Ledová kostka 8x8x8: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

V tomto instruktážním příkladu ukážeme, jak postavit LED kostku 8x8x8. Vše začalo jako nápad na předmět „Kreativní elektronika“, který patří do modulu 4. ročníku elektroniky na univerzitě v Málaze, Telekomunikační škole:

Projekt obecně spočívá v ko-designu hardwaru a softwaru. Hardwarová část se skládá z krychle a všech připojení a také ze základny, která podporuje design. Softwarová část se skládá ze škálovatelné knihovny, která byla implementována, aby byla užitečná pro další projekty.

Tuto kostku ovládá Arduino Uno a tvoří ji pět set dvanáct LED diod, které jsou odděleny ve sloupcích a vrstvách a lze je zapínat samostatně.

Představujeme několik kroků, které mohou projekt usnadnit, ačkoli pájení může trvat několik dní. Pro projekt jsme použili tranzistory Blue Leds a NPN.

Zde přikládáme seznam s potřebným materiálem:

• 512 LED diod.
• 64 odporů 220 ohmů.
• 9 posuvných registrů 74HC595.
• 16 tranzistorů 2N222.
• Pěnová deska.
• Několik metrů jemného drátu (1,2 mm).
• Odizolujte drát.
• Konektory (samec a samice).
• Zdroj napájení.
• Předvrtaná deska (PCB).
• Podpora struktury.
• Dřevěná krabice na konstrukci.

Doufáme, že se všem lidem tento návod líbí.

Krok 1: Nakreslení šablony pro LED diody

Prvním krokem je nakreslit šablonu pro usnadnění procesu vojáka. V pěnové desce musíme nakreslit čtverec a rozdělit jej na 64 malých čtverců, všechny oddělené jeden palec. Na křižovatce malého čtverce s druhým musíme například vytvořit otvor pomocí šroubováku, abychom do něj mohli vložit diody pro vojáky.

Krok 2: Vybudujte si základnu

Musíme vytvořit základnu, kde budou odpočívat LED diody. Je lepší to udělat s dřevěným prknem, které není těžké, ale ani ochablé. Po získání desky musíme krok 1 zopakovat, ale nyní zde. Musíme označit dřevo a nakreslit čtverec 8 palců, kde uvnitř bude nakresleno dalších 64 čtverečních palců.

Jakmile jsme nakreslili vše, je načase použít vrtačku. S trochou 1 mm uděláme otvor, který prorazí dřevo ve spoji každého čtverce, abychom do nich vložili dráty, které budou držet konstrukci.

Vezměte si vrtačku a vyvrtejte!

Natočili jsme video, které vám ukáže, jak postupovat. Konečný výsledek by měl vypadat jako na zde uvedených obrázcích.

Krok 3: Umístěte dráty rovně

Je lepší, když struktura používá vodiče mezi LED diodami, protože díky nim bude struktura pevnější nebo nepružnější. Protože se dráty běžně prodávají v roli, musíme je dát rovně. I pro tento krok budeme potřebovat vrtačku.

Musíme přestřihnout drát a do vrtačky dát plátek. Poté, co je na něm zajištěno, musíme držet druhou část drátu a zapnout vrtačku. Za pár sekund bude drát rovný jako svíčka!

Ve videu vám ukážeme, jak tento proces provést, a dáme klíč, jak tento proces urychlit: můžete odstřihnout delší drát, jednou jej narovnat a poté přestřihnout.

Krok 4: Pájení vrstvy

Jakmile jsme si jisti, že se všechny diody dobře rozsvítily, je na čase je pájet. Abychom proces urychlili, musíme oddělit katody a anody.

V tomto kroku budou připojeny všechny katody. Bude použito 64 LED a 11 vodičů: jeden pro každou řadu a 3 další pro držení na konstrukci. Můžete vidět, jak jsme to zvládli. Vložíme 3 mince po 10 centech, aby byly všechny dráty ve stejné výšce, a poté proces začal.

Po procesu pájení je velmi důležité zkontrolovat, zda jsou všechny diody dobře svařeny. Můžete to udělat pomocí Arduina, připojením drátu k GND a sondováním s 5V vstupem každé LED, jak vidíte na videu.

Nezapomeňte odříznout část každé katody, která nebyla vojákem.

A teď jste jednu udělali, pokračujte dalšími sedmi!

Udělali jsme několik fotografií, abychom také ukázali postup.

Krok 5: Vytvořte strukturu krychle

Pokud jste pájení dokončili, dalším krokem je vytvoření struktury Cube. Jak ukážeme na fotografii, svaříme jednu vrstvu nad druhou a oddělíme ji několika podložkami vyrobenými z pěnové desky.

V tomto kroku musí být všechny anody přivařeny k drátům. Klíčem je držet svislé dráty, když je čas dostat vrstvu do struktury, a vaše práce nebude příliš komplikovaná.

Jak jsme již řekli, je velmi důležité zkontrolovat po pájení správné fungování LED. V tomto kroku nezapomeňte odstranit přebytečnou anodovou nohu. Je snazší to udělat teď, místo aby to bylo na konci.

Proces bude dokončen, když je 8 vrstev na sobě anodami. Poté budou anody připájeny k desce plošných spojů.

Pro správnou funkci každé vrstvy a orientaci LED na osách x, y a z je nutné připojit svislé kabely od základny ke každé svislé vrstvě LED. To můžete vidět na fotografiích.

Krok 6: Zapojte základnu

Odpovídající vrstvy musíme svařit pomocí drátů z pásů, ke kterým přidáme konektory, které budou vstupovat na desku plošných spojů, abychom nakonec kostku nasvítili.

Každý sloupec bude svařen kabelem a každých 8 sloupců, které tvoří svislou vrstvu, bude připojen ke stejnému konektoru, který bude poté zasunut do konektoru na desce plošných spojů. Horizontální vrstvy budou také nést konektor, aby byly katody pohromadě pro připojení k desce plošných spojů.

Krok 7: Pájejte obvod

Podle schématu obvodu přivaříme všechny součásti k děrované desce, přemostíme nezbytná spojení a táhneme kabel v případě, že není kde svařovat.

K tomuto kroku potřebujeme:

• Děrovaná deska (může být lišta nebo bez vzoru). Použili jsme bez vzoru
• Odpory
• Samčí konektory
• Evidence
• NPN tranzistory
• Kabel pásů

Krok 8: Podpora krychle

Vypracujeme podporu, v našem případě dřeva, kde představíme obvody a podepřeme krychli.

Jak jsme dopadli? Krabice široká 26 cm, dlouhá 31 a vysoká 10. Dali jsme několik malých podpěr, které zabrání tomu, aby kostka spadla na dno krabice, a tím poškodila obvody, které jdou pod ní.

Krok 9: Kód a programování

Kód se skládá z logické řady 512 hodnot, které představují stav každé LED diody.

Je rozdělen na dvě části, jedna je zodpovědná za změnu stavu každé z nich změnou hodnot v poli, druhá část je zodpovědná za odesílání informací do registrů.

Pro odesílání informací do registrů se používá funkce shiftOut (), která jako vstup dat typu bajtu generuje hodinové a datové signály pro sériový přenos s registry.

Objeví se potřeba přeložit booleovské pole na pole typu byte, každý bajt představuje záznam. Počet posuvných registrů v projektu se v závislosti na velikosti krychle navrhne. Tato část kódu je škálovatelná, aby usnadnila odesílání informací na kostky různé velikosti.

Pro tvorbu animací v krychli používáme funkci voxelWrite (), tato funkce nám umožňuje měnit stav ledky podle nějakých souřadnic x, y, z.

v následujícím odkazu na naši stránku GitHub najdete užitečné informace: