4x4x4 Led Cube: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Hvorfor bygge denne LED -terningen?

* Når du er ferdig kan du vise et vakkert og intrikat mønster.

* Det får deg til å tenke og løse problemer.

* Det er morsomt og tilfredsstillende å se hvor godt alt kommer sammen.

* Det er et lite og håndterbart prosjekt for alle som er nye innen lodding og elektronikk å lære, og er fremdeles stort nok til å vise blendende og imponerende mønstre.

* Arduino -koden er ganske enkel å administrere.

* En relativt lav kostnad for høy underholdning og det enorme beløpet du vil lære hvis du er ny innen elektronikk.

Først vil jeg vise deg hvordan du lager denne raske 4x4x4 ledede terningen som bare krever noen få timers arbeid for å bli satt opp (når du har gjort jiggene), men også er en solid design. Jeg skal prøve mitt beste for å forklare slik at alle forstår designvalgene mine. Til slutt vil jeg forklare hvordan du programmerer nye mønstre på 2 forskjellige måter.

Rekvisita

Deler:

1. 10 cm * 15 cm prototypebrett - 1x $ 2 stk
2. sn74hc595n - 2x $ 0,57 stk
3. 120 ohm motstander - 16x $ 0,04 ea (Verdien er avhengig av LED -en din, se trinn 7)
4. 10k ohm motstander - 4x $ 0,10 stk
5. FQP20n06l N -kanal MOSFETS - 4x $ 0,95 stk
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 ea
7. 5,5 mm dc -kontakt - 1x valgfri $ 0,35 ea
8. Fortinnet kobbertråd 20 AWG - 15ft $ 0,12/ft
9. Båndkabel 40 leder eller annen liten måler (AWG) ledning - mindre enn 1,3 meter
10. 5 mm kryssfiner 6 ", 12" - 1 x $ 2 stk
11. lodding.8mm - 1x $ 10,89 stk
12. 1 "x 6" x 4 'brett - 6 "$ 8,39 ea
13. 5 mm diffuse lysdioder - kit for $ 15
14. 100nf keramisk hette - 2x $ 0,25 stk

Anslått kostnad per kube: $ 40 (hvis deler kjøpes i bulk vil kostnaden per falle betydelig)

Verktøy:

1. Nåletang x2
2. Skyll kuttere eller sidekuttere
3. Loddejern
4. Wire strippere
5. Bordsag
6. Drill (Drill press anbefales)
7. Hacksag eller båndsag
8. Datamaskin for programmering

Trinn 1: Den første jiggen **

Den første jiggen består av 2) 0,8 mm bor, prototypebrett og et 5 mm hull for LED -en. Start med å ta prototypebrettet (minst 2 cm bredt og 2,54 mm (0,1 tommer) mellom midten til hullene) merk den første prikken på en av kantene på brettet. Deretter merker du i en rett linje et nytt merke etter at du har flyttet opp 3 hull til. Merk deretter prikken som er 2 hull lenger opp (se bilde nr. 1). Neste i midten merket hull borer du et 5 mm hull jeg brukte en 13/64 tommer bit og det fungerte fint. Det er best hvis du bruk mindre biter og arbeid deg opp til 13/64 tommer bare for å være sikker på at den er perfekt sentrert i hullet hvis det ikke er hele kuben vil være av. Deretter bruker du 0,8 mm biter på den ytre merkingen for å utvide Sørg for at alle hullene er vinkelrett på prototypebrettet hvis det er tilgjengelig. Bruk en boremaskin, men en håndbor fungerer. Klipp 3) 1 firkanter Det er lettest å bruke en båndsag, men en håndsag vil også fungere. Med elmers lim lager du en liten trebunke med alle kantene på linje med hverandre. Lim det til slutt til prototypebrettet, klem alt sammen og vent. Når alt er tørt, borer du alt på nytt slik at hullene i prototypebrettet går helt gjennom trebunnen. Plasser de 0,8 mm bitene i hullet som ble laget på kanten. Hvis alt ble gjort riktig skulle det se ut som bilde nr. 2.

** Jiggene på bildet er designet for å lage en 8*8*8 LED -terning, så de er litt store. Jiggen din blir mindre. Disse jiggene er basert på Steve Manleys design for hans 8*8*8 RGB LED -terning. Det ser og fungerer bra. Jeg vil anbefale å sjekke videoene hans.

You-Tube-kanalen hans

Trinn 2: Den andre jiggen **

Den andre jiggen er laget av 5 mm kryssfiner. Start med å merke og kutte 3 stykker som er 4 "x 2" for dette jeg brukte en båndsag, men en håndsag ville også fungere. På en av brikkene merker du 1 "på 2" -siden i begge ender og tegner en linje mellom de to. På 4 "siden går du inn 1/2" på den tidligere laget linjen. Det neste merket skal være 1 "fra den nåværende, fortsett til du kommer til enden av brettet. De to andre brikkene skal justeres og limes sammen med elmers lim. Når limet er tørt, tar du både den merkede delen og den limte delen, slik at de klemmes sammen. Bor ut 5 mm (13/64) hull ved linjene krysser på brettet. Det siste trinnet er å lage hullene som er limt sammen. større gikk jeg med 1/4 ".

Trinn 3: Den tredje jiggen **

Den tredje jiggen er laget av et stykke på 1 "x 6". Skjær først brettet ned i en mer håndterlig seksjon på ca 5 "lang. Når dette er gjort kan du ta det med til en bordsag for å kutte lundene omtrent 1/4 i dybden, hvilken som helst orientering vil fungere. De bør ha et mellomrom på 1 tommer senter til midten av lundene. Tappen (sporet laget av sagbladet) skal være 0,1 "bred. Start med å kutte den første sporet tommer fra kanten av brettet. Slå deretter av sagen og flytt gjerdet over 1 "gjenta denne prosessen til du har 4 spor skåret inn i brettet. Jiggen skal se ut som bildet ovenfor.

Trinn 4: Bruke den første jiggen

Dette er den mest monotone delen av konstruksjonen som bøyer alle ledningene til LED -ene. Grunnen til at du vil bruke denne jiggen er for å få en solid konstruksjon som ser bra ut. Ta den første jiggen, bøy katoden (kort ledning se bilde 2) opp til den nærmere (0,2 ) borekronen, vikle den rundt borkronen og løsne. Ta anoden og bøy den rundt den andre biten og løsne. Kutt den ekstra føre med flush cutters / sidekuttere og fjern lysdioden. Flat ut både anoden og katoden. Vri katoden 90 grader slik at den vender ned (se bilde 3) fortsett prosessen 63 ganger til.

Merk: Det er ofte nyttig å ha en liten nåletang for å bøye ledningene rundt borekronene.

Trinn 5: Bruke den andre jiggen

Før vi bruker denne jiggen må vi rette og kutte vår 20 gauge (awg) fortinnede kobbertråd. Kutt først av minst 36 4 "ledningsdeler, det er best hvis du lager ytterligere seks deler fordi det gjør terningen symmetrisk (merk: det er nyttig å rette ut større deler av ledningen før du kutter den i lengde, men uansett ville det fungere For å rette ut ledningen, ta bare en tang og trekk litt fra hver ende og strekk tråden litt. Denne metoden er vanskelig, så hvis du har en skrue, kan du klemme ledningen inn i skruen og trekke derfra, så blir du mye bedre blir enklere. Når du har klargjort ledningen, plasserer du 4 lysdioder i jigg nr. 2 (se bilde nr. 2). Katoden skal vende vekk fra deg. Plasser en av de 4 "ledningsseksjonene gjennom katodeløkkene og lodd alle fire leddene (det anbefales at du tester alle lysdioder før du lodder). Når du har loddet, løfter alle lysdiodene opp den øverste delen og trykker på jiggen slik at de avrundede endene av lysdiodene på den flate overflaten. Raden med lysdioder skal dukke opp. Gjør denne prosessen 16 ganger til.

Trinn 6: Bruke den tredje jiggen

Nå som du har gjort alle de 16 radene med lysdioder, er det på tide å bruke den siste jiggen. Ta 4 strimler med lysdioder og legg metallkoblingstrådene ned i en av sporene, og sørg for at alle hullene fra de forskjellige seksjonene er i linje. Sett en av ledningsseksjonene dine nedenfra og opp i de gjenværende hullene i kolonnen. Sørg for at den er firkantet, lodd deretter alle 16 tilkoblingene og fortsett med å gjøre 3 til.

Trinn 7: Elektronikken

Det første du må gjøre er å beregne de 16 motstandene som er nødvendig for at kuben skal fungere. Dette kan gjøres gjennom denne kalkulatoren eller denne formelen Motstand = (spenningskilde - LED -spenning) / ledestrøm. Det eneste problemet er at selgeren ofte ikke gir de nødvendige verdiene. Hvis du bruker lenken for LED -settet jeg fikk, trenger de gule lysdiodene 120 ohm fordi de er 2v og for blå 75 ohm 3v. Hvis du ikke vil bekymre deg for dette, kan du bare bruke 220 ohm som følger med i settet, de skal fungere fint, men terningen din vil være litt svak til tider kan den gule være litt å dempe (den lyseste fargen jeg har funnet fra dette settet er blått, unntatt hvitt som ikke er diffust).

Trinn 8: Elektronikken

Så nå har du 2 alternativer du kan gå ut av skjemaet nedenfor/lage ditt eget oppsett ved hjelp av bildene for å hjelpe til med et godt oppsett, bestille en tilpasset PCB ved hjelp av Gerber -filen som er funnet nedenfor (flott hvis du lager flere).

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

Trinn 9: Lodding av terningen til prototypebordet

Nå som du har elektronikken koblet sammen må du ta de 4 vertikale seksjonene du lagde tidligere. Plasser en av seksjonene i som vist på det første bildet, og lodd den for å sikre at den er firkantet med prototypebrettet. Legg til en annen med 9 hull mellom mål ved å legge til de to siste på samme måte.

Trinn 10: Koble sammen lagene

Deretter må du koble de vanlige katodelagene. Ta et stykke ledning som er rettet opp og legg det på den vanlige katodetråden som stikker ut. Lag en loddetinn i hvert kryss. Du må gjøre minst 4, men du vil kanskje legge merke til at jeg gjorde dette på begge sider for å få terningen til å se symmetrisk ut. Etter at du har gjort alle lagtilkoblingene må du legge til ledning fra prototypebrettet til lagene i kuben. Dette kan gjøres ved å ta en rett ledningsseksjon som har en 90 graders bøyning på den som stikker ut omtrent 1/2 . Hold den lange enden av ledningen nær der du ønsker å koble til det første lagets lodde den til lag. gjenta mens du beveger deg ut av et hull og går til neste lag. Når du er ferdig med alle fire lagstilkoblingene, går du til neste trinn.

Trinn 11: Siste ledninger

Den neste delen er å koble avløpet til MOSFETene til lagene, se det første bildet. Når det er gjort, kobler du utgangene til skiftregistrene til kolonnene i kuben. Se skjematisk for flere detaljer.

Trinn 12: Programmering av kuben

Du har tre alternativer for å kode kuben, bruk de medfølgende kodene, bruk arduino, eller bruk arduino med python for å oppnå en enklere kodeopplevelse. Den eneste jeg skal forklare er arduino med python på grunn av at den er den enkleste å bruke, men du trenger bare litt erfaring med arduino/språkstrukturen. Start med å laste ned alle koblingene for å starte med arduino -programvare og slutte med tkinter -biblioteket for python. Måten python -editoren fungerer på er for det meste selvforklarende, bare kjør pythonkoden nedenfor. Når du trykker på lagre -knappen, vil python -skallet spytte ut binære byte som du må lime inn i arduino -arrayet som sier lysbilder. Du må deretter legge til forsinkelser i arduino -matrisen som sier delay_array antall lysbilder du har er antall forsinkelser du trenger. Maksimalt antall lysbilder du kan bruke er 150 på grunn av arduino nanos minne, det høres ut som mye, men når du begynner å gjøre grafiske oversettelser, tærer det raskt på det tallet.

Kodene er i grupper på 3 fordi jeg ikke kunne få dem til å laste ned som en fil bortsett fra python -filen.

filgrupperinger (alle filer i gruppen må settes i samme mappe for at den skal fungere skikkelig)

hardkodet arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte -kodede filer (klar, enkel_programmering_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…

Trinn 13: Det er gjort

På dette tidspunktet bør du kunne vise minst få mønstre på kuben din, og forhåpentligvis gikk alt greit.

Spør nedenfor i kommentarene hvis du har spørsmål.