14. siječnja 2016. u 13:42

LED kocka 8x8x8, zanimljiva i lijepa

• Projektiranje sklopova

Uvod

Ova ideja mi je spontano pala na pamet, do jeseni ove godine nisam mogao ni naslutiti da ljudi rade nešto slično u životu. Zapravo, učitelj dizajna strujnih krugova rekao mi je da takve "kocke" postoje i predložio da se ova tema uzme kao predmet.

Gledajući unaprijed, želio bih reći da ne morate razmišljati o količini posla kao o nečem kolosalnom. Naprotiv, morao sam napraviti vrlo malo, ali oni koji misle: "Ha, napravit ću to za par dana", pripremite se na suprotno. A sam proces uključuje vas u posao ništa gore nego pisanje nekog programskog koda...

Gledajući male radove, dimenzija 3x3x3, i 4x4x4, i 5x5x5, polako sam shvaćao da što veći to bolji.

Prekretnica #1:

Ako prije niste radili s lemilicom, prvo shvatite da ćete morati lemiti sve noge LED dioda, ovo je 2 * 512, ne tako malo. Zato vježbajte na nekim mačkama.

Internet je pun uputa na ovu temu. Ali od početka do kraja, mislim da sam ga vidio samo na instructables.com, i odmah ću reći da je nekako previše detaljan u smislu svega. Osobno sam koristio dva puta manje komponenti. Naravno, oprema se pokazala jednostavnijom. Kao rezultat toga, za naše mala igračka trebamo:

512 LED (6 USD - aliexp)
- 5 posebnih čipova za LED STP16CPS05MTR ($9 - aliexp)
Naravno, isplativije je uzeti takve dijelove u serijama
- 8 BD136 pnp tranzistora (domaći analozi su također prikladni)
- 5 otpornika 1kOhm (radna snaga 2 W)
- 5 kondenzatora od 10uF (radni napon 35-50 V)
- spojne žice (oko 10 m, uzimajući u obzir kvarove), lemljenje i sve što je zabavno

Vrijeme je da počnete s izradom izgleda

Uzimamo bušilicu, ravnalo, pravimo mrežu 8x8 (glavno je ne napraviti 8x9 kao ja) na bilo čemu, bilo da je to pjenasta plastika, drvena ploča ili nešto drugo. I pažljivo izbušite rupe za LED diode.

Prekretnica #2:

Ključna riječ je “pažljivo”, par milimetara lijevo ili desno i na kraju ćete imati krivu kocku.

Nakon što je ovaj korak dovršen, umetnite LED diode u ćelije i slijedite sljedeće pravilo:

A) Sve anode trebaju biti s lijeve strane, a katode s desne strane. Ili obrnuto. Što vam više odgovara.
b) Prvi red od vrha trebao bi sadržavati LED diode pod kutom:

Ovim principom spajamo katode (-). Gdje je označeno isprekidanom linijom, pričvrstite neku vrstu žice tako da se sloj čvrsto drži s obje strane.

Držeći ovaj delikatni sloj, može vam se činiti da će se raspasti, ali zapravo, kada počnete pričvršćivati ​​slojeve, tada se ova struktura može sigurno baciti na pod i najvjerojatnije se ništa neće raspasti.

Sažetak prvog sloja

Prije nego počnete lemiti drugi sloj, trebate uzeti i saviti sve anode na sljedeći način:

Povezivanje nekoliko slojeva

Prekretnica #3:

Početnici, molim vas koristite posebnu pastu za lemljenje (fluks) ako imate posla sa žicama, tako ćete si uštedjeti puno živaca (nije kao moj prvi put).

Kad si malo umoran

Dakle, nakon što smo zalemili 64 žice na anode koje smo dobili "na dnu", možemo prijeći na sam elektronički krug.

Vidimo da izlazi naših mikrosklopova s ​​obje strane idu u zajedničke anode kockastih stupova, a na 5. multipleksiramo upravljačke slojeve kroz tranzistore. Čini se da sve nije komplicirano: signal se šalje određenim stupcima i slojevima, a dobivamo par svjetlećih LED dioda.

U stvarnosti to funkcionira ovako:

Postoje 3 ulaza: sat, podaci i zasun. Kada se obradi 8 bitova, javlja se zasun i podaci se smještaju u registar. Jer naši mikrosklopovi su napravljeni na registrima pomaka, a zatim da bismo renderirali našu kocku jednom s različitim bitovima informacija, trebamo napisati 1 bajt (8 bitova s ​​brojevima slojeva na koje se primjenjuje napon), tada će biti prazni podaci, jer Za peti čip, lijevi pinovi nisu spojeni ni na što. Zatim upisujemo 1 bajt za svaku grupu od osam stupaca. Odgovarajući bit će odrediti koji stupac treba svijetliti, a gdje se križa s aktiviranim slojem, LED na njihovom sjecištu treba dobiti napon.

Ispod je dijagram iz podatkovne tablice programera za opću referencu:

Kako ćemo napisati 1 bajt podataka:

Void CUBE::send_data(char byte_to_send)( for(int i = 0; i< 8; i++){ if(byte_to_send & 0x01<Koristio sam Arduino UNO (posudio sam ga), ali ovdje će poslužiti bilo koji model. I nano i mini, jer se koriste samo 3 digitalna ulaza i vcc + gnd.

Posebno pripazite na dodatno napajanje (koristio sam adapter od 12V 2A); čini se da je struja iste snage koja je potrebna.

Sav izvorni kod u obliku skice za Arduino bit će

Objavljeno 8.5.2011

Još jedna jednostavna LED igračka, ali ništa manje impresivna od LED kocke ili. Ovdje možete pogledati video onoga što se dogodilo.

Mnogo sličnih i cool stvari možete pronaći na Youtubeu. Najvrjedniji dio je kocka sastavljena od LED dioda. Gradit ćemo jednostavnu kocku s dimenzijama lica 4x4x4 LED. one. trebamo 4x4x4=64 svijetle LED diode bilo koje boje. Htio sam napraviti kocku 8x8x8, ali tada bi mi trebalo 512 LED dioda. S obzirom na cijenu LED dioda, to je malo skupo za jednostavnu igračku, počnimo s jednostavnom 4x4x4.

Kako radi kocka?

Ne možemo osvijetliti sve LED diode odjednom; Stoga je lakše to učiniti - uključite jedan "kat" LED dioda jednu po jednu. Ljudsko oko je inertno i ne može detektirati tako brzo prebacivanje, a nama se čini da su LED diode na svim katovima upaljene. Ali u isto vrijeme, morate shvatiti da svaki pojedinačni kat LED dioda ne gori cijelo vrijeme, već za razdoblje koje mu je dodijeljeno. Period sjaja 1/broj katova. U našem slučaju 4. To je Svjetlina sjaja bit će 1/4 nominalne. Zato smo uzeli super-sjajne LED diode, inače bismo dobili blijedu kocku.

Kontrolna ploča

Na upravljačkoj ploči mikrokontroler ATMega8 odgovoran je za radnu logiku, par mikrokrugova - registara pomaka za slanje signala na "stupove" i 4 tranzistorska prekidača, koji uključuju željeni kat LED dioda. Mikrokontroler šalje traženi broj u registre pomaka, a zatim uključuje željenu tranzistorsku sklopku, osvjetljavajući željeni kat. Tada se operacija ponavlja za svaki “kat”.

Ploča ima konektor za spajanje kocke na računalo preko modula. Dakle, kocku možete natjerati da svijetli na temelju naredbi s računala. Doduše, kocka odlično radi i bez računala, iako će tada moći samo listati po “filmu” uvezanom u memoriju, ali to je u pravilu više nego dovoljno.

Kocka se može napajati s USB priključka računala. Ovo je zgodno pri povezivanju s računalom. Napajao sam ga zasebno, jer je planirano napraviti poseban uređaj. U videu možete vidjeti zasebnu ploču za jednostavan stabilizator napona od 5V, koji se napaja sa 12V iz vanjskog napajanja. Budući da u jednom trenutku ne mogu svijetliti najviše 64 LED diode, već samo 16, tada je njihova ukupna potrošnja struje (po stopi od 20 mA za svaku LED diodu) 16 * 20 = 320 mA. Što je dopušteno za USB priključak.

Montaža LED kocke

LED diode su zalemljene na način da je jedna kraka okomito spojena na noge drugih LED dioda, tvoreći „stup“, a druga kraka je povezana sa svim LED diodama u ravnini (u „podu“). Lemimo žice na kocku, jednu na stup (16 kom.) i po jednu na svaki kat (4 kom.). Ovih 20 žica kontrolira kocku. Kocka je spojena na ploču na sljedeći način:

Računalno sučelje

Komunikacija s pločom provodi se preko COM porta kada se koristi modul i preko virtualnog COM porta kada se koristi UART-USB. U oba slučaja, ovo je COM port za računalo. Dakle, nema problema s razvojem softvera.

Softver za stvaranje i reprodukciju efekata

Kako bi se pojednostavio rad sa stvaranjem različitih svjetlosnih efekata, u Flashu je kreiran jednostavan softver: . Uz njegovu pomoć možete stvoriti različite efekte i spremiti datoteku. Datoteka je jednostavan niz brojeva koji se može umetnuti u izvorni kod, kompajlirati i proizvoditi firmware s vlastitim učincima. Osim toga, ova se datoteka može reproducirati na kocki spojenoj na računalo pomoću jednostavnog programa napisanog u Delphiju. Primjer toga možete preuzeti ovdje.

• Modul se napaja iz Arduino Nano modula ili iz vanjskog napajanja (5 volti) spojenog na konektor na kontrolnoj ploči.
• Kako se pokazalo, sklopovi raznih proizvođača modula sličnih Arduinu razlikuju se od izvornog Arduino NANO. To smo uzeli u obzir pri razvoju predloženog proširenja. U lijeve konektore ugrađen je originalni modul mikrokontrolera, au desne konektore npr. modul sa zaštitnim znakom DFRduino. Razlike između modula mogu se pronaći u našem dijagramu.
• Gotovo svaki infracrveni daljinski upravljač u kući može kontrolirati vašu kocku.

Dodatne informacije

Kratak opis biblioteka za LED CUBE 4x4x4

Napravili smo biblioteku za jezik WIRING posebno za ovaj projekt.
MP1051.Init() - početna inicijalizacija
MP1051.Brightness(B) - podešavanje svjetline LED dioda, B=0...32
MP1051.Set(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8) - kontrolirajte LED diode sloj po sloj, D1-D2 - prvi sloj (A1), D7-D8 - 4. sloj (A4)
MP1051.IR(T) - čeka se naredba IR daljinskog upravljača za T ms. Vraća: 0 - nije bilo naredbe, 1 - naredba prihvaćena, 2 - ponavljanje prihvaćeno
MP1051.IRAdr() - vraća adresu IR slanja
MP1051.IRData() - vraća naredbu za IR slanje

Postupak sastavljanja LED kocke 4x4x4.

Prije svega, trebate pripremiti LED vodove.
Korak 1. Savijte kratki za 90 stupnjeva.
Korak 2. Pomoću pinceta oblikujemo kratku tako da bude 3 mm. razmak između terminala se povećao.
Korak 3. Sada, savijte dugi na stranu.

Za udobnost naknadnih radnji pronađite 4 M3 vijka s maticama i pričvrstite ih u kutne rupe upravljačke ploče. Pa, ako nema vijaka, spasit će vas četiri identične štipaljke pričvršćene na uglove ploče.

Ugradite oblikovane LED diode u rupe na ploči. Prvi red prvi.

Zalemite duge vodove zajedno.

Zatim drugi sloj.

Zalemite duge u drugom redu. U trećem i četvrtom.

Dugi vodovi krajnjih LED dioda svakog reda strše izvan ruba ploče. Pažljivo ih savijte duž ploče i zalemite zajedno

Ispostavilo se da je to jedan sloj 4 x 4.

Možete ga izravnati dodatnim komadima žice.

Pravimo četiri sloja. Pažljivo postavljamo prvi sloj na kontrolnu ploču, umetajući LED vodove u rupe L11-L14, L21-L24, L31-L34, L41-L44. Prije svega, lemimo kutne terminale. Poravnamo sloj u jednoj ravnini na uglovima, zagrijavamo vodove lemilom i pomičemo ih gore-dolje (ako je potrebno). Nakon što ste sigurni da su kutne LED diode u istoj ravnini, zalemite preostale vodove.
Drugi sloj je zalemljen na prvi. Kratak vodi do kratkog. Pogledajte sl. 10 s desne strane, točke lemljenja su jasno vidljive u krajnjem stupcu.

U ovom članku ću vam reći korak po korak o izradi 3D LED kocke dimenzija 3x3x3. LED se kontrolira pomoću Arduino kontrolera.

Posebnost ovog projekta od ostalih je:

Mali broj dodatnih komponenti, spaja se direktno na Arduino bez upotrebe raznih multipleksera i sl.

Dijagram strujnog kruga koji je jednostavan za praćenje s puno fotografija i objašnjenja.

Korištenje univerzalne biblioteke, koja uvelike pojednostavljuje pisanje programa.

Dakle, trebat će nam:

• razvojna ploča
• 3 NPN tranzistora (2N2222, 2N3904, BC547, itd.)
• 12 otpornika (~220 Ohm i 22 kOhm)
• 13 konektora (muški ili ženski)
• 27 svjetlećih dioda (LED)
• spojne žice

Prvo, mali video uređaja u akciji:

Dakle, jeste li pogledali video? Pa, sad idemo!

Korak 1. Priprema LED

Ovaj korak se praktički ne razlikuje od prethodnog projekta, osim odgovarajuće dimenzije. Kocka 4x4x4 je složenija jer... zahtijeva uvođenje dodatnih elemenata u krug. Naša kocka će imati 3 razine, po 9 LED dioda u svakoj.

U svakom setu od 9 LED dioda, sve katode su međusobno povezane, tj. spojeni prema strujnom krugu sa zajedničkom katodom (minus). Nadalje, skupove ćemo zvati "razinama". Svaka LED dioda povezana je anodom s LED diodama različite razine (niže ili više). Dalje, u tekstu ću te kolumne zvati tj. u jednom stupcu su 3 LED diode povezane anodama, a na jednoj razini je spojeno 9 LED katoda.

Kao što možete vidjeti na gornjoj fotografiji, za izradu kocke koristio sam stari predložak iz projekta 4x4x4 LED Cube. Za LED glavu su izbušene rupe u drvu, razmak između rupa je cca 15 mm.

Nakon što je učvršćenje napravljeno, vrijeme je da počnete oblikovati LED vodove. Katode svih LED dioda moraju biti pažljivo savijene za 90 stupnjeva. Smjer savijanja vodiča trebao bi biti isti za sve LED diode. Kako odrediti gdje je katoda, a gdje anoda na LED diodi pročitajte ovdje ili ovdje.

Korak 2. Sastavljanje kocke

Postavite prvih devet LED dioda u drvenu svjetiljku. Postavite smjer zakrivljenih nogu u jednom smjeru, recimo u smjeru kazaljke na satu (ili suprotno od kazaljke na satu, nije važno).

Koristeći krokodilske kopče, pričvrstite LED noge i zalemite ih zajedno. Na samom kraju zalemite središnju LED diodu. Nakon završetka jedne razine, možete provjeriti ispravne LED veze pomoću baterije ili multimetra. Jer tada će biti vrlo teško bilo što odlemiti, pogotovo ako se radi o središnjoj LED diodi.

Napravite sve tri razine na ovaj način. Nakon toga trebate instalirati i lemiti razine jednu na drugu. Važno je održavati navedeni razmak. Ako je u uređaju razmak između LED dioda bio 15 mm, tada bi razmak između razina trebao biti 15 mm, inače ćete završiti s izduženom ili komprimiranom kockom.

Kocka je spremna. Sada ga možete postaviti na matičnu ploču.

Korak 3. Dizajn sklopa

Dijagram uređaja je jednostavan. Svaki od devet stupaca spojen je na Arduino pinove preko otpornika za ograničenje struje. I sve 3 razine su spojene na zajednički izlaz preko NPN tranzistora, koji su opet spojeni na Arduino.

Da. Koristi se samo 12 Arduino pinova. Odjednom će svijetliti samo jedna LED dioda razine, no brzim prebacivanjem između razina činit će se da sve razine svijetle istovremeno (ovisno o programu).

Prvi korak je lemljenje 9 otpornika. Koristio sam otpornike od 220 ohma koji ograničavaju struju na 22 mA. Vrijednost otpornika ovisi o vrsti korištene LED diode, a varira od 135 do 470 Ohma. Točniji izračun otpornika za LED diodu možete napraviti ovdje: LED kalkulator. Svaki Arduino pin može isporučiti do 40 mA.

Zalemio sam otpornike na pločicu vertikalno. Nakon toga sam zalijepio sloj električne trake kako ne bi došlo do kratkog spoja s kratkospojnicima.

Sljedeći korak bit će ugradnja radio elemenata za kontrolu razina. Ovdje se koriste tri NPN tranzistora. Baze tranzistora spojene su preko otpornika od 22 kOhma na Arduino pinove. Da. kontroler otvara tranzistor i cijela LED razina se spaja na “common”.

Korak 4. Softver

Na internetu sam pronašao nekoliko primjera upravljanja takvim LED kockama. Ali svi su zahtijevali ogroman početni niz bin ili hex podataka. Odlučio sam napisati vlastiti kontrolni program.

Prvi zadatak bio je učiniti korespondenciju između programa i hardvera lako razumljivom. Odlučio sam pristupiti razinama i stupcima umjesto korištenja RAW podataka porta ili tradicionalnih x, y, z. Drugi zadatak je bio napraviti osnovne funkcije kocke, kao što je paljenje/gašenje posebne LED diode itd.

Također, odlučio sam uvesti dvije dodatne opcije za implementaciju različitih efekata. Prvi je međuspremnik, koji vam omogućuje implementaciju osnovnih funkcija za implementaciju složenih uzoraka, a drugi je sekvencijska funkcija.

Napravio sam svu ovu funkcionalnost u obliku klasa i napravio Arduino biblioteku koja se može koristiti za druge projekte, pa čak i s drugom dimenzijom kocke.

Kocka? Ovo je kocka s LED diodama smještenim po cijelom volumenu. I svaki LED (može biti u boji) kontrolira se zasebno. Pomoću LED kocke možete kreirati razne svjetlosne predstave i animacije. LED kocka može prikazati razne svjetlosne animacije koje su već programirane u njoj. Složeni sklopovi 3D LED kocki mogu čak prikazati razne trodimenzionalne riječi i natpise. Jednostavno rečeno, LED kocka je u biti volumetrijski monitor, samo niske rezolucije, koji vam omogućuje prikaz prostornih struktura i grafike. Naravno, ovo rješenje nije prikladno za gledanje videa, ali se može dobro koristiti za dizajniranje emisija i prezentacija, za zabavu i izložbe, oglašavanje i dizajn. Mislim da su mnogi ljudi željeli napraviti takvu LED kocku, ali nisu svi imali priliku kupiti mikrokontroler i, naravno, ne znaju svi kako programirati. Stoga, ovdje je vrlo jednostavna alternativa dizajna kruga:

Predložena verzija LED kocke ne zahtijeva programiranje, sklop je jednostavan i svi dijelovi su dostupni. A čip CD4020 pruža razne kompozicije koje su gotovo jednako dobre kao programabilne kocke. Ovdje je popis dijelova korištenih u kocki s opisom:

1)KR1006VI1 (NE555)

Mikrokrug uključuje oko 20 tranzistora, 15 otpornika, 2 diode. Izlazna struja je 200 mA, potrošnja struje je otprilike 3 mA veća. Napon napajanja od 4,5 do 18 volti. Točnost mjerača vremena ne ovisi o promjenama napona napajanja i nije veća od 1% izračunate vrijednosti.

2) K561IE16 (CD4020, MC14020)

Ovo je 14-bitni binarni brojač djelitelja.

3) LED diode - po vašem ukusu, 27 kom;
4) Otpornik 33K;
5) Kondenzator 10uF;
6) Mikroprekidač sa zasunom (opcija);
7) Krona 9V;
8) Ploče za mikro krugove (opcionalno).

Dakle, nacrtamo tiskanu pločicu LED kocke na fiberglasu i uronimo je u željezni klorid.

U međuvremenu, naša ploča se gravira, pozabavimo se najtežim dijelom - samom LED kockom. Izbušimo rupe u šperploči ili debelom kartonu za LED diode i umetnimo ih tamo. Sada savijamo sve katode (negative) u smjeru kazaljke na satu i lemimo ih. Sami lemimo žice na srednju LED diodu.

Na isti način izrađujemo preostale podove LED kocke.

Sada ih moramo zalemiti zajedno. Samo ovaj put lemimo LED anode (plus).

Lemimo posljednji treći kat. Spreman!!)))

Uzimamo našu već ugraviranu ploču i bušimo rupe. Prvo lemimo kratkospojnike na tiskanu pločicu, a zatim dijelove.

I na kraju, završni dodir - lemiti kocku.

Sada spajamo 9V i čekamo rezultat. Hura - radi:

Ali ako povećate napajanje kruga na 12 V, mikro krug CD4020 može izgorjeti. Zato sam ugradio 9V krunicu. To ima svoje prednosti: kocku možete nositi sa sobom, ne treba joj utičnica, a mikro krug neće izgorjeti. Ali postoje i nedostaci - povremeno ćete morati mijenjati bateriju. Napravio sam kartonsku kutiju za svoju LED kocku. I ovo je ono što sam završio:

Materijal i fotografije ustupio [)eNiS.

Raspravite o članku LED CUBE