LED kostka 3x3x3 s Arduino Lib: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Existují další instruktáže o stavění LED kostek, tato se liší z několika důvodů: 1. Je postavena s nízkým počtem běžně dostupných komponent a připojuje se přímo k Arduinu. 2. Jasné, snadno reprodukovatelné schéma zapojení je vybaveno spoustou fotografií. 3. Pro software je použit jedinečný přístup, který umožňuje programování kostky jednodušší a výraznější. Potřebné díly: - 1 Perfboard - 3 NPN tranzistory (2N2222, 2N3904, BC547 atd.) - 12 rezistorů (~ 220 ohmů a ~ 10k ohmů) - 13 záhlaví (samec nebo samice) - 27 LED - drát

Krok 1: Připravte diody LED

Tento krok do značné míry navazuje na LED Cube 4x4x4, ale místo toho budeme stavět kostku 3x3x3. Kostka této velikosti je zhruba tak velká, jak se dostává, aniž by představovala další obvody a složitost. Budeme potřebovat celkem 27 LED diod, které budou seskupeny do tří sad po devíti. Každá sada devíti LED bude sdílet společné spojení mezi jejich katodami (záporné vývody). Každou z těchto sad budu označovat jako „úroveň“. Každá z devíti diod LED na úrovni je připojena k odpovídající diodě LED na dalších dvou úrovních prostřednictvím svých anod (kladné vývody). Budou označovány jako „sloupce“. Pokud to nedávalo smysl, bude to při stavění kostky samozřejmé. Na začátek použijeme vrtačku k vytvoření přípravku z malého kousku šrotu. Přípravek udrží LED diody na místě, zatímco je pájíme. Rozhodl jsem se prostrčit otvory asi 5/8 palce od sebe (~ 15 mm), ale přesná vzdálenost není rozhodující. Otvor by měl těsně přiléhat k LED, protože nechceme, aby se při pájení pohybovaly. Jakmile je přípravek hotový, ohneme katodu každé LED v úhlu 90 stupňů. Katodu lze identifikovat třemi způsoby: 1) Je to kratší noha, 2) Je na ploché straně kulaté LED, 3) je připojena k většímu dílu uvnitř LED. Ujistěte se, že ohýbáte katodu stejným směrem pro všechny LED diody. Nyní jsme připraveni začít pájet.

Krok 2: Pájejte LED diody

Nejprve umístěte devět LED diod do nově postaveného přípravku. Umístěte je tak, aby nohy směřovaly stejným směrem proti směru hodinových ručiček. Fotografie ukazují, že katoda míří ve směru hodinových ručiček anodou směrem ven, ale LEDky bych otočil, kdybych to udělal znovu, aby noha nebránila výhledu na LED. Boky spojte dohromady, na každé straně jeden pár. Při nanášení pájky používejte malé klipy, aby byly nohy sevřeny k sobě. Jakmile jsou všechny čtyři strany pájeny, přesuňte klipy tak, aby držely rohy pohromadě, a na každou naneste pájku. Nakonec připájejte katodu střední LED k jedné ze stran a ořízněte přebytek. Opakujte třikrát. Nyní byste měli mít tři sady devíti LED diod. Umístěte dvě sady na sebe. Udržujte vzdálenost rovnou rozestupu již stanovenému mezi LED diodami. Jakmile budete s roztečí spokojeni, můžete každou sadu nožiček upnout pomocí dvou spon, po jedné v každém směru, aby byly nohy při pájení pevně na svém místě. Možná budete muset ohnout LED, abyste získali dobré připojení. Pájejte každý z devíti párů, jeden po druhém. Udělejte to ještě jednou a kostka je hotová. Umístěte kostku na jednu stranu perfboardu. Ujistěte se, že je devět nohou umístěno rovnoměrně od sebe, zatímco každou z nich vedete otvorem. Moje deska má mezi každou sadou nohou pět děr. Chcete na druhém konci desky ponechat co nejvíce prostoru, aby se vešly různé komponenty. Jakmile budete s polohováním spokojeni, přidejte několik klipů, které udrží nohy na místě. Ponechte spoustu nohou, které se budou tlačit skrz dno, protože to později usnadní pájení rezistorů. Otočte desku a každou nohu pájejte, aby zůstala na svém místě. Otočte kostku zpět, jakmile jsou všechny nohy pájeny. Nakonec musíme pájet vývod z každé úrovně dolů skrz spodní část desky. Odizolujte kus pevného drátu a na jednom konci ohněte malý háček. Zavěste háček na jednu ze středových nožiček LED a veďte jej otvorem na perfboardu. Konec háčku pájejte tak, aby držel na svém místě. Opakujte znovu pro další dvě úrovně. Dalším krokem je zbudování zbytku obvodu.

Krok 3: Vybudujte obvod

Obvod je docela jednoduchý. Každý z devíti sloupců se připojí ke kolíku na Arduinu přes odpor omezující proud. Každá ze tří úrovní se připojuje k zemi pomocí tranzistoru NPN, když je aktivována pinem Arduino. Na Arduinu použijeme celkem 12 výstupních pinů, ale k napájení je 18 LED. Jde o to, že najednou lze rozsvítit pouze jednu úroveň. Když je úroveň připojena k zemi, každou z LED na této úrovni lze napájet jednotlivě prostřednictvím jednoho z devíti dalších pinů Arduino. Pokud dostatečně rychle osvětlíme úrovně, bude to vypadat, jako by svítily všechny tři úrovně současně. Pojďme postavit obvod. Prvním krokem je příprava devíti odporů omezujících proud. Používám 220 ohmů na pin, který bude čerpat kolem 22mA. Hodnota se může lišit v závislosti na použitých LED diodách, ale zůstává mezi přibližně 135 a 470 ohmy. Každý pin je schopen zdroje až 40mA. Abychom ušetřili místo, chceme pájet odpory ve svislé poloze. Ohněte jeden svod dolů tak, aby oba vodiče byly navzájem rovnoběžné. Udělejte to pro všech devět rezistorů. Jakmile jsou odpory připraveny, pájíme je jeden po druhém. Aby to bylo snadné, připájíme vodiče rezistoru přímo k ostatním součástkám, místo abychom pro každý použili samostatný vodič. Jeden konec rezistoru se připojí ke sloupci a druhý ke konektoru. Začněte první řadou LED, která je nejblíže k rezistorům, a pokračujte zpět. Jakmile je každý řádek hotový, můžete použít malý kousek pásky k izolaci překrývajících se vodičů, aby se zabránilo zkratu. Podívejte se na fotografie a diagram, abyste zjistili, jak to bude vypadat, až bude hotové. Nyní, když jsou sloupy mimo cestu, je dalším krokem pájení komponent, které ovládají úrovně. Základ tranzistoru NPN bude aktivován pinem Arduino přes odpor omezující proud 10k (nebo přibližně). Tím se připojí odpovídající úroveň k zemi, což umožní proud protékat LED diodami. Viz fotografie a schéma. Po dokončení by se LED diody měly připojit k pinům 2-10 na Arduinu a úrovně by se měly připojit k pinům 11-13, zdola nahoru. Piny jsou také konfigurovatelné v softwaru, pokud potřebujete jiné nastavení. Okruh je nyní kompletní, je čas přejít k softwaru!

Krok 4: Používání softwaru

Našel jsem několik příkladů kódu, které se vznášely po síti pro ovládání LED kostky. Všichni potřebovali k ovládání LED diod velká pole binárních nebo hexadecimálních dat. Usoudil jsem, že musí existovat jednodušší způsob, a tak jsem se rozhodl napsat svůj vlastní software. Moje první rozhodnutí bylo, aby software zrcadlil hardware. To znamenalo oslovit každou LED podle sloupce a úrovně namísto použití nezpracovaných dat portu nebo tradičních x, y, z. Druhým rozhodnutím bylo začít se základními funkcemi, jako je zapnutí nebo vypnutí jediného světla a odtud stavění. Nakonec jsem se rozhodl představit dvě funkce, které jsou užitečné pro zajímavější efekty. Jedním z nich je vyrovnávací paměť, která umožňuje základním funkcím vytvářet složitější vzory. Druhá je funkce sekvence, která rozsvítí řadu LED diod najednou nebo všechny najednou. Knihovna začínala jako procedurální kód a volné funkce. Odtud bylo velmi snadné sledovat tutoriál k vytvoření opakovaně použitelné knihovny Arduino. Určitě si stáhněte knihovnu a rozbalte ji do skicáku/knihoven. Pokud je správně nastaven, měli byste najít příklad v softwaru Arduino v části Soubor> Příklady> LedCube> ledcube. Kód je k dispozici také na Githubu na gzip/arduino-ledcube. Děkuji za přečtení!