קוביית Led 4x4x4: 13 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

למה לבנות את קוביית הלד הזו?

* כשתסיים תוכל להציג דפוס יפה ומורכב.

* זה גורם לך לחשוב ולפתור בעיות.

* כיף ומספק לראות עד כמה הכל מסתדר ביחד.

* זהו פרויקט קטן וניתן לניהול עבור כל אדם חדש בתחום הלחמה ואלקטרוניקה, והוא עדיין גדול מספיק כדי להציג דפוסים מסנוורים ומרשימים.

* קוד הארדואינו די קל לניהול.

* עלות נמוכה יחסית לבידור גבוה והסכום העצום שתלמד אם אתה חדש בתחום האלקטרוניקה.

ראשית אראה לך כיצד להכין את קוביית ה- LED המהירה הזו 4x4x4 הדורשת רק כמה שעות עבודה להתקנה (ברגע שאתה עושה את הג'לים) אך גם היא בעלת עיצוב יציב. אנסה כמיטב יכולתי להסביר כך שכולם יבינו את אפשרויות העיצוב שלי. לבסוף אסביר כיצד לתכנת דפוסים חדשים בשתי דרכים שונות.

אספקה

חלקים:

1. לוח אב טיפוס בגודל 10 ס"מ * 15 ס"מ - 1 דולר ארה"ב
2. sn74hc595n - 2x $ 0.57 ea
3. נגדים של 120 אוהם - 16x $ 0.04 ea (הערך תלוי במנורה שלך ראה שלב 7)
4. נגדי 10k אוהם - 4x $ 0.10 ea
5. ערוץ FQP20n06l N MOSFETS - 4x $ 0.95 $ ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. שקע DC 5.5 מ"מ - 1x אופציונלי $ 0.35 ea
8. חוט נחושת משומר 20 AWG - 15ft $ 0.12/רגל
9. מוליך כבל סרט 40 או חוט מד קטן אחר (AWG) - פחות מ- 2.3 רגל רגל
10. דיקט 5 מ"מ 6 ", 12" - 1 x 2 $ ea
11. הלחמה.8 מ"מ - 1x $ 10.89 ea
12. לוח 1 "x 6" x 4 ' - 6 "$ 8.39 ea
13. נוריות 5 מ"מ מפוזרות - ערכה של 64 $ 15
14. כובע קרמיקה 100nf - 2x $ 0.25 ea

עלות משוערת לקוביה: 40 $ (אם קונים חלקים בכמות גדולה העלות לרדת תרד משמעותית)

כלים:

1. צבת אף מחט x2
2. חותכי שטיפה או חותכי צד
3. מלחם
4. חשפניות חוטים
5. מסור שולחני
6. מקדחה (מומלץ ללחוץ על מקדחה)
7. מסור או מסור להקה
8. מחשב לתכנות

שלב 1: הג'יג הראשון **

הג'יג הראשון מורכב מ 2) מקדחי 0.8 מ"מ, לוח אב טיפוס וחור של 5 מ"מ לד LED. התחל בלקיחת לוח האב -טיפוס שלך (רוחב לפחות 2 ס"מ ומרווח בין 2.54 מ"מ (0.1 אינץ ') למרכז החורים) סמן את הנקודה הראשונה באחד מקצוות הלוח. לאחר מכן, בקו ישר ציינו סימן נוסף לאחר הזזה. למעלה 3 חורים נוספים. לאחר מכן סמן את הנקודה שנמצאת 2 חורים יותר למעלה (ראה תמונה מס '1). לאחר מכן במרכז חור המסומן במרכז חור של 5 מ"מ השתמשתי בביט 13/64 אינץ' וזה עבד מצוין. הכי טוב אם אתה השתמש בביטים קטנים יותר ועבוד עד לגודל 13/64 אינץ 'רק כדי לוודא שהוא מרוכז בצורה מושלמת בחור אם לא כל הקוביה תהיה כבויה. ואז בסימון החיצוני השתמש בביטים של 0.8 מ"מ כדי להרחיב מעט את וודא שכל החורים בניצב ללוח האב טיפוס אם קיים, השתמש במגהץ אבל מקדחה ידנית תעבוד. גזור 3) ריבועים בגודל 1 "הכי קל להשתמש במסור פס אבל מסור יד יעבוד גם. בעזרת דבק אלמר יוצרים ערימת עץ קטנה עם כל הקצוות בקו אחד עם השני. לבסוף הדבק אותו ללוח האב טיפוס מהדק את הכל יחד והמתן. ברגע שהכל יבש לקדוח מחדש הכל כך שהחורים בלוח האב-טיפוס יעברו לאורך כל גיבוי העץ. הנח את חתיכות 0.8 מ"מ לתוך החור שנוצר בקצה. אם הכל נעשה כראוי זה אמור להיראות כמו תמונה מספר 2.

** הג'יג בתמונה נועדו ליצור קוביית LED 8*8*8 כך שהם מעט גדולים מדי. הג'יג שלך יהיה קטן יותר. הג'לים האלה מבוססים על העיצובים של סטיב מנלי עבור קוביית ה- LED שלו 8*8*8 RGB. זה נראה ועובד מצוין. אני ממליץ לבדוק את הסרטונים שלו.

ערוץ ה- you-tube שלו

שלב 2: הג'יג השני **

הג'יג השני עשוי דיקט 5 מ"מ. התחל בסימון וחיתוך של 3 חלקים שהם 4 "על 2" בשביל זה השתמשתי במסור להקה אבל מסור יד גם יעבוד. על אחת החתיכות סמנו ב -1 "בצד 2" משני הקצוות ומתיחים קו בין השניים. בצד 4 אינץ 'נכנסו 1/2 "בקו שנעשה בעבר הסימן הבא צריך להיות 1" מהקיים הנוכחי ממשיכים עד שתגיעו לסוף הלוח. יש ליישר את שתי החלקים האחרים ולהדביק יחד עם דבק אלמר. לאחר שהדבק יבש קח הן את החלק המסומן והן את החלק המודבק יישר אותו והדק אותן יחד. קדח חורים של 5 מ"מ (13/64) כשהקווים חצו אותם על הלוח. השלב האחרון הוא יצירת חורי היצירה המודבקים. גדול יותר הלכתי עם 1/4 ".

שלב 3: הג'יג השלישי **

הג'יג השלישי עשוי מחתיכה בגודל 1 "x 6". ראשית חתכו את הלוח לקטע יותר הניתן לניהול באורך של כ -5 ". לאחר שתסיים את זה תוכל לקחת אותו למסור שולחן כדי לחתוך את החורשות בעומק של בערך 1/4 בעומק כל כיוון יעבוד. צריך שיהיה להם מרווח של 1 אינץ 'ממרכז למרכז החורשות. החריץ (החריץ שנעשה על ידי להב המסור) צריך להיות ברוחב 0.1 אינץ'. התחל בחיתוך סנטימטר החריץ הראשון מקצה הלוח. לאחר מכן כבה את המסור והעבר את הגדר מעל 1 "חזור על תהליך זה עד שתחתוך 4 חריצים ללוח שלך. הג'יג אמור להיראות כמו התמונה למעלה.

שלב 4: שימוש בג'יג הראשון

זהו החלק המונוטוני ביותר במבנה המכופף את כל מוליכי הלדים. הסיבה שאתה רוצה להשתמש בג'יג זה היא לקבל מבנה יציב שנראה נהדר. קח את הג'יג הראשון שלך לכופף את הקתודה (עופרת קצרה ראו תמונה 2) עד למקדח הקרוב יותר (0.2 אינץ '), ולאחר מכן עטוף אותו סביב הביט ושחרר אותו. קח את האנודה וכופף אותו סביב הקצה השני והתרופף. גזור את התוספת להוביל עם חותכי סומק / חותכי צד ולהסיר את הנורית. משטחים את האנודה וגם הקתודה. סובבו את הקתודה 90 מעלות כך שהיא פונה כלפי מטה (ראו תמונה 3) המשיכו בתהליך 63 פעמים נוספות.

הערה: לעיתים קרובות מועיל שיהיה לך צבת אף מחט קטנה בכדי לכופף את המובילים מסביבי המקדחים.

שלב 5: שימוש בג'יג השני

לפני שנשתמש בג'יג זה עלינו ליישר ולחתוך את חוט הנחושת המשומר של 20 מד (awg) שלנו. ראשית יש לנתק לפחות 36 חלקים של חוט, עדיף שתעשה עוד 4 חלקים מכיוון שהוא הופך את הקוביה לסימטרית (שימו לב: מועיל ליישר חלקים גדולים יותר של החוט לפני שתחתכו אותו לאורך אבל בכל מקרה זה יעבוד).ליישור החוט פשוט לקחת שני צבתים ולמשוך מכל קצה למתוח את החוט מעט. השיטה הזו קשה כך שאם יש לך מברג אתה יכול להדק את החוט לתוך הסגירה ולמשוך משם ותשתפר בהרבה. התוצאות קלות יותר. לאחר שהכנתם את כל החוט, הכניסו 4 נוריות לד לנענע מספר 2 (ראו תמונה מספר 2) הקתודה צריכה להיות פונה אליכם. הניחו את אחד מקטעי החוט בגודל 4 אינץ 'דרך לולאות הקתודה הלחמו את כל 4 המפרקים (מומלץ לבדוק את כל הלדים לפני הלחמה). לאחר שהלחמת את כל נוריות ה- LED הרימו את החלק העליון ולחצו על הג'יג כך שהקצוות המעוגלים של הלדים על המשטח השטוח. שורת הלדים צריכה לצאת החוצה. עכשיו בצע את התהליך 16 פעמים נוספות.

שלב 6: שימוש בג'יג השלישי

כעת, לאחר שביצעת את כל 16 שורות הלדים שלך הגיע הזמן להשתמש בג'יג הסופי. קח 4 רצועות של נוריות LED והנח את חוטי הקישור המתכת כלפי מטה באחד החריצים וודא שכל החורים מהקטעים השונים מסתדרים בקו אחד. הכנס אחד מקטעי החוט שלך מלמטה למעלה לחורים הנותרים של העמודה. וודא שהוא מרובע ואז הלחם את כל 16 החיבורים והמשך לעשות עוד 3.

שלב 7: האלקטרוניקה

הדבר הראשון שאתה צריך לעשות הוא לחשב את 16 הנגדים הדרושים כדי שהקובייה תפעל. ניתן לעשות זאת באמצעות מחשבון זה או נוסחה זו התנגדות = (מקור מתח - מתח LED) / זרם לד. הבעיה היחידה היא שפעמים רבות המוכר אינו נותן את הערכים הדרושים. אם אתה משתמש בקישור שסופק עבור ערכת ה- LED שקיבלתי, הנורות הצהובות צריכות 120 אוהם כיוון שהן 2V ועבור 75 ohm 3V כחולות. אם אתה לא רוצה לדאוג לגבי זה אתה יכול פשוט להשתמש ב -220 אוהם המסופק בערכה הם אמורים לעבוד בסדר אבל הקוביה שלך תהיה מעט עמומה לפעמים הצהוב יכול להיות מעט עמום (הצבע הבהיר ביותר שמצאתי מהערכה הזו הוא כחול, למעט לבן שאינו מפוזר).

שלב 8: האלקטרוניקה

אז עכשיו יש לכם 2 אפשרויות שתוכלו לצאת מהסכימה שלהלן/ליצור פריסה משלכם בעזרת התמונות כדי לסייע בפריסה טובה, הזמינו PCB מותאם אישית באמצעות קובץ הגרבר המופיע להלן (נהדר אם אתם מכינים כמה).

PCB וסכימטי- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

שלב 9: הלחמת הקוביה ללוח האב טיפוס

עכשיו כשחיבור האלקטרוניקה מחובר אתה צריך לקחת את 4 החלקים האנכיים שיצרת קודם. מקם את אחד החלקים כפי שמוצג בתמונה הראשונה הלחם אותו כדי לוודא שהוא מרובע עם לוח האב טיפוס. הוסף עוד עם 9 חורים בין סיום על ידי הוספת 2 האחרונים באותו אופן.

שלב 10: חיבור השכבות

לאחר מכן עליך לחבר את שכבות הקתודה המשותפות קח פיסת חוט שהיישר והניח אותה על פיסת חוט הקתודה המשותפת החוצה יוצרים מפרק הלחמה בכל צומת. אתה צריך לעשות לפחות 4 אבל אתה עשוי לשים לב שעשיתי את זה משני הצדדים כדי שהקובייה תיראה סימטרית. לאחר שביצעת את כל חיבורי השכבות עליך להוסיף חוט מלוח האב טיפוס לשכבות הקוביה. ניתן לעשות זאת על ידי לקיחת קטע מיושר של חוט בעל כיפוף של 90 מעלות על הבולט כ -1/2 . הדבק את הקצה הארוך של החוט ליד המקום בו ברצונך לחבר לשכבה הראשונה להלחם אותו אל שכבה. לחזור על תוך הזזה החור והעברת השכבה הבאה. כאשר אתה מסיים את כל 4 חיבורי השכבות עברו לשלב הבא.

שלב 11: פיסות חיווט אחרונות

החלק הבא הוא חיבור הניקוז של ה- MOSFET לשכבות ראו את התמונה הראשונה. לאחר שנעשה זה חבר את הפלט של רושמי המשמרות לעמודות הקוביה. ראה סכמטי לפרטים נוספים.

שלב 12: תכנות הקובייה שלך

יש לך 3 אפשרויות לקידוד הקובייה השתמש בקודים שסופקו, השתמש בארדואינו, או השתמש בארדואינו עם פייתון כדי להשיג חוויית קידוד קלה יותר. היחיד שאני הולך להסביר הוא ארדואינו עם פייתון מכיוון שהוא הכי קל לשימוש אבל תצטרך רק קצת ניסיון עם ארדואינו/מבנה השפה. התחל בהורדת כל הקישורים על מנת להתחיל בתוכנת arduino וכלה בספריית tkinter עבור python. אופן הפעולה של עורך הפיתונים הוא ברובו מובן מאליו, פשוט הפעל את קוד הפיתון למטה. כאשר אתה לוחץ על כפתור השמירה מעטפת הפיתון תירוק בתים בינאאריים שתצטרך להדביק במערך הארדואינו שאומר שקופיות. לאחר מכן יהיה עליך להוסיף עיכובים למערך הארדואינו שאומר delay_array מספר השקופיות שיש לך הוא מספר העיכובים שאתה צריך. המספר המרבי של שקופיות שתוכל להשתמש בו הוא 150 בשל הזיכרון של הארדואינו ננו זה נשמע הרבה אבל כשאתה מתחיל לבצע תרגומים גרפיים זה נוגס במהירות את המספר הזה.

הקודים נמצאים בקבוצות של 3 מכיוון שלא הצלחתי להוריד אותם כקובץ אחד למעט קובץ הפייתון.

קיבוצי קבצים (יש להכניס את כל הקבצים בקבוצה לאותה תיקייה כדי שתעבוד כראוי)

ארדואינו מקודד קשיח (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

קבצים מקודדים של arduino byte (ברור, קל_תכנות_ v2, show_pattern)

python gui (מחולל קוד 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

שלב 13: זה נעשה

בשלב זה אתה אמור להיות מסוגל להציג לפחות כמה דוגמאות בקוביה שלך ובתקווה שהכל הלך חלק.

אם יש לך שאלות שאל למטה בתגובות.