LED Cube Display: 9 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa proyektong ito, magtatayo ka ng isang 8x8x8 LED cube bilang isang display. Matapos maitaguyod ang kubo at matutunan ang mga pangunahing kaalaman sa code, maaari kang magsulat ng iyong sariling mga animasyon sa pagpapakita. Ito ay isang mahusay na visual para sa mga pang-agham na layunin at ito ay magiging isang magandang pandekorasyon na karagdagan sa iyong silid! Sa panahon ng proseso ng pagbuo ng cube, makakakuha ka ng isang buong kasanayan sa pangunahing mga kasanayan sa electronics, na nagbibigay daan sa mga mas kumplikadong proyekto sa hinaharap.

Ito ang aking indibidwal na proyekto para sa kursong Elektronika, at tumagal ng halos limang linggo. Gumugol ako ng 12 oras sa proyektong ito bawat linggo, at may access ako sa mga bahagi at tool na karaniwang matatagpuan sa isang lab na electronics sa kolehiyo. Maaari ding maging mahusay na malaman na, kahit na ang karga sa trabaho ay hindi isang piraso ng cake, walang kinakailangang dalubhasa sa kamay. Sa halip, magkakaroon ka ng maraming karanasan at matuto mula sa iyong sariling mga pagkakamali.

Pagwawaksi: Pinahiram ko ang disenyo at ang code mula kay Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/?cat=99) na nagtayo ng isang 8x8x8 RGB cube (sa gayon triple ang trabaho!). Ang display ng waveform ay aking sariling gawain. Masidhi kong inirerekumenda na panoorin ang lahat ng kanyang mga LED video bago mo simulan ang proyekto! Ang mga ito ay lubos na kapaki-pakinabang sa pag-unawa kung paano gumagana ang lahat, na mahalaga para sa komplikadong proyekto na ito! Nagbigay ako ng mga maikling paliwanag tungkol sa circuitry at pangkalahatang arkitektura kapag tinatalakay ko ang mga koneksyon sa circuit at ang code, kaya't huwag mag-atubiling tumalon muna sa bahaging iyon upang makakuha ng pag-unawa sa teoretikal:)

Hakbang 1: Listahan ng Bahagi

• solong kulay DIFFUSED LEDs x512 na may ~ 30 spares (Maaari mong mapansin na gumamit ako ng tatlong mga kulay sa aking sarili. Ito ay orihinal na idinisenyo upang makatulong na maipakita ang malawak na alon ng amplitude (hal. ang pula ay nangangahulugang mas mataas ang amplitude), ngunit hindi ko hinangad nang tama ang mga hiwa, kaya't sa huli ay tratuhin ko lang sila ng pareho. Kung interesado ka pa ring gumawa ng mga pagkakaiba-iba ng kulay sa patayong direksyon, mangyaring basahin ang mga tala sa hakbang ng patayong hiwa:))
• Mga PC board, medium x7 at maliit x2 (Ito ang mga magagamit sa aking lab, ngunit mangyaring huwag mag-atubiling ayusin ang laki depende sa kung anong kaagad na magagamit sa iyo! Mangyaring basahin ang seksyon ng circuitry para sa iyong sanggunian. Nalaman ko na para sa mga nagsisimula, PCB nang walang anumang mga konektadong piraso ay mas tumatanggap, higit sa lahat dahil maaari kang magdagdag at gupitin ang mga koneksyon sa kalooban. Ang pag-de-solder ay maaaring maging nakakalito!)
• NPN 2N3904 transistors x72
• 1k resistors x 150
• 100 Ohm resistors x 72
• P-channel MOSFETs IRF9Z34 x8 plus 8 clip-on heat sink
• 100 micro Farads capacitors x8
• 74HC595 paglilipat ng rehistro x9
• Arduino Uno + screw Shield (Gumamit ako ng isang proto-screwshield R3 kit)
• Ang wire na may pagkakabukod ng 8 mga kulay (lubos kong inirerekumenda ang paggamit ng iba't ibang mga kulay! Magkakaroon ka ng maraming mga wire sa tabi mismo ng isa't isa, at talagang makakatulong ang mga kulay kapag sinuri namin ang circuit.)
• 5V 2.8A power supply (basta ang iyong kasalukuyang supply limitasyon ay mas mataas kaysa sa 64 * (kasalukuyang sa pamamagitan ng 1 LED), dapat itong gumana nang maayos:))
• mga terminal ng kawad
• Mga header ng Molex na may 8 mga pin at 6 na mga pin.
• Ang pabahay ng Molex wire na may 8-pin at 6-pin (ang dami ng mga ito ay magkakaiba depende sa laki ng iyong PCB at iyong disenyo ng circuit, kaya't mangyaring basahin ang buong Instructable (partikular ang bahagi ng circuitry) bago magpasya sa bilang na kailangan mo:))
• Panghinang
• Bare wire na tanso (upang nasa ligtas na bahagi, maghanda ng 50m nito)
• Malaking board ng kahoy (halos 9 pulgada sa bawat panig)
• 12 pulgadang mga skewer na gawa sa kahoy (opsyonal; kung nakakita ka ng paraan upang makagawa ng tuwid na mga wire, hindi mo ito kailangan)
• scotch tape
• mahabang kuko x16

Mga kasangkapan

• Panghinang
• pamutol ng wire
• pliers
• glue gun (opsyonal; kung nakakita ka ng paraan upang makagawa ng tuwid na mga wire, hindi mo ito kailangan)
• crimper
• heat sink clamp x2 (gumagana rin ang mga clip ng buaya)
• wire stripper

Hakbang 2: Paggawa ng LED Rows

Una at pinakamahalaga, subukan ang lahat ng mga LED! Nag-boardboard ako ng isang circuit na may LED at isang resistor na 100 Ohm. Sinubukan ko pagkatapos ang isang LED nang paisa-isa at idinagdag iyon sa kahanay ng iba pang LED. Nais naming itapon ang 1) sirang LEDs, 2) LEDs na may anode at ang katod na paatras (ayaw mong "alalahanin" lang kung alin ang nakabaliktad nito!) 3) dimmer LEDs.

Susunod, ginawa namin ang kahoy na jig, na kung saan ay ang aking pangwakas na pag-mount para sa kubo. Mag-drill ng isang 8x8 grid na may 1 pulgada sa pagitan ng gitna ng mga butas. Pumili ng mga drill bits na may diameter sa itaas lamang ng diameter ng iyong mga LED, na maaari silang magkasya sa mga butas at manatili pa ring tuwid. Pinako namin ang sobrang mga piraso ng kahoy sa perimeter, na pinananatiling patag ang board (ginamit namin ang playwud para sa board, kaya't nakuha itong patas na baluktot dito). Bilang karagdagan, pinataas nito ang mga lugar na may mga butas tulad ng ang mga LED ay maaaring tumusok sa mga butas. Pumili ng isang gilid at maglagay ng dalawang mahahabang kuko sa parehong linya bilang mga sentro ng mga butas. Itatali namin ang mga wire sa mga kuko na ito.

Maaari na tayong magsimulang gumawa ng mga LED row! Hindi ako nakakita ng isang mabisang paraan upang makagawa ng mga tuwid na mga wire, kaya't ang pag-un-kink lang ang mga wire gamit ang isang kahoy na bloke. Ilagay ang kawad sa gilid ng bloke; hawakan ang kawad gamit ang iyong hinlalaki sa isang gilid ng bloke at hilahin ang kawad; ang gilid ng bloke ay i-un-kink ang wire. Inirerekumenda kong maglagay ng guwantes upang maprotektahan ang iyong hinlalaki:(Ilagay ang 8 LEDs sa hilera na ito na may mahabang "binti", ang anode, nakaharap sa isang direksyon. Susubukan naming maghinang ang mga ito papunta sa kawad. Tandaan na ang eroplano na nabuo ng binti ng anode at binti ng katod ay dapat na patayo sa linya ng kawad, at ang binti ng katod ay dapat na malayo sa kawad. Itali ang kawad sa isang kuko at hilahin ito upang tumawid sa mga LED hanggang sa ito ay tuwid at mahigpit. Itali ito sa kabilang kuko. Ayusin ang taas ng kawad (napansin ko ang isang maliit na patag na lugar sa LED leg, at inayos ko ang kawad na hinahawakan nito ang lugar na ito para sa lahat ng mga LED). Ang taas na ito ay arbitraryo, ngunit mangyaring maging pare-pareho. Tandaan: 1) ang pagkakaiba sa taas ng antas sa iyong kubo ay magiging halos 1 pulgada (kaya ang mga wire ay hindi maaaring maging masyadong mataas); 2) ang mga LED ay maaaring masira sa ilalim ng init ng soldering iron (kaya ang mga wire ay hindi maaaring maging masyadong mababa) (kahit na hindi ko personal na naranasan ang anumang isyu mula dito). Ngayon ang iyong kawad ay dapat na hawakan ang mahabang binti ng lahat ng mga LED, na bumubuo ng isang krus. Paghinang ang kawad at ang anode ay humahantong at i-trim ang mga lead pagkatapos.

Sa proyektong ito, nag-eksperimento ako sa dalawang magkakaibang pagsasaayos ng magkasanib na contact ng contact. Ang isa ay ang cross contact na inilarawan sa itaas, at ang iba pa ay baluktot ang LED leg na ang mga contact wires ay parallel. Sa teoretikal, ang mga parallel contact joint ay mas lumalaban sa stress, ngunit isinasaalang-alang kung gaano ang ilaw ng mga LED, ang mga cross joint ay marahil ay hindi makakasama. Makakakuha ka ng maraming kasanayan sa paghihinang ng kawad at mga LED leg, kaya't huwag mag-atubiling mag-eksperimento sa iba't ibang mga diskarte! Gumamit ako ng isang patag na tip na panghinang, at sa tingin ko personal na nag-aalok ito ng mas mahusay na kontrol sa mga bloke ng panghinang at isang mas malaking lugar sa ibabaw ng contact ng init.

Matapos mong gawin ang paghihinang, gamitin ang breadboard para sa LED-check upang suriin ang mga koneksyon (mahalaga). I-clamp ang positibong tingga sa kawad at walisin ang negatibong tingga sa pamamagitan ng maikling LED na mga binti. Dapat silang lahat ay mag-ilaw! Pagkatapos naming suriin na ang lahat ay mabuti, dahan-dahang itulak ang mga LED mula sa ibaba ng board upang maalis ang mga ito at i-slide ang kawad hanggang sa mga kuko. Maaari mong i-trim ang mga looped na dulo, ngunit tiyak na makatipid ng ilang haba!

Paano kung hindi lumiwanag ang aking LED?

Ang mga unang bagay na maaari mong suriin ay kung nakuha mo ang cathode at ang anode ay napalit. Pagkatapos subukang i-clipping ang positibong lead sa LED leg sa halip na ang buong kawad. Kung ang iyong LED ay nagniningning sa ganoong paraan, maaari mong muling i-solder ang LED. Kung ang iyong LED ay hindi pa rin ilaw, palitan ito ng iba.

Kailangan naming gumawa ng 64 tulad ng mga LED row:)

Hakbang 3: Mga Soldering Vertical Slice

Bilang isang preview, ang lahat ng mga anode sa bawat layer ay konektado, at lahat ng mga cathode sa bawat patayong haligi ay konektado. Ngayon kailangan naming gawin ang mga patayong hiwa. Naaalala mo ba ang dalawang kuko na inilagay natin sa board upang itali ang mga wire? Ngayon ilagay sa 14 higit pa sa mga sa isang katulad na paraan:) (Pag-iingat: i-file nang maayos ang mga tip sa kuko! Madami mong pipindutin ang iyong mga daliri sa mga tip na iyon.)

Ngayon ilagay ang 8 LED row sa pisara at siguraduhin na ang kanilang mga binti ay nakaharap sa parehong direksyon. Tandaan na ang mga wire ay dapat na parallel sa mga hilera ng mga kuko! Itulak sa mga LED tulad ng lahat sila ay nasa parehong taas. Kung ang ilan sa mga LED ay patuloy na lumalabas (marahil dahil sa kurbada sa iyong kawad), scotch-tape pababa ang mga dulo sa pisara. Ngayon, patakbuhin ang mga wire sa mga kuko tulad ng dati. Maaari ko lamang i-eyeball ang mga wire upang humigit-kumulang sa parehong taas, ngunit ok lang iyon dahil ang talagang pinapahalagahan mo ay ang mga LED ay nasa parehong taas.

Ang paghihinang ng katod ay humahantong sa mga wire. Mapapansin mo na dito ginamit ko ang parallel-contact soldering config, at nakita ko na mas solid at mas mahusay ang pagtingin kaysa sa mga cross joint, ngunit mas matagal ito, dahil kailangan mong 1) yumuko ang mga wire gamit ang mga plier; 2) tiyakin na ang baluktot na seksyon ay hinahawakan ang pangunahing kawad; 3) yumuko ang seksyong iyon upang maging nasa tamang taas, dahil ang iyong soldering iron ay darating sa isang anggulo at kailangan mo ng bakal upang hawakan ang parehong mga wire nang sabay.

Kung nais mong gumamit ng iba't ibang mga kulay sa iba't ibang mga layer …

Tiyaking ang bawat isa sa iyong mga hiwa ay sumasalamin sa color scheme. Halimbawa. Tiyaking ang iyong pagkakasunud-sunod ng kulay at ang orientation ng LED ay pare-pareho para sa lahat ng walong mga hiwa!

Gamitin ang pag-setup ng breadboard upang subukan ang lahat ng mga LED sa bawat hiwa. Tiyak na mas madali itong muling maghinang dito kapag na-secure ang iyong mga LED sa halip na sa gitna ng hangin.

Kung ang iyong mga wire ay hindi tuwid sa kanilang sarili, HUWAG hilahin ang hiwa mula sa mga kuko! Basahin ang susunod na hakbang

Kung mayroon ka nang mga tuwid na mga wire, itulak ang mga LED ng dahan-dahan mula sa ibaba at i-slide ang hiwa mula sa mga kuko. Huwag pa lang putulin ang mga dulo:)

Hakbang 4: Pagsuporta sa Mga Vertical Slice

Kung ang iyong mga wire ay may ilang kurbada sa kanila, tulad ng ginawa ng minahan, maaayos namin ang mga ito upang maging sa isang patag na eroplano sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mahigpit na suporta kasama ang perimeter. Pinili ko ang 12 pulgadang mga skewer na gawa sa kahoy dahil kaagad silang magagamit sa Amazon. Idikit ko ang mga skewer sa perimeter at nagdagdag ng maliliit na piraso sa mga sulok upang palakasin ang frame. Tingnan ang mga larawan para sa mga detalye. Tandaan na ang dalawang mga tuhog lamang ang ganap na nakakabit sa mga wire, at ang dalawa pang mga tuhog na nasa itaas ng buong grid. Inirerekumenda kong subukan ang frame nang wala ang mga piraso ng sulok. Nalaman ko na ang labis na maikling mga stick ay nakuha sa paraan ng mga LED kapag na-stack ko ang mga hiwa, at ang mga joint ng pandikit ay marahil sapat na malakas upang hawakan pa rin ang LED grid. Kung ang grid ay umbok pa rin ng kaunti, pindutin ang dalawang gilid na hindi nakadikit at idikit ang mga wire sa mga skewer sa maraming puntos. Huwag paalisin ang mga maluwag na dulo lamang! Sa partikular, panatilihin ang isang patas ng haba ng mga skewer sa gilid na magiging sa ilalim ng kubo, upang mapanatili namin ang mga LED sa sahig.

Hakbang 5: Pag-iipon ng Cube

Ngayon na mayroon kaming mga hiwa, maaari naming gawin ang cube! Nahanap ko na mas madaling i-stack ang mga ito kaysa sa pagdikit ng mga hiwa ng patayo, ngunit kung mayroon kang isang nakikipagtulungan, huwag mag-atubiling mag-ayo! Upang maiwasan ang mga pagkakamali, idikit muna ang mga hiwa sa isa pang hanay ng mga skewer at magdagdag ng mga wire sa koneksyon sa paglaon. Tulad ng nakikita mo sa larawan, idinikit ko ang apat na skewer sa mga sulok upang makatulong na ihanay at suportahan ang mga layer. Tandaan na, perpekto, ang mga layer ay 1 pulgada ang layo. Nalaman ko na ang aking mga LED ay nakasalalay sa kahoy na frame mula sa nakaraang layer, kaya hindi ko kailangang hawakan ang mga ito habang nakadikit ang mga ito, ngunit kung ang iyong mga hiwa ay natitira sa isang mas mababang taas, isang nakikipagtulungan o ilang mga piraso ng kahoy (tingnan ang larawan) ay tulungan Bago mo idikit ang mga hiwa, tiyaking tama ang kanilang oryentasyon! Nais mo ang cathode at anode ay magtatapos upang ituro ang pare-parehong mga direksyon. Suriin din ang oryentasyon ng mga LED.

Napakahalaga na siguraduhin na ang mga ilaw ng LEDs kapag na-stack mo ang bawat layer! Ito ay magiging halos imposible upang makapunta sa gitna ng kubo sa sandaling maitipon mo ang lahat.

Maaari mong mapansin na ang aking mga frame ng kahoy ay hindi kinakailangang nakahanay sa bawat isa, ngunit kung titingnan mo ang mga LED, mas mahusay silang nakahanay! Dahil makikita namin ang kubo na ito sa isang madilim na kapaligiran, katanggap-tanggap ang maling pagkakahanay ng frame.

Susunod, gumamit ng karagdagang mga wire upang maghinang ang mga anode lead sa parehong antas nang magkasama. Kung nahihirapan kang mapanatili ang mga wire doon, subukan ang "paghabi" ng kawad sa pamamagitan ng mga lead (halili sa paraan ng pagtawid ng wire sa mga lead, sa pagitan ng mula sa itaas hanggang sa ibaba). Ok kung ang mga wires na ito ay hindi perpektong tuwid, dahil ang pangunahing istraktura ng LED ay naka-set na, at ang mga wire sa gilid ay hindi masyadong nakikita kapag binuksan namin ang mga LED.

Upang ligtas lamang (mas gugustuhin nating magkamali sa maingat na bahagi, oo?), Subukang muli ang lahat ng mga LED. Sa puntong ito, kung ang isa sa mga ilaw sa gitna ng kubo ay hindi ilaw, hindi ako sigurado kung may isang simpleng paraan upang matugunan iyon: (Gayunpaman, kung maselan ka tungkol sa pag-check sa mga LED kapag nag-stack up ka ang mga layer, ang mga LED ay dapat na maging maayos.

Ngayon ay maaari na nating putulin ang labis na kawad sa lahat maliban sa ibabang bahagi. Ngayon ay maaari naming pansamantalang mailagay ang kubo! Binabati kita! Ngayon higit pa kami sa kalahati ng paraan doon:)

Hakbang 6: Mga Koneksyon sa Circuit

Mangyaring basahin ang mga skema ng pdf bago mag-aayos ng mga elemento ng circuit sa mga board ng PC. Ang eskematiko na ito ay para sa RGB cube ni Kevin Darrah, at dahil ang aming cube ay may solong mga may kulay na LED, ang aming workload ay talagang isang-katlo lamang nito (mayroon kaming pangatlo ng mga kontrol sa cathode, partikular). Masidhi kong inirerekumenda ang paglalagay ng lahat ng mga elemento ng circuit sa mga PCB upang subukan muna ang spacing. Bigyan ang iyong sarili ng mas maraming lugar upang magtrabaho, lalo na para sa mga shift register board at ang anode control boards. Pagkatapos ay itapon ang mga bahagi ng circuit at maghinang lamang ng kaunti sa bawat oras, dahil hindi gaanong mahirap maghinang nang walang gaanong mga bahagi ng circuit bahagi na nakakagambala.

mga circuit ng anode at cathode

Ang aming disenyo ng circuit ay tulad na kapag ang mga input sa anode circuitry at ang cathode circuitry ay parehong 5V (o HATAAS), ang LED ay nakabukas. Dumaan muna tayo sa anode circuitry. Kapag ang input ay TAAS, ang transistor ay mabilis na nabusog, at ang boltahe ng kolektor ay bumaba sa malapit sa 0, na nangangahulugang ang Gate ng MOSFET ay hinila sa LOW. Dahil ang MOSFET Source ay konektado sa 5V, ang isang LOW sa Gate ay nangangahulugang ang boltahe ng Drain ay nakatakda sa TAAS. Ang capacitor sa kabuuan ng Pinagmulan ay tumutulong na mapanatiling matatag ang system.

Kapag ang input ng control ng cathode ay TAMA, ang transistor ay puspos muli at ang boltahe ng kolektor ay napupunta sa 0V. Ang terminal ng kolektor ay kumokonekta sa LED sa pamamagitan ng isang kasalukuyang nililimitahan na risistor. Maaari mong piliin ang kasalukuyang naglilimita ng risistor batay sa iyong mga pag-aari sa LED. Dahil gumagamit ako ng pula, orange at dilaw na mga LED, gumamit ako ng 100 Ohms. Nakita namin na ngayon ang positibong bahagi ng LED ay itinaas nang mataas at ang negatibong bahagi ay hinila pababa, at ang mga ilaw ng LED ay up.

Dahil mayroon kaming 64 mga lead ng cathode (bawat haligi) at 8 anode lead (bawat layer), kailangan namin ng 64 set ng control cathode at 8 set ng control ng anode. Inirerekumenda ko na ang kumpletong mga hanay ng 8 mga kontrol ay nasa parehong board, dahil ang bawat rehistro ng shift ay kumokonekta sa 8 mga kontrol, at tila mas organisado kung ang 8 na mga wire ng koneksyon ay pumunta sa parehong lugar. Mag-ingat na huwag masikip ang mga board! Magpapatakbo kami ng maraming mga wire kaya siguraduhing bigyan ang iyong sarili ng sapat na puwang! Paghinang ng lahat ng mga bahagi sa pisara. Ang isang trick upang madagdagan ang iyong katatagan sa ibabaw ng trabaho ay ang maghinang sa mga sangkap na may parehong taas (hal. Paghihinang ng mga transistor pagkatapos na paghihinang ang lahat ng mga resistors upang maiwasan ang mga resistor na mahulog). Para sa bawat hanay ng 8 cathode control circuit, tiyaking maghinang ng isang 8-pin header na naglalabas ng data sa LED cube.

Hindi ito maliwanag mula sa mga eskematiko, ngunit saanman mayroong isang transistor, kailangan naming ikonekta ito sa GND at 5V

ilipat ang mga rehistro sa rehistro

Ang mga rehistro ng shift ay konektado sa bawat isa sa pamamagitan ng 6 na mga wire. Nakakonekta ang mga ito nang kahanay para sa 5V, GND, CLOCK, LATCH at BLANK, at sa serye para sa DATA. Kapag ikinonekta mo ang mga wire, tiyakin na ang mga rehistro ng shift ng cathode ay nasa dulo ng pagkakasunud-sunod, sapagkat ang DATA ay laging napupunta sa pinakadulo ng serial line. Talaga, ang Arduino ay nagpapadala ng isang string ng binary code na dumadaloy pababa sa koneksyon ng linya ng DATA. Ang binary code pagkatapos ay makakakuha ng parceled sa 8 mga piraso bawat shift magparehistro. Ang mga terminal ng 8 shift register ay nakakonekta sa isang hanay ng mga kontrol ng 8 cathode / anode. Pinapagana ng 5V ang buong kubo, at dahil mayroon kaming maximum na 64 LEDs na naiilawan nang sabay, siguraduhin na ang kabuuang kasalukuyang hindi lalampas sa iyong limitasyon sa mapagkukunan ng kuryente. Karaniwang kinokontrol ang iba pang mga pin kapag ang data ay napunta sa mga rehistro ng shift at kapag ang data ay inilabas sa mga kontrol sa circuit mula sa mga rehistro ng shift. Siguraduhin na ang bawat rehistro ng paglilipat ay may sariling 8-pin na header at ang bawat board ng rehistro ng shift (maliban sa huling) ay may isang 6-pin na header kung saan ang 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK at DATA wire ay maaaring pumunta sa susunod na board ng rehistro.

Arduino circuit

Ang circuitry sa Arduino ay napaka-simple. Talaga, mayroon kaming 6 na mga wire na lalabas sa Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK at DATA). Siguraduhin na ang iyong GND lead ay konektado sa GND ng Arduino (Sa katunayan, ang lahat ng GND sa proyektong ito ay dapat na konektado), ngunit ang iyong 5V lead ay hindi! Tandaan na ang Arduino sa eskematiko ni Darrah ay talagang ipinapakita ang mga terminal ng chip ng ATMEGA. Tingnan ang isa sa mga imaheng nakalakip para sa mga kaukulang terminal sa pagitan ng maliit na tilad at ng Arduino.

Gumamit kami ng isang screwshield upang maiwasan ang direktang pagpapatakbo ng mga wire sa Arduino. Ang mga bahagi na kailangan mong maghinang sa screwshield ay ang mga stacking header pin para sa mga digital port, 1 6-pin header at 1 2-port terminal block. Maaari kang magdagdag ng isa pang hilera ng paglalagay ng mga header pin sa kabilang panig para sa balanse. (Tandaan na ang mga asul na mga bloke ng terminal na ipinapakita sa mga larawan ay hindi talagang gumawa ng anumang bagay). Maghinang ayon sa eskematiko. Mahalagang tala: upang ligtas lamang, ikonekta ang 5V terminal sa 6-pin header sa 5V ng pinagmulan ng kuryente (na kung saan ay ang berdeng terminal block), HINDI ang 5V ng Arduino. Sa ganitong paraan, ang iyong Arduino ay pinalakas ng iyong computer, at ang lahat ng 5V sa iyong circuit ay ibinibigay ng pinagmulan ng kuryente. Gayunpaman, ikonekta ang lahat ng mga GND. Maaari mong sabihin mula sa larawan na solder ko ang GND pin ng 6-pin header at ang GND pin ng terminal block papunta sa GND strip sa screwshield.

Habang hindi ko alam ang mga paraan upang suriin ang mga circuit ng rehistro ng shift, maaari at dapat nating suriin ang anode at cathode control circuit gamit ang isang breadboard. Tingnan ang mga larawan para sa mga detalye. Talaga, ikinonekta namin ang mga input ng board sa lahat ng magiging 5V. Pagkatapos ay maaari kaming gumamit ng isang multimeter upang suriin ang mga output voltages. Nalaman namin na ang output boltahe mula sa mga kontrol ng anode ay halos 4V lamang, ngunit iyon ay isang inaasahang bunga mula sa MOSFET.

Mga tip sa kable:

• Huwag magtipid sa haba ng iyong mga wire sa koneksyon sa pagitan ng mga board! Magkakaroon ka ng maraming mga board at maraming mga wire, at magiging mas malinaw at madali para sa pag-shoot ng problema kung ang mga board ay pinaghiwalay nang maayos.
• Gumamit ng iba't ibang mga kulay upang maiiba kung aling kawad ang alin. Napakahalaga nito lalo na't bibigyan kung gaano karaming mga wires ang kakailanganin mo. Pagkatapos ay inilalagay namin ang mga wires na ito sa wire ng pabahay sa isang nakapirming pagkakasunud-sunod. Gumamit ng isang mahusay na crimper upang makagawa ng mga ligtas na mga terminal ng kawad.
• Maging pare-pareho sa paggamit ng mga header at wire na pabahay! Sa aking proyekto, para sa isang tiyak na board, lahat ng mga input ay nagmula sa mga wire ng bahay at ang mga output ay lumalabas sa mga header.
• Dahil ang mga header terminal ay malapit na magkasama, mag-ingat na hindi mo magkasama ang mga wire, lalo na kung medyo wala kang karanasan sa paghihinang tulad ko! Ang isang trick na nahanap kong kapaki-pakinabang ay ang itulak pababa sa kawad gamit ang soldering iron upang matunaw ang solder, pagkatapos ay gumamit ng pliers upang i-clamp ang mga hibla sa kawad at itulak ang kawad na malapit sa header terminal. Ilayo ang soldering iron at ang solder joint ay dapat magpalamig at mapanatili ang hugis nito sa lalong madaling panahon.

Hakbang 7: Pag-mount sa Cube

Sa halip na i-thread ang mahigpit na katod na humahantong sa 64 na butas, na kung saan ay mahirap sa pagsasanay, maaari nating panghinang ang mga wire sa mga lead at pagkatapos ay hilahin ang mga wire sa mga butas. Upang payagan ang mga wire na lumabas mula sa ilalim ng mounting platform, mag-drill ng 9 na butas sa gilid ng bundok (8 para sa cathode at 1 para sa anode).

Una, gupitin ang mga tuhog na humigit-kumulang sa parehong haba. Gupitin ang mga humahantong sa katod na tulad ng halos pareho sila sa taas ng mga tuhog. Yumuko ngayon ang tingga upang makabuo ng isang maliit na kawit gamit ang mga pliers. Huhubad ang halos kalahating pulgada ng iyong kawad at yumuko din ang kawad. I-hook ang tingga at ang kawad at isara ang mga kawit gamit ang mga pliers. Nag-aalok ito ng mahusay na pakikipag-ugnay sa pagitan ng kawad at ng tingga, at pinapalaya nito ang iyong mga kamay para sa paghihinang. Siguraduhing maglagay ng isang heat sink clamp bago ang pinakamalapit na magkasanib na LED solder na tulad ng magkasanib na solder ay hindi nagmula sa bagong init. Kung wala kang mga heat sink clamp, gumagana din ang mga clamp ng buaya.

Mahusay na kasanayan upang suriin ang mga koneksyon (Sinukat ko ang paglaban ng magkasanib na panghinang) pagkatapos mong matapos ang paghihinang sa bawat layer, kahit na nalaman ko na ang pamamaraang "hook" ay nagbibigay ng talagang malakas na mga solder joint.

Ngayon i-thread ang mga wire sa pamamagitan ng mga butas. Dahan-dahang hilahin ang mga wire at itulak ang mounting platform upang makipag-ugnay sa mga tuhog. I-thread ang bawat hanay ng 8 wires sa pamamagitan ng isang butas sa gilid ng mounting platform at i-secure ang bundle na may isang piraso ng electric tape. Dahil ang apat na gilid ng kubo ay katumbas, hindi mahalaga sa aling panig sa iyong pangkat ang mga wire. Iminumungkahi ko na paunang gawin ang mga terminal ng kawad sa mga ito, na maaari mong mabilis na tipunin ang pabahay ng kawad.

Para sa mga koneksyon sa anode, maghinang ng isang kawad papunta sa bawat antas at ipasa ang kawad na iyon mula sa isa sa mga butas. Kakailanganin mo ang dalawang clamp ng heat sink upang maiwasan ang pagkatunaw ng magkakasamang solder joint.

Pagkatapos mong mai-mount ang cube, subukan muli ang bawat LED upang matiyak na ok ang mga ito.

Mga Tip:

Huwag magtipid sa haba ng kawad! Sa palagay ko ang aking mga wire ay madaling 12 pulgada ang haba, ngunit napatunayan pa rin nilang medyo mas maikli.

Ngayon handa ka na upang ikonekta ang lahat at patakbuhin ang kubo!

Hakbang 8: Ang Code at Multiplexing

Dahil sa maikling oras ng proyekto, hiniram ko ang code ni Darrah at gumawa lamang ako ng mga maliit na pagbabago dito. Ina-attach ko ang bersyon na ginamit ko. Gumawa siya ng mahusay na mga komento sa kanyang code, at inirerekumenda kong basahin sa pamamagitan ng mga ito upang makakuha ng isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano ito aktwal na gumagana. Dito ko ilalarawan ang dalawang pangunahing tampok ng kanyang code, ang multiplexing at ang anggulo ng modulation.

Multiplexing

Ang lahat ng mga proyekto sa LED cube na nabasa ko tungkol sa paggamit ng multiplexing, at ito ang pamamaraan na nagbibigay-daan sa amin upang makontrol ang indibidwal na ilaw. Sa multiplexing, isang layer lamang ng mga LED ang naiilawan nang sabay-sabay. Gayunpaman, dahil ang mga layer ay binibisikleta ng napakataas na dalas, ang imahe ay "mananatili" sa aming paningin nang ilang sandali, at sa palagay namin ang ilaw ay nandiyan pa rin. Sa software, hinihila namin ang isang layer sa TAAS nang sabay-sabay at lahat ng iba pang mga layer sa LOW, kaya ang mga LED lamang sa layer na ito ang maaaring magaan. Upang matukoy kung alin ang nag-iilaw, ginamit namin ang mga rehistro ng shift upang makontrol kung alin sa 64 na mga cathode ang hinugot ng TAAS. Bago i-ilaw ang susunod na layer, itinakda namin ang anode ng layer na ito sa LOW tulad ng walang mga ilaw sa layer na ito ang maaaring sindihan. Pagkatapos ay hinila namin ang anode sa susunod na layer sa TAAS.

Bit Angle Modulate

Pinapayagan kami ng diskarteng BAM na kontrolin ang liwanag ng bawat LED sa isang sukat sa pagitan ng 0 at 15. Kung hindi mo kailangan ang pagbabago ng liwanag, hindi mo kailangang ipatupad ito. Talaga, mayroon kaming isang apat na bit na kontrol, at ang kontrol na ito ay tumutugma sa 15 mga pag-ikot ng pagpunta mula sa ilalim na layer hanggang sa tuktok na layer (tandaan na para sa multiplexing, sinisindi namin ang bawat layer nang paisa-isa?). Kung nagsusulat kami ng 1 sa unang piraso, ang isang LED na ito ay magpapasara kapag binabalot namin ang mga layer sa unang pagkakataon. Kung nagsusulat kami ng 1 sa pangalawang bit, ang isang LED na ito ay naka-on para sa susunod na dalawang cycle. Ang ika-3 bit ay tumutugma sa susunod na 4 na cycle, at ang pang-apat ay tumutugma sa susunod na 8 cycle (kaya mayroon kaming 15 cycle sa isang kumpletong hanay). Sabihin, nais naming itakda ang LED sa 1/3 ng buong liwanag nito, na 5/15. Upang magawa ito, nagsusulat kami ng 1 sa una at pangatlong bit at 0 sa iba pang dalawa upang ang LED ay mag-on para sa ika-1 cycle, off para sa susunod na dalawa, sa susunod na apat at off para sa susunod na 8. Dahil kami ay nagbibisikleta sa napakabilis na ito, ang aming paningin ay "nag-average" ng ningning, at nakakuha kami ng 1/3 ng buong ningning.

LED cube bilang isang display para sa mga wavefunction?

Isang posibilidad na naisip namin sa simula ng proyektong ito ay gamitin ang display na ito upang maipakita ang mga wavefunction ng mga particle sa isang square box. Nagsulat ako ng isang pamamaraan sa Arduino code na naglalagay ng ground state at ang unang nasasabik na estado, ngunit lumalabas na ang resolusyon ay hindi sapat. Ang estado ng lupa ay tila maayos, ngunit ang unang nasasabik na estado ay nangangailangan ng ilang interpretasyon. Gayunpaman, kung magdulas ka, maaari mong sabihin na ang pag-andar ay mukhang isang bukol kapag tiningnan mo ito mula sa isang direksyon, at mukhang isang buong siklo ng sine wave kung tumingin ka mula sa ibang direksyon. Ito ang dapat hitsura ng amplitude ng alon! Dahil kahit na ang unang nasasabik na estado ay nangangailangan ng kaunting interpretasyon sa huli, hindi ako nag-code para sa iba pang mga mas kumplikadong mga.

Hakbang 9: Tumakbo ang Pagsubok

Binabati kita para sa pagkumpleto ng cube! Ngayon subukan ang pagsusulat ng iyong sariling display function at ibahagi ang iyong trabaho sa mga pamilya at kaibigan:)

Matapos gumana nang tama ang iyong cube, i-tape ang likuran ng mga PCB na may hindi gumaganap na tape, dahil ang mga koneksyon ay nakalantad lahat ngayon at maaaring maikli ang bawat isa.