4x4x4 Led Cube: 13 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

De ce să construiești acest cub LED?

* Când terminați, puteți afișa un model frumos și complicat.

* Te face să gândești și să rezolvi problemele.

* Este distractiv și satisfăcător să vezi cât de bine se unește totul.

* Este un proiect mic și ușor de învățat pentru oricine care începe cu lipirea și electronica și este încă suficient de mare pentru a afișa modele uimitoare și impresionante.

* Codul arduino este destul de ușor de gestionat.

* Un cost relativ scăzut pentru un divertisment ridicat și suma uriașă pe care o veți învăța dacă sunteți nou în domeniul electronicii.

Mai întâi vă voi arăta cum să creați acest cub cu leduri 4x4x4 rapide care necesită doar câteva ore de muncă pentru a vă configura (odată ce ați făcut jigurile), dar, de asemenea, este un design robust. Voi încerca tot posibilul să explic, astfel încât toată lumea să înțeleagă alegerile mele de proiectare. În cele din urmă, voi explica cum să programați noi modele în 2 moduri diferite.

Provizii

Părți:

1. Placă de prototipare de 10cm * 15cm - 1x 2 dolari pe buc
2. sn74hc595n - 2x 0,57 dolari pe buc
3. Rezistențe de 120 ohmi - 16x 0,04 USD ea (valoarea depinde de LED-ul dvs., vedeți pasul 7)
4. Rezistoare de 10 k ohm - 4x 0,10 dolari pe buc
5. FQP20n06l MOSFETURI cu canal N - 4x 0,95 dolari pe buc
6. Arduino nano v3 - 1x 22 USD pe
7. Mufă DC de 5,5 mm - 1x opțional 0,35 dolari pe buc
8. Sârmă de cupru conservată 20 AWG - 15ft 0,12 $ / ft
9. Cablu cu panglică 40 conductor sau alt fir cu gabarit mic (AWG) - mai puțin de 1ft 2,3 $ / ft
10. Placaj de 5 mm 6 ", 12" - 1 x 2 dolari pe buc
11. lipit.8mm - 1x 10,89 dolari pe buc
12. 1 "x 6" x 4 'tablă - 6 "8,39 USD pe
13. LED-uri difuzate de 5 mm - kit 64 $ 15
14. Capac din ceramică de 100nf - 2x 0,25 dolari pe buc

Cost estimat pe cub: 40 USD (dacă piesele sunt cumpărate în vrac, costul pe va scădea semnificativ)

Instrumente:

1. Cleste pentru nas cu ac x2
2. Freze de spălat sau freze laterale
3. Ciocan de lipit
4. Decapanti de sârmă
5. Ferăstrău de masă
6. Burghiu (se recomandă presă de burghiu)
7. Ferăstrău cu ferăstrău sau ferăstrău
8. Calculator pentru programare

Pasul 1: Primul Jig **

Primul jig constă din 2) burghie de 0,8 mm, placă de prototipare și o gaură de 5 mm pentru LED. Începeți prin a lua placa de prototipare (cel puțin 2 cm lățime și 2,54 mm (0,1 ) distanță centru până la centrul găurilor) marcați primul punct pe una dintre marginile plăcii. Apoi, în linie dreaptă, marcați o altă urmă după ce ați mutat mai multe 3 găuri. Apoi marcați punctul care este cu 2 găuri mai sus (a se vedea imaginea nr. 1). Apoi în gaura marcată central găuriți o gaură de 5 mm. Am folosit un bit de 13/64 inch și a funcționat bine. Este mai bine dacă utilizați biți mai mici și mergeți până la 13/64 inch doar pentru a vă asigura că este perfect centrat în gaură dacă nu este întregul cub va fi oprit. Apoi pe marcajul exterior folosiți biții de 0,8 mm pentru a lărgi ușor găuri. Asigurați-vă că toate găurile sunt perpendiculare pe placa de prototipare, dacă este disponibil, utilizați o presă de găurit, dar un burghiu manual va funcționa. Cu adezivul Elmer faceți un mic teanc de lemn, cu toate marginile aliniate unele cu altele. În cele din urmă, lipiți-l pe placa de prototipare, fixați-l împreună și așteptați. Odată ce totul este uscat, re-găuriți totul, astfel încât găurile din placa de prototipare să treacă până la capăt prin suportul de lemn. Așezați biții de 0,8 mm în gaura care a fost făcută pe margine. Dacă totul a fost făcut corect, ar trebui să arate ca imaginea # 2.

** Jigurile din imagine sunt concepute pentru a crea un cub LED 8 * 8 * 8, astfel încât acestea să fie ușor supradimensionate. Dispozitivul dvs. va fi mai mic. Aceste jiguri se bazează pe desenele lui Steve Manley pentru cubul său LED 8 * 8 * 8 RGB. Arată și funcționează grozav. Aș recomanda să-i vizualizați videoclipurile.

canalul lui you-tube

Pasul 2: Al doilea jig **

Al doilea jig este realizat din placaj de 5 mm. Începeți prin marcarea și tăierea a 3 bucăți care sunt de 4 "cu 2", pentru aceasta am folosit un ferăstrău cu bandă, dar și un ferăstrău manual ar funcționa. Pe una dintre piese marcați cu 1 "pe partea de 2" pe ambele capete și trageți o linie între cele două. Pe partea de 4 ", intrați în 1/2" pe linia făcută anterior, următorul marcaj ar trebui să fie de 1 "față de cel curent, continuați până când ajungeți la capătul plăcii. Celelalte două piese trebuie aliniate și lipite împreună cu adezivul Elmer. Odată ce lipiciul este uscat, luați atât secțiunea marcată, cât și secțiunea lipită aliniați-le, fixați-le împreună. Executați găuri de 5 mm (13/64) în care erau liniile încrucișate pe tablă. Pasul final este de a face găurile piesei lipite împreună. mai mare am mers cu 1/4 ".

Pasul 3: Al treilea jig **

Al treilea jig este realizat dintr-o bucată de 1 "x 6". Mai întâi tăiați placa într-o secțiune mai ușor de manevrat de aproximativ 5 "lungime. Odată ce ați terminat, o puteți duce la un ferăstrău de masă pentru a tăia crângurile cu o adâncime de 1/4 în adâncime, orice orientare va funcționa. Ar trebui să aibă o distanță de Centrul de 1 inch în centru al crângurilor. Scorul (fanta realizată de lama ferăstrăului) ar trebui să aibă o lățime de 0,1 ". Începeți prin tăierea primului slot inch de la marginea plăcii. Apoi opriți ferăstrăul și mutați gardul peste 1 "repetați acest proces până când aveți 4 fante tăiate în tablă. Dispozitivul ar trebui să arate ca în imaginea de mai sus.

Pasul 4: Utilizarea primului Jig

Aceasta este cea mai monotonă parte a construcției îndoind toate cablurile LED-urilor. Motivul pentru care doriți să utilizați acest jig este să obțineți o construcție robustă care să arate grozav. Luați primul dispozitiv de îndoire îndoiți catodul (cablul scurt, vezi imaginea 2) până la burghiul mai apropiat (0,2 ), apoi înfășurați-l în jurul bitului și slăbiți-l. Luați anodul și îndoiți-l în jurul celui de-al doilea bit și slăbiți. conduceți cu tăietori / tăietori laterali și scoateți LED-ul. Aplatizați atât anodul cât și catodul. Răsuciți catodul cu 90 de grade astfel încât să fie orientat în jos (a se vedea imaginea 3) continuați procesul de încă 63 de ori.

Notă: Este adesea util să aveți un clește mic pentru acul pentru a îndoi cablurile în jurul burghiilor.

Pasul 5: Utilizarea celui de-al doilea jig

Înainte de a utiliza acest dispozitiv, trebuie să îndreptăm și să tăiem firul de cupru stanjat de calibru 20 (awg). Mai întâi tăiați cel puțin 36 de secțiuni de 4 de sârmă, cel mai bine este să faceți încă 4 secțiuni, deoarece face cubul simetric (notă: este util să îndreptați secțiuni mai mari ale sârmei înainte de a-l tăia la lungime, dar oricum ar funcționa Pentru a îndrepta firul, luați doar două clești și trageți de fiecare capăt întinzând puțin firul. Această metodă este dificilă, deci dacă aveți un menghină, puteți prinde firul în menghină și trageți de acolo și veți fi mult mai bine rezultatele sunt mai ușoare. Odată ce ați pregătit toate firele, introduceți 4 LED-uri în dispozitivul nr. 2 (a se vedea imaginea nr. 2) catodul ar trebui să fie îndreptat spre dvs. (este recomandat să testați toate LED-urile înainte de a lipi). După ce ați lipit toate LED-urile ridicați secțiunea superioară și apăsați pe jig, astfel încât capetele rotunjite ale LED-urilor de pe suprafața plană. Rândul de LED-uri ar trebui să iasă. Acum faceți acest proces de încă 16 ori.

Pasul 6: Utilizarea celui de-al treilea Jig

Acum că ați făcut toate cele 16 rânduri de LED-uri, este timpul să utilizați jigul final. Luați 4 benzi de LED-uri și așezați firele de legătură metalice în jos într-unul dintre sloturi, asigurându-vă că toate găurile din diferitele secțiuni sunt aliniate. Introduceți una dintre secțiunile dvs. de sârmă de jos în sus în orificiile rămase ale acelei coloane. Asigurați-vă că este pătrat, apoi lipiți toate cele 16 conexiuni și treceți la a face încă 3.

Pasul 7: Electronica

Primul lucru pe care trebuie să-l faci este să calculezi cele 16 rezistențe care sunt necesare pentru ca cubul să funcționeze. Acest lucru se poate face prin intermediul acestui calculator sau a acestei formule Rezistență = (sursă de tensiune - tensiune LED) / curent led. Singura problemă este că de multe ori vânzătorul nu dă valorile necesare. Dacă utilizați linkul furnizat pentru kitul cu LED-uri pe care l-am obținut, LED-urile galbene au nevoie de 120 ohmi, deoarece sunt 2v, iar pentru albastru 75 ohmi 3v. Dacă nu doriți să vă faceți griji cu privire la acest lucru, puteți folosi doar 220 ohmi furnizați în kit, ar trebui să funcționeze bine, dar cubul dvs. va fi puțin slab uneori galbenul poate fi puțin slab (cea mai strălucitoare culoare pe care am găsit-o) din acest kit este albastru, cu excepția albului care nu este difuz).

Pasul 8: Electronica

Deci, acum aveți 2 opțiuni, puteți ieși din schema de mai jos / puteți crea propriul aspect folosind imaginile pentru a ajuta la un aspect bun, comandați un PCB personalizat folosind fișierul Gerber găsit mai jos (minunat dacă faceți mai multe).

PCB și schematică - https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Pasul 9: lipirea cubului pe placa de prototipare

Acum că aveți electronica conectată împreună, trebuie să luați cele 4 secțiuni verticale pe care le-ați făcut mai devreme. Așezați una dintre secțiuni așa cum se arată în prima imagine lipită, asigurându-vă că este pătrată cu placa de prototipare. Adăugați alta cu 9 găuri între finisare adăugând ultimele 2 în același mod.

Pasul 10: Conectarea straturilor

Apoi trebuie să conectați straturile comune de catod, luați o bucată de sârmă care a fost îndreptată și așezați-o pe bucata de sârmă de catod comun care iese în afară, faceți o îmbinare de lipit la fiecare intersecție. Trebuie să faceți cel puțin 4, dar s-ar putea să observați că am făcut asta pe ambele părți pentru a face cubul să arate simetric. După ce ați făcut toate conexiunile de straturi, trebuie să adăugați fir de la placa de prototipare la straturile cubului. Acest lucru se poate face luând o secțiune de sârmă îndreptată care are o îndoire de 90 de grade pe cea care iese în jur de 1/2 . Lipiți capătul lung al sârmei în apropierea locului în care doriți să vă conectați la primul strat să-l lipiți la strat. repetați în timp ce deplasați o gaură și mergeți la următorul strat. Când ați terminat toate conexiunile de 4 straturi, treceți la pasul următor.

Pasul 11: Ultimii biți de cablare

Următoarea parte este să conectați drenajul MOSFET-urilor la straturi, vedeți prima imagine. După ce ați făcut acest lucru, conectați ieșirile registrelor de schimbare la coloanele cubului. Vedeți schema pentru mai multe detalii.

Pasul 12: Programarea cubului

Aveți 3 opțiuni pentru codificarea cubului, utilizați codurile furnizate, utilizați arduino sau utilizați arduino cu python pentru a obține o experiență de codare mai ușoară. Singurul pe care îl voi explica este arduino cu python, deoarece este cel mai ușor de utilizat, dar veți avea nevoie doar de puțină experiență cu arduino / structura limbajului. Începeți prin descărcarea tuturor linkurilor, începând cu software-ul arduino și terminând cu biblioteca tkinter pentru python. Modul în care funcționează editorul Python este în mare parte explicativ, rulați codul Python mai jos. Când apăsați butonul de salvare, shell-ul python va scuipa octeți binari pe care va trebui să-i lipiți în matricea arduino care spune diapozitive. Apoi va trebui să adăugați întârzieri în matricea arduino care spune delay_array numărul de diapozitive pe care le aveți este numărul de întârzieri de care aveți nevoie. Numărul maxim de diapozitive pe care le puteți utiliza este de 150 datorită memoriei arduino nano, sună foarte mult, dar când începeți să faceți traduceri grafice, acesta mărește rapid numărul respectiv.

Codurile sunt în grupuri de 3, deoarece nu am putut să le descarc ca un fișier, cu excepția fișierului python.

grupări de fișiere (toate fișierele din grup trebuie să fie plasate în același folder pentru ca acesta să funcționeze corect)

arduino codat tare (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

fișiere codate cu octeți arduino (clar, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (generator de cod 4x2x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

docs.python.org/3/library/tkinter.html#mod…

Pasul 13: S-a terminat

În acest moment ar trebui să puteți afișa cel puțin câteva modele pe cubul dvs. și, sperăm, totul a decurs fără probleme.

Dacă aveți întrebări, adresați-vă mai jos în comentarii.