8x8x8 Led Cube: 9 pași

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

În acest instructable, vom arăta cum să construim un Led Cube de 8x8x8. Totul a început ca o idee pentru subiectul „Electronică creativă”, aparținând modulului de inginerie electronică din anul IV de la Universitatea din Málaga, Școala de telecomunicații:

Proiectul, în general, constă într-o co-proiectare hardware și software. Partea hardware este compusă din Cube și toate conexiunile, precum și o bază care susține proiectarea. Partea software constă într-o bibliotecă scalabilă, care a fost implementată pentru a fi utilă pentru alte proiecte.

Controlate de un Arduino Uno, cinci sute douăsprezece leduri formează acest cub și, deoarece sunt separate în coloane și straturi, fiecare poate fi pornit individual.

Vă prezentăm câțiva pași care pot face proiectul mai ușor, deși acest lucru durează câteva zile de lipire. Pentru proiect, am folosit tranzistoare Blue Leds și NPN.

Aici atașăm o listă cu materialul necesar:

• 512 LED-uri.
• 64 Rezistențe de 220 ohmi.
• 9 registre de schimbare 74HC595.
• 16 Tranzistoare 2N222.
• Placa de spuma.
• Câțiva metri de sârmă fină (1,2 mm).
• Sârmă de bandă.
• Conectori (masculin și feminin).
• Alimentare electrică.
• Placă pre-găurită (PCB).
• Suport pentru structură.
• Cutie de lemn pentru structură.

Sperăm că tuturor le place acest lucru instructabil.

Pasul 1: Desenarea șablonului pentru LED-uri

Primul pas este de a desena un șablon pentru a facilita procesul soldatului. Într-o placă de spumă, trebuie să desenăm un pătrat și să-l împărțim în 64 de pătrățele mici, toate separate un centimetru. În joncțiunea unui pătrățel cu altul, trebuie să facem o gaură cu o șurubelniță, de exemplu, pentru a pune ledurile în interiorul lor pentru a le solda.

Pasul 2: Construiți o bază

Trebuie să facem o bază în care să se odihnească ledurile. Este mai bine să o faceți cu o scândură de lemn, care nu este grea, dar nici flască. După ce am primit tabloul, trebuie să repetăm pasul 1, dar acum aici. Trebuie să marcăm lemnul, desenând un pătrat de 8 inci, unde în interior vor fi desenate încă 64 de pătrate de inci.

Odată ce am tras toate, este momentul să folosim o mașină de găurit. Cu un pic de 1mm, vom face o gaură care străpunge lemnul în joncțiunea fiecărui pătrat, pentru a pune firele care vor ține structura în interiorul lor.

Luați mașina de găurit și forați!

Am realizat un videoclip pentru a vă arăta cum să faceți. Rezultatul final ar trebui să arate ca aceste imagini date aici.

Pasul 3: Puneți firele drept

Este mai bine ca structura să utilizeze fire între leduri, deoarece acestea vor face structura mai rigidă sau mai inflexibilă. Deoarece firele sunt vândute într-o rolă, trebuie să le punem drept. Vom avea nevoie și de o mașină de găurit pentru acest pas.

Trebuie să tăiem firul și să punem o felie în mașina de găurit. După ce este fixat pe el, trebuie să ținem cealaltă parte a firului și să pornim mașina de găurit. În câteva secunde, firul va fi drept ca o lumânare!

Vă arătăm cum să faceți acest proces în videoclip și vă oferim o cheie pentru a face procesul mai rapid: puteți tăia un fir mai lung, îl puteți îndrepta o singură dată și apoi îl puteți tăia.

Pasul 4: lipiți un strat

Odată ce suntem siguri că toate ledurile se aprind bine, este momentul să le lipim. Trebuie să separăm catodii și anodii, pentru a face procesul mai rapid.

În acest pas, toți catodii vor fi conectați. Se vor folosi 64 de leduri și 11 fire: unul pentru fiecare rând și încă 3 pentru menținerea structurii. Puteți vedea cum am reușit. Am pus 3 monede de 10 cenți pentru a pune toate firele la aceeași înălțime și apoi, începe procesul.

Este foarte important să verificați după procesul de lipire dacă toate ledurile sunt bine sudate. Puteți face acest lucru folosind Arduino, conectând un fir la GND și sondând cu intrarea de 5V fiecare led, așa cum puteți vedea în videoclip.

Nu uitați să tăiați partea fiecărui catod care nu a fost soldat.

Și acum ați făcut una, continuați cu celelalte șapte!

Am făcut câteva fotografii pentru a arăta și procesul.

Pasul 5: Faceți structura cubului

Dacă ați terminat lipirea, următorul pas este realizarea structurii Cube. Vom sudura un strat deasupra celuilalt, separându-l cu niște tampoane realizate cu placă de spumă, așa cum arătăm în fotografie.

În acest pas, toți anodii trebuie sudați pe fire. Cheia este să țineți firele verticale atunci când este timpul să introduceți stratul în structură, iar munca dvs. nu va fi foarte complicată.

După cum am spus mai înainte, este foarte important să verificați după lipire funcționarea corectă a ledurilor. Nu uitați în acest pas să îndepărtați piciorul de anod surplus. Este mai ușor să o faci acum, în loc să o faci la sfârșit.

Procesul va fi finalizat atunci când cele 8 straturi sunt unul peste altul de către anodi. După aceasta, anodii vor fi lipiți pe un PCB.

Este necesar să conectați cabluri verticale de la bază la fiecare strat vertical de LED-uri pentru buna funcționare a fiecărui strat și pentru a orienta ledul pe axele x, y și z. Puteți vedea asta în fotografii.

Pasul 6: conectați baza

Trebuie să sudăm straturile corespunzătoare folosind fire de benzi, la care vom adăuga conectori care vor intra pe placa de circuit imprimat, pentru a ilumina în cele din urmă cubul.

Fiecare coloană va avea un cablu sudat și fiecare 8 coloane, care formează un strat vertical, vor fi unite la același conector tată, care va fi apoi introdus într-un conector mamă din PCB. Straturile orizontale vor purta, de asemenea, un conector pentru a avea catodii împreună pentru conectarea la PCB.

Pasul 7: lipiți circuitul

Urmând schema circuitului, vom suda toate componentele pe placa perforată, punând în legătură acele conexiuni care sunt necesare și tragând cablul în cazul în care nu există un loc pentru sudare.

Pentru acest pas avem nevoie de:

• Placă perforată (poate fi benzi sau fără model). Am folosit fără un model
• Rezistențe
• Conectori masculi
• Înregistrări
• Tranzistoare NPN
• Cablu de benzi

Pasul 8: Suport cub

Vom elabora un suport, în cazul nostru de lemn, unde vom introduce circuitele și vom susține cubul.

Cum ne-am descurcat? O cutie de 26 cm lățime, 31 lungime și 10 înălțime. Am pus niște suporturi mici care vor împiedica căderea cubului în partea de jos a cutiei, deteriorând astfel circuitele care intră dedesubt.

Pasul 9: Cod și programare

Codul constă dintr-o matrice booleană de 512 valori care reprezintă starea fiecărui led.

Este împărțit în două părți, una este responsabilă pentru variația stării fiecărui condus prin schimbarea valorilor din matrice, cealaltă parte este responsabilă pentru trimiterea informațiilor către registre.

Pentru trimiterea informațiilor către registre se folosește funcția shiftOut (), având ca intrare date de tip octet, generează semnalele de ceas și date pentru transmiterea în serie cu registrele.

Apare nevoia de a traduce matricea booleană într-o matrice de octet de tip, fiecare octet reprezentând o înregistrare. În funcție de dimensiunea cubului pentru a proiecta numărul de registre de schimbare în modificările proiectului. Această parte a codului este scalabilă pentru a facilita trimiterea informațiilor către cuburi de dimensiuni diferite.

Pentru crearea animațiilor în cub folosim funcția voxelWrite (), această funcție ne permite să schimbăm starea unui led în funcție de unele coordonate x, y, z.

în următorul link către pagina noastră GitHub, puteți găsi informații utile: