Arduino asosidagi 3x3 LED kub: 7 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Salom va mening birinchi ko'rsatmasimga xush kelibsiz.

Men 3x3x3 LED kubikni yangi boshlanuvchilar uchun oddiy, chiroyli dizaynni taqdim etaman. Qurilishni osonlashtirish uchun men PCB tafsilotlarini taqdim etaman, siz o'zingiz qilishingiz yoki sotib olishingiz mumkin, ko'rsatmalar va siz ham men kabi Arduino kutubxonasidagi LED kub va arduino lib dasturidan qayta foydalanishingiz mumkin.

Dizayn maqsadlaridan biri faqat teshik qismlari orqali ishlatish edi, ular yangi boshlanuvchilar uchun lehimlanishi osonroq va hamma narsani Internet orqali sevimli auktsion/xarid qilish saytlarida topish mumkin.

Dizayn USB kabelidan yoki 7,5-12V DC quvvat adapteridan quvvatlanishi mumkin.

Zanjirda Arduino yadrosi kesilgan konstruktsiyasi qo'llaniladi va siz uni elektron tizimda arzon dasturlashtiriladigan (ICSP) dasturchi yoki TTL-dan USB-ga tayyor adapter yordamida sxemada dasturlashingiz mumkin. Sizga kerak bo'lgan yagona dastur - bu hurmatli Arduino IDE.

Bu dizayn revolyutsion xususiyatga ega emas, u faqat oldingi ishlarga asoslanadi va men uni yaxshilab to'pladim. Umid qilamanki, sizga yoqadi.

1 -qadam: kerakli qismlar

Ushbu dizayn teshik qismlari orqali keng tarqalgan bo'lib ishlatiladi. Sizning sevimli mahalliy distribyutoringiz sizga kerakli qismlarni to'plashi kerak.

Sizga Armeino bootloader o'rnatilgan Atmega 168p yoki Atmega 328p kerak. Siz ularni Ebay -da topishingiz mumkin, "arduino bootloader" ni qidiring, Dual In Line (DIL) variantini sotib olganingizga ishonch hosil qiling. Bundan tashqari, sizga USB tipidagi B tipli soket, oddiy, eski, semiz bo'lishi kerak. Men buni lehimlash oson bo'lgani uchun tanladim. T1-T3 tranzistorlari umumiy maqsadli NPN tranzistorlari, shuningdek ro'yxatda keltirilgan turlardan BC108, 2N2222, 2N3904 va boshqalarni ishlatishingiz mumkin, lekin har doim tranzistorli pinhonni PCB bilan tekshiring.

Eng muhim LEDlar uchun yuqori yorqinlik yoki ultra yorqin LEDlarni sotib olishingizga ishonch hosil qiling. Men bu erda ko'rsatilgan misol kub uchun Ebay sotuvchisidan 10000-12000mcd LEDlarini ishlatganman. Siz yorug 'bo'lishni xohlaysiz, shunda siz kubni xonaning oddiy yoritilishida ko'rishingiz mumkin. Agar mahsulot tavsifida ko'rish burchagi batafsil tasvirlangan bo'lsa, u odatda 20 gradusni tashkil qiladi, lekin siz uni kengroq ko'rish burchagi bilan topishingiz mumkin. Bu ultrabinafsha svetodiodlar yon tomondan qaralganda eng zo'r emas. Sizning ehtiyojlaringizga mos keladigan lampalarni topishdan oldin siz turli etkazib beruvchilarning bir nechta LEDlarini sinab ko'rishingiz kerak bo'lishi mumkin.

To'liq qismlar ro'yxati:

Qismning qiymati Ta'rif PCB Chiroyli yashil PCB, uni yasang yoki sotib oling.27 3mm LED, siz tanlagan rang.

C3 22p 22pF, 25V, 4.4mm pitch keramika kondansatkichi C4 100n 100nF, 25V, 7.5mm pitch keramik kondansatkich C5 100n 100nF, 25V, 7.5mm pitch keramik kondansatör C6 10u 10uF 16V, 5.5mm korpusli elektrolitik kondansatör, 16V C7 22u 10uF 16V, 5,5 mm korpusli elektrolitik kondansatör, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 yoki ATMEGA328, Arduino yuklagichi IC2 L7805T L7805CV 5V, 100mA chiziqli regulyator, TO92 to'plami ICSP ICSP Pin sarlavhasi tasmasi, 0,1 dyuymli, 2x3 yo'lli. J1 DCJ0202 DC ichki diametri. JP1 pinli sarlavha chizig'i, 0,1 dyuymli, 1x3 yo'lli. Q2 16 MGts 16 MGts, HC49 korpusli kristall, 50 ppm, past profilli R1 10k 10K 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R2 1k 1K 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R3 1k 1K 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R4 1k 1K 1/ 4W metall plyonka qarshiligi 1% R5 470 470 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R6 1k 1K 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R8 100 100R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R9 100 100R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R10 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R11 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R12 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R13 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R14 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshilik 1% R15 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R16 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R17 470 470R 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R18 1k 1K 1/4 Vt metall plyonka qarshiligi 1% R19 LDR ixtiyoriy LDR S1 S1 4 pinli, 6x6 mm PCB -ga o'rnatilgan PTH kaliti. T1 BC547 BC547/BC548 past quvvatli NPN tranzistorli, TO92 T2 BC547 BC547/BC548 past quvvatli NPN tranzistorli, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 past quvvatli NPN tranzistorli, TO92 X4 USB tipli B soket, PCB teshikdan 4 x 3-5 mm balandlikda. kauchuk oyoqlarga yopishib oling.

2 -qadam: O'chirish diagrammasi va ishlashini tushuntirish

Sxema yuqorida ko'rsatilgan.

Dizayn Arduino Duemilanove sxemasiga asoslanib, eng zarur narsalargacha tushirilgan. USB -ning ketma -ket qurilmasi olib tashlandi, lekin JP1 ketma -ket sarlavhasi mavjud, bu USB -dan TTL -adapteriga qurilmani dasturlash imkonini beradi, keyinchalik dasturlash haqida. ICSP sarlavhasi ham mavjud.

Kengash USB vilkasidan ishlaydi, kompyuterda qulay 5V quvvat manbasi yoki uyali telefonlar uchun funt/dollarlik arzon do'kondan foydalanish mumkin. Boshqa variant DC vilkasini kiritishni ishlatadi, bu 7-15V DC kuchlanishni qabul qiladi, shuning uchun sizda mavjud bo'lgan har qanday vilka adapteridan foydalanishingiz mumkin. O'chirish faqat 30mA quvvatiga ega, shuning uchun o'lik gadjet o'chirilgan adapter ishlashi kerak, keraksiz qutini belgilang.

R12 dan R17 gacha bo'lgan rezistorlar LEDlarning yorqinligini belgilaydigan oqimni o'rnatadi. RED chiroqlari va 470R rezistorlari ko'rsatilgan bo'lsa, oqim har bir LED uchun ~ 5mA. LED oqimini hisoblash uchun sizga Atmega qurilmasining chiqish voltaji (4,2V) va LEDning oldinga kuchlanish pasayishi kerak, qizil LED uchun 1,7V. Formulasi:

LED oqimi = (Atmega chiqish voltaji - LED kuchlanish)/I Led

Men ishlatgan qismlar bilan: LED oqimi = (4.2-1.7)/470LED oqimi = 5.31mA

Atmega 168/328 dan 10 mA gacha bo'lgan oqimni cheklang

LED kuchlanishining pasayishi:

Qizil 1.7V Sariq 2.1V To'q rang 2.1V Yashil 2.2V Moviy 3.2V Super ko'k 3.6V Oq sovuq 3.6V

Shunday qilib, siz yuqori yorqinlikdagi ko'k LEDni ishlatishingiz mumkin, qarshilik 270R ga tushadi. Siz oqimni 10mA ga oshirishingiz mumkin, sinovimda men 5mA etarli ekanligini topdim.

T1-T3 tranzistorlari keng tarqalgan NPN BJT tranzistorlari, BC547/BC548/2N2222 va boshqalar. Ular har uch qatlamning almashinuvini nazorat qiladi. R2-R4 rezistorlari rezistorning asosiy oqimini cheklaydi.

R6 va PWR svetodiodlari ixtiyoriy bo'lib, Arduino -dan nusxa ko'chiriladi, agar LED kubigiga quvvat yoqilgan bo'lsa, bu aniq.

C2, C3 va Q2 yuklagich bilan oldindan dasturlashtirilgan Atmega 168/328p qurilmasi uchun soat sxemasini tashkil qiladi. 22pF kondansatkichlarini bu erga o'rnatganingizga ishonch hosil qiling, lekin chip boshqa joyda ishlamaydi, C1, C4 va C5 quvvat manbalarini ajratadi, IC2, C6 va C7 oddiy chiziqli regulyator sxemasini hosil qiladi. Bu haqda ko'p gapirishning hojati yo'q, lekin kondansatkichlarning to'g'ri joylashishiga ishonch hosil qiling. PCB chizig'ida va ipak ekranida + belgilar mavjud.

SK1 va R8 va R9 ketma -ket interfeys. USB-TTL adapteridan foydalanib, qurilmani dasturlash mumkin, masalan,

3 -qadam: Dizayn fayllarini olish va tenglikni yaratish

PCB dizayn ma'lumotlarini Github -dan https://github.com/istedman/LED_Cube3x3 manzilidan yuklab olish mumkin.

PCB ishlab chiqaruvchisiga yuborish uchun qayta ishlangan Gerber fayllari,-p.webp

PCBni uyda yasash mumkin edi, men shunday qilgan bo'lardim, lekin Etchant tugab qoldi. Dizayn bir tomonlama PCB yordamida tayyorlanishi mumkin va yuqori qatlam (rasmlarda RED) kalaylangan mis simli aloqa yordamida amalga oshirilishi mumkin. Men https://pcbshopper.com/ saytidan foydalanib, Elecrow prototiplari uchun mos sotuvchini topdim.

Github -dagi PCB dizayni bu erda ko'rsatilgan prototip dizayniga 3 ta o'zgartirish kiritdi:

1. 7805CV regulyatori kichikroq 78L05 regulyator bilan almashtirildi.
2. PCB 5 mm ga qisqargan.
3. Men polifuzani USB +5V tasmasidan olib tashladim.

4 -qadam: tenglikni yig'ish

PCBni yig'ish juda to'g'ri. Malumot uchun men yig'ilgan PCB fotosuratini va yuqoridagi tartibni qo'shdim. Men har doim birinchi navbatda eng kichik qismlarni o'rnatishdan boshlayman va yuqoriga qarab ishlayman, ayniqsa sizda PCB stendi bo'lmasa.

1. Avval rezistorlarni o'rnatishni boshlang, lekin ularni lehimlamang. To'g'ri komponentni kerakli joyga qo'yganingizga ishonch hosil qiling. Tekshirish qulayligi uchun ularni bardoshlik tasmasi bilan o'ngga/pastga joylashtiring, bu keyinchalik tekshirishni osonlashtiradi. Rezistor rang kodlarini aniqlashga yordam kerak bo'lsa, mana bu erga qarang. To'g'ri qismlar to'g'ri joyda ekanligini tekshirgandan so'ng, qismlarni lehimlang.
2. Q2 kristalini va C2 va C3 kondansatörlerini lehimlang.
3. Atmega168/328 uchun 28 pinli rozetkani lehimlang, uning yuqori pimi 1 pog'onali ekanligiga ishonch hosil qiling, bu qurilmani orqaga qo'yishning oldini oladi.
4. ICSP va JP1 ulagichlarini joylashtiring.
5. C1, C4 va C5 kondansatkichlarini joylashtiring, barchasi 100nF (qism kodi 104).
6. IC2 chiziqli regulyator.
7. T1, T2 va T3 tranzistorlarini joylashtiring. T1/T2/T23 va IC1 ni almashtirmaganligingizga ishonch hosil qiling, chunki ularning barchasi bitta paketda.
8. Fit S1, yo'nalish muhim emas.
9. C6 va C7 ni moslashtiring, kutupluluğu to'g'ri ekanligiga ishonch hosil qiling!
10. USB ulagichi X4 ni joylashtiring.
11. J1 shahar tok manbaiga ulang.

O'rnatishning oxirgi qismi - SIL burilgan pin sarlavhasi. Ipning har bir pimidan plastmassani ehtiyotkorlik bilan olib tashlash uchun men bir nechta nozik kesgichlardan foydalanaman, men buni 12 burilgan pinli rozetka bo'lmaguncha takrorlayman, so'ngra qisqich va 3 qo'l yordamida har birini tenglikni lehimiga lehimlayman. Ko'pchilikning 3 qo'li bo'lmaganligi uchun, har bir teshikni yostiq bilan yopib qo'ying, sovushini kuting. Keyin lehimni eritib, pinni joylashtiring, bo'g'in uchun lehim temirini olib tashlang. Agar quruq bo'g'in bo'lsa, sizga yangi lehim kerak bo'lishi mumkin.

Lehimlash jarayonini tekshirishdan oldin, bir oz tanaffus qiling, ehtimol ichimliklar uchun? Lehimlash jarayonini tekshiring, USB ulagichini tekshiring, chunki pimlar bir -biriga yaqin va Atmega168/328 qurilmasidagi pinlar.

Lehimlashdan mamnun bo'lganingizdan so'ng, o'z -o'zidan yopishqoq oyoqlarni tenglikni tagiga qo'ying.

5 -qadam: LED kubini yig'ish

Bu yig'ilishning eng qiyin qismi. Shoshmang, qo'rqmang.

Men yuqoridagi rasmlarga eslatmalar qo'shdim, chunki rasm ming so'zni aytadi.

Bir nechta muhim fikrlar.

1. Har bir qavatdagi +LED 9 LEDni o'zgartirganda, musbat qo'rg'oshin (uzunroq oyoq) pastga qaraganligiga ishonch hosil qiling.
2. Gorizontal chiziqlar yasash uchun manfiy svetodiodning 90 graduslik burchagiga egilganligiga ishonch hosil qiling.
3. Har bir qatlamni alohida -alohida yarating va qurilishni ikki -uch marta tekshiring.
4. Qoplangan mis simni ishlatilganda, LEDlarning har bir qatori o'rtasida yarim masofada joylashganligiga ishonch hosil qiling, bu qatlamni almashtirish simini mahkamlashni osonlashtiradi.

6 -qadam: Test va yakuniy kublarni yig'ish

LED kublarini yoki Atmega168/328 qurilmasini ulashdan oldin siz bir nechta oddiy tekshiruvlarni o'tkazishingiz mumkin.

Agar sizda DMM bo'lsa (sizda shunday loyiha bo'lsa, sizda ham bo'lishi kerak), 28 pinli rozetkaning 7 (musbat) va 8 (manfiy) pinlari orasidagi qarshilikni o'lchang, sizda> 1K bo'lishi kerak. Agar u pastroq bo'lsa, lehimingizni tekshiring.

Keyin J1-ga 7-15V kirishni qo'llang, 28 pinli rozetkaning 7 va 8-pinlariga qaytib, kuchlanishni o'lchang, siz 5V ni ko'rishingiz kerak, lekin u 4,90V dan 5,1V gacha bo'lishi mumkin, bu yaxshi. Agar siz R6 va PWR LEDini o'rnatgan bo'lsangiz, u yonib turishi kerak.

J1 -ni ajratib oling, X4 -ga USB simini ulang, kabelni uyaga yoki tarmoqqa 5V USB adapteriga ulang, 28 -pinli rozetkaning 7 va 8 -pinlarida kuchlanish ko'rsatkichini takrorlang, o'qish 5V atrofida bo'ladimi?

Yuqoridagi tekshiruvlar besleme zo'riqishining to'g'ri va kutupluluğunun to'g'ri bo'lishini ta'minlash edi.

Keyin, Atmega168p/328p qurilmasini ehtiyotkorlik bilan joylashtiring. Agar kerak bo'lsa, rozetkaga mahkamlash uchun pimlarni bir oz eging. J1 va 7-15V quvvat manbalaridan foydalanib, quvvatni yoqing, IC2 yoqilgandan keyin tez qizib ketishini tekshiring. Agar shunday bo'lsa, quvvatni o'chiring va IC1 yo'nalishini tekshiring.

Keyin LED qatorining birinchi qatorini diqqat bilan joylashtiring. Qoplangan mis simli tayanchlardan biri PADL1, PADL2 va PADL3 ga yaqin ekanligiga ishonch hosil qiling, keyinroq siz har bir qatlam uchun simni lehimlaganingizda kerak bo'ladi. Ishni burchak pimidan boshlash va igna burun qisqichidan foydalanib, har bir pinni ketma -ket, tenglikni rozetkasiga mos ravishda bir oz egish kerak. Men yuqoridagi birinchi yig'ilgan qatlamning rasmini qo'shdim. Bitta torli 1/0,6 simli bo'lakdan foydalanib, uni PADL1/PADL2 yoki PADL3 dan kubning har bir qatlamigacha boradigan uzunlikka kesib oling. Men LEDning birinchi qatorini PCB -ga kiritish va birinchi qavatdagi nazorat simini (oq rangda) lehimlash, keyin oldingi bosqichga qaytish, boshqa qatorni yasash, so'ngra har bir qatlamni tenglikka yig'ish osonroq ekanini topdim. tayanch

Keyingi qatlamni LED diodlaridan birini lehimlashdan boshlang, so'ngra qarama -qarshi burchakni lehimlang. Endi lehimlashdan oldin qatlam tekisligini tekshiring. Qatlamni sozlaganingizdan so'ng, qolgan ikkita burchakli LEDni lehimlang, qator tekis bo'lishi kerak, lekin uni qayta tekshirib ko'ring. Qolgan LEDlarni lehimlang. Qatlamni oxirgi qatlam uchun takrorlang.

7 -qadam: dasturlash

Atmega qurilmangizga qarab, yuklovchini dasturlashingiz yoki kodni yuklab olishingiz kerak bo'ladi. Agar sizda yuklash yuklagichi allaqachon dasturlashtirilgan chip bo'lsa, siz USB -TTL adapteridan foydalanishingiz mumkin. Ushbu qo'llanmani bajaring:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

Bundan tashqari, 2x3 pinli O'chirish tizimi dasturlashtiriladigan (ICSP) ulagichidan foydalanishingiz mumkin, buning uchun boshqa Arduino -dan foydalanishingiz mumkin:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Men Arduino IDE bilan ishlaydigan Usbasp dasturchisidan foydalanaman, uni Tools-> Programmer menyusi orqali sozlang. Siz Arduino/Atmel AVR dasturchilarini Ebay yoki boshqa auktsion saytlari orqali arzon narxda tanlashingiz mumkin.

LED kublar kutubxonasini https://github.com/gzip/arduino-ledcube-dan yuklab oling, Github-dagi ko'rsatmalarga amal qiling va "arduino-led-cube-> ledcube-ni" misollar katalogidan qidiring.

Agar siz ICSP dasturchisidan foydalanayotgan bo'lsangiz, Arduino IDE -ga dasturchidan foydalanishni o'rgatish uchun yuklashni bosishdan oldin shiftni bosib turing. Agar siz USB-TTL adapteridan foydalanayotgan bo'lsangiz, IDE kompilyatsiya qilishni tugatgandan so'ng, reset-ni bosing va qo'yib yuboring.

Misol kodi dasturlashtirilgandan so'ng, sizda chiroyli naqshli LED kub bo'lishi kerak.

Bu mening birinchi ko'rsatma, sharhlar va mulohazalar xush kelibsiz.