קוביית LED 3x3x3 עם Arduino Lib: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

ישנם הוראות אחרות על בניית קוביות LED, זו שונה מכמה סיבות: 1. היא בנויה עם מספר נמוך של רכיבים מדפים ומתחברת ישירות ל- Arduino. 2. תרשים מעגל ברור וקל לשחזור מסופק עם הרבה תמונות. 3. נעשה שימוש בגישה ייחודית לתוכנה, מה שהופך את תכנות הקוביה לקל יותר ואקספרסיבי יותר. דרושים חלקים: - 1 פרבורד - 3 טרנזיסטורים NPN (2N2222, 2N3904, BC547 וכו ') - 12 נגדים (~ 220 אוהם ו ~ 10k אוהם) - 13 כותרות (זכר או נקבה) - 27 נוריות - חוט

שלב 1: הכינו את הנורות

שלב זה עוקב במידה רבה אחר קוביית ה- LED 4x4x4, אך במקום זאת נבנה קובייה בגודל 3x3x3. קובייה בגודל כזה היא בערך גדולה כפי שהיא מבלי להכניס מעגלים ומורכבות נוספים. נזדקק לסך הכל ל -27 נוריות אשר יקובצו לשלוש קבוצות של תשע. כל סט של תשע נוריות יחלקו קשר משותף בין הקתודות שלהן (לידים שליליים). אני אתייחס לכל אחת מהערכות האלה כ"רמה ". כל אחת מתשעת הלדים ברמה מחוברת לנורית המתאימה בשתי הרמות האחרות באמצעות האנודות שלהן (לידים חיוביים). אלה יכונה "עמודות". אם זה לא היה הגיוני זה יתבהר כשאנחנו בונים את הקובייה. כדי להתחיל נשתמש במקדח ליצירת ג'יג מתוך חתיכת עץ גרוטאה קטנה. הג'יג יחזיק את הלדים במקומם בזמן שנלחם אותם. החלטתי למקם את החורים במרחק של כ -5/8 אינץ 'זה מזה (~ 15 מ"מ) אך המרחק המדויק אינו קריטי. החור צריך להיות בכושר הדוק סביב הלד מכיוון שאנחנו לא רוצים שהם יסתובבו בזמן הלחמה. ברגע שהג'יג יסתיים אנו הולכים לכופף את הקתודה של כל לד בזווית של 90 מעלות. הקתודה ניתנת לזיהוי בשלוש דרכים: 1) זו הרגל הקצרה יותר, 2) היא בצד השטוח של LED עגול, 3) היא מחוברת לחלק הגדול יותר בתוך ה- LED. הקפד לכופף את הקתודה לאותו כיוון עבור כל הלדים. כעת אנו מוכנים להתחיל בהלחמה.

שלב 2: הלחמת הנורות

במקום הראשון תשע מנורות הלדים בג'יג החדש שלך. מקם אותן כך שהרגליים יפנו לאותו כיוון נגד כיוון השעון. התמונות מראות את הקתודה מצביעה בכיוון השעון כאשר האנודה פונה כלפי חוץ, אך הייתי מסובב את הנורות אם הייתי עושה זאת שוב על מנת למנוע מהרגל לחסום את ראיית הנורית. הלחמו את הצדדים יחד, זוג אחד מכל צד. השתמש בקליפים קטנים כדי לשמור על הרגליים מהודקות יחד בעת החלת הלחמה. לאחר שכל אחד מארבעת הצדדים מולחם, הזז את הקליפים בכדי להחזיק את הפינות יחד והנח הלחמה על כל אחת מהן. לבסוף, הלחם את הקתודה של הלד האמצעי לאחד הצדדים וחתוך את העודף. חזור על הפעולה שלוש פעמים. כעת אמורות להיות לך שלוש סטים של תשעה נוריות LED. מקם שניים מהסטים אחד על השני. שמור על המרחק שווה למרווח שכבר נקבע בין נוריות LED. ברגע שאתה מרגיש בנוח עם המרווח אתה יכול להדק כל סט רגליים באמצעות שני קליפים, אחד לכל כיוון, כדי לשמור על הרגליים במקומן בזמן הלחמה. ייתכן שיהיה עליך להתכופף סביב LED כדי לקבל חיבור טוב. הלחם כל אחד מתשעת הזוגות, אחד בכל פעם. בצע זאת עוד פעם וסיימת עם הקוביה. מניחים את הקוביה בצד אחד של הלוח. וודא שתשע הרגליים ממוקמות בנפרד באופן שווה בזמן שאתה מוביל כל אחת דרך חור. ללוח שלי יש חמישה חורים בין כל סט רגליים. אתה רוצה להשאיר כמה שיותר מקום בצד השני של לוח הלוח כך שיתאים לרכיבים השונים. הוסף כמה קליפים כדי להחזיק את הרגליים במקומן ברגע שאתה מרוצה מהמיקום. השאירו הרבה רגליים לחטט בתחתית מכיוון שזה יקל על הלחמת הנגדים מאוחר יותר. הפוך את הלוח והלחם כל אחת מהרגליים בכדי לשמור אותן במקומן. הפוך את הקוביה לאחור לאחר שכל הרגליים מולחמו. לבסוף עלינו להלחים מוביל מכל אחת מהרמות עד לתחתית הלוח. רצו פיסת חוט מוצק וכופפו וו קטן בקצה אחד. תלו את הקרס על אחת מרגלי נוריות ה- LED המרכזיות והובילו אותו דרך חור על לוח הלוח. הלחם את קצה הקרס כדי לשמור על החוט במקומו. חזור שוב על שתי הרמות האחרות. השלב הבא הוא לבנות את שאר המעגל.

שלב 3: בנה את המעגל

המעגל די פשוט. כל אחת מתשעת העמודות תתחבר לסיכה בארדואינו באמצעות נגד מגביל זרם. כל אחת משלוש הרמות מתחברת לקרקע באמצעות טרנזיסטור NPN כאשר היא מופעלת על ידי סיכת ארדואינו. בסך הכל נשתמש ב- 12 סיכות פלט בארדואינו, אך יש 18 נוריות LED להדלקה. הטריק הוא שניתן להאיר רק רמה אחת בכל פעם. כאשר מפלס מחובר לקרקע, ניתן להפעיל כל אחד מנורות LED ברמה זו בנפרד באמצעות אחד מתשעת סיכות הארדואינו האחרות. אם נדליק את הרמות מספיק מהר זה יראה כאילו כל שלוש הרמות מוארות בו זמנית. בואו לבנות את המעגל. השלב הראשון הוא הכנת תשעת נגדי הגבלת הזרם. אני משתמש ב 220 אוהם לפין שיצייר בסביבות 22mA. הערך עשוי להשתנות בהתאם לנוריות הנמצאות בשימוש אך נשאר בין 135 ל -470 אוהם. כל סיכה מסוגלת להשיג עד 40mA. על מנת לחסוך מקום אנו רוצים להלחם את הנגדים במצב אנכי. כופפו עופרת אחת כלפי מטה כך ששני הלידים יהיו מקבילים זה לזה. עשה זאת עבור כל תשעת הנגדים. ברגע שהנגדים מוכנים נלחם אותם אחד אחד. כדי להקל אנו הולכים להלחם את מוליכי הנגד ישירות לרכיבים האחרים במקום להשתמש בחוט נפרד לכל אחד. קצה אחד של הנגד יתחבר לטור והשני יתחבר לכותרת. התחל בשורה הראשונה של נוריות הלד שנמצאות הכי קרוב לנגדים ועבוד בדרך חזרה. לאחר סיום כל שורה ניתן להשתמש בחתיכת סרט קטנה כדי לבודד את המוליכים החופפים על מנת למנוע קצר. עיין בתמונות ובתרשים כדי לראות כיצד זה ייראה לאחר סיום. כעת, כשהעמודות אינן מהדרך, השלב הבא הוא הלחמת הרכיבים השולטים ברמות. הבסיס של טרנזיסטור NPN יופעל על ידי סיכת Arduino דרך נגד הגבלת זרם של 10k (או בערך). זה יחבר את הרמה המתאימה לאדמה שתאפשר לזרום זרם דרך נוריות הלדים. עיין בתמונות ובתרשים. לאחר השלמת נוריות ה- LED צריכות להתחבר לפינים 2-10 בארדואינו והרמות צריכות להתחבר לסיכות 11-13, מלמטה למעלה. הסיכות ניתנות להגדרה גם בתוכנה אם אתה צריך התקנה אחרת. המעגל הושלם, הגיע הזמן לעבור לתוכנה!

שלב 4: שימוש בתוכנה

מצאתי כמה דוגמאות קוד מרחפות ברחבי הרשת לשליטה על קוביית LED. כולם דרשו מערכים גדולים של נתונים בינארי או hex כדי לשלוט בנוריות. הבנתי שחייבת להיות דרך קלה יותר ולכן יצאתי לכתוב תוכנה משלי. ההחלטה הראשונה שלי הייתה לגרום לתוכנה לשקף את החומרה. המשמעות היא להתייחס לכל נורית לפי עמודה ורמה במקום להשתמש בנתוני יציאות גולמיים או x, y, z המסורתי. ההחלטה השנייה הייתה להתחיל בפונקציות בסיסיות, כמו הדלקה או כיבוי של אור אחד, ובנייה משם. לבסוף החלטתי להציג שתי תכונות שימושיות לאפקטים מעניינים יותר. האחד הוא מאגר המאפשר לפונקציות הבסיסיות לבנות תבניות מורכבות יותר. השני הוא פונקציית רצף שמדליקה מערך של נוריות אחת בכל פעם, או בבת אחת. הספרייה התחילה כקוד פרוצדוראלי ופונקציות רופפות. משם היה קל מאוד לעקוב אחר ההדרכה ליצירת ספריית Arduino רב פעמית. הקפד להוריד את הספרייה ולפתוח אותה לפנקס הסקיצות/ספריות. אם תגדיר נכון אתה צריך למצוא דוגמה בתוכנת Arduino תחת קובץ> דוגמאות> LedCube> ledcube. הקוד זמין גם ב- Github ב- gzip/arduino-ledcube. תודה שקראתם!