Cub LED 3x3x3 cu Arduino Lib: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Există alte Instrucțiuni despre construirea cuburilor LED, acesta este diferit din mai multe motive: 1. Este construit cu un număr redus de componente disponibile și se conectează direct la Arduino. 2. O schemă clară, ușor de reprodus este furnizată cu o mulțime de fotografii. 3. O abordare unică este utilizată pentru software-ul care face programarea cubului mai ușoară și mai expresivă. Piese necesare: - 1 perfboard - 3 tranzistori NPN (2N2222, 2N3904, BC547 etc.) - 12 rezistoare (~ 220 ohmi și ~ 10k ohmi) - 13 anteturi (masculin sau feminin) - 27 LED-uri - Sârmă

Pasul 1: Pregătiți LED-urile

Acest pas urmează în mare măsură LED Cube 4x4x4, dar vom construi în schimb un cub 3x3x3. Un cub de această dimensiune este la fel de mare pe cât devine, fără a introduce circuite și complexități suplimentare. Vom avea nevoie de un total de 27 de LED-uri care vor fi grupate în trei seturi de 9. Fiecare set de nouă LED-uri vor avea o conexiune comună între catodii lor (conductori negativi). Mă voi referi la fiecare dintre aceste seturi ca „nivel”. Fiecare dintre cele nouă LED-uri de pe un nivel este conectat la LED-ul corespunzător de pe celelalte două niveluri prin anodii lor (conductori pozitivi). Acestea vor fi denumite „coloane”. Dacă asta nu avea sens, va deveni auto-explicativ pe măsură ce construim cubul. Pentru început, vom folosi un burghiu pentru a crea un jig dintr-o bucată mică de resturi de lemn. Dispozitivul va ține LED-urile în poziție în timp ce le lipim. Am decis să spațiez găurile la o distanță de aproximativ 5/8 inch (~ 15 mm), dar distanța exactă nu este critică. Gaura ar trebui să aibă o potrivire strânsă în jurul LED-ului, deoarece nu vrem ca acestea să se miște în timpul lipirii. Odată ce jig-ul este terminat, vom îndoi catodul fiecărui LED într-un unghi de 90 de grade. Catodul este identificabil în trei moduri: 1) Este piciorul mai scurt, 2) Este pe partea plană a unui LED rotund, 3) este conectat la piesa mai mare din interiorul LED-ului. Asigurați-vă că îndoiți catodul în aceeași direcție pentru toate LED-urile. Acum suntem gata să începem lipirea.

Pasul 2: lipiți LED-urile

Plasați pe primul loc nouă dintre LED-urile în jigul dvs. nou construit. Poziționați-le astfel încât picioarele să fie orientate în aceeași direcție în sens invers acelor de ceasornic. Fotografiile arată catodul îndreptat în sensul acelor de ceasornic cu anodul orientat spre exterior, dar aș întoarce LED-urile dacă aș face-o din nou pentru a împiedica piciorul să obstrucționeze vederea LED-ului. Lipiți părțile împreună, câte o pereche pe fiecare parte. Folosiți cleme mici pentru a menține picioarele strânse împreună în timp ce aplicați lipirea. Odată ce fiecare dintre cele patru laturi sunt lipite, mișcați clemele pentru a ține colțurile împreună și aplicați lipire pe fiecare. În cele din urmă, lipiți catodul LED-ului din mijloc pe una dintre părți și tăiați excesul. Repetați de trei ori. Acum ar trebui să aveți trei seturi de nouă LED-uri. Poziționați două dintre seturi unul peste celălalt. Păstrați distanța egală cu spațiul deja stabilit între LED-uri. Odată ce vă simțiți confortabil cu distanța, puteți fixa fiecare set de picioare folosind două cleme, una în fiecare direcție, pentru a menține picioarele ferm fixate în timpul lipirii. Este posibil să fie nevoie să vă aplecați în jurul unui LED pentru a obține o conexiune bună. Lipiți fiecare dintre cele nouă perechi, una câte una. Faceți asta încă o dată și ați terminat cu cubul. Așezați cubul pe o parte a panoului. Asigurați-vă că cele nouă picioare sunt poziționate separat în timp ce le ghidați pe fiecare printr-o gaură. Placa mea are cinci găuri între fiecare set de picioare. Doriți să lăsați cât mai mult spațiu posibil pe celălalt capăt al panoului pentru a se potrivi diferitelor componente. Adăugați câteva cleme pentru a menține picioarele în poziție după ce sunteți mulțumit de poziționare. Lăsați o mulțime de picioare să treacă prin fund, deoarece acest lucru va face mai ușor să lipiți rezistențele mai târziu. Întoarceți placa și lipiți fiecare dintre picioare pentru a le menține în poziție. Întoarceți cubul înapoi odată ce toate picioarele au fost lipite. În cele din urmă, trebuie să lipim o plumbă de la fiecare nivel în jos prin partea de jos a plăcii. Îndepărtați o bucată de sârmă solidă și îndoiți un cârlig mic la un capăt. Agățați cârligul de unul dintre picioarele LED-urilor centrale și ghidați-l printr-o gaură de pe panou. Lipiți capătul cârligului pentru a menține firul în poziție. Repetați din nou pentru celelalte două niveluri. Următorul pas este de a construi restul circuitului.

Pasul 3: Construiți circuitul

Circuitul este destul de simplu. Fiecare dintre cele nouă coloane se va conecta la un pin de pe Arduino printr-un rezistor de limitare a curentului. Fiecare dintre cele trei niveluri se conectează la sol printr-un tranzistor NPN atunci când este activat de un pin Arduino. Vom folosi 12 pini de ieșire în total pe Arduino, dar sunt alimentate 18 LED-uri. Trucul este că numai un singur nivel poate fi aprins la un moment dat. Atunci când un nivel este conectat la masă, fiecare dintre LED-urile de pe acel nivel poate fi alimentat individual printr-unul dintre celelalte nouă pini Arduino. Dacă aprindem nivelurile suficient de repede, va apărea ca și cum toate cele trei niveluri sunt aprinse în același timp. Să construim circuitul. Primul pas este pregătirea celor nouă rezistențe de limitare a curentului. Folosesc 220 ohmi pe pin, care vor atrage aproximativ 22mA. Valoarea poate varia în funcție de LED-urile utilizate, dar rămâne între aproximativ 135 și 470 ohmi. Fiecare pin este capabil să furnizeze până la 40mA. Pentru a economisi spațiu, vrem să lipim rezistențele în poziție verticală. Îndoiți un cablu în jos, astfel încât ambele cabluri să fie paralele între ele. Faceți acest lucru pentru toți cei nouă rezistenți. Odată ce rezistențele sunt gata, le vom lipi unul câte unul. Pentru a ușura, vom lipi rezistența direct la celelalte componente în loc să folosim un fir separat pentru fiecare. Un capăt al rezistorului se va conecta la o coloană, iar celălalt se va conecta la un antet. Începeți cu primul rând de LED-uri care este cel mai aproape de rezistențe și mergeți înapoi. Odată ce fiecare rând este terminat, puteți utiliza o bucată mică de bandă pentru a izola cablurile suprapuse, pentru a preveni scurtcircuitul. Consultați fotografiile și diagrama pentru a vedea cum va arăta acest lucru odată terminat. Acum că coloanele sunt în afara drumului, următorul pas este lipirea componentelor care controlează nivelurile. Baza unui tranzistor NPN va fi activată de un pin Arduino printr-un rezistor de limitare a curentului de 10k (sau acolo). Aceasta va conecta nivelul corespunzător la sol, ceea ce va permite curentului să curgă prin LED-uri. Consultați fotografiile și schema. După finalizare, LED-urile ar trebui să se conecteze la pinii 2-10 de pe Arduino, iar nivelurile ar trebui să se conecteze la pinii 11-13, de jos în sus. Știfturile sunt, de asemenea, configurabile în software dacă aveți nevoie de o configurare diferită. Circuitul este acum complet, este timpul să treceți la software!

Pasul 4: Utilizarea software-ului

Am găsit câteva exemple de cod plutind în jurul netului pentru controlul unui cub LED. Toți au necesitat matrici mari de date binare sau hexagonale pentru a controla LED-urile. M-am gândit că trebuie să existe o modalitate mai ușoară, așa că mi-am propus să scriu propriul meu software. Prima mea decizie a fost să fac ca software-ul să oglindească hardware-ul. Aceasta a însemnat adresarea fiecărui LED în funcție de coloană și nivel în loc să se utilizeze date brute de port sau tradiționalele x, y, z. A doua decizie a fost de a începe cu funcții de bază, cum ar fi aprinderea sau oprirea unei singure lumini și construirea de acolo. În cele din urmă, am decis să introduc două caracteristici utile pentru efecte mai interesante. Unul este un buffer care permite funcțiilor de bază să construiască modele mai complexe. Cealaltă este o funcție de secvență care aprinde o serie de LED-uri unul câte unul sau dintr-o dată. Biblioteca a început ca un cod procedural și funcții libere. De acolo a fost foarte ușor să urmați tutorialul pentru a crea o bibliotecă Arduino reutilizabilă. Asigurați-vă că descărcați biblioteca și dezarhivați-o în caietul de schițe / biblioteci. Dacă este configurat corect, ar trebui să găsiți un exemplu în software-ul Arduino sub Fișier> Exemple> LedCube> ledcube. Codul este disponibil și pe Github la gzip / arduino-ledcube. Mulțumesc pentru lectură!