4x4x4 Led Cube: 13 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hvorfor bygge denne LED -terning?

* Når du er færdig, kan du vise smukt og indviklet mønster.

* Det får dig til at tænke og løse problemer.

* Det er sjovt og tilfredsstillende at se, hvor godt det hele hænger sammen.

* Det er et lille og overskueligt projekt for alle, der er nye inden for lodning og elektronik, og det er stadig stort nok til at vise blændende og imponerende mønstre.

* Arduino -koden er ret nem at administrere.

* En relativt lav pris for en høj underholdning og det enorme beløb, du vil lære, hvis du er ny inden for elektronik.

Først vil jeg vise dig, hvordan du laver denne hurtige 4x4x4 ledterning, der kun kræver et par timers arbejde for at blive sat op (når du laver jigs), men også er et robust design. Jeg vil gøre mit bedste for at forklare, så alle forstår mine designvalg. Endelig vil jeg forklare, hvordan man programmerer nye mønstre på 2 forskellige måder.

Forbrugsvarer

Dele:

1. 10 cm * 15 cm prototypebord - 1x $ 2 stk
2. sn74hc595n - 2x $ 0,57 stk
3. 120 ohm modstande - 16x $ 0,04 ea (Værdien afhænger af din LED se trin 7)
4. 10k ohm modstande - 4x $ 0,10 stk
5. FQP20n06l N kanal MOSFETS - 4x $ 0,95 stk
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 stk
7. 5,5 mm DC -stik - 1x valgfri $ 0,35 stk
8. Fortinnet kobbertråd 20 AWG - 15ft $ 0,12/ft
9. Båndkabel 40 leder eller anden small gauge (AWG) wire - mindre end 1ft $ 2,3/ft
10. 5 mm krydsfiner 6 ", 12" - 1 x $ 2 stk
11. lodde.8mm - 1x $ 10,89 stk
12. 1 "x 6" x 4 'bord - 6 "$ 8,39 stk
13. 5 mm diffuse lysdioder - 64 $ 15 kit
14. 100nf keramikkappe - 2x $ 0,25 stk

Anslået pris pr. Terning: $ 40 (hvis dele købes i løs vægt, vil prisen pr. Falde betydeligt)

Værktøjer:

1. Nålestang x2
2. Skylleskærere eller sideskærere
3. Loddekolbe
4. Wire strippere
5. Bordsav
6. Bor (boremaskine anbefales)
7. Hacksav eller båndsav
8. Computer til programmering

Trin 1: Den første jig **

Den første jig består af 2) 0,8 mm bor, prototypebord og et 5 mm hul til LED'en. Start med at tage dit prototypebord (mindst 2 cm bredt og 2,54 mm (0,1 ") mellemrum mellem hullerne) markér den første prik på en af brættets kanter. Marker derefter i en lige linje endnu et mærke efter at have flyttet op 3 yderligere huller. Marker derefter prikken, der er 2 huller længere oppe (se billede nr. 1). Næste i midten mærket hul bor et 5 mm hul, jeg brugte en 13/64 tommer bit, og det fungerede fint. Det er bedst, hvis du brug mindre bits og arbejd dig op til 13/64 tommer bare for at sikre, at det er perfekt centreret i hullet, hvis det ikke er hele terningen vil være slukket. Brug derefter 0,8 mm bitene på den ydre markering til lidt at udvide Sørg for, at alle huller er vinkelret på prototypebrættet, hvis det er muligt, brug en boremaskine, men en håndboremaskine fungerer. Klip 3) 1 "firkanter Det er lettest at bruge en båndsav, men en håndsav vil også fungere. Med elmers lim laves en lille træstak med alle kanterne på linje med hinanden. Lim det til sidst til prototypebordet, klem det hele sammen og vent. Når alt er tørt, bores alt igen, så hullerne i prototypebrættet går hele vejen gennem træets bagside. Placer de 0,8 mm bits i hullet, der blev lavet på kanten. Hvis alt blev udført korrekt, skulle det ligne billede nr. 2.

** Jiggene på billedet er designet til at lave en 8*8*8 LED -terning, så de er lidt store. Din jig vil være mindre. Disse jigs er baseret på Steve Manleys designs til hans 8*8*8 RGB LED -terning. Det ser og fungerer godt. Jeg vil anbefale at tjekke hans videoer.

hans you-tube kanal

Trin 2: Den anden jig **

Den anden jig er lavet af 5 mm krydsfiner. Start med at markere og skære 3 stykker, der er 4 "x 2" til dette, jeg brugte en båndsav, men en håndsav ville også fungere. På en af brikkerne markeres 1 "på 2" -siden i begge ender og tegnes en streg mellem de to. På den 4 "side går du 1/2" på den tidligere lavet linje, det næste mærke skal være 1 "fra den nuværende fortsæt, indtil du når enden af brættet. De to andre stykker skal justeres og limes sammen med elmers lim. Når limen er tør, tager du både den markerede sektion og den limede sektion, så de klemmes sammen. Bor 5 mm (13/64) huller ud ved, hvor linjerne krydsede på brættet. Det sidste trin er at lave de sammenlimede styks huller større gik jeg med 1/4 ".

Trin 3: Den tredje jig **

Den tredje jig er lavet af et stykke på 1 "x 6". Skær først brættet ned i en mere overskuelig sektion på cirka 5 "lang. Når dette er gjort, kan du tage det med til en bordsav for at skære lundene ca. 1/4 i dybden, hvilken som helst orientering vil fungere. De skal have en afstand på 1 tommer fra midten til midten af lundene. Tanden (slidsen, der er lavet af savbladet) skal være 0,1 "bred. Start med at skære den første slot tommer fra kanten af brættet. Luk derefter saven og flyt hegnet over 1 "gentag denne proces, indtil du har skåret 4 slots ind i dit bræt. Jiggen skal ligne billedet ovenfor.

Trin 4: Brug af den første jig

Dette er den mest ensformige del af bygningen, der bøjer alle ledningerne på LED'erne. Grunden til at du vil bruge denne jig er for at få en robust konstruktion, der ser godt ud. Tag din første jigbøjning af katoden (kort bly se billede 2) op til det tættere (0,2 ) bor, derefter vikle den rundt om boret og løsne. Tag anoden og bøj den omkring den anden bit og løsne. Skær den ekstra føre med skylleskærere / sideskærere og fjerne lysdioden. Flad både anoden og katoden. Vrid katoden 90 grader, så den vender nedad (se billede 3) fortsæt processen 63 gange mere.

Bemærk: Det er ofte nyttigt at have en lille nåletang til at bøje lederne omkring borene.

Trin 5: Brug af den anden jig

Inden vi bruger denne jig, skal vi rette og skære vores 20 gauge (awg) fortinnede kobbertråd. Afskær først mindst 36 4 "ledningsdele, det er bedst, hvis du laver 4 sektioner mere, fordi det gør terningen symmetrisk (Bemærk: det er nyttigt at rette større dele af tråden ud, før du skærer den i længden, men i begge tilfælde ville det fungere For at rette tråden skal du bare tage to tænger og trække lidt fra hver ende og strække tråden lidt. Denne metode er vanskelig, så hvis du har en skruestik, kan du klemme wiren ind i skruen og trække derfra, og du vil blive meget bedre resultater nemmere. Når du har forberedt al ledningen, placeres 4 lysdioder i jig nr. 2 (se billede nr. 2), og katoden skal vende væk fra dig. Placer en af de 4 "ledninger gennem katodsløjferne, der lodder alle 4 samlinger (det anbefales, at du tester alle lysdioder, før du lodder). Når du har loddet alle lysdioderne op, løftes den øverste sektion op og trykkes på jiggen, så de afrundede ender af lysdioderne på den flade overflade. Rækken af lysdioder skal springe ud. Gør nu denne proces 16 gange mere.

Trin 6: Brug af den tredje jig

Nu hvor du har udført alle dine 16 rækker af lysdioder, er det tid til at bruge den sidste jig. Tag 4 strimler af lysdioder, og placer metalforbindelsestrådene ned i en af åbningerne, og sørg for, at alle hullerne fra de forskellige sektioner flugter. Indsæt en af dine ledningssektioner nedefra og op i de resterende huller i den kolonne. Sørg for, at den er firkantet, og lod derefter alle 16 forbindelser, og fortsæt med at lave 3 mere.

Trin 7: Elektronikken

Den første ting du skal gøre er at beregne de 16 modstande, der er nødvendige for at terningen kan fungere. Dette kan gøres gennem denne lommeregner eller denne formel Modstand = (spændingskilde - LED -spænding) / LED -strøm. Det eneste problem er, at sælgeren ofte ikke giver de nødvendige værdier. Hvis du bruger linket til det LED -kit, jeg fik, har de gule lysdioder brug for 120 ohm, fordi de er 2v og for blå 75 ohm 3v. Hvis du ikke vil bekymre dig om dette, kan du bare bruge de 220 ohm, der følger med i sættet, de skal fungere fint, men din terning vil til tider være lidt svag, den gule kan være lidt at dæmpe (den lyseste farve, jeg har fundet fra dette kit er blå, eksklusive hvide som ikke er diffunderede).

Trin 8: Elektronikken

Så nu har du 2 muligheder, du kan gå ud af skematikken herunder/oprette dit eget layout ved hjælp af billederne for at hjælpe med et godt layout, bestille en brugerdefineret printkort ved hjælp af Gerber -filen nedenfor (fantastisk, hvis du laver flere).

PCB og skematisk- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Trin 9: Lodning af terningen til prototypebordet

Nu hvor du har elektronikken forbundet, skal du tage de 4 lodrette sektioner, som du lavede tidligere. Placer en af sektionerne i som vist på det første billede loddet den for at sikre, at den er firkantet med prototypebordet. Tilføj en anden med 9 huller imellem finish ved at tilføje de sidste 2 på samme måde.

Trin 10: Tilslutning af lagene

Dernæst skal du forbinde de fælles katodelag tage et stykke ledning, der er blevet rettet, og læg det på det stykke fælles katodetråd, der stikker ud, og lav en loddemetal ved hvert kryds. Du skal gøre mindst 4, men du vil måske bemærke, at jeg gjorde dette på begge sider for at få terningen til at se symmetrisk ud. Når du har udført alle lagforbindelserne, skal du tilføje ledning fra prototypebordet til lagene i terningen. Dette kan gøres ved at tage en rettet ledningssektion, der har en 90 graders bøjning på den, der stikker ud omkring en 1/2 . Stik den lange ende af tråden tæt på, hvor du ville tilslutte det første lag lodde den til lag. gentag mens du bevæger dig ud af et hul og går til det næste lag. Når du får alle 4 lagforbindelser færdige, skal du gå til det næste trin.

Trin 11: Sidste bit af ledninger

Den næste del er at forbinde afløbet af MOSFET'erne til lagene se det første billede. Når det er gjort, skal du slutte output fra skiftregisterne til kolonnerne i terningen. Se skematisk for flere detaljer.

Trin 12: Programmering af din terning

Du har 3 muligheder for kodning af terningen, brug de medfølgende koder, brug arduino eller brug arduino med python for at opnå en lettere kodningsoplevelse. Den eneste, jeg skal forklare, er arduino med python, fordi det er den letteste at bruge, men du skal bruge lidt erfaring med arduino/sprogstrukturen. Start med at downloade alle links for at starte med arduino -software og slutte med tkinter -biblioteket til python. Den måde, python -editoren fungerer på, er for det meste selvforklarende, bare kør pythonkoden nedenunder. Når du trykker på gem -knappen, spytter python -skallen binære bytes ud, som du skal indsætte i arduino -arrayet, der siger dias. Du bliver derefter nødt til at tilføje forsinkelser i arduino -arrayet, der siger delay_array antallet af dias, du har, er det antal forsinkelser, du har brug for. Det maksimale antal dias, du kan bruge, er 150 på grund af arduino nanos hukommelse, det lyder som meget, men når du begynder at lave grafiske oversættelser, tærer det hurtigt på det tal.

Koderne er i grupper på 3, fordi jeg ikke kunne få dem til at downloade som en fil undtagen python -filen.

filgrupperinger (alle filer i gruppen skal sættes i den samme mappe for at den fungerer korrekt)

hårdt kodet arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte kodede filer (klare, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (4x4x4 kodegenerator V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

docs.python.org/3/library/tkinter.html#mod…

Trin 13: Det er udført

På dette tidspunkt skulle du være i stand til at vise mindst få mønstre på din terning, og forhåbentlig gik alt glat.

Hvis du har spørgsmål, så stil nedenunder i kommentarerne.