DIY LED Cube: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

LED Cube, fərqli formalarda və naxışlarda işıq saçan 3 ölçülü LED-lərdən başqa bir şey deyil. Lehimləmə, Dövrə Dizaynı, 3D Çap və Proqramlaşdırma bacarıqlarınızı öyrənmək və ya daha yaxşı inkişaf etdirmək üçün maraqlı bir layihədir. Bir RGB kubu qurmaq istəsəm də, təcrübə qazanmaq üçün əvvəlcə sadə bir rəngli led kubdan başlayacağımı düşünürəm.

Instructables -dan Charın layihəsindən çox təsirləndim və ilhamlandım, vaxtınız varsa bunu yoxlamalısınız.

8 satır, 8 sütun və 8 qat LEDdən başqa bir şey olmayan 8x8x8 ölçülü bir LED kub quracağam. Ümumilikdə 512 LED -dir. İndi ən vacib şey LED -dir, kubun yığcam olması üçün ən kiçik ölçüsünü seçin. Ayrıca, şəffaf olanları işıq saçan və çox cəlbedici olmadığı üçün yayılmış LED -ləri şəffaf olanlardan üstün tutmaq daha yaxşıdır.

Addım 1: Tələb olunan komponentlər

LEDlər - 512 ədəd

Rezistorlar 1k, 220E - azdır

Toxunma açarı - 1 ədəd

ON düyməsini sıxın - 1 ədəd

Başlıqlar M/F - Az

Arduino Pro Mini - 1 ədəd

Kondansatörler 0.1uF - 9pc

Perfboard (15 sm x 15 sm) - 2 ədəd

LED - 1 ədəd

74HC594 - 8 ədəd

2N2222 Transistor - 16 ədəd

74LS138D - 1 ədəd

IC Soket 20 pin - 9 ədəd

IC Soketləri 16 pinli - 1 ədəd

Şerit Kabellər - 5 Metr

UART proqramçısı

RPS

3D printerə giriş

Addım 2: LED kubunun quruluşunu yığmaq

512 istifadə edəcəyim 1000 ədəd diffuz LED dəsti aldım. İndi LED -lərin hər birini müstəqil idarə etməliyik, yalnız bundan sonra maraqlı nümunələr yarada bilərik.

LEDləri idarə etmək üçün bir Arduino Pro Mini lövhəsindən istifadə edəcəyəm, amma bu lövhədə LEDləri idarə etmək üçün cəmi 21 pin var. Ancaq 512 LED -in hamısını 21 pindən keçirtmək üçün bir multiplekserdən istifadə edə bilərəm.

Sürücü dövrəsinin dizaynına girməzdən əvvəl, LED kubunun quruluşunu quraq. Küpün yaxşı görünməsi üçün simmetriyanı düzgün əldə etməyimiz çox vacibdir, buna görə əvvəlcə simmetriyanı qorumağımıza kömək edəcək bir konsert hazırlayaq.

Kubun inşası üçün 120x120x2mm ölçüdə 3D çap edəcəyəm. Hər bir LED təbəqəsini yaratmaq üçün bundan istifadə edəcəyəm, bu da bir təbəqədə təxminən 64 LED olacaq. İndi LEDləri lövhənin hər tərəfinə bərabər şəkildə yerləşdirməliyəm. Katot təxminən 17 mm olduğundan, lehim üçün 2 mm buraxaraq, 15 mm məsafədə olan delikləri açacağam. 3d çapına başlayaq.

Əvvəlcə LED -ləri ardıcıl olaraq düzəldirəm və katodu qısaldıram. Eynilə, katodları qısaldılmış 8 sıra LED düzəldəcəyəm. Bitirdikdən sonra 1 katod pin və 64 anod pinim var, bu 1 qat təşkil edir.

Bu cür 8 təbəqənin üst -üstə qoyulması onu qeyri -sabit hala gətirəcək və quruluş deformasiyaya uğrayacaq. Buna görə bir az əlavə dəstək verəcəyəm. Bunu etmək üçün bir neçə yol var və bunlardan biri gümüş örtüklü mis teldən istifadə etməkdir, amma yanımda olmadığından kobud bir üsul sınayacağam. Lehim telinin uzanması onu sərtləşdirir, buna görə də dəstək üçün istifadə edəcəyəm. Dəstək vermək üçün teldən istifadə etməzdən əvvəl katot sancaqlarına bir az lehim tətbiq edin. Ümid edirik ki, onu mərkəzdə və yanlarda istifadə etmək, kubun ehtiyac duyduğu gücü verməlidir. Təxminən 16 telə ehtiyacımız olacaq və bu hissəni düzgün əldə etməyimiz çox vacibdir.

Anod pinlərini simmetrik etmək üçün düzəldəcəyəm.

LEDlər lehimləmə istiliyinə görə bəzən zədələnə bilər, buna görə hər təbəqəni qurduqdan sonra onları yoxlamaq daha yaxşıdır. Bitirdikdən sonra, təbəqələr üst -üstə yığıla bilər və bu dəfə anod pinləri lehimlənə bilər. Sonda, hər bir qat üçün 64 anod pin və bir katot pininə sahib olmalısınız. Bu 64 + 8 = 72 sancaqlar ilə bu kubdakı LED -lərin hər birini idarə etməliyik.

İndi təbəqələrin üst -üstə yığılması üçün bir dəstək quruluşuna ehtiyacımız var.

Səhv etdim. Bir az həvəsli idim və anod pinlərinin bir -birinə uyğun olub olmadığını yoxlamadım. Anod sancaqlarını 2 mm bükməli idim ki, hər təbəqə bir -birinə lehimlənsin və düz bir xətt əmələ gəlsin. Bunu etmədiyim üçün, lehimlədiyim bütün sancaqları əllə əymək məcburiyyətində qalacağam və bu, nəticədə simmetriyamı təsir edə bilər. Ancaq onu qurarkən eyni səhvi etməmək üçün diqqətli olun. İndi tikinti tamamlandı, sürücü dövrəsi üzərində işləməli olacağıq.

Addım 3: Sürücü Dövrü - Sancaqlar sayını azaldın

Əvvəldə qeyd etdiyim kimi, nəzarətçidən 72 IO pininə ehtiyacımız olacaq, amma bu, ödəyə bilməyəcəyimiz bir lüksdür. Beləliklə, bir multiplexing dövrəsi quraq və sancaqlar sayını azaldaq. Bir nümunəyə baxaq, bir flip-flop IC götürək. Bu D tipli bir flip-flopdur, bu anda texniki cəhətdən narahat olmayın. IC -nin əsas vəzifəsi, 2 -si enerji təchizatı, D0 -D7 məlumatları qəbul etmək üçün giriş pinləri və Q0 -Q7 işlənmiş məlumatları göndərmək üçün çıxış pinləri olan 8 pinləri xatırlamaqdır. Çıxış aktivləşdirmə pimi aktiv bir aşağı pimdir, yəni yalnız 0 etdikdə giriş məlumatları çıxış pinlərində görünəcək. Saat pimi də var, görək niyə ehtiyacımız var.

İndi IC -ni bir çörək taxtasına düzəltdim və çıxışa qoşulmuş 8 LED ilə girişləri 10101010 olaraq təyin etdim. İndi LEDlər girişə əsasən açılır və ya sönür. Girişi 10101011 olaraq dəyişdirib çıxışı yoxlayım. LEDlərdə heç bir dəyişiklik görmürəm. Ancaq saat pinindən aşağıdan aşağıya yüksək bir nəbz göndərdiyim zaman çıxış yeni girişə görə dəyişir.

Sürücü devre kartımızı inkişaf etdirmək üçün bu konsepsiyadan istifadə edəcəyik. Ancaq IC yalnız 8 giriş pin məlumatını xatırlaya bilər, buna görə də 64 girişi dəstəkləmək üçün cəmi 8 belə IC -dən istifadə edəcəyik.

Addım 4: Sürücü Dövrə Dizaynı

IC -nin bütün giriş pinlərini mikro nəzarətçinin 8 məlumat pininə çoxaltmaqla başlayıram. Buradakı hiylə, 8 sancağın 64 bitlik məlumatlarını 8 bit məlumatlara bölməkdir.

İndi 8 bit məlumatı ilk IC -yə ötürdükdən sonra saat pinində aşağıdan yüksəkə qədər bir nəbz siqnalı verəndə giriş məlumatlarının çıxış pinlərində əks olunduğunu görürəm. Eynilə, qalan IC -lərə 8 bit məlumat göndərərək və saat pinlərinə nəzarət edərək, bütün IC -lərə 64 bit məlumat göndərə bilərəm. İndi başqa bir problem, nəzarətçidə saat pinlərinin olmamasıdır. Beləliklə, saat pin nəzarətlərini çoxaltmaq üçün 3 -dən 8 -ə qədər bir kod deşifratoru istifadə edəcəyəm. Dekoderdəki 3 ünvan sancağından mikrokontrolörlə birlikdə istifadə edərək, kod açıcının 8 çıxış pinini idarə edə bilərəm. Bu 8 çıxış pinləri IC -lərdəki saat pinlərinə bağlanmalıdır. İndi bütün çıxış imkan pinlərini qısaltmalı və mikrokontrolördəki bir pinə bağlamalıyıq, bundan istifadə edərək bütün LED -ləri yandırıb söndürməliyik.

İndiyə qədər etdiklərimiz yalnız bir təbəqə üçündür, indi proqramlaşdırma yolu ilə funksiyanı digər təbəqələrə də genişləndirməliyik. Bir Led təxminən 15mA cərəyan istehlak edir, buna görə də bu saya keçməklə bir qat üçün təxminən 1 Amper cərəyana ehtiyacımız olacaq. İndi Arduino pro mini lövhəsi yalnız 200 mA cərəyanı qaynaqlaya və ya batıra bilər. Kommutasiya cərəyanımız çox olduğundan LED qatını idarə etmək üçün BJT və ya MOSFET istifadə etməli olacağıq. Çox MOSFET -lərim yoxdur, amma bir neçə NPN və PNP tranzistorum var. Teorik olaraq, hər təbəqə üçün 1 amperə qədər cərəyan etməliyik. Aldığım tranzistorlardan ən yüksək olanı yalnız təxminən 800mA cərəyanı, 2N22222 tranzistorunu dəyişə bilər.

Beləliklə, 2 tranzistoru götürək və paralel olaraq birləşdirərək cari qabiliyyətlərini artıraq. Bir çox insanlar bu metodu tətbiq edərkən yalnız əsas limit müqavimətindən istifadə edirlər, amma burada problem, temperaturun tranzistorlar üzərindəki cərəyanı tarazlaşdırmaması və sabitlik problemlərinə səbəb olmasıdır. Problemi azaltmaq üçün, emitentdəki oxşar 2 rezistordan istifadə edə bilərik, hətta temperatur dəyişsə belə cərəyanı tənzimləyə bilərik. Bu konsepsiyaya emitent degenerasiya deyilir. Emitör müqaviməti, tranzistorun qazancını sabitləşdirmək üçün bir növ geribildirim təmin edir.

Rezistorlardan yalnız bazada istifadə edəcəyəm. Bu, gələcəkdə problemlərə səbəb ola bilər, amma bu yalnız bir prototip olduğundan daha sonra idarə edəcəyəm.

Addım 5: Komponentlərin lehimlənməsi

İndi dövrəni bir taxta üzərində yığaq. Flipflop IC -lərdən başlayaq və bunun üçün bir IC tutucusundan istifadə edək. Həmişə ilk və son pinlərdən başlayın, sabitliyi yoxlayın, sonra qalan PIN -ləri lehimləyin. Cari məhdudlaşdırıcı rezistorların bağlanması və Cube -ə qoşulmaq üçün bəzi kişi başlıqlarından da istifadə edək. İndi IC -nin ayrılan kondansatörlərini IC -nin enerji təchizatı pinlərinə yaxın bağlayın.

Sonra, mikrokontrolör üzərində işləyək. Bağlanıb işləməsini təmin etmək üçün tutucudan istifadə edək və əvvəlcə dişi pinləri bağlayaq, sonra mikrokontrolörü yerləşdirək.

Transistorlar üzərində işləmək vaxtıdır. Transistorların bazasına qoşulmaq üçün 16 ədəd 1K ohm rezistor tələb olunur. LED Cube -un ümumi katot sancaqlarını standart bir məntiq vəziyyətində saxlamaq üçün 8 rezistoru olan 8 K ohm zip müqavimətindən istifadə edəcəm. Nəhayət, ünvan deşifratoru IC üzərində işləməyə icazə verin. İndi dövrə dövrə dizaynına bənzər şəkildə hazırlanır.

Addım 6: 3D çap

Elektron lövhəni və led kubunu yerləşdirmək üçün bir korpusa ehtiyacımız var, buna görə də 3d çaplı birini istifadə edək. Montajı asanlaşdırmaq üçün 3 hissəyə ayıracağam.

Birincisi, led quruluşu tutmaq üçün bir əsas plaka. İkincisi, elektronika üçün mərkəzi bir orqandır. Üçüncüsü, korpusu bağlamaq üçün bir qapaq.

Addım 7: Sarma

Led quruluşunun montajından başlayaq. Sancaqları deliklərdən itələyib birbaşa lövhəyə lehimləyə bilərsiniz, amma sabitlik naminə əvvəlcə bir perfor taxtasından istifadə edib sonra dövrə lehimləyəcəm. LEDləri lehimləmək üçün bir lent kabeli istifadə edirəm, sonra digər ucunu müvafiq flip-flop IC-lərin çıxış pinlərinə bağlayın.

Transistor və LED kub təbəqələri arasında əlaqə yaratmaq üçün, katot sancaqlarına qoşulmaq üçün müstəqil pinlərə sahib olmalıyıq. Yandırmadan əvvəl, nöqtələr arasındakı davamlılığı və gərginliyi yoxlamaq vacibdir. Hər şey yaxşı olduqda, IC -lər bağlana bilər və sonra açıla bilər. Yenə də, bütün LED -lərin dövrə vasitəsilə birləşdirməzdən əvvəl onu birbaşa gücə bağlayaraq parladığını yoxlamaq yaxşıdır. Hər şeyin yaxşı olduğu aşkar edilərsə, o zaman led kabellər müvafiq flip-flop nöqtələrinə qoşula bilər.

Bir az təmizləmə işi görək - mikrokontrolörün proqramlaşdırma kabelini ayıraq, çıxan sancaqları kəsək və s. İndi proqramlaşdırma kabelini korpusun gövdəsinə bağlayaq, bir vəziyyət ledini, bir güc açarını və nəhayət sıfırlama açarını düzəldək. Bitirməyə yaxınlaşırıq, buna görə də 3 hissəni bir araya gətirək. Korpusa LED bazası ilə başlayın, sonra kabellər yaxşı oturduqdan sonra altdakı qapağı bağlayın.

Kodu Arduino Pro Mini -yə yükləyin və budur!

Əla Təlimat və Kod üçün Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ sayəsində.