4x4x4 Led Cube: 13 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Bakit itatayo ang LED cube na ito?

* Kapag natapos mo na maaari mong ipakita ang maganda at buhol-buhol na pattern.

* Ginagawa nitong mag-isip at malutas ang problema.

* Nakatutuwa at kasiya-siya na makita kung gaano ito magkakasama.

* Ito ay isang maliit at mapapamahalaan na proyekto para sa sinumang bago sa paghihinang at electronics upang matuto, at sapat pa rin upang ipakita ang nakasisilaw at kahanga-hangang mga pattern.

* Ang arduino code ay medyo madali upang pamahalaan.

* Isang medyo mababang gastos para sa isang mataas na aliwan at ang malaking halaga na matutunan mo kung bago ka sa electronics.

Una ay ipapakita ko sa iyo kung paano gawin ang mabilis na 4x4x4 led cube na nangangailangan lamang ng ilang oras na trabaho upang makapag-set up (sa sandaling gawin mo ang mga jigs) ngunit din ay isang matibay na disenyo. Susubukan ko ang aking makakaya upang ipaliwanag upang maunawaan ng lahat ang aking mga pagpipilian sa disenyo. Sa wakas ay ipapaliwanag ko kung paano mag-program ng mga bagong pattern sa 2 magkakaibang paraan.

Mga gamit

Mga Bahagi:

1. 10cm * 15cm prototyping board - 1x $ 2 ea
2. sn74hc595n - 2x $ 0.57 ea
3. 120 ohm resistors - 16x $ 0.04 ea (Ang halaga ay nakasalalay sa iyong LED tingnan ang hakbang 7)
4. 10k ohm resistors - 4x $ 0.10 ea
5. Fqp20n06l N channel MOSFETS - 4x $ 0.95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5.5 mm dc jack - 1x opsyonal na $ 0.35 ea
8. Tinned wire na tanso 20 AWG - 15ft $ 0.12 / ft
9. Ribbon cable 40 conductor o iba pang maliit na wire ng gauge (AWG) - mas mababa sa 1ft $ 2.3 / ft
10. 5mm playwud 6 ", 12" - 1 x $ 2 ea
11. solder.8mm - 1x $ 10.89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'board - 6 "$ 8.39 ea
13. 5mm diffuse LEDs - 64 $ 15 kit
14. 100nf ceramic cap - 2x $ 0.25 ea

Tinantyang gastos bawat cube: $ 40 (kung ang mga bahagi ay binili nang maramihan ang gastos bawat ay mahuhulog nang malaki)

Mga tool:

1. Mga karayom sa ilong ng karayom x2
2. Mga pamutol ng flush o Side cutter
3. Panghinang
4. Mga striper ng wire
5. Nakita ang mesa
6. Drill (Inirerekumenda ang drill press)
7. Hacksaw o band saw
8. Computer para sa programing

Hakbang 1: Ang Unang Jig **

Ang unang jig ay binubuo ng 2) 0.8mm drill bits, prototyping board, at isang 5mm hole para sa LED. Magsimula sa pamamagitan ng pagkuha ng iyong prototyping board (hindi bababa sa 2cm ang lapad at 2.54mm (0.1 ") na spacing center sa gitna ng mga butas) markahan ang unang tuldok sa isa sa mga gilid ng board. Pagkatapos sa isang tuwid na linya gumawa ng isa pang marka pagkatapos lumipat hanggang sa 3 higit pang mga butas. Pagkatapos markahan ang tuldok na 2 mga butas sa karagdagang pataas (tingnan ang imahe # 1). Susunod sa gitnang minarkahang hole drill ng isang 5mm hole na ginamit ko ang isang 13/64 pulgada na bit at gumana ito ng mabuti. Mas mainam kung ikaw gumamit ng mas maliit na mga piraso at gumana ang iyong paraan hanggang sa 13/64 pulgada upang matiyak na ito ay perpektong nakasentro sa butas kung hindi ito ang buong kubo ay mawawala. Pagkatapos sa panlabas na pagmamarka gamitin ang 0.8mm bits upang bahagyang mapalawak ang mga butas. Siguraduhin na ang lahat ng mga butas ay patayo sa prototyping board kung magagamit gamitin ang isang drill press ngunit gagana ang isang drill ng kamay. Gupitin ang 3) 1 "mga parisukat Ito ay pinakamadaling gumamit ng isang band saw ngunit gagana ang isang hand saw. Sa pandikit ni elmer gumawa ng isang maliit na stack ng kahoy kasama ang lahat ng mga gilid na lining sa bawat isa. Panghuli idikit ito sa prototyping board i-clamp ang lahat ng ito at maghintay. Kapag ang lahat ay tuyo na muling i-drill ang lahat upang ang mga butas sa prototyping board ay dumaan sa pag-back ng kahoy. Ilagay ang mga 0.8mm na piraso sa butas na ginawa sa gilid. Kung ang lahat ay nagawa nang tama dapat magmukhang larawan # 2.

** Ang mga jigs na nakalarawan sa larawan ay idinisenyo upang makagawa ng isang 8 * 8 * 8 LED cube upang ang mga ito ay bahagyang malalaki. Mas maliit ang iyong jig. Ang mga jigs na ito ay batay sa mga disenyo ni Steve Manley para sa kanyang 8 * 8 * 8 RGB LED cube. Mukha at gumagana ito mahusay. Inirerekumenda kong suriin ang kanyang mga video.

ang kanyang you-tube channel

Hakbang 2: Ang Pangalawang Jig **

Ang pangalawang jig ay gawa sa 5mm playwud. Magsimula sa pamamagitan ng pagmamarka at pagputol ng 3 piraso na 4 "by 2" para dito gumamit ako ng isang band saw ngunit gagana rin ang isang kamay saw. Sa isa sa mga piraso markahan ng 1 "sa 2" na bahagi sa magkabilang dulo at gumuhit ng isang linya sa pagitan ng dalawa. Sa 4 na "panig pumunta sa 1/2" sa dating ginawang linya ang susunod na marka ay dapat na 1 "mula sa kasalukuyang magpapatuloy hanggang sa maabot mo ang dulo ng pisara. Ang iba pang dalawang piraso ay dapat na nakahanay at nakadikit kasama ng pandikit ni elmer. Kapag ang pandikit ay tuyo dalhin ang parehong minarkahang seksyon at ang nakadikit na seksyon ay ihanay ang mga ito sa kanila. I-drill ang 5mm (13/64) na mga butas sa mga linya na tumatawid sa board. Ang pangwakas na hakbang ay gawin ang mga nakadikit na butas ng piraso mas malaki sumama ako sa 1/4 ".

Hakbang 3: Ang Pangatlong Jig **

Ang pangatlong jig ay ginawa mula sa isang piraso ng isang 1 "x 6". Una gupitin ang pisara sa isang mas mapamamahalaang seksyon tungkol sa 5 "haba. Sa sandaling tapos na ito maaari mo itong dalhin sa isang table saw upang gupitin ang mga kakahoyan tungkol sa isang 1/4 sa lalim na gagana ang anumang oryentasyon. Dapat silang magkaroon ng spacing ng 1 pulgada sa gitna ng mga halamanan. Ang kerf (ang puwang na ginawa ng saw talim) ay dapat na 0.1 "ang lapad. Magsimula sa pamamagitan ng paggupit ng unang pulgada ng pulgada mula sa gilid ng pisara. Pagkatapos isara ang lagari at ilipat ang bakod sa 1 "ulitin ang prosesong ito hanggang sa maputol ang 4 na puwang sa iyong board. Ang jig ay dapat magmukhang sa larawan sa itaas.

Hakbang 4: Paggamit ng Unang Jig

Ito ang pinaka-monotonous na bahagi ng pagbuo ng baluktot lahat ng mga lead ng LED's. Ang dahilan kung bakit nais mong gamitin ang jig na ito ay upang makakuha ng isang matibay na konstruksyon na mukhang mahusay. Dalhin ang iyong unang jig yumuko ang cathode (maikling tingga tingnan ang larawan 2) hanggang sa mas malapit (0.2 ) na drill bit, pagkatapos ay ibalot ito sa paligid at paluwagin. Kunin ang anode at yumuko ito sa ikalawang bit at paluwagin. Gupitin ang labis humantong sa mga flush cutter / side cutter at alisin ang LED. Patagin ang parehong anode at cathode. I-twist ang katod na 90 degree upang ito ay nakaharap pababa (tingnan ang larawan 3) ipagpatuloy ang proseso ng 63 ulit.

Tandaan: Kadalasang kapaki-pakinabang na magkaroon ng isang maliit na plato ng ilong ng karayom upang yumuko ang mga lead sa paligid ng mga drill bits.

Hakbang 5: Paggamit ng Ikalawang Jig

Bago natin gamitin ang jig na ito kailangan nating ituwid at gupitin ang aming 20 gauge (awg) na tinned wire. Gupitin muna ang hindi bababa sa 36 4 na mga seksyon ng kawad mas mainam kung gumawa ka ng 4 pang seksyon dahil ginagawa itong simetriko ng kubo (tala: kapaki-pakinabang na ituwid ang mas malaking mga seksyon ng kawad bago mo ito gupitin hanggang sa haba ngunit alinman sa paraan ay gagana). Para sa pagtuwid ng kawad kumuha lamang ng dalawang pliers at hilahin mula sa bawat dulo ang pag-uunat ng kawad nang kaunti. Mahirap ang pamamaraang ito kaya't kung mayroon kang bisyo maaari mong i-clamp ang kawad sa bisyo at hilahin mula doon at mas makakabuti ka mas madali ang mga resulta. Kapag mayroon ka ng lahat ng hinanda na kawad na 4 na LEDs sa jig # 2 (tingnan ang imahe # 2) ang katod ay dapat na nakaharap sa iyo. Ilagay ang isa sa mga 4 na seksyon ng kawad sa pamamagitan ng mga loop ng cathode loop ng lahat ng 4 na magkasanib (inirerekumenda na subukan mo ang lahat ng mga LED bago ka maghinang). Kapag na-solder mo na ang lahat ng mga LED na iangat ang tuktok na seksyon at pindutin ang jig upang ang bilugan na mga dulo ng LEDs sa patag na ibabaw. Ang hilera ng mga LED ay dapat na mag-pop out. Ngayon gawin ang prosesong ito ng 16 pang beses.

Hakbang 6: Paggamit ng Ikatlong Jig

Ngayon na natapos mo na ang lahat ng 16 sa iyong mga hilera ng LEDs tapos na oras na upang magamit ang panghuling jig. Kumuha ng 4 na piraso ng LEDs at ilagay ang mga wire ng link ng metal sa isa sa mga puwang na tinitiyak na ang lahat ng mga butas mula sa magkakaibang mga seksyon ay pumila. Ipasok ang isa sa iyong mga seksyon ng kawad mula sa ibaba hanggang sa natitirang mga butas ng haligi na iyon. Siguraduhin na parisukat ito pagkatapos maghinang ng lahat ng 16 na koneksyon at magpatuloy sa paggawa ng 3 pa.

Hakbang 7: Ang Elektronika

Ang unang bagay na kailangan mong gawin ay kalkulahin ang 16 resistors na kinakailangan para gumana ang cube. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng calculator na ito o sa formula na ito Paglaban = (pinagmulan ng boltahe - LED boltahe) / kasalukuyang humantong. Ang nag-iisa lamang na problema ay madalas na hindi ibinibigay ng nagbebenta ang kinakailangang mga halaga. Kung ginagamit mo ang link na ibinigay para sa LED kit na nakuha ko, ang mga dilaw na LED ay nangangailangan ng 120 ohm dahil ang mga ito ay 2v at para sa asul na 75 ohm 3v. Kung hindi mo nais mag-alala tungkol dito maaari mo lamang gamitin ang 220 ohm na ibinigay sa kit dapat silang gumana nang maayos ngunit ang iyong cube ay medyo madilim sa mga oras na ang dilaw ay maaaring medyo lumabo (ang pinakamaliwanag na kulay na natagpuan ko mula sa kit na ito ay asul, hindi kasama ang puti na hindi nagkakalat).

Hakbang 8: Ang Elektronika

Kaya ngayon mayroon kang 2 mga pagpipilian maaari kang umalis sa eskematiko sa ibaba / lumikha ng iyong sariling layout gamit ang mga larawan upang makatulong sa isang mahusay na layout, mag-order ng isang pasadyang PCB gamit ang Gerber file na matatagpuan sa ibaba (mahusay kung gumagawa ka ng maraming).

PCB at eskematiko--

Hakbang 9: Paghihinang ng Cube sa PrototypingBoard

Ngayon na magkakonekta ka ng electronics kailangan mong kunin ang 4 na mga patayong seksyon na ginawa mo nang mas maaga. Ilagay ang isa sa mga seksyon tulad ng ipinakita sa unang larawan ng panghinang ito sa pagtiyak na parisukat ito sa prototyping board. Magdagdag ng isa pa na may 9 na butas sa pagitan ng pagtatapos sa pamamagitan ng pagdaragdag ng huling 2 sa parehong pamamaraan.

Hakbang 10: Pagkonekta sa mga Layer

Susunod na kailangan mong ikonekta ang karaniwang mga layer ng cathode kumuha ng isang piraso ng kawad na naituwid at itabi sa piraso ng karaniwang cathode wire na dumidikit gumawa ng isang joint ng solder sa bawat intersection. Kailangan mong gawin kahit 4 ngunit maaari mong mapansin na ginawa ko ito sa magkabilang panig upang magmukhang simetriko ang kubo. Matapos mong magawa ang lahat ng mga koneksyon sa layer kailangan mong magdagdag ng kawad mula sa prototyping board sa mga layer ng cube. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng pagkuha ng isang unatin na seksyon ng kawad na may isang 90 degree na liko sa na dumidikit tungkol sa isang 1/2 . Idikit ang mahabang dulo ng kawad malapit na nais mong ikonekta sa unang layer solder ito sa layer. ulitin habang inililipat ang isang butas at pagpunta sa susunod na layer. Kapag nakuha mo ang lahat ng 4 na koneksyon sa layer tapos na lumipat sa susunod na hakbang.

Hakbang 11: Huling Mga Bits ng Mga Kable

Ang susunod na bahagi ay upang ikonekta ang alisan ng tubig ng MOSFETs sa mga layer makita ang unang larawan. Kapag tapos na iyon ikonekta ang mga output ng mga rehistro ng shift sa mga haligi ng kubo. Tingnan ang eskematiko para sa higit pang mga detalye.

Hakbang 12: Pag-program ng Iyong Cube

Mayroon kang 3 mga pagpipilian para sa pag-coding sa cube gamitin ang mga ibinigay na code, gumamit ng arduino, o gumamit ng arduino na may sawa upang makamit ang isang mas madaling karanasan sa pag-coding. Ang tanging ipapaliwanag ko ay ang arduino na may sawa dahil sa ito ang pinakamadaling gamitin ngunit kakailanganin mo lamang ng kaunting karanasan sa arduino / ang istraktura ng wika. Magsimula sa pamamagitan ng pag-download ng lahat ng mga link upang magsimula sa arduino software at magtatapos sa tkinter library para sa sawa. Ang paraan ng pag-edit ng python editor ay kadalasang nagpapaliwanag sa sarili patakbuhin lamang ang code ng python sa ibaba. Kapag pinindot mo ang save button, ang shell ng sawa ay maglalabas ng mga binary byte na kakailanganin mong i-paste sa arduino array na nagsasabing mga slide. Kakailanganin mong magdagdag ng mga pagkaantala sa array ng arduino na nagsasabing delay_array ang bilang ng mga slide na mayroon ka ay ang bilang ng mga pagkaantala na kailangan mo. Ang maximum na bilang ng mga slide na maaari mong gamitin ay 150 dahil sa memorya ng arduino nano parang marami ito ngunit kapag nagsimula kang gumawa ng mga graphic na pagsasalin ay mabilis itong kumakain sa numerong iyon.

Ang mga code ay nasa mga pangkat ng 3 dahil hindi ko sila ma-download bilang isang file maliban sa python file.

pagpapangkat ng file (lahat ng mga file sa pangkat ay dapat ilagay sa parehong folder upang ito ay gumana nang maayos)

hard coded arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte coded files (malinaw, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (4x4x4 code generator V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Hakbang 13: Tapos Na

Sa puntong ito dapat mong maipakita ang hindi bababa sa ilang mga pattern sa iyong kubo at inaasahan na ang lahat ay naging maayos.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan magtanong sa ibaba sa mga komento.