Afișaj LED cu cub: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În acest proiect, veți construi un cub LED de 8x8x8 ca afișaj. După construirea cubului și învățarea elementelor de bază ale codului, veți putea scrie propriile animații de afișare. Este un aspect vizual excelent în scopuri științifice și va fi un plus decorativ frumos în camera ta! În timpul procesului de construcție a cuburilor, veți dobândi o mulțime de abilități electronice de bază, care deschid calea pentru proiecte mai complexe în viitor.

Acesta este proiectul meu individual pentru cursul de electronică și a durat aproximativ cinci săptămâni. Am petrecut 12 ore pe acest proiect pe săptămână și am avut acces la piesele și instrumentele găsite în mod obișnuit într-un laborator de electronică al colegiului. De asemenea, ar putea fi bine să știm că, chiar dacă volumul de muncă nu este o bucată de tort, nu este necesară o experiență practică. În schimb, veți câștiga multă experiență și veți învăța din propriile greșeli pe parcurs.

Disclaimer: Am împrumutat designul și codul de la Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/?cat=99) care a construit un cub RGB 8x8x8 (triplând astfel munca!). Afișarea formei de undă este propria mea lucrare. Vă recomand cu tărie să vizionați toate videoclipurile sale cu LED-uri înainte de a începe proiectul! Acestea sunt extrem de utile în înțelegerea modului în care funcționează totul, ceea ce este crucial pentru acest proiect complicat! Am dat scurte explicații despre circuit și arhitectura generală când discut despre conexiunile circuitului și codul, așa că nu ezitați să treceți mai întâi la acea parte pentru a obține o înțelegere teoretică:)

Pasul 1: Lista pieselor

• LED-uri DIFFUSE monocolore x512 cu ~ 30 de piese de schimb (s-ar putea să observați că am folosit eu trei culori. Acesta este conceput inițial pentru a reflecta amplitudinea formei de undă (de exemplu, roșu înseamnă amplitudine mai mare), dar nu am lipit feliile corect, deci În cele din urmă, le-am tratat la fel. Dacă sunteți încă interesat să faceți variații de culoare în direcția verticală, vă rugăm să citiți notele de pe pasul de felii verticale:))
• Placi PC, x7 medii și mici x2 (Acestea sunt cele disponibile în laboratorul meu, dar vă rugăm să nu ezitați să reglați dimensiunea în funcție de ceea ce vă este ușor disponibil! Vă rugăm să citiți secțiunea de circuite pentru referință. Am constatat că pentru începători, PCB-uri fără niciun fel de benzi conectate sunt mai plăcute, în principal pentru că puteți adăuga și tăia conexiuni după bunul plac. Dezlipirea poate fi dificilă!)
• Tranzistori NPN 2N3904 x72
• Rezistențe 1k x 150
• Rezistențe de 100 Ohm x 72
• MOSFET-uri cu canal P IRF9Z34 x8 plus 8 radiatoare clip-on
• 100 condensatori micro Farads x8
• 74HC595 schimbă registrele x9
• Arduino Uno + scut cu șurub (am folosit un kit proto-șurub R3)
• Sârmă cu izolație de 8 culori (vă recomand să folosiți culori diferite! Veți avea o mulțime de fire unul lângă celălalt, iar culorile chiar ajută atunci când verificăm circuitul.)
• Sursă de alimentare 5V 2.8A (atâta timp cât limita curentului de alimentare este mai mare de 64 * (curent prin 1 LED), ar trebui să funcționeze bine:))
• terminale de sârmă
• Anteturi Molex cu 8 pini și 6 pini.
• Carcasă de sârmă Molex cu 8 pini și 6 pini (cantitatea acestora va fi diferită în funcție de dimensiunea PCB-ului și de proiectarea circuitului dvs., așa că vă rugăm să citiți întregul instructabil (în special partea circuitului) înainte de a decide numărul de care aveți nevoie:))
• Solder
• Sârmă de cupru goală (pentru a fi sigur, pregătiți 50m din aceasta)
• Scândură mare din lemn (aproximativ 9 inch pe fiecare parte)
• Frigarui de lemn de 12 inch (opțional; dacă găsiți o modalitate de a face fire drepte, nu aveți nevoie de asta)
• bandă adezivă
• unghii lungi x16

Instrumente

• Ciocan de lipit
• cleste de sarma
• cleşte
• pistol de lipit (opțional; dacă găsiți o modalitate de a face fire drepte, nu aveți nevoie de acest lucru)
• crimper
• cleme pentru radiator x2 (clemele de aligator funcționează și ele)
• decapant de sârmă

Pasul 2: Realizarea de rânduri LED

În primul rând, testați toate LED-urile! Am organizat un circuit cu un LED și un rezistor de 100 Ohm. Apoi am testat câte un LED pe rând și am adăugat același lucru în paralel cu celălalt LED. Vrem să aruncăm 1) LED-urile rupte, 2) LED-urile cu anodul și catodul înapoi (nu doriți doar să vă "amintiți" care dintre ele l-a răsturnat!) 3) LED-uri mai slabe.

Apoi, am făcut jigul de lemn, care este, de asemenea, ultima mea montură pentru cub. Forează o grilă de 8x8 cu 1 inch între centrul găurilor. Selectați burghie cu un diametru chiar peste diametrul LED-urilor dvs., astfel încât acestea să poată intra în găuri și să rămână în continuare drepte. Am fixat fâșii de lemn suplimentare în perimetru, ceea ce a menținut suprafața plăcii plană (am folosit placaj pentru placă, deci are un pic destul de flexibil). În plus, acest lucru a ridicat zonele cu găuri, astfel încât LED-urile să poată pătrunde prin găuri. Selectați o parte și puneți două cuie lungi pe aceeași linie cu centrele găurilor. Vom lega firele pe aceste cuie.

Acum putem începe să facem rânduri LED! Nu am găsit o modalitate eficientă de a realiza fire drepte, așa că am deconectat firele folosind doar un bloc de lemn. Așezați firul peste marginea blocului; țineți firul în jos cu degetul mare pe o parte a blocului și trageți firul prin; marginea blocului va desface firul. Vă recomand să vă puneți o mănușă pentru a vă proteja degetul mare:(Așezați 8 LED-uri în acest rând cu „piciorul” lung, anodul, orientat într-o direcție. O să le lipim pe fir. Rețineți că planul format de piciorul anodic și piciorul catodului ar trebui să fie perpendicular pe linia firului, iar piciorul catodului să fie departe de fir. Legați firul de un cui și trageți-l pentru a trece peste LED-uri până când este drept și încordat. Legați-l de cealaltă unghie. Reglați înălțimea firului (am observat o mică zonă plană pe piciorul cu LED-uri și am ajustat firul astfel încât să atingă această zonă pentru toate LED-urile). Această înălțime este arbitrară, dar vă rugăm să fiți consecvenți. Rețineți: 1) diferența de înălțime a nivelului în cubul dvs. va fi de aproximativ 1 inch (deci firele nu pot fi prea mari); 2) LED-urile s-ar putea sparge sub căldura fierului de lipit (deci firele nu pot fi prea scăzute) (deși nu am experimentat personal nicio problemă din această cauză). Acum firul dvs. ar trebui să atingă piciorul lung al tuturor LED-urilor, formând o cruce. Lipiți firul și cablurile anodice și tăiați-le ulterior.

În acest proiect, am experimentat cu două configurații diferite de contact de lipire. Unul este contactul transversal descris mai sus, iar celălalt îndoie piciorul LED astfel încât firele de contact sunt paralele. Teoretic, articulațiile de contact paralele sunt mai rezistente la stres, dar având în vedere cât de ușoare sunt LED-urile, articulațiile transversale probabil nu sunt atât de dăunătoare. Veți câștiga o mulțime de practici de lipire a firului și a picioarelor LED, așa că nu ezitați să experimentați diferite tehnici! Am folosit un fier de lipit cu vârf plat și personal cred că oferă un control mai bun asupra bloburilor de lipit și o suprafață mai mare de contact cu căldura.

După ce faceți lipirea, utilizați placa de verificare pentru verificarea LED-urilor pentru a verifica conexiunile (important). Strângeți cablul pozitiv pe fir și măturați cablul negativ prin picioarele scurte cu LED-uri. Ar trebui să se lumineze cu toții! După ce verificăm dacă toate sunt în regulă, împingeți ușor LED-urile de sub placă pentru a le disloca și glisați firul în sus cuie. Puteți tăia capetele buclate, dar cu siguranță economisiți o lungime!

Ce se întâmplă dacă LED-ul meu nu se aprinde?

Primele lucruri pe care le-ați putea verifica este dacă ați răsturnat catodul și anodul. Apoi încercați să tăiați cablul pozitiv pe piciorul LED în loc de întregul fir. Dacă LED-ul dvs. se aprinde în acest fel, puteți re-lipi LED-ul. Dacă LED-ul dvs. încă nu se aprinde, înlocuiți-l cu altul.

Trebuie să facem 64 de astfel de rânduri de LED-uri:)

Pasul 3: lipirea feliilor verticale

Ca previzualizare, toți anodii din fiecare strat sunt conectați și toți catodii din fiecare coloană verticală sunt conectați. Acum trebuie să facem felii verticale. Vă amintiți cele două cuie pe care le-am pus în tablă pentru a lega firele? Acum introduceți încă 14 dintre acestea într-un mod similar:) (Atenție: depuneți bine vârfurile unghiilor! Veți apăsa degetele în jurul acestor vârfuri.)

Acum puneți 8 rânduri de LED-uri pe tablă și asigurați-vă că picioarele lor sunt orientate în aceeași direcție. Rețineți că firele ar trebui să fie paralele cu rândurile de cuie! Apăsați în jos LED-urile astfel încât să fie toate la aceeași înălțime. Dacă unele dintre LED-urile continuă să iasă afară (poate din cauza curburii din sârmă), scotch-band pe capete la bord. Acum, treceți fire peste unghii ca înainte. Aș putea face doar ca ochii să aibă firele să fie aproximativ la aceeași înălțime, dar este ok pentru că ceea ce îți pasă cu adevărat este că LED-urile sunt la aceeași înălțime.

Lipiți catodul pe fire. Veți observa că aici am folosit configurația de lipire cu contact paralel și am găsit că este mai solidă și mai aspectuoasă decât articulațiile transversale, dar a consumat mai mult timp, deoarece trebuie să 1) îndoiți firele cu clești; 2) asigurați-vă că secțiunea îndoită atinge firul principal; 3) îndoiți acea secțiune pentru a fi la înălțimea potrivită, deoarece fierul de lipit va intra într-un unghi și aveți nevoie de fier pentru a atinge ambele fire în același timp.

Dacă doriți să utilizați culori diferite la diferite straturi…

Asigurați-vă că fiecare dintre feliile dvs. reflectă schema de culori. De exemplu, dacă doream ca primele trei straturi să fie LED-uri galbene, cele două din mijloc să fie LED-uri portocalii și cele trei de jos să fie LED-uri roșii, voi plasa trei coloane LED galbene, două portocalii și trei roșii în această ordine. Asigurați-vă că ordinea dvs. de culoare și orientarea LED-urilor sunt consistente pentru toate cele opt felii!

Utilizați configurarea plăcii pentru a testa toate LED-urile din fiecare felie. Este cu siguranță mai ușor să re-lipiți atunci când LED-urile dvs. sunt securizate, mai degrabă decât în mijlocul aerului.

Dacă firele dvs. nu sunt drepte asupra lor, NU trageți încă felia de pe unghii! Citiți pasul următor

Dacă aveți deja fire drepte, împingeți ușor LED-urile de jos și glisați felia de cuie. Nu tăiați încă capetele:)

Pasul 4: Sprijinirea feliilor verticale

Dacă firele dvs. au o anumită curbură la ele, așa cum a făcut-o și a mea, le putem fixa pentru a fi pe un plan plat adăugând suport rigid de-a lungul perimetrului. Am ales frigarui de lemn de 12 inch, deoarece sunt ușor disponibile pe Amazon. Am lipit frigaruile pe perimetru și am adăugat bucăți mici în colțuri pentru a întări cadrul. Vedeți fotografii pentru detalii. Rețineți că doar două frigarui sunt atașate complet de fire, iar celelalte două frigarui sunt deasupra întregii rețele. Recomand să testați mai întâi rama fără piesele de colțuri. Am constatat că bastoanele foarte scurte s-au împiedicat de LED-uri atunci când stivuiam feliile în sus, iar îmbinările de lipici sunt probabil suficient de puternice pentru a ține oricum rețeaua LED. Dacă rețeaua încă se umflă puțin, apăsați în jos pe cele două părți lipite și lipiți firele de frigărui în mai multe puncte. Nu tăiați încă capetele libere! În special, păstrați un pic destul de lung de frigarui pe partea care va fi în partea de jos a cubului, astfel încât să putem menține LED-urile de pe podea.

Pasul 5: Asamblarea cubului

Acum, că avem feliile, putem face cubul! Mi s-a părut mai ușor să le stivuiesc mai degrabă decât să lipesc felii verticale între ele, dar dacă aveți un colaborator, nu ezitați să improvizați! Pentru a evita greșelile, mai întâi lipiți feliile pe un alt set de frigarui și adăugați fire de conectare mai târziu. După cum vedeți în fotografie, am lipit patru frigarui la colțuri pentru a ajuta la alinierea și susținerea straturilor. Rețineți că, în mod ideal, straturile sunt la o distanță de 1 inch. Am constatat că LED-urile mele s-au așezat pe rama de lemn din stratul anterior, așa că nu trebuie să le țin în timp ce le lipesc, dar dacă feliile tale se așează la o înălțime mai mică, un colaborator sau niște benzi de lemn (vezi foto) Ajutor. Înainte de a lipi feliile, asigurați-vă că orientarea lor este corectă! Vrei ca catodul și capetele anodice să fie îndreptate în direcții consistente. Verificați și orientarea LED-urilor.

Este FOARTE important să vă asigurați că LED-urile se aprind atunci când stivați fiecare strat! Ar fi practic imposibil să ajungi în centrul cubului după ce ai asamblat totul.

S-ar putea să observați că ramele mele din lemn nu se aliniază neapărat unele cu altele, dar dacă vă uitați la LED-uri, acestea se aliniază mai bine! Din moment ce vom vedea acest cub într-un mediu întunecat, nealinierea cadrului este acceptabilă.

Apoi, utilizați fire suplimentare pentru a lipi împreună cablurile anodice la același nivel. Dacă vă este greu să păstrați firele acolo, încercați să „țeseți” firul prin cabluri (alternați modul în care firul traversează cablurile, între de sus în jos). Este ok dacă aceste fire nu sunt perfect drepte, deoarece structura principală a LED-ului este deja setată, iar firele laterale nu sunt foarte vizibile odată ce aprindem LED-urile.

Doar pentru a fi în siguranță (preferăm să greșim din partea prudentă, da?), Testați din nou toate LED-urile. În acest moment, dacă una dintre luminile din centrul cubului nu se aprinde, nu sunt sigur dacă există o modalitate simplă de a aborda acest lucru: (Cu toate acestea, dacă ați fi meticulos în ceea ce privește verificarea LED-urilor atunci când vă strângeți straturile, LED-urile ar trebui să fie în continuare fine.

Acum putem tăia excesul de sârmă pe toate, cu excepția părții de jos. Acum putem pune temporar cubul departe! Felicitări! Acum suntem la jumătatea drumului:)

Pasul 6: Conexiuni de circuit

Vă rugăm să citiți schemele pdf înainte de a aranja elementele circuitului pe plăcile PC-ului. Această schemă este pentru cubul RGB de Kevin Darrah și, deoarece cubul nostru are LED-uri de o singură culoare, volumul nostru de lucru este de fapt doar o treime din acesta (avem o treime din comenzile catodului, în mod specific). Recomand insistent să puneți toate elementele circuitului pe PCB-uri pentru a testa mai întâi distanța. Oferiți-vă mai mult spațiu pentru a lucra, în special pentru plăcile de registre de schimbare și plăcile de control ale anodului. Apoi, aruncați componentele circuitului și lipiți doar câteva la un moment dat, deoarece este mai puțin dificil să lipiți fără ca atât de multe picioare ale componentelor circuitului să împiedice.

circuite anodice și catodice

Proiectarea circuitului nostru este de așa natură încât atunci când intrările în circuitele anodice și circuitele catodice sunt ambele 5V (sau HIGH), LED-ul este aprins. Să trecem mai întâi prin circuitele anodice. Când intrarea este HIGH, tranzistorul devine rapid saturat, iar tensiunea colectorului scade la aproape 0, ceea ce înseamnă că Poarta MOSFET-ului este trasă la LOW. Deoarece sursa MOSFET este conectată la 5V, un LOW în poartă înseamnă că tensiunea de scurgere este setată la HIGH. Condensatorul din sursă ajută la menținerea sistemului stabil.

Când intrarea de comandă a catodului este HIGH, tranzistorul este din nou saturat și tensiunea colectorului ajunge la 0V. Terminalul colector se conectează la LED printr-un rezistor de limitare a curentului. Puteți alege rezistența de limitare a curentului pe baza proprietăților dvs. LED. Deoarece folosesc LED-uri roșii, portocalii și galbene, am folosit 100 Ohmi. Vedem că acum partea pozitivă a LED-ului este ridicată, iar partea negativă a fost redusă, iar LED-ul se aprinde.

Deoarece avem 64 de catoduri (fiecare coloană) și 8 anoduri (fiecare strat), avem nevoie de 64 de seturi de control catod și 8 seturi de control anod. Vă recomandăm ca seturile complete de 8 comenzi să fie pe aceeași placă, deoarece fiecare registru de schimbare se conectează la 8 comenzi și pare mai organizat dacă cele 8 fire de conectare merg în același loc. Aveți grijă să nu supraaglomerați plăcile! Vom rula o mulțime de fire, așa că asigurați-vă că vă acordați suficient spațiu! Lipiți toate componentele pe placa. Un truc pentru a vă crește stabilitatea suprafeței de lucru este lipirea componentelor cu aceeași înălțime (de exemplu, lipirea tranzistoarelor după lipirea tuturor rezistențelor pentru a evita căderea rezistențelor). Pentru fiecare set de 8 circuite de control cu catod, asigurați-vă că lipiți un antet cu 8 pini care transmite date către cubul LED.

Nu reiese din schemă, dar oriunde există un tranzistor, trebuie să-l conectăm la GND și 5V

circuite de registre de schimbare

Registrele de schimbare sunt conectate între ele prin intermediul a 6 fire. Sunt conectate în paralel pentru 5V, GND, CLOCK, LATCH și BLANK și în serie pentru DATA. Când conectați firele, asigurați-vă că registrele de deplasare a catodului sunt la sfârșitul secvenței, deoarece DATA merge întotdeauna până la capătul liniei seriale. Practic, Arduino trimite un șir de cod binar care curge pe conexiunea de linie DATA. Codul binar este apoi împărțit în 8 biți per registru de schimbare. Cele 8 terminale ale registrului de schimbare sunt apoi conectate la un set de 8 controale de catod / anod. 5V alimentează întregul cub și, din moment ce avem maxim 64 de LED-uri aprinse în același timp, asigurați-vă că curentul total nu depășește limita sursei de alimentare. Ceilalți pini controlează practic când datele intră în registrele de schimbare și când datele sunt eliberate către comenzile circuitului din registrele de schimbare. Asigurați-vă că fiecare registru de schimbare are propriul său antet cu 8 pini și fiecare placă de registru de schimbare (cu excepția ultimei) are un antet cu 6 pini prin care cablul 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK și DATA poate merge la următorul tablou de registru de schimb.

Circuitul Arduino

Circuitul la Arduino este foarte simplu. Practic, avem 6 fire care ies din Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK și DATA). Asigurați-vă că cablul dvs. GND este conectat la GND al Arduino (De fapt, tot GND-ul din acest proiect ar trebui să fie conectat), dar că cablul dvs. de 5V nu este! Rețineți că Arduino din schema lui Darrah arată de fapt terminalele cipului ATMEGA. Vedeți una dintre imaginile atașate pentru terminalele corespunzătoare dintre cip și Arduino.

Am folosit un parbriz cu șurub pentru a evita rularea directă a firelor în Arduino. Părțile pe care trebuie să le lipiți pe șurub sunt știfturile de antet de stivuire pentru porturile digitale, 1 antet cu 6 pini și 1 bloc de borne cu 2 porturi. Puteți adăuga un alt rând de stifturi de antet pe cealaltă parte pentru echilibru. (Rețineți că blocurile de borne albastre afișate în imagini nu fac de fapt nimic). Lipire conform schemelor. Notă importantă: doar pentru a fi în siguranță, conectați terminalul de 5V de pe antetul cu 6 pini la 5V de la sursa de alimentare (care este blocul terminal verde), NU 5V de la Arduino. În acest fel, Arduino este alimentat de computer și toți cei 5V din circuitul dvs. sunt furnizați de sursa de alimentare. Cu toate acestea, conectați toate GND-urile împreună. Din imagine, ați putea spune că am lipit pinul GND al antetului cu 6 pini și pinul GND al blocului de borne pe banda GND de pe șurub.

Deși nu știu modalități de a verifica circuitele registrului de schimbare, putem și ar trebui să verificăm circuitul de control al anodului și al catodului folosind o placă de verificare. Vezi fotografiile pentru detalii. Practic, conectăm intrările plăcii la toate să fie de 5V. Apoi putem folosi un multimetru pentru a verifica tensiunile de ieșire. Am constatat că tensiunea de ieșire de la comenzile anodice este de numai aproximativ 4V, dar aceasta este o consecință așteptată de la MOSFET.

Sfaturi de cablare:

• Nu zgâriați lungimea firelor de conectare între plăci! Veți avea multe plăci și multe fire și ar fi mai clar și mai ușor pentru depanarea problemelor dacă plăcile sunt bine separate.
• Folosiți diferite culori pentru a diferenția ce fir este. Acest lucru este foarte important mai ales având în vedere câte fire ar fi nevoie. Apoi punem aceste fire în carcasa firului într-o succesiune fixă. Folosiți un sertizor bun pentru a face terminale sigure.
• Fiți în concordanță cu utilizarea antetelor și a carcasei de sârmă! În proiectul meu, pentru o anumită placă, toate intrările provin din carcase de sârmă, iar ieșirile ies prin anteturi.
• Deoarece terminalele antet sunt destul de apropiate, fii precaut să nu lipiți firele împreună, mai ales dacă sunteți relativ neexperimentat în lipirea ca mine! Un truc pe care l-am găsit util a fost să împing în jos firul cu fierul de lipit pentru a topi lipirea, apoi să folosim clești pentru a prinde firele din fir împreună și a împinge firul mai aproape de terminalul antetului. Îndepărtați fierul de lipit, iar îmbinarea de lipit ar trebui să se răcească și să-și păstreze forma foarte curând.

Pasul 7: Montarea cubului

În loc să infilăm conductele rigide ale catodului prin cele 64 de găuri, ceea ce este destul de dificil în practică, putem lipi mai întâi firele pe cabluri și apoi trageți firele prin găuri. Pentru a permite firelor să iasă de sub platforma de montare, găuriți 9 găuri pe partea monturii (8 pentru catod și 1 pentru anod).

În primul rând, tăiați frigăruile pentru a avea aproximativ aceeași lungime. Tăiați cablurile catodice astfel încât acestea să fie aproape la aceeași înălțime cu frigarui. Acum îndoiți cablul pentru a forma un mic cârlig folosind clești. Îndepărtați aproximativ jumătate de centimetru din fir și îndoiți și firul. Cârligați cablul și firul împreună și închideți cârligele cu clești. Acest lucru oferă un contact bun între fir și cablu și vă eliberează mâinile pentru lipire. Asigurați-vă că ați pus o clemă pentru radiator înaintea celei mai apropiate îmbinări de lipit cu LED, astfel încât îmbinarea de lipit să nu se desprindă din noua căldură. Dacă nu aveți cleme pentru radiator, funcționează și cleme pentru aligator.

Este o bună practică să verificați conexiunile (am măsurat rezistența îmbinării de lipit) după ce ați terminat de lipit fiecare strat, deși am constatat că metoda „cârlig” oferă îmbinări de lipit foarte puternice.

Acum infilați firele prin găuri. Trageți ușor firele și împingeți platforma de montare pentru a fi în contact cu frigarui. Infilați fiecare set de 8 fire printr-o gaură pe partea laterală a platformei de montare și fixați pachetul cu o bucată de bandă electrică. Întrucât cele patru laturi ale cubului sunt echivalente, nu contează de ce parte sunt grupate firele. Vă sugerez pre-realizarea terminalelor de sârmă pe acestea, astfel încât să puteți asambla rapid carcasa sârmei.

Pentru conexiunile anodice, lipiți câte un fir pe fiecare nivel și treceți-l pe unul din găuri. Veți avea nevoie de două cleme pentru radiator pentru a preveni topirea îmbinării lipitei vecine.

După ce montați cubul, testați din nou fiecare LED pentru a vă asigura că sunt în regulă.

Sfaturi:

Nu zgârieți lungimea firului! Cred că firele mele au o lungime ușoară de 12 inci, dar se dovedesc totuși puțin mai scurte.

Acum sunteți gata să conectați totul și să rulați cubul!

Pasul 8: Codul și multiplexarea

Datorită timpului scurt al proiectului, am împrumutat codul lui Darrah și i-am făcut doar modificări minore. Atașez versiunea pe care am folosit-o. El a făcut comentarii excelente la codul său și vă recomand să le citiți pentru a înțelege mai bine cum funcționează de fapt. Aici voi descrie două caracteristici cheie ale codului său, multiplexarea și modulația unghiului de biți.

Multiplexare

Toate proiectele cu cuburi LED despre care am citit folosesc multiplexarea, iar aceasta este tehnica care ne permite să controlăm lumina individuală. Cu multiplexarea, doar un singur strat de LED-uri sunt aprinse simultan. Cu toate acestea, deoarece straturile sunt circulate cu o frecvență foarte mare, imaginea „rămâne” în viziunea noastră pentru o vreme și credem că lumina este încă acolo. În software, tragem un strat la HIGH la un moment dat și toate celelalte straturi la LOW, astfel încât numai LED-urile din acest strat se pot aprinde. Pentru a determina care dintre ele se aprind, am folosit registrele de deplasare pentru a controla care dintre cei 64 de catoduri sunt trageți ÎNALT. Înainte de a aprinde următorul strat, setăm anodul acestui strat la LOW astfel încât să nu se poată aprinde nicio lumină din acest strat. Apoi tragem anodul de pe următorul strat la HIGH.

Modularea unghiului de biți

Tehnica BAM ne permite să controlăm luminozitatea fiecărui LED pe o scară cuprinsă între 0 și 15. Dacă nu aveți nevoie de schimbarea luminozității, nu este nevoie să implementați acest lucru. Practic, avem un control pe patru biți, iar acest control corespunde la 15 cicluri de mers de la stratul inferior la stratul superior (vă amintiți că, pentru multiplexare, iluminăm fiecare strat la un moment dat?). Dacă scriem 1 pe primul bit, LED-ul acesta se aprinde când parcurgem straturile pentru prima dată. Dacă scriem 1 la al doilea bit, LED-ul acesta se aprinde pentru următoarele două cicluri. Al treilea bit corespunde următoarelor 4 cicluri, iar al patrulea corespunde următoarelor 8 cicluri (deci avem 15 cicluri într-un set complet). Spuneți, dorim să setăm LED-ul la 1/3 din luminozitatea sa maximă, care este 5/15. Pentru a realiza acest lucru, scriem 1 la primul și al treilea bit și 0 la ceilalți doi, astfel încât LED-ul să se aprindă pentru primul ciclu, să se stingă pentru următorii doi, să se aprindă pentru următorii patru și să se stingă pentru următorii 8. Deoarece mergem cu bicicleta atât de repede, viziunea noastră „face medie” luminozității și obținem 1/3 din luminozitatea maximă.

Cub LED ca afișaj pentru funcțiile de undă?

O posibilitate la care ne-am gândit la începutul acestui proiect a fost să folosim acest afișaj pentru a arăta funcțiile de undă ale particulelor într-o cutie pătrată. Am scris o metodă în codul Arduino care trasează starea de bază și prima stare excitată, dar se pare că rezoluția nu este destul de adecvată. Starea fundamentală pare bună, dar prima stare excitată necesită o anumită interpretare. Cu toate acestea, dacă vă strângeți ochii, puteți spune că funcția arată ca o lovitură atunci când o priviți dintr-o direcție și arată ca un ciclu complet de undă sinusoidală dacă priviți din cealaltă direcție. Așa ar trebui să arate amplitudinea funcției de undă! Deoarece chiar și prima stare entuziasmată necesită o interpretare retrospectivă, nu am codat pentru altele mai complicate.

Pasul 9: Rulează testul

Felicitări pentru completarea cubului! Acum încercați să scrieți propria funcție de afișare și împărtășiți munca dvs. cu familiile și prietenii:)

După ce cubul dvs. funcționează corect, lipiți partea din spate a PCB-urilor cu bandă neconductivă, deoarece conexiunile sunt expuse acum și s-ar putea scurta reciproc.