קוביית Led 8x8x8: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה, אנו הולכים להראות כיצד לבנות קוביית Led 8x8x8. הכל התחיל כרעיון לנושא 'אלקטרוניקה יצירתית', השייך למודול הנדסת אלקטרוניקה בשנה הרביעית באוניברסיטת מלאגה, בית הספר לתקשורת:

הפרויקט באופן כללי מורכב מתכנון תוכנה וחומרה. חלק החומרה מורכב מהקוביה, וכל החיבורים, כמו גם בסיס התומך בעיצוב. חלק התוכנה מורכב מספרייה ניתנת להרחבה, אשר יושמה על מנת להיות שימושית לפרויקטים אחרים.

בשליטת אונו ארדואינו, חמש מאות שתים עשרה נוריות יוצרות את הקובייה הזו, וכשהן מופרדות בעמודות ובשכבות, ניתן להפעיל כל אחת בנפרד.

אנו מציגים כמה שלבים שיכולים להקל על הפרויקט, אם כי זה לוקח כמה ימים הלחמה. לצורך הפרויקט השתמשנו בטרנזיסטורים של Blue Leds ו- NPN.

כאן אנו מצרפים רשימה עם החומר הדרוש:

• 512 נוריות LED.
• 64 התנגדות של 220 אוהם.
• 9 רשימות משמרות 74HC595.
• 16 טרנזיסטורים 2N222.
• לוח קצף.
• כמה מטרים של חוט דק (1.2 מ"מ).
• חוט רצועה.
• מחברים (זכר ונקבה).
• ספק כוח.
• צלחת קדוחה מראש (PCB).
• תמיכה במבנה.
• קופסת עץ למבנה.

אנו מקווים שכל האנשים אוהבים את זה להוראה.

שלב 1: ציור התבנית עבור נוריות LED

השלב הראשון הוא לצייר תבנית להקלת תהליך החייל. בלוח קצף עלינו לצייר ריבוע ולחלק אותו ל -64 ריבועים קטנים, כולם מופרדים סנטימטר אחד. בצומת של ריבוע קטן עם אחר, עלינו לעשות חור עם מברג, למשל, כדי להכניס את התאים לתוכם לחייל אותם.

שלב 2: בנה בסיס

עלינו לבסס בסיס שבו ינוחו נוריות. עדיף להכין אותו עם קרש עץ, שאינו כבד אך לא רפוי. לאחר קבלת הלוח, עלינו לחזור על שלב 1, אך כעת כאן. עלינו לסמן את העץ ולצייר ריבוע של 8 אינץ ', כאשר בפנים יישרטט עוד 64 סנטימטר.

לאחר שציירנו הכל, זה הרגע להשתמש במכונת קידוח. עם קצת 1 מ מ, נכין חור שחודר את העץ בצומת כל ריבוע, על מנת לשים את החוטים שיחזיקו את המבנה בתוכם.

קח את מכונת הקידוח שלך ותקדח משם!

הכנו סרטון שיראה לכם כיצד לעשות זאת. התוצאה הסופית אמורה להיראות כמו התמונות האלה שניתנו כאן.

שלב 3: שים את החוטים ישר

עדיף שהמבנה ישתמש בחוטים בין הנורות, מכיוון שהם יהפכו את המבנה לנוקשה יותר או לא גמיש יותר. מכיוון שבדרך כלל חוטים נמכרים בגליל, עלינו לשים אותם ישר. נצטרך מכונת מקדחה גם לשלב זה.

עלינו לחתוך את החוט ולהכניס פרוסה למכונת המקדחה. לאחר שהוא מאובטח עליו, עלינו לאחוז בחלק השני של החוט ולהפעיל את מכונת המקדחה. תוך כמה שניות החוט יהיה ישר כמו נר!

אנו מראים לך כיצד לבצע את התהליך הזה בסרטון, ונותנים מפתח להפיכת התהליך למהיר יותר: אתה יכול לחתוך חוט ארוך יותר, ליישר אותו פעם אחת ולאחר מכן לחתוך אותו.

שלב 4: הלחמת שכבה

ברגע שאנחנו בטוחים שכל הנורות נדלקות טוב, זה הרגע להלחם אותן. עלינו להפריד בין קתודות ואנודות כדי להפוך את התהליך למהיר יותר.

בשלב זה כל הקתודות יחוברו. ישמשו 64 נוריות ו -11 חוטים: אחד לכל שורה, ועוד 3 לחיזוק המבנה. אתה יכול לראות איך הצלחנו. שמנו 3 מטבעות של 10 סנט כדי לשים את כל החוטים באותו גובה, ואז התהליך מתחיל.

חשוב מאוד לבדוק לאחר תהליך ההלחמה כי כל הנורות מרותכות היטב. אתה יכול לעשות זאת באמצעות ה- Arduino, חיבור חוט ל- GND וחיטוט עם כניסת 5V כל לד, כפי שאתה יכול לראות בסרטון.

אל תשכח לחתוך את החלק של כל קתודה שלא הייתה חיילת.

ועכשיו עשית אחת, המשך עם שבעת האחרים!

עשינו כמה תמונות כדי להציג גם את התהליך.

שלב 5: בנה את מבנה הקוביה

אם סיימתם הלחמה, השלב הבא הוא יצירת מבנה הקוביה. נרתך שכבה אחת מעל השנייה, נפריד אותה בכמה כריות עשויות לוח קצף, כפי שאנו מראים בתמונה.

בשלב זה יש לרתך את כל האנודות לחוטים. המפתח הוא להחזיק את החוטים האנכיים כאשר הגיע הזמן להכניס את השכבה למבנה, והעבודה שלך לא תהיה מסובכת במיוחד.

כפי שאמרנו בעבר, חשוב מאוד לבדוק לאחר הלחמה את פעולתם הנכונה של הנורות. אל תשכח בשלב זה להסיר את רגל האנודה העודפת. קל יותר לעשות זאת כעת, במקום לעשות זאת בסוף.

התהליך יושלם כאשר 8 השכבות יהיו זו על גבי זו על ידי האנודות. לאחר מכן, האנודות ימולחלו ל- PCB.

יש צורך לחבר כבלים אנכיים מהבסיס לכל שכבה נורית של נוריות LED לתפקוד תקין של כל שכבה ולכוון את הלד על ציר x, y ו- z. אתה יכול לראות את זה בתמונות.

שלב 6: חיבור הבסיס

עלינו לרתך את השכבות המתאימות באמצעות חוטי רצועות, אליהם נוסיף מחברים שייכנסו למעגל המודפס, כדי סוף סוף להאיר את הקוביה.

לכל טור יהיה כבל מרותך, וכל 8 עמודים, היוצרים שכבה אנכית, יתחברו לאותו מחבר זכר, שיוכנס לאחר מכן למחבר נקבה במעגל הלוח. השכבות האופקיות ישאו גם מחבר על מנת שיהיו הקתודות יחדיו לחיבור למחשב הלוח.

שלב 7: הלחמה של המעגל

בעקבות סכמטי המעגל, נרתך את כל הרכיבים לצלחת המחוררת, נגשר על אותם חיבורים הדרושים ומושך כבל למקרה שאין מקום לרתך.

לצורך שלב זה אנו צריכים:

• צלחת מחוררת (יכולה להיות רצועות או ללא תבנית). השתמשנו ללא תבנית
• התנגדות
• מחברים גבריים
• רשומות
• טרנזיסטורים NPN
• כבל של רצועות

שלב 8: תמיכה בקוביות

נפרט תמיכה במקרה שלנו של עץ, שם נציג את המעגלים ונתמוך בקובייה.

איך עשינו? קופסה ברוחב 26 ס מ, ארוכה 31 וגובהה 10. שמנו כמה תומכים קטנים שימנעו מהקוביה ליפול לתחתית התיבה ובכך לפגוע במעגל שמתחת.

שלב 9: קוד ותכנות

הקוד מורכב ממערך בוליאני של 512 ערכים המייצגים את הסטטוס של כל לד.

הוא מחולק לשני חלקים, אחד אחראי לשינוי הסטטוס של כל אחד המובל על ידי שינוי ערכים במערך, החלק השני אחראי לשלוח מידע לרשמים.

לשליחת מידע לרשמים, הפונקציה shiftOut () משמשת, כנתון מסוג בייט, היא מייצרת את השעון ואת אותות הנתונים לשידור טורי עם הרשמים.

הצורך לתרגם את המערך הבוליאני למערך של בייט מסוג מופיע, כל בת מייצג רשומה. בהתאם לגודל הקוביה לעיצוב מספר רשמי המשמרות בשינויים בפרויקט. חלק זה של הקוד ניתן להרחבה כדי להקל על שליחת מידע לקוביות בגודל שונה.

ליצירת אנימציות בקובייה אנו משתמשים בפונקציה voxelWrite (), פונקציה זו מאפשרת לנו לשנות את מצב הלד על פי כמה קואורדינטות x, y, z.

בקישור הבא לדף GitHub שלנו תוכל למצוא מידע שימושי: