DIY LED kub: 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

LED kub har xil shakl va naqshlarda yonib turadigan 3 o'lchovli LEDlar majmuasidan boshqa narsa emas. Lehimlash, sxemalarni loyihalash, 3D bosib chiqarish va dasturlash ko'nikmalarini o'rganish yoki yaxshilash uchun qiziqarli loyiha. Men RGB kubini qurmoqchi bo'lsam -da, tajriba orttirish uchun birinchi navbatda bitta rangli LEDli kubdan boshlayman deb o'ylayman.

Men Charning Instructables loyihasidan juda ta'sirlandim va ilhomlandim, agar vaqtingiz bo'lsa, buni tekshirib ko'ring.

Men 8x8x8 o'lchamli kubni qurmoqchiman, bu 8 satr, 8 ustun va 8 qatlamli LED. Bu 512 ta LED. Endi eng muhim element - bu LED, kub ixcham bo'lishi uchun eng kichik o'lchamni tanlang. Bundan tashqari, tarqoq LEDlarni shaffoflarga qaraganda yaxshiroq qilish kerak, chunki shaffof nurlar tarqaladi va unchalik jozibali emas.

1 -qadam: zarur komponentlar

LEDlar - 512 dona

Rezistorlar 1k, 220E - oz

Tekshirish tugmasi - 1 dona

Yoqish tugmachasini bosing - 1 dona

M/F sarlavhalari - kam

Arduino Pro Mini - 1 dona

Kondensatorlar 0,1uF - 9 dona

Perfboard (15 sm x 15 sm) - 2 dona

LED - 1 dona

74HC594 - 8 dona

2N2222 tranzistor - 16 dona

74LS138D - 1 dona

IC rozetkalari 20 pinli - 9 dona

IC rozetkalari 16 pinli - 1 dona

Tasma kabellari - 5 metr

UART dasturchisi

RPS

3D printerga kirish

2 -qadam: LED kubining tuzilishini yig'ish

Men 1000 ta diffuzli LEDlar to'plamini oldim, ulardan 512 ni ishlataman. Endi biz har bir LEDni mustaqil boshqarishimiz kerak, shundagina biz qiziqarli naqshlar yasay olamiz.

Men LEDlarni boshqarish uchun Arduino Pro Mini taxtasidan foydalanmoqchiman, lekin bu platada LEDlarni boshqarish uchun atigi 21 ta pin bor. Ammo men 512 ta LEDni 21 ta pin orqali haydash uchun multipleksordan foydalanishim mumkin.

Drayv sxemasining dizayniga kirishdan oldin, LED kubining tuzilishini quraylik. Kubning yaxshi ko'rinishi uchun biz simmetriyani to'g'ri tanlashimiz juda muhim, shuning uchun avval simmetriyani saqlashga yordam beradigan konsert dasturini tayyorlaylik.

Men kubni qurish uchun 120x120x2 mm o'lchamdagi bazani 3D bosib chiqaraman. Men buni LEDlarning har bir qatlamini yaratish uchun ishlataman, bu har bir qatlam uchun taxminan 64 LEDni tashkil qiladi. Endi men LEDlarni taxtada bir tekis joylashtirishim kerak. Katod taxminan 17 mm bo'lganligi sababli, lehim uchun 2 mm qoldirib, men teshiklarni bir -biridan 15 mm masofada bo'shatmoqchiman. Keling, 3D bosib chiqarishni boshlaylik.

Men birinchi navbatda LEDlarni ketma -ket joylashtiraman va katodni qisqartiraman. Xuddi shunday, men katodlari qisqa tutashgan 8 qatorli LEDlarni joylashtirmoqchiman. Ish tugagach, menda 1 ta katodli pin va 64 ta anodli pin bor, bu 1 qatlamni tashkil qiladi.

Bunday 8 ta qatlamni bir -birining ustiga qo'yish, uni beqaror qiladi va strukturasi deformatsiyalanadi. Shuning uchun men unga qo'shimcha yordam beraman. Buning bir qancha usullari bor va ulardan biri kumush bilan qoplangan mis simdan foydalanishdir, lekin menda yo'qligi uchun men qo'pol usulni sinab ko'rmoqchiman. Lehim simini cho'zish uni qattiqlashtiradi, shuning uchun men uni qo'llab -quvvatlash uchun ishlataman. Qo'llab -quvvatlash uchun simni ishlatishdan oldin, katod pimlariga ozgina lehim qo'llang. Umid qilamanki, uni markazda va yon tomonda ishlatish kubga kerakli kuch berishi kerak. Bizga taxminan 16 ta sim kerak bo'ladi va bu qismni to'g'ri olishimiz juda muhim.

Men nosimmetrik bo'lishi uchun anod pimlarini to'g'rilamoqchiman.

Vaqti -vaqti bilan LEDlar shikastlanishi mumkin, shuning uchun har bir qatlamni qurgandan keyin ularni tekshirish yaxshiroqdir. Ish tugagandan so'ng, qatlamlarni bir -birining ustiga yig'ish mumkin va bu safar anod pimlarini lehimlash mumkin. Oxir -oqibat, har bir qatlamda 64 ta anodli pin va bitta katodli pin bo'lishi kerak. Shunday qilib, bu 64 + 8 = 72 pim bilan biz bu kubdagi LEDlarning har birini nazorat qila olamiz.

Endi, biz qatlamlarni bir -birining ustiga yig'ish uchun qo'llab -quvvatlovchi tuzilishga muhtojmiz.

Men xato qildim. Men biroz g'ayratli edim va anod pimlari bir -biriga mos keladimi -yo'qligini tekshirmadim. Men anod pimlarini 2 mm ga egishim kerak edi, shunda har bir qatlam bir -biriga lehimlanadi va to'g'ri chiziq hosil bo'ladi. Men buni qilmaganim uchun, men lehimlangan barcha pimlarni qo'lda egishim kerak va bu oxir -oqibat simmetriyaga ta'sir qilishi mumkin. Lekin siz uni tuzayotganda, bir xil xatoga yo'l qo'ymaslik uchun ehtiyot bo'ling. Endi qurilish tugadi, biz haydovchi sxemasida ishlashimiz kerak bo'ladi.

3 -qadam: haydovchi davri - pinlar sonini kamaytiring

Boshida aytib o'tganimdek, bizga kontrollerdan 72 IO pin kerak bo'ladi, lekin bu biz sotib ololmaydigan hashamat. Shunday qilib, keling, multiplexing sxemasini tuzamiz va pinlar sonini kamaytiramiz. Keling, misolni ko'rib chiqaylik, flip-flopli ICni olaylik. Bu D tipidagi flip-flop, hozircha texnik jihatlar haqida qayg'urmaylik. ICning asosiy vazifasi - 8 ta pinni eslab qolish, shundan 2 tasi elektr ta'minoti uchun, D0 - D7 - ma'lumotlarni qabul qilish uchun kirish pimi va Q0 - Q7 - qayta ishlangan ma'lumotlarni yuborish uchun chiqish pinlari. Chiqishni yoqish pimi - bu faol past pim, ya'ni biz uni 0 qilganimizda kirish ma'lumotlari chiqish pimlarida paydo bo'ladi. Soat pimi ham bor, keling, nima uchun bizga kerakligini bilib olaylik.

Endi men ICni non paneliga o'rnatdim va chiqishga ulangan 8 ta LED bilan kirishni 10101010 ga o'rnatdim. Endi LEDlar kirishga qarab yonadi yoki o'chadi. Kirishni 10101011 ga o'zgartirishga va chiqishni tekshirishga ruxsat bering. Men LEDlar bilan hech qanday o'zgarish ko'rmayapman. Ammo soat pimi orqali pastdan yuqorigacha puls yuborganimda, chiqish yangi kirishga qarab o'zgaradi.

Biz ushbu kontseptsiyadan haydovchilar platasini ishlab chiqish uchun foydalanmoqchimiz. Ammo bizning IC faqat 8 ta kirish ma'lumotlarini eslay oladi, shuning uchun biz 64 ta kirishni qo'llab -quvvatlash uchun jami 8 ta bunday ICdan foydalanamiz.

4 -qadam: Haydovchilar davri dizayni

Men ICning barcha kirish pimlarini mikrokontrolderning 8 ta ma'lumotlar piniga ko'paytirishdan boshlayman. Bu erda 8 pinli 64 bitli ma'lumotlarni 8 bitli ma'lumotlarga bo'lish kerak.

Endi, men 8 -bitli ma'lumotlarni birinchi IC -ga uzatganimda, keyin soat pinida pastdan yuqori -yuqori impulsli signalga kirganimda, kirish ma'lumotlarining chiqish pimlarida aksini ko'raman. Xuddi shunday, qolgan IClarga 8 bit ma'lumot yuborish va soat pinlarini boshqarish orqali men barcha IClarga 64 bit ma'lumot yuborishim mumkin. Endi boshqa muammo - bu tekshirgichda soat pinlarining etishmasligi. Shunday qilib, men 3 dan 8 gacha chiziqli dekoder IC dan foydalanib, pin pinli boshqaruv elementlarini ishlataman. Dekoderdagi 3 ta manzil pinini mikrokontroller bilan birgalikda men dekoderning 8 ta chiqish pinini boshqarishim mumkin. Bu 8 ta chiqish pimi ICdagi soat pinlariga ulanishi kerak. Endi biz barcha chiqish moslamalarini qisqartirishimiz va mikrokontrolderga ulanishimiz kerak, shundan foydalanib biz barcha LEDlarni yoqishimiz yoki o'chirishimiz kerak.

Biz hozirgacha qilgan ishimiz faqat bitta qatlam uchun, endi biz dasturlash orqali funksionallikni boshqa qatlamlarga kengaytirishimiz kerak. Bir Led taxminan 15mA tokni iste'mol qiladi, shuning uchun biz bitta qatlam uchun taxminan 1 Amper oqimga muhtojmiz. Endi Arduino pro mini -platasi faqat 200 mA gacha bo'lgan tokni olishi yoki cho'ktirishi mumkin. Bizning o'tish oqimi juda ko'p bo'lgani uchun, biz LED qatlamini boshqarish uchun BJT yoki MOSFETdan foydalanishimiz kerak bo'ladi. Menda MOSFET ko'p emas, lekin menda bir nechta NPN va PNP tranzistorlari bor. Nazariy jihatdan, har bir qatlam uchun 1 ampergacha tokni almashtirishga to'g'ri keladi. Men olgan tranzistorlardan eng balandi faqat 800mA tokni o'zgartirishi mumkin, 2N22222 tranzistor.

Shunday qilib, keling, 2 ta tranzistorni olamiz va ularni parallel ulash orqali ularning joriy imkoniyatlarini oshiramiz. Ko'p odamlar bu usulni qo'llaganlarida faqat asosiy chegara qarshiligidan foydalanadilar, lekin bu erda muammo shundaki, harorat o'zgarganda, tranzistorlar orqali oqim o'zgaradi va muvozanat buziladi. Muammoni yumshatish uchun biz emitentda shunga o'xshash 2 ta rezistorni ishlatib, harorat o'zgarganda ham tokni tartibga solishimiz mumkin. Bu tushuncha emitent degeneratsiyasi deb ataladi. Emitent qarshiligi tranzistorning daromadini barqarorlashtirish uchun o'ziga xos teskari aloqa beradi.

Men rezistorlarni faqat tayanchda ishlataman. Bu kelajakda muammolarga olib kelishi mumkin, lekin bu faqat prototip bo'lgani uchun uni keyinroq hal qilaman.

5 -qadam: Komponentlarni lehimlash

Keling, sxemani perfboardga yig'amiz. Keling, flipflop IClardan boshlaylik va shu maqsadda IC ushlagichidan foydalanamiz. Har doim birinchi va oxirgi pinlardan boshlang, barqarorligini tekshiring, so'ngra qolgan PIN -kodlarni lehimlang. Keling, oqim cheklovli rezistorlarni ulash va Cube -ga ulanish uchun erkak sarlavhasini ishlataylik. Endi ICning ajratuvchi kondansatkichlarini IC quvvat manbaiga yaqin ulang.

Keling, mikrokontroller ustida ishlaylik. O'rnatish va ishga tushirish uchun avval ushlagichni ishlatib, urg'ochi pimlarni ulaymiz, keyin mikrokontrollerni joylashtiramiz.

Transistorlar ustida ishlash vaqti keldi. Transistorlar bazasiga ulanish uchun 16 ta 1K ohmli rezistorlar kerak. LED kubining umumiy katot pimlarini standart mantiqiy holatda ushlab turish uchun men 8 rezistorli 8 K ohmli zip rezistordan foydalanmoqchiman. Nihoyat, IC manzili dekoder ustida ishlashga ruxsat bering. Endi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sxema tayyor.

6 -qadam: 3D bosib chiqarish

Bizga elektron kartani va svetodiodli kubni joylashtirish uchun korpus kerak, shuning uchun 3D bosilganini ishlatamiz. O'rnatish qulay bo'lishi uchun uni 3 qismga ajrataman.

Birinchidan, etakchi strukturani ushlab turish uchun taglik plitasi. Ikkinchidan, elektronika uchun markaziy korpus. Uchinchidan, korpusni yopish uchun qopqoq.

7 -qadam: yakunlang

Led konstruktsiyasini o'rnatishdan boshlaylik. Siz pimlarni teshiklardan itarib, to'g'ridan -to'g'ri elektron plataga lehimlashingiz mumkin, lekin barqarorlik uchun men avval perf kartasini ishlataman, keyin uni sxemaga lehimlayman. Men LEDlarga lehimlash uchun tasma kabelidan foydalanaman, keyin ikkinchi uchini tegishli flip-flop IC chiqish pinlariga ulayman.

Transistor va LED kub qatlamlari o'rtasida ulanish uchun biz katodli pinlarga ulanish uchun mustaqil pinlarga ega bo'lishimiz kerak. Biz uni yoqishdan oldin, nuqtalar orasidagi uzluksizlik va kuchlanishni tekshirish muhim. Hammasi yaxshi bo'lgandan so'ng, IClarni ulash va keyin yoqish mumkin. Shunga qaramay, barcha LEDlarning elektr tarmog'iga ulanishdan oldin uni to'g'ridan -to'g'ri elektr tarmog'iga ulash orqali yonib turishini tekshirish yaxshidir. Agar hamma narsa yaxshi deb topilgan bo'lsa, u holda simi mos keladigan burilish nuqtalariga ulanishi mumkin.

Keling, tozalash ishlarini olib boraylik - mikrokontrollerning dasturiy kabelini ajratib oling, chiqib ketuvchi pimlarni kesing va hokazo. Endi dasturlash kabelini korpus korpusiga ulaymiz, holat holatini, quvvat kalitini va nihoyat reset kalitini o'rnatamiz. Biz uni tugatishga yaqinmiz, shuning uchun 3 qismni birlashtiramiz. LED taglikdan korpusga boshlang, so'ngra kabellar yaxshi o'tirgandan so'ng, pastki qismidagi qopqog'ini yoping.

Kodni Arduino Pro Mini -ga yuklab oling, shunda!

Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ ga ajoyib ko'rsatma va kod uchun rahmat.