3x3x3 LED -terning med Arduino Lib: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

Der er andre instruktioner om at bygge LED-terninger, denne er anderledes af flere årsager: 1. Den er bygget med et lavt antal komponenter på hylden og tilsluttes direkte til Arduino. 2. Et klart, let at gengive kredsløbsdiagram er forsynet med masser af fotos. 3. Der bruges en unik tilgang til softwaren, som gør programmeringen af terningen lettere og mere udtryksfuld. Nødvendige dele: - 1 Perfboard - 3 NPN -transistorer (2N2222, 2N3904, BC547 osv.) - 12 modstande (~ 220 ohm og ~ 10 k ohm) - 13 overskrifter (han eller hun) - 27 lysdioder - Wire

Trin 1: Forbered lysdioderne

Dette trin følger stort set LED Cube 4x4x4, men vi bygger i stedet en 3x3x3 terning. En terning af denne størrelse er omtrent lige så stor som den bliver uden at indføre yderligere kredsløb og kompleksitet. Vi skal bruge i alt 27 lysdioder, der vil blive grupperet i tre sæt med ni. Hvert sæt med ni lysdioder deler en fælles forbindelse mellem deres katoder (negative afledninger). Jeg vil betegne hvert af disse sæt som et "niveau". Hver af de ni lysdioder på et niveau er forbundet med den tilsvarende LED på de to andre niveauer gennem deres anoder (positive afledninger). Disse vil blive omtalt som "kolonner". Hvis det ikke gav mening, vil det blive selvforklarende, når vi bygger terningen. Til at starte bruger vi en boremaskine til at lave en jig ud af et lille stykke skrot. Jiggen holder LED'erne på plads, mens vi lodder dem. Jeg besluttede at placere hullerne omkring 5/8 tommer fra hinanden (~ 15 mm), men den nøjagtige afstand er ikke kritisk. Hullet skal have en tæt pasform omkring LED'en, da vi ikke vil have dem til at bevæge sig rundt under lodning. Når jiggen er færdig, vil vi bøje katoden på hver LED i en 90 graders vinkel. Katoden kan identificeres på tre måder: 1) Det er det kortere ben, 2) Det er på den flade side af en rund LED, 3) den er forbundet med det større stykke inde i LED'en. Sørg for at bøje katoden i samme retning for alle lysdioderne. Nu er vi klar til at begynde lodning.

Trin 2: Lodd lysdioderne

Først placeres ni af lysdioderne i din nybyggede jig. Placer dem, så benene peger i samme retning mod uret. Billederne viser katoden, der peger med uret med anoden vendt ud, men jeg ville vende lysdioderne rundt, hvis jeg gjorde det igen for at forhindre benet i at blokere udsigten til LED'en. Lod lodderne sammen, et par på hver side. Brug små clips til at holde benene fastspændt, mens loddet påføres. Når hver af de fire sider er loddet, skal du flytte clipsene for at holde hjørnerne sammen og anvende loddetin på hver. Til sidst loddes katoden på den midterste LED til en af siderne og trimmes det overskydende væk. Gentag tre gange. Du skulle nu have tre sæt med ni lysdioder. Placer to af sættene oven på hinanden. Hold afstanden lig med den afstand, der allerede er etableret mellem lysdioder. Når du er fortrolig med afstanden, kan du klemme hvert sæt ben ved hjælp af to klip, en i hver retning, for at holde benene fast på plads under lodning. Du skal muligvis bøje rundt om en LED for at få en god forbindelse. Lod hver af de ni par, et ad gangen. Gør dette endnu en gang, og du er færdig med terningen. Placer terningen på den ene side af perfboardet. Sørg for, at de ni ben er placeret jævnt fra hinanden, mens du leder hvert enkelt gennem et hul. Mit bord har fem huller mellem hvert sæt ben. Du vil efterlade så meget plads som muligt i den anden ende af perfboardet for at passe til de forskellige komponenter. Tilføj et par klip for at holde benene på plads, når du er tilfreds med placeringen. Lad masser af ben stikke gennem bunden, da dette vil gøre det lettere at lodde modstandene senere. Vend brættet om og lod hvert ben for at holde dem på plads. Vend terningen tilbage, når alle benene er loddet. Endelig skal vi lodde et bly fra hvert af niveauerne ned gennem bunden af brættet. Fjern et stykke massiv tråd og bøj en lille krog i den ene ende. Hæng krogen på et af de midterste LED -ben og før det gennem et hul på perfboardet. Lod lodkrogenden for at holde tråden på plads. Gentag igen for de to andre niveauer. Det næste trin er at bygge resten af kredsløbet.

Trin 3: Byg kredsløbet

Kredsløbet er ret simpelt. Hver af de ni kolonner forbinder til en pin på Arduino gennem en strømbegrænsende modstand. Hvert af de tre niveauer forbinder til jorden via en NPN -transistor, når den aktiveres af en Arduino -pin. Vi bruger i alt 12 output pins på Arduino, men der er 18 LED'er til strøm. Tricket er, at kun et enkelt niveau kan tændes ad gangen. Når et niveau er forbundet til jorden, kan hver af lysdioderne på det niveau drives individuelt via en af de ni andre Arduino -ben. Hvis vi tænder niveauerne hurtigt nok, vil det se ud som om alle tre niveauer er tændt på samme tid. Lad os bygge kredsløbet. Det første trin er at forberede de ni strømbegrænsende modstande. Jeg bruger 220 ohm pr. Stift, som vil trække omkring 22mA. Værdien kan variere afhængigt af de lysdioder, der bruges, men forbliver mellem ca. 135 og 470 ohm. Hver pin kan levere op til 40mA. For at spare plads ønsker vi at lodde modstandene i en lodret position. Bøj den ene ledning nedad, så begge elektroder er parallelle med hinanden. Gør dette for alle ni modstande. Når modstandene er klar, lodder vi dem en efter en. For at gøre det let vil vi lodde modstandsledningerne direkte til de andre komponenter i stedet for at bruge en separat ledning til hver. Den ene ende af modstanden vil forbinde til en kolonne, og den anden vil forbinde til et overskrift. Start med den første række LED'er, der er tættest på modstandene, og arbejd dig tilbage. Når hver række er færdig, kan du bruge et lille stykke tape til at isolere de overlappende ledninger for at forhindre kortslutning. Se billederne og diagrammet for at se, hvordan dette vil se ud, når det er færdigt. Nu hvor kolonnerne er ude af vejen, er det næste trin at lodde de komponenter, der styrer niveauerne. Basen af en NPN -transistor aktiveres af en Arduino -pin gennem en strømbegrænsende modstand på 10k (eller deromkring). Dette vil forbinde det tilsvarende niveau med jorden, hvilket vil tillade strøm at strømme gennem lysdioderne. Se billeder og diagram. Når de er færdige, skal lysdioderne tilsluttes stifterne 2-10 på Arduino, og niveauerne skal forbinde til stifterne 11-13, fra bund til top. Stifterne kan også konfigureres i softwaren, hvis du har brug for en anden opsætning. Kredsløbet er nu færdigt, tid til at gå videre til softwaren!

Trin 4: Brug af softwaren

Jeg fandt et par kodeeksempler, der flyder rundt på nettet til styring af en LED -terning. De krævede alle store arrays med binære eller hex -data for at styre LED'erne. Jeg tænkte, at der må være en lettere måde, så jeg satte mig for at skrive min egen software. Min første beslutning var at få softwaren til at spejle hardware. Det betød at adressere hver LED efter kolonne og niveau i stedet for at bruge rådata eller de traditionelle x, y, z. Den anden beslutning var at starte med grundlæggende funktioner, som at tænde eller slukke et enkelt lys og bygge op derfra. Endelig besluttede jeg at introducere to funktioner, der er nyttige til mere interessante effekter. Den ene er en buffer, der gør det muligt for de grundlæggende funktioner at opbygge mere komplekse mønstre. Den anden er en sekvensfunktion, der tænder en række LED'er en ad gangen eller alt på én gang. Biblioteket startede som procedurekode og løse funktioner. Derfra var det meget let at følge vejledningen for at oprette et genanvendeligt Arduino -bibliotek. Sørg for at downloade biblioteket og pakke det ud til skitsebog/biblioteker. Hvis den er konfigureret korrekt, skal du finde et eksempel i Arduino -softwaren under Filer> Eksempler> LedCube> ledcube. Koden er også tilgængelig på Github på gzip/arduino-ledcube. Tak fordi du læste!