Arduino əsaslı 3x3 LED Küp: 7 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Salam və ilk təlimatçılığa xoş gəldiniz.

Yeni başlayanlar üçün 3x3x3 LED kub üçün sadə, səliqəli bir dizayn təqdim edirəm. Qurulmasını asanlaşdırmaq üçün xüsusi PCB detallarını təqdim edirəm, özünüz edə bilərsiniz və ya satın ala bilərsiniz, təlimatlar və mənim kimi bu böyük Arduino kitabxana LED kubu və arduino lib proqramını yenidən istifadə edə bilərsiniz.

Dizayn məqsədlərindən biri, yalnız çuxur hissələrindən istifadə etmək idi, onlar yeni başlayanlar üçün lehimləmək daha asandır və hər şey sevdiyiniz auksion/alış -veriş saytlarında internet vasitəsilə asanlıqla əldə edilə bilər.

Dizayn USB kabelindən və ya 7.5-12V DC güc adapterindən istifadə edilə bilər.

Dövrə, kəsilmiş bir Arduino nüvəli dizayndan istifadə edir və ya ucuz bir Dövrə Sistemində Proqramlaşdırıla bilən (ICSP) bir proqramçıdan və ya TTL-dən hazır USB-dən istifadə edərək onu dövrədə proqramlaşdıra bilərsiniz. Lazım olan yeganə proqram hörmətli Arduino IDE -dir.

Bu dizayn inqilabi xarakter daşımır, sadəcə əvvəlki işlərə əsaslanır və səliqəli şəkildə qablaşdırmışam. Ümid edirəm zövq alırsınız.

Addım 1: Lazım olan hissələr

Bu dizayn çuxur hissələri vasitəsilə geniş yayılmışdır. Sevdiyiniz yerli distribyutor sizə lazım olan hissələri yığmalıdır.

İçərisində Arduino yükləyicisi olan Atmega 168p və ya Atmega 328p lazımdır. Bunları Ebay -da tapa bilərsiniz, "arduino bootloader" axtarın, Dual In Line (DIL) variantını aldığınızdan əmin olun. Həm də adi, köhnə, yağlı bir USB tip B yuvasına ehtiyacınız var. Lehimləmə asan olduğu üçün bunu seçdim. T1-T3 transistorları ümumi təyinatlı NPN tranzistorlarıdır, həm də sadalanan növlər kimi BC108, 2N2222, 2N3904 və s.

Bütün vacib LEDlər üçün yüksək parlaqlıq və ya ultra parlaq LED satın aldığınızdan əmin olun. Burada göstərilən nümunə kub üçün Ebay-də bir satıcıdan 10000-12000mcd LED istifadə etdim. Parlaq olanları istəyirsən, buna görə də kubu normal otaq işıqlandırmasında görə bilərsiniz. Maddənin təsviri, ümumiyyətlə, 20 dərəcəlik bir baxış bucağını təfərrüatlı edirsə, daha geniş bir baxış bucağı olan birini tapa bilsəniz, düşünün. Bu ultrabənövşəyi LEDlər yan tərəfdən baxıldıqda ən clerest deyildir. Ehtiyaclarınıza uyğun olanları tapmadan əvvəl fərqli təchizatçılardan bir neçə LED sınamalı ola bilərsiniz.

Tam hissə siyahısı:

Parça Dəyərinin TəsviriPCB Gözəl yaşıl PCB, ya da satın alın.27 3mm LED, seçdiyiniz rəng. C1 100n 100nF, 25V, 7.5mm pitch keramika kondansatörü C2 22p 22pF, 25V, 4.4mm pitch keramika kondansatörü

C3 22p 22pF, 25V, 4.4mm pitch keramika kondansatörü C4 100n 100nF, 25V, 7.5mm pitch keramika kondansatörü C5 100n 100nF, 25V, 7.5mm pitch seramik kondansatör C6 10u 10uF 16V, 5.5mm korpus Elektrolitik kondansatör, 16V C7 22u 10uF 16V, 5.5mm korpuslu Elektrolitik kondansatör, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 və ya ATMEGA328, Arduino yükləyicisi IC2 L7805T L7805CV 5V, 100mA xətti tənzimləyici, TO92 paketi ICSP ICSP Pin başlıq zolağı, 0,1 düymlük, 2x3 yollu. J1 DCJ0202 DC güc yuvası. JP1 Pin başlıq şeridi, 0,1 pitch, 1x3 yol. Q2 16MHz 16MHz, HC49 kristal, 50 ppm, aşağı profilli R1 10k 10K 1/4W metal film müqavimət 1% R2 1k 1K 1/4W metal film müqavimət 1% R3 1k 1K 1/4W metal film müqavimət 1% R4 1k 1K 1/ 4W metal film müqavimət 1% R5 470 470 1/4W metal film müqavimət 1% R6 1k 1K 1/4W metal film müqavimət 1% R8 100 100R 1/4W metal film müqavimət 1% R9 100 100R 1/4W metal film müqavimət 1% R10 470 470R 1/4W metal film müqavimət 1% R11 470 470R 1/4W metal film müqavimət 1% R12 470 470R 1/4W metal film müqavimət 1% R13 470 470R 1/4W metal film müqavimət 1% R14 470 470R 1/4W metal film müqaviməti 1% R15 470 470R 1/4W metal film müqaviməti 1% R16 470 470R 1/4W metal film müqaviməti 1% R17 470 470R 1/4W metal film müqaviməti 1% R18 1k 1K 1/4W metal film müqaviməti 1% R19 LDR İsteğe bağlı LDR S1 S1 4 pin, 6x6mm PCB montajlı PTH açarı. T1 BC547 BC547/BC548 aşağı güclü NPN tranzistoru, TO92 T2 BC547 BC547/BC548 aşağı güclü NPN tranzistoru, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 aşağı güclü NPN tranzistoru, TO92 X4 USB tip B yuvası, Çuxurdan PCB montajı 4 x 3-5 mm yüksək rezin ayaqlara yapışdırın.

Addım 2: Dövrə Diaqramı və Əməliyyatın izahı

Sxem yuxarıda göstərilmişdir.

Dizayn, Arduino Duemilanove sxeminə əsaslanaraq, çılpaq zərurətlərə qədər çıxarılmışdır. USB -dən seriyalı cihaz çıxarıldı, ancaq daha sonra proqramlaşdırma haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün USB -dən TTL -ə adapterə imkan verən JP1 seriya başlığı var. ICSP başlığı da var.

Lövhə, kompüterdəki rahat 5V təchizatı və ya ucuz bir funt/dollarlıq cib telefonu şarj cihazı paketindən istifadə edərək USB fişindən işləyə bilər. Digər seçim, DC fiş girişini istifadə edir, bu 7-15V DC girişini qəbul edir, buna görə sahib olduğunuz hər hansı bir fiş adapterindən istifadə edə bilərsiniz. Dövrə yalnız 30mA istifadə edir, buna görə ölü bir gadgetdan çıxarılan adapter işləməlidir, lazımsız qutunuzu yoxlayın.

R12 -dən R17 -ə qədər olan rezistorlar LED -lərin parlaqlığını təyin edən cərəyanı təyin edir. QIRMIZI ledlər və göstərilən 470R rezistorlar ilə cərəyan LED başına ~ 5mA -dır. LED cərəyanını hesablamaq üçün Atmega cihazının çıxış gərginliyinə (4.2V) və LED -in irəli gerilim düşməsinə, qırmızı LED üçün isə 1.7V -ə ehtiyacınız var. Düstur belədir:

LED cərəyanı = (Atmega çıxış gərginliyi - LED Gerilimi)/I Led

İstifadə etdiyim hissələrlə: LED cərəyanı = (4.2-1.7)/470LED cərəyanı = 5.31mA

Atmega 168/328 -dən cərəyanı 10mA ilə məhdudlaşdırın

Bəzi ümumi LED gərginliyi azalır:

Qırmızı 1.7V Sarı 2.1V Narıncı 2.1V Yaşıl 2.2V Mavi 3.2V Super mavi 3.6V Ağ sərin 3.6V

Beləliklə, yüksək parlaqlıq mavi LED istifadə edə bilərsiniz, müqavimət 270R -ə düşəcək. Cərəyanı 10mA -a qədər artıra bilərsiniz, testlərimdə 5mA -nın kifayət etdiyini gördüm.

Transistorlar T1-T3 ümumi NPN BJT tranzistorlarıdır, BC547/BC548/2N2222 və s. Üç təbəqənin hər birinin keçidini idarə edirlər. R2-R4 rezistorları müqavimətin əsas cərəyanını məhdudlaşdırır.

R6 və PWR LED -i isteğe bağlıdır, Arduinodan kopyalanır, gücün LED kubunda olması aydındır.

C2, C3 və Q2, önyükleyici ilə əvvəlcədən proqramlaşdırılmış Atmega 168/328p cihazı üçün saat dövrəsini təşkil edir. 22pF kondansatörləri buraya yerləşdirdiyinizə və çipin işə düşməyəcəyinə əmin olun. C1, C4 və C5 enerji təchizatı ayrılır, IC2, C6 və C7 sadə bir xətti tənzimləyici dövrə təşkil edir. Bu barədə çox şey söyləmək olmaz, ancaq kondansatörləri düzgün şəkildə bağladığınızdan əmin olun. PCB rəsmində və ipək ekranda + işarələri var.

SK1 və R8 və R9 seriyalı interfeysdir. USB-TTL adapterindən istifadə edərək cihazı buradakı nümunədən istifadə edərək proqramlaşdıra bilərsiniz

Addım 3: Dizayn Dosyalarının Alınması və PCB Hazırlanması

PCB dizayn məlumatlarını https://github.com/istedman/LED_Cube3x3 ünvanından Github -dan yükləyə bilərsiniz.

Bir PCB istehsalçısına göndərmək üçün işlənmiş Gerber sənədləri,-p.webp

PCB evdə hazırlana bilər, bunu edərdim, amma Etchant -dan qurtardım. Dizayn tək tərəfli bir PCB istifadə edərək hazırlana bilər və üst təbəqə (şəkillərdəki QIRMIZI) qalaylanmış mis tel keçidlərdən istifadə etməklə həyata keçirilə bilər. Elecrow istifadə etdiyim prototiplər üçün uyğun bir satıcı tapmaq üçün https://pcbshopper.com/ saytından istifadə etdim.

Githubdakı PCB dizaynı, burada göstərilən prototip dizaynında 3 dəyişikliyə malikdir:

1. 7805CV tənzimləyicisi daha kiçik 78L05 tənzimləyicisi ilə əvəz edilmişdir.
2. PCB 5 mm kiçildi.
3. Polifüzeni USB +5V kanalından çıxartdım.

Addım 4: PCB -nin yığılması

PCB yığmaq üçün olduqca irəlidir. İstinad üçün yığılmış PCB -nin şəklini və yuxarıdakı düzeni əlavə etdim. Həmişə əvvəlcə ən kiçik hissələri düzəltməklə və yuxarıya doğru işləməklə başlayıram, xüsusən də PCB dayağınız yoxdursa.

1. Əvvəlcə rezistorları quraşdıraraq başlayın, hələ lehimləməyin. Doğru komponenti doğru yerə daxil etdiyinizə əmin olun. Yoxlamanın asanlığı üçün onları sağa/aşağıya dözümlülük bandı ilə bağlayın, sonra yoxlamağı asanlaşdırır. Rezistorun rəng kodlarını müəyyən etmək üçün kömək lazımdırsa bura baxın. Doğru hissələrin doğru yerdə olduğunu yoxladıqdan sonra parçaları lehimləyin.
2. Q2 kristalını və C2 və C3 kondansatörlərini lehimləyin.
3. Atmega168/328 üçün 28 pinli yuvanı lehimləyin, pinin 1 çuxurunun yuxarıda olduğundan əmin olun, bu, cihazı geriyə qoymağın qarşısını alır.
4. ICSP və JP1 bağlayıcılarını uyğunlaşdırın.
5. Kondansatörler C1, C4 və C5, hamısı 100nF (hissə kodu 104).
6. IC2 xətti tənzimləyicisi.
7. T1, T2 və T3 tranzistorlarını yerləşdirin. T1/T2/T23 və IC1 -i dəyişdirmədiyinizə əmin olun, çünki hamısı eyni paketdədir.
8. Fit S1, oriyentasiyanın əhəmiyyəti yoxdur.
9. C6 və C7 uyğun, polariteyi düzgün aldığınızdan əmin olun!
10. USB konnektorunu X4 yerləşdirin.
11. DC elektrik fişini J1 bağlayın.

Montaj üçün son bit SIL dönmüş pin başlığıdır. Şeridin hər bir pinindən olan plastikdən diqqətlə çıxarmaq üçün bir cüt incə kəsici istifadə edirəm, bunu 12 döngəli çuxur olana qədər təkrarlayıram, sonra bir cüt pens və 3 əl istifadə edərək hər birini PCB -yə lehimləyirəm. Əksər insanların 3 əlləri olmadığından, yastığı örtmək üçün hər çuxuru bir az lehimlə qalaylayın, sərinləsin. Sonra lehimi əritmək və pimi daxil etmək üçün lehimləmə dəmirini tətbiq edin, birləşmə üçün lehimləmə dəmirini çıxarın. Quru birləşməniz varsa təzə lehimə ehtiyacınız ola bilər.

Lehiminizi yoxlamadan əvvəl, qısa bir fasilə verin, bəlkə də bir içki üçün? Lehiminizi yoxlayın, pinlər bir -birindən uzaq olduğu üçün və USB konnektorunu yoxlayın, Atmega168/328 cihazındakı pinlər.

Lehiminizdən məmnun olduqdan sonra, yapışan ayaqları PCB -nin altına yapışdırın.

Addım 5: LED kubunun yığılması

Bu məclisin ən çətin hissəsidir. Vaxtınızı ayırın, qorxmayın.

Bir şəkil min söz deyərkən yuxarıdakı şəkillərə qeydlər əlavə etdim.

Bir neçə vacib məqam.

1. Müsbət qurğunun (daha uzun ayaqlı) aşağıya doğru istiqamətləndirildiyindən əmin olun ki, dizayn +V hər bir təbəqədəki 9 LED -ə keçsin.
2. Yatay çubuqlar etmək üçün mənfi qurğunun LED -ə 90 dərəcə əyilmiş olduğundan əmin olun.
3. Hər bir təbəqəni ayrı -ayrılıqda qurun və quruluşu ikiqat/üçqat yoxlayın.
4. Qaldırılmış mis telin istifadə edildikdə, hər bir LED sırası arasında yarı məsafədə olduğundan əmin olun, bu da təbəqə keçid telinə yapışmağı asanlaşdırır.

Addım 6: Test və Son Cube Montajı

LED kub qurğusunu və ya Atmega168/328 cihazını bağlamadan əvvəl bir neçə sadə yoxlama apara bilərsiniz.

Bir DMM'niz varsa (belə bir layihə qurarsanız biriniz olmalıdır), 28 pinli yuvanın 7 (müsbət) və 8 (mənfi) sancaqları arasındakı müqaviməti ölçün> 1K olmalıdır. Bundan aşağı olarsa, lehiminizi yoxlayın.

Sonra J1-ə 7-15V girişi tətbiq edin, 28 pinli yuvanın 7 və 8 pinlərinə qayıdın, gərginliyi ölçün, 5V görməlisiniz, ancaq 4.90V ilə 5.1V arasında ola bilər, bu yaxşıdır. R6 və PWR LEDini quraşdırmısınızsa, bu işıqlandırılmalıdır.

J1 -i ayırın, USB kabelini X4 -ə qoşun, kabeli hub və ya elektrik şəbəkəsinə 5V USB adapterinə qoşun, 28 pinli yuvanın 7 və 8 -ci pinlərində gərginlik oxunuşunu təkrarlayın, oxu 5V civarındadır?

Yuxarıdakı yoxlamalar, təchizat gərginliklərinin düzgün və doğru polariteye malik olmasını təmin etmək idi.

Sonra, diqqətlə Atmega168p/328p cihazını daxil edin. Lazım gələrsə, rozetkaya uyğun olaraq pinləri bir az bükün. J1 və 7-15V təchizatı istifadə edərək, gücü açın, IC2-nin açıldıqdan qısa müddət sonra istiləşdiyini yoxlayın. Əgər belədirsə, gücü söndürün və IC1 -in istiqamətini yoxlayın.

Sonra LED dizisinin ilk sırasını diqqətlə daxil edin. Qaldırılmış mis tel dəstək çubuqlarından birinin PADL1, PADL2 və PADL3 -ə yaxın olduğundan əmin olun, sonra hər təbəqə üçün teli lehimləyərkən buna ehtiyacınız olacaq. Bir künc pimi ilə başlamaq və bir cüt iynə burun pensi istifadə etməklə, hər bir pimi diqqətlə PCB -də olan yuvaya uyğun olaraq sıra -sıra bükün. Yuxarıda ilk yığılmış təbəqənin şəklini əlavə etdim. Tək telli 1/0.6 teldən istifadə edərək, PADL1/PADL2 və ya PADL3 -dən kubun hər təbəqəsinə keçmək üçün uyğun uzunluğa kəsin. İlk LED sıralarını PCB -yə daxil etməyi və birinci qat nəzarət telini (ağ rəngdə göstərildiyini) lehimləməyi daha asan gördüm, sonra əvvəlki addıma qayıdın, başqa bir sıra düzəldin və sonra hər bir təbəqəni PCB -yə yığın, çünki bu sabitdir. baza

Növbəti təbəqəni künc LED -lərindən birini lehimləməklə başlayın, sonra əks küncdə lehimləyin. Artıq lehim etməzdən əvvəl təbəqənin səviyyəsini yoxlayın. Qatı düzəltdikdən sonra, digər iki künc LEDini lehimləyin, sıra düz olmalıdır, ancaq yenidən yoxlayın. Qalan LEDləri lehimləyin. Son qat üçün qat montajını təkrarlayın.

Addım 7: Proqramlaşdırma

Atmega cihazınızdan asılı olaraq, yükləyicini proqramlaşdırmalı və ya kodu yükləməlisiniz. Proqramlaşdırılmış bootloader ilə bir çipiniz varsa, USB -dən TTL adapterindən istifadə edə bilərsiniz. Bu təlimatı izləyin:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

2x3 pinli Dövrə Sistemində Proqramlaşdırıla bilən (ICSP) bağlayıcıdan da istifadə edə bilərsiniz, bunun üçün başqa bir Arduino istifadə edə bilərsiniz:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Arduino IDE ilə işləyən bir Usbasp proqramçısı istifadə edirəm, bunu Alətlər-> Proqramçı menyusu vasitəsilə konfiqurasiya edin. Arduino/Atmel AVR proqramçılarını Ebay və ya digər auksion saytları vasitəsilə ucuz seçə bilərsiniz.

LED kub kitabxanasını https://github.com/gzip/arduino-ledcube ünvanından yükləyin, Githubdakı təlimatları izləyin və 'arduino-led-cube-> ledcube' üçün Nümunələr kataloqunuza baxın.

ICSP proqramçıdan istifadə edirsinizsə, Arduino IDE -yə proqramçıdan istifadə etməyi tapşırmaq üçün yükləməyə basmadan əvvəl növbəni basıb saxlayın. USB-dən TTL adapterindən istifadə edirsinizsə, IDE-nin tərtib edilməsi başa çatdıqdan sonra sıfırlama düyməsini basın və buraxın.

Nümunə kodu proqramlaşdırıldıqdan sonra, gözəl nümunələri olan bir LED kubunuz olmalıdır.

Bu mənim ilk təlimatımdır, şərhlər və rəylər xoş gəlir.