3x3x3 LED -kube med Arduino Lib: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Det er andre instrukser om å bygge LED-terninger, denne er annerledes av flere grunner: 1. Den er bygget med et lavt antall hyller-komponenter og kobles direkte til Arduino. 2. Et klart, enkelt å gjengi kretsdiagram er utstyrt med mange bilder. 3. En unik tilnærming brukes til programvaren som gjør programmeringen av kuben enklere og mer uttrykksfull. Nødvendige deler: - 1 Perfboard - 3 NPN -transistorer (2N2222, 2N3904, BC547, etc.) - 12 motstander (~ 220 ohm og ~ 10 k ohm) - 13 overskrifter (hann eller hunn) - 27 lysdioder - ledning

Trinn 1: Forbered lysdiodene

Dette trinnet følger stort sett LED Cube 4x4x4, men vi bygger i stedet en 3x3x3 terning. En kube av denne størrelsen er omtrent så stor som den blir uten å innføre ytterligere kretser og kompleksitet. Vi trenger totalt 27 lysdioder som vil bli gruppert i tre sett med ni. Hvert sett med ni lysdioder vil dele en felles forbindelse mellom katodene (negative ledninger). Jeg vil referere til hvert av disse settene som et "nivå". Hver av de ni lysdiodene på et nivå er koblet til den tilsvarende lysdioden på de to andre nivåene gjennom deres anoder (positive ledninger). Disse vil bli referert til som "kolonner". Hvis det ikke var fornuftig, vil det bli selvforklarende når vi bygger terningen. For å starte bruker vi en drill til å lage en jig av et lite stykke skrap. Jiggen vil holde lysdiodene på plass mens vi lodder dem. Jeg bestemte meg for å plassere hullene rundt 5/8 tommer fra hverandre (~ 15 mm), men den eksakte avstanden er ikke kritisk. Hullet bør passe tett rundt LED -en siden vi ikke vil at de skal bevege seg mens du lodder. Når jiggen er ferdig skal vi bøye katoden til hver LED i en 90 graders vinkel. Katoden kan identifiseres på tre måter: 1) Det er det kortere benet, 2) Det er på den flate siden av en rund LED, 3) den er koblet til det større stykket inne i LED -en. Sørg for å bøye katoden i samme retning for alle lysdiodene. Nå er vi klare til å begynne lodding.

Trinn 2: Lodd lysdiodene

Først plasser ni av lysdiodene i den nybygde jiggen din. Plasser dem slik at beina peker i samme retning mot klokken. Bildene viser katoden som peker med klokken med anoden vendt ut, men jeg ville snu lysdiodene hvis jeg gjorde det igjen for å hindre at benet hindrer visningen av LED -en. Lodd sidene sammen, ett par på hver side. Bruk små klips for å holde beina sammen mens du påfører loddetinnet. Når hver av de fire sidene er loddet, flytter du klippene for å holde hjørnene sammen og påfører loddetinn på hver. Til slutt lodder du katoden på den midterste LED -en til en av sidene og fjerner overflødig. Gjenta tre ganger. Du bør nå ha tre sett med ni lysdioder. Plasser to av settene det ene oppå det andre. Hold avstanden lik avstanden som allerede er etablert mellom lysdioder. Når du er komfortabel med avstanden, kan du klemme hvert sett med ben med to klips, en i hver retning, for å holde bena godt på plass mens du lodder. Du må kanskje bøye deg rundt en LED for å få en god tilkobling. Lodd hvert av de ni parene, ett om gangen. Gjør dette en gang til, og du er ferdig med terningen. Plasser terningen på den ene siden av perfboardet. Sørg for at de ni benene er plassert fra hverandre jevnt mens du leder hvert enkelt gjennom et hull. Brettet mitt har fem hull mellom hvert sett med ben. Du vil forlate så mye plass som mulig i den andre enden av perfboardet for å passe til de forskjellige komponentene. Legg til noen klipp for å holde bena på plass når du er fornøyd med posisjoneringen. La mye ben stikke gjennom bunnen siden dette vil gjøre det lettere å lodde motstandene senere. Snu brettet og lodd hvert ben for å holde dem på plass. Snu terningen tilbake når alle beina er loddet. Til slutt må vi lodde en ledning fra hvert av nivåene ned gjennom bunnen av brettet. Fjern et stykke solid tråd og bøy en liten krok i den ene enden. Heng kroken på en av de midtre LED -bena og før den gjennom et hull på perfboardet. Lodd krokenden for å holde ledningen på plass. Gjenta igjen for de to andre nivåene. Det neste trinnet er å bygge resten av kretsen.

Trinn 3: Bygg kretsen

Kretsen er ganske enkel. Hver av de ni kolonnene vil koble seg til en pinne på Arduino gjennom en strømbegrensende motstand. Hvert av de tre nivåene kobles til bakken via en NPN -transistor når den aktiveres av en Arduino -pinne. Vi bruker totalt 12 utgangspinner på Arduino, men det er 18 lysdioder til strøm. Trikset er at bare et enkelt nivå kan tennes om gangen. Når et nivå er koblet til bakken, kan hver av lysdiodene på det nivået drives individuelt gjennom en av de ni andre Arduino -pinnene. Hvis vi tenner nivåene raskt nok, ser det ut som om alle tre nivåene er tent samtidig. La oss bygge kretsen. Det første trinnet er å forberede de ni strømbegrensende motstandene. Jeg bruker 220 ohm per pinne som vil trekke rundt 22mA. Verdien kan variere avhengig av lysdiodene som brukes, men holder seg mellom 135 og 470 ohm. Hver pinne kan levere opptil 40mA. For å spare rom ønsker vi å lodde motstandene i vertikal posisjon. Bøy den ene ledningen ned slik at begge ledningene er parallelle med hverandre. Gjør dette for alle ni motstandene. Når motstandene er klare, lodder vi dem en etter en. For å gjøre det enkelt skal vi lodde motstandsledningene direkte til de andre komponentene i stedet for å bruke en separat ledning for hver. Den ene enden av motstanden kobles til en kolonne og den andre kobles til en topptekst. Start med den første raden med lysdioder som er nærmest motstandene, og jobb deg tilbake. Når hver rad er ferdig kan du bruke et lite stykke tape til å isolere de overlappende ledningene for å forhindre kortslutning. Se bildene og diagrammet for å se hvordan dette vil se ut når det er ferdig. Nå som kolonnene er ute av veien, er neste trinn å lodde komponentene som styrer nivåene. Basen til en NPN -transistor vil bli aktivert av en Arduino -pinne gjennom en strømbegrensende motstand på 10k (eller deromkring). Dette vil koble det tilsvarende nivået til bakken som lar strøm strømme gjennom lysdiodene. Se bildene og diagrammet. Når de er fullført, bør lysdiodene koble til pinne 2-10 på Arduino, og nivåene skal koble til pinne 11-13, fra bunn til topp. Pinnene kan også konfigureres i programvaren hvis du trenger et annet oppsett. Kretsen er nå fullført, på tide å gå videre til programvaren!

Trinn 4: Bruke programvaren

Jeg fant noen få kodeeksempler som flyter rundt på nettet for å kontrollere en LED -terning. De krevde alle store matriser med binære eller hex -data for å kontrollere lysdiodene. Jeg tenkte at det må være en enklere måte, så jeg begynte å skrive min egen programvare. Min første beslutning var å få programvaren til å speile maskinvaren. Det betydde å adressere hver LED etter kolonne og nivå i stedet for å bruke rådata eller de tradisjonelle x, y, z. Den andre beslutningen var å starte med grunnleggende funksjoner, som å slå et enkelt lys på eller av, og bygge opp derfra. Til slutt bestemte jeg meg for å introdusere to funksjoner som er nyttige for mer interessante effekter. Den ene er en buffer som lar de grunnleggende funksjonene bygge opp mer komplekse mønstre. Den andre er en sekvensfunksjon som tenner en rekke LED -er en om gangen, eller alt på en gang. Biblioteket startet som prosedyrekode og løse funksjoner. Derfra var det veldig enkelt å følge opplæringen for å lage et gjenbrukbart Arduino -bibliotek. Sørg for å laste ned biblioteket og pakke det ut til skissebok/biblioteker. Hvis den er konfigurert riktig, bør du finne et eksempel i Arduino -programvaren under Fil> Eksempler> LedCube> ledcube. Koden er også tilgjengelig på Github på gzip/arduino-ledcube. Takk for at du leste!