იხილეთ ჩიპსა და არდუინოს შორის შესაბამისი ტერმინალებისთვის მიმაგრებული ერთ -ერთი სურათი.

ჩვენ ვიყენეთ ხრახნიანი დისკი, რათა თავიდან ავიცილოთ მავთულები არდუინოში. ნაწილები, რომლებიც თქვენ უნდა შეაერთოთ ხრახნიან მინაზე არის ციფრული პორტებისთვის დაწყებული სათაურის საყრდენები, 1 6-პინიანი სათაური და 1 2-პორტიანი ტერმინალის ბლოკი. თქვენ შეგიძლიათ დაამატოთ კიდევ ერთი მწკრივი თავსახურის ქინძისთავები მეორე მხარეს ბალანსისთვის. (გაითვალისწინეთ, რომ სურათებზე ნაჩვენები ცისფერი ტერმინალის ბლოკები რეალურად არაფერს აკეთებენ). შედუღება სქემატების მიხედვით. მნიშვნელოვანი შენიშვნა: მხოლოდ იმისათვის, რომ იყოთ უსაფრთხოდ, დაუკავშირეთ 5V ტერმინალი 6 პინიან სათაურზე დენის წყაროს 5V (რომელიც მწვანე ტერმინალის ბლოკია) და არა Arduino– ს 5V. ამრიგად, თქვენი Arduino იკვებება თქვენი კომპიუტერით, ხოლო თქვენს მიკროსქემის ყველა 5V მიეწოდება ენერგიის წყაროს. ამასთან, დააკავშირეთ ყველა GND ერთად. თქვენ შეიძლება გითხრათ სურათიდან, რომ მე შევაერთე 6 პინიანი სათაურის GND და ტერმინალის ბლოკის GND პინდი GND ზოლზე ხრახნიან მინაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ მე არ ვიცი ცვლის რეგისტრის სქემების შემოწმების გზები, ჩვენ შეგვიძლია და უნდა შევამოწმოთ ანოდი და კათოდური კონტროლის წრე პურის დაფის გამოყენებით. დეტალებისთვის იხილეთ ფოტოები. ძირითადად, ჩვენ ვუკავშირდებით დაფის შეყვანას ყველა 5V. შემდეგ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ მულტიმეტრი გამომავალი ძაბვების შესამოწმებლად. ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ანოდის კონტროლიდან გამომავალი ძაბვა არის მხოლოდ 4V, მაგრამ ეს არის მოსალოდნელი შედეგი MOSFET– ისგან.

გაყვანილობის რჩევები:

• არ დაზოგოთ დაფებს შორის თქვენი კავშირის მავთულის სიგრძე! თქვენ გექნებათ ბევრი დაფა და ბევრი მავთული, ხოლო სროლისას უფრო ნათელი და ადვილი იქნება თუ დაფები კარგად იქნება გამოყოფილი.
• გამოიყენეთ სხვადასხვა ფერები, რათა განასხვავოთ რომელი მავთული რომელია. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია, განსაკუთრებით იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენი მავთული დაგჭირდებათ. შემდეგ ჩვენ ვაყენებთ ამ მავთულხლართებს მავთულის კორპუსში ფიქსირებული თანმიმდევრობით. გამოიყენეთ კარგი დამჭერი მავთულის ტერმინალების გასაკეთებლად.
• იყავით თანმიმდევრული სათაურების და მავთულის კორპუსის გამოყენებისას! ჩემს პროექტში, გარკვეული დაფისთვის, ყველა შეყვანა მოდის მავთულის კორპუსებიდან და ამონაკვეთები გადის სათაურებში.
• იმის გამო, რომ სათაურის ტერმინალები საკმაოდ ახლოს არის ერთმანეთთან, იყავით ფრთხილად, რომ არ შეაერთოთ მავთულები ერთმანეთთან, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ ჩემნაირი შედუღების შედარებით გამოუცდელი ხართ! ხრიკი, რომელიც მე დამხმარე აღმოვაჩინე, იყო მავთულის შედუღება რკინის საშუალებით, რათა გამდნარი გამდნარი გამხდარიყო, შემდეგ კი ბოლქვის გამოყენებით მავთულხლართებს ერთმანეთზე ვამაგრებდით და მავთულს ვუახლოვდებოდით სათაურის ტერმინალთან. მოაცილეთ გამაგრილებელი რკინა და გამწოვი სახსარი უნდა გაცივდეს და ძალიან მალე შეინარჩუნოს ფორმა.

ნაბიჯი 7: კუბის დამონტაჟება

იმის ნაცვლად, რომ მკაცრი კათოდური ხრახნები გავავლოთ 64 ხვრელში, რაც პრაქტიკაში საკმაოდ რთულია, ჩვენ შეგვიძლია მავთულები შევაერთოთ ჯერ სადენებთან და შემდეგ მავთულები გავყოთ ხვრელებში. იმისათვის, რომ მავთულები გამოვიდეს სამონტაჟო პლატფორმის ქვემოდან, გაბურღეთ 9 ხვრელი მთაზე (8 კათოდისთვის და 1 ანოდისთვის).

უპირველეს ყოვლისა, მოაწყვეთ შამფურები დაახლოებით იმავე სიგრძეზე. გაჭრა კათოდური ტყვიები ისე, რომ ისინი თითქმის იმავე სიმაღლეზე არიან, როგორც შამფურები. ახლა წარმართონ ტყვიის ფორმირება პატარა Hook გამოყენებით pliers. გაასრიალეთ თქვენი მავთულის დაახლოებით ნახევარი ინჩი და ასევე მოხარეთ მავთული. შეაერთეთ ტყვია და მავთული ერთმანეთთან და დახურეთ კაკვები საცობებით. ეს გვთავაზობს კარგ კონტაქტს მავთულსა და ტყვიას შორის და ათავისუფლებს ხელებს შედუღებისათვის. დარწმუნდით, რომ განათავსეთ გამაცხელებელი დამჭერი უახლოეს LED გამაგრების სახსრამდე ისე, რომ ის გამაგრების სახსარი არ გამოვიდეს ახალი სითბოდან. თუ თქვენ არ გაქვთ გამაგრილებელი დამჭერები, ალიგატორის დამჭერებიც მუშაობს.

კარგი პრაქტიკაა კავშირების შემოწმება (გავზომე გამაგრების წინააღმდეგობა) ყოველი ფენის შედუღების დასრულების შემდეგ, თუმცა აღმოვაჩინე, რომ "კაკვის" მეთოდი იძლევა ძლიერ გამაგრების სახსრებს.

ახლა გადაიტანეთ მავთულები ხვრელებში. ნაზად გაიყვანეთ მავთულები და უბიძგეთ სამონტაჟო პლატფორმას, რომ იყოს კონტაქტში შამფურებთან. მიამაგრეთ 8 მავთულის თითოეული ნაკრები სამონტაჟო პლატფორმის მხარეს ერთ ხვრელში და დააფიქსირეთ ნაკრები ელექტრული ლენტით. მას შემდეგ, რაც კუბის ოთხი მხარე ექვივალენტურია, არ აქვს მნიშვნელობა რომელი ჯგუფის გასწვრივ არის თქვენი მავთულები. მე გირჩევთ წინასწარ გააკეთოთ მავთულის ტერმინალები მათზე, ისე, რომ სწრაფად შეიკრიბოთ მავთულის კორპუსი.

ანოდის კავშირებისთვის, შედგით ერთი მავთული თითოეულ დონეზე და გაიარეთ ეს მავთული ერთი ხვრელიდან. თქვენ დაგჭირდებათ ორი გამაცხელებელი დამჭერი, რათა თავიდან აიცილოთ მეზობელი სახვევის დნობა.

მას შემდეგ, რაც კუბს დაამონტაჟებთ, კვლავ შეამოწმეთ თითოეული LED, რომ დარწმუნდეთ, რომ ისინი კარგადაა.

Რჩევები:

ნუ დაზოგავთ მავთულის სიგრძეზე! მე ვფიქრობ, რომ ჩემი მავთულები ადვილად 12 ინჩის სიგრძისაა, მაგრამ მაინც ცოტა უფრო მოკლეა.

ახლა თქვენ მზად ხართ დააკავშიროთ ყველაფერი და აწარმოოთ კუბი!

ნაბიჯი 8: კოდი და მულტიპლექსირება

პროექტის მოკლე დროის გამო, მე ვისესხე დარჰას კოდი და მხოლოდ მცირე ცვლილებები შევიტანე მასში. მე ვამაგრებ ჩემს მიერ გამოყენებულ ვერსიას. მან შესანიშნავი კომენტარები გააკეთა თავის კოდზე და მე გირჩევთ წაიკითხოთ ისინი, რათა უკეთ გაიგოთ როგორ მუშაობს იგი სინამდვილეში. აქ აღვწერ მისი კოდის ორ ძირითად მახასიათებელს, მულტიპლექსს და ბიტის კუთხის მოდულაციას.

მულტიპლექსირება

ყველა LED კუბის პროექტი, რომლის შესახებაც წავიკითხე, იყენებს მულტიპლექსს და ეს არის ტექნიკა, რომელიც საშუალებას გვაძლევს გავაკონტროლოთ ინდივიდუალური შუქი. მულტიპლექსით, LED- ების მხოლოდ ერთი ფენა ანათებს ერთ დროს. თუმცა, ვინაიდან ფენები შემოდის ძალიან მაღალი სიხშირით, გამოსახულება "რჩება" ჩვენს ხედვაში ცოტა ხნით და ჩვენ ვფიქრობთ, რომ სინათლე ჯერ კიდევ არსებობს. პროგრამულ უზრუნველყოფაში, ჩვენ ერთ ფენას ვიღებთ ერთდროულად HIGH- ზე და ყველა სხვა ფენას LOW- ზე, ასე რომ ამ ფენის მხოლოდ LED- ებს შეუძლიათ განათება. იმის დასადგენად, თუ რომელი მათგანი ანათებს, ჩვენ გამოვიყენეთ ცვლის რეგისტრები, რომ გავაკონტროლოთ რომელი 64 კათოდიდან არის გამოყვანილი მაღლა. სანამ შემდეგ ფენას გავანათებთ, ჩვენ ამ ფენის ანოდს ვაყენებთ LOW- ზე ისე, რომ ამ ფენის არცერთი შუქი არ ანათებდეს. შემდეგ ჩვენ ვიღებთ ანოდს შემდეგ ფენაზე HIGH- ზე.

ბიტის კუთხის მოდულაცია

BAM ტექნიკა საშუალებას გვაძლევს გავაკონტროლოთ თითოეული LED- ის სიკაშკაშე 0 -დან 15 -მდე მასშტაბით. თუ თქვენ არ გჭირდებათ სიკაშკაშის შეცვლა, თქვენ არ გჭირდებათ ამის განხორციელება. ძირითადად, ჩვენ გვაქვს ოთხი ბიტიანი კონტროლი და ეს კონტროლი შეესაბამება 15 ციკლს ქვედა ფენიდან ზედა ფენაში გადასვლისას (გახსოვდეთ, რომ მულტიპლექსირებისთვის ჩვენ თითოეულ ფენას ერთდროულად ვანათებთ?). თუ ჩვენ ვწერთ 1 -ს პირველ ბიტზე, ეს ერთი LED ირთვება, როდესაც ჩვენ პირველად ვეცილებით ფენებს. თუ ჩვენ ვწერთ 1 მეორე ბიტს, ეს ერთი LED ჩაირთვება მომდევნო ორი ციკლის განმავლობაში. მე -3 ბიტი შეესაბამება მომდევნო 4 ციკლს, ხოლო მეოთხე შეესაბამება მომდევნო 8 ციკლს (ასე რომ, ჩვენ გვაქვს 15 ციკლი სრულ კომპლექტში). თქვით, ჩვენ გვინდა, რომ LED- ი დავაყენოთ მისი სრული სიკაშკაშის 1/3, რაც არის 5/15. ამის მისაღწევად, ჩვენ ვწერთ 1 პირველ და მესამე ბიტს და 0 დანარჩენ ორს ისე, რომ LED ჩართოთ 1 ციკლისთვის, გამორთული მომდევნო ორი, მომდევნო ოთხისთვის და გამორთული მომდევნო 8 – ისთვის. ჩვენ ველოსიპედით ვმოძრაობთ ასე სწრაფად, ჩვენი ხედვა "საშუალო" სიკაშკაშეა და ვიღებთ სრული სიკაშკაშის 1/3.

LED კუბი, როგორც ტალღის ფუნქციის ჩვენება?

ერთ -ერთი შესაძლებლობა, რაზეც ჩვენ ვფიქრობდით ამ პროექტის დასაწყისში, იყო ამ ჩვენების გამოყენება კვადრატულ ყუთში ნაწილაკების ტალღის ფუნქციის საჩვენებლად. მე დავწერე მეთოდი არდუინოს კოდში, რომელიც ასახავს ძირითად მდგომარეობას და პირველ აღგზნებულ მდგომარეობას, მაგრამ აღმოჩნდება, რომ რეზოლუცია არ არის საკმაოდ ადეკვატური. ძირითადი მდგომარეობა კარგად ჩანს, მაგრამ პირველი აღგზნებული მდგომარეობა გარკვეულ ინტერპრეტაციას მოითხოვს. თუმცა, თუ თვალს ხუჭავთ, შეგიძლიათ გითხრათ, რომ ფუნქცია ჰგავს ერთ მუწუკს, როდესაც მას ერთი მიმართულებით უყურებთ და სხვა სინუსიტის ტალღის ციკლს ჰგავს, თუ სხვა მიმართულებით იყურებით. ასე უნდა გამოიყურებოდეს ტალღის ფუნქციის ამპლიტუდა! ვინაიდან თუნდაც პირველი აღგზნებული მდგომარეობა მოითხოვს გარკვეულ შემდგომ ინტერპრეტაციას, მე არ დავწერ სხვა უფრო რთულ მდგომარეობებს.

ნაბიჯი 9: ტესტირება

გილოცავთ კუბიკის დასრულებას! ახლა სცადეთ დაწეროთ თქვენი საკუთარი ჩვენების ფუნქცია და გაუზიაროთ თქვენი ნამუშევარი ოჯახებს და მეგობრებს:)

მას შემდეგ, რაც თქვენი კუბი სწორად ფუნქციონირებს, მიამაგრეთ PCB– ების უკანა მხარე არაგამტარ ლენტით, ვინაიდან ყველა კავშირი ახლა გამოვლენილია და მათ შეიძლება ერთმანეთი შეაკლდეს.