4x4x4 Led Cube: 13 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Γιατί να φτιάξετε αυτόν τον κύβο LED;

* Όταν τελειώσετε, μπορείτε να εμφανίσετε όμορφο και περίπλοκο μοτίβο.

* Σε κάνει να σκέφτεσαι και να λύνεις το πρόβλημα.

* Είναι διασκεδαστικό και ικανοποιητικό να βλέπεις πόσο καλά συνδυάζονται όλα.

* Είναι ένα μικρό και διαχειρίσιμο έργο για οποιονδήποτε είναι νέο στη συγκόλληση και τα ηλεκτρονικά για να μάθει, και είναι ακόμα αρκετά μεγάλο για να εμφανίζει εκθαμβωτικά και εντυπωσιακά μοτίβα.

* Ο κωδικός arduino είναι αρκετά εύκολος στη διαχείριση.

* Ένα σχετικά χαμηλό κόστος για υψηλή ψυχαγωγία και το τεράστιο ποσό που θα μάθετε αν είστε νέοι στα ηλεκτρονικά.

Πρώτα θα σας δείξω πώς να φτιάξετε αυτόν τον γρήγορο κύβο 4x4x4 led που απαιτεί μόνο λίγες ώρες εργασίας για να ρυθμιστεί (μόλις φτιάξετε τα παζλ) αλλά είναι επίσης στιβαρό σχέδιο. Θα προσπαθήσω με όλες μου τις δυνάμεις να εξηγήσω έτσι ώστε όλοι να κατανοήσουν τις σχεδιαστικές μου επιλογές. Τέλος, θα εξηγήσω πώς να προγραμματίσετε νέα μοτίβα με 2 διαφορετικούς τρόπους.

Προμήθειες

Μέρη:

1. Πρωτότυπος πίνακας 10cm * 15cm - 1x $ 2 εκ
2. sn74hc595n - 2x $ 0,57 ea
3. Αντίσταση 120 ohm - 16x $ 0,04 ea (η τιμή εξαρτάται από το LED σας βλ. Βήμα 7)
4. 10k ohm αντιστάσεις - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N MOSFETS καναλιού - 4x $ 0,95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 εκ
7. Υποδοχή dc 5,5 mm - 1x προαιρετικά 0,35 $ ετη
8. Κασσιτερωμένο σύρμα χαλκού 20 AWG - 15 πόδια 0,12 $/πόδια
9. Καλώδιο κορδέλας 40 αγωγός ή άλλο μικρό καλώδιο μετρητή (AWG) - λιγότερο από 1ft 2,3 $/πόδια
10. Κόντρα πλακέ 5mm 6 ", 12" - 1 x $ 2 εκ
11. συγκόλληση.8mm - 1x $ 10,89 ea
12. 1 "x 6" x 4 'σανίδα - 6 "$ 8,39 ea
13. 5mm διάχυτα LED - κιτ 64 $ 15 $
14. Κεραμικό καπάκι 100nf - 2x $ 0,25 ea

Εκτιμώμενο κόστος ανά κύβο: $ 40 (αν αγοράσετε μέρη χύμα, το κόστος ανά θα μειωθεί σημαντικά)

Εργαλεία:

1. Πένσα μύτης βελόνας x2
2. Κόφτες έκπλυσης ή Πλευρικά κοπτικά
3. Συγκολλητικό σίδερο
4. Απογυμνωτές καλωδίων
5. Επιτραπέζιο πριόνι
6. Τρυπάνι (συνιστάται πρέσα τρυπανιών)
7. Πριόνι ή πριόνι μπάντας
8. Υπολογιστής για προγραμματισμό

Βήμα 1: The First Jig **

Η πρώτη σέλα αποτελείται από 2) τρυπάνια 0,8mm, πίνακα πρωτοτύπων και μια τρύπα 5mm για το LED. Ξεκινήστε παίρνοντας τον πίνακα πρωτοτύπων (πλάτος τουλάχιστον 2 εκατοστών και κεντρικό διάστημα 2,54 χιλιοστών (0,1”) στο κέντρο των οπών) σημειώστε την πρώτη κουκκίδα σε μία από τις άκρες του πίνακα. Στη συνέχεια, σε ευθεία γραμμή αφήστε ένα άλλο σημάδι μετά τη μετακίνηση επάνω 3 ακόμη τρύπες. Στη συνέχεια, σημειώστε την κουκκίδα που είναι 2 τρύπες πιο πάνω (δείτε εικόνα #1). Στη συνέχεια, στο κενό με τρύπα τρυπήστε μια τρύπα 5mm, χρησιμοποίησα ένα κομμάτι 13/64 ιντσών και λειτούργησε καλά. Είναι καλύτερο αν χρησιμοποιήστε μικρότερα κομμάτια και προχωρήστε μέχρι τις 13/64 ίντσες για να βεβαιωθείτε ότι είναι τέλεια κεντραρισμένο στην τρύπα, αν δεν είναι ολόκληρος ο κύβος θα είναι απενεργοποιημένος. Στη συνέχεια, στην εξωτερική σήμανση χρησιμοποιήστε τα κομμάτια 0,8 mm για να διευρύνετε ελαφρώς το τρύπες. Βεβαιωθείτε ότι όλες οι τρύπες είναι κάθετες στον πίνακα πρωτοτύπων, εάν υπάρχουν, χρησιμοποιήστε μια πρέσα τρυπανιών, αλλά ένα τρυπάνι χειρός θα λειτουργήσει. Κόψτε 3) τετράγωνα 1 Είναι ευκολότερο να χρησιμοποιήσετε ένα πριόνι ταινίας, αλλά θα λειτουργήσει επίσης ένα πριόνι χειρός. Με κόλλα elmer κάντε μια μικρή στοίβα ξύλου με όλες τις άκρες να ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους. Τέλος, κολλήστε το στον πίνακα πρωτοτύπων, σφίξτε το όλα μαζί και περιμένετε. Μόλις στεγνώσουν όλα, ξανατρυπήστε τα πάντα, έτσι ώστε οι τρύπες στον πίνακα πρωτοτύπων να περάσουν μέχρι το ξύλινο υπόστρωμα. Τοποθετήστε τα κομμάτια 0,8 mm στην τρύπα που έγιναν στην άκρη. Εάν όλα έγιναν σωστά, θα πρέπει να μοιάζει με την εικόνα #2.

** Οι εικονιζόμενες σέγκες έχουν σχεδιαστεί για να φτιάχνουν έναν κύβο LED 8*8*8, ώστε να είναι ελαφρώς υπερμεγέθη. Η κουκούλα σας θα είναι μικρότερη. Αυτά τα jigs βασίζονται στα σχέδια του Steve Manley για τον κύβο LED 8*8*8 RGB. Φαίνεται και λειτουργεί υπέροχα. Θα συνιστούσα να δείτε τα βίντεό του.

το κανάλι του στο you-tube

Βήμα 2: Το δεύτερο Jig **

Το δεύτερο παζλ είναι κατασκευασμένο από κόντρα πλακέ 5mm. Ξεκινήστε σημειώνοντας και κόβοντας 3 κομμάτια που είναι 4 "επί 2" για αυτό χρησιμοποίησα ένα πριόνι μπάντας, αλλά θα λειτουργούσε επίσης ένα πριόνι χειρός. Σε ένα από τα κομμάτια σημειώστε σε 1 "στην πλευρά 2" και στα δύο άκρα και τραβήξτε μια γραμμή μεταξύ των δύο. Στην πλευρά των 4 "πηγαίνετε στο 1/2" στην προηγούμενη γραμμή, το επόμενο σημάδι πρέπει να είναι 1 "από την τρέχουσα και συνεχίστε μέχρι να φτάσετε στο τέλος της σανίδας. Τα άλλα δύο κομμάτια πρέπει να ευθυγραμμιστούν και να κολληθούν μαζί με κόλλα elmer Μόλις στεγνώσει η κόλλα, πάρτε τόσο το σημαδεμένο τμήμα όσο και το κολλημένο τμήμα, ευθυγραμμίστε τα. Σφίξτε τα μεταξύ τους. Ανοίξτε τρύπες 5 mm (13/64) στις γραμμές που διασταυρώθηκαν στον πίνακα. Το τελευταίο βήμα είναι να κάνετε τις κολλημένες τρύπες του κομματιού μεγαλύτερο πήγα με 1/4 ".

Βήμα 3: Το τρίτο Jig **

Το τρίτο jig είναι κατασκευασμένο από ένα κομμάτι 1 "x 6". Πρώτα κόψτε τον πίνακα σε ένα πιο διαχειρίσιμο τμήμα μήκους περίπου 5 ". Μόλις γίνει αυτό, μπορείτε να το πάρετε σε ένα πριόνι για να κόψετε τα άλση περίπου 1/4 σε βάθος, οποιοσδήποτε προσανατολισμός θα λειτουργήσει. Θα πρέπει να έχουν μια απόσταση 1 ίντσα από το κέντρο του άλσους. Η κεφαλή (η σχισμή που κατασκευάζεται από τη λεπίδα πριονιού) πρέπει να έχει πλάτος 0,1 ". Ξεκινήστε κόβοντας την πρώτη σχισμή ίντσας από την άκρη του πίνακα. Στη συνέχεια, κλείστε το πριόνι και μετακινήστε το φράχτη πάνω από 1 "επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία μέχρι να έχετε 4 σχισμές κομμένες στον πίνακα σας. Το παζλ πρέπει να μοιάζει με την παραπάνω εικόνα.

Βήμα 4: Χρήση του First Jig

Αυτό είναι το πιο μονότονο μέρος της κατασκευής που λυγίζει όλα τα καλώδια των LED. Ο λόγος που θέλετε να χρησιμοποιήσετε αυτό το jig είναι για να έχετε μια στιβαρή κατασκευή που φαίνεται υπέροχη. Πάρτε το πρώτο σας πείρο κάμψτε την κάθοδο (κοντό καλώδιο δείτε την εικόνα 2) μέχρι το τρυπάνι (0,2 ), στη συνέχεια τυλίξτε το γύρω από το κομμάτι και χαλαρώστε. Πάρτε την άνοδο και λυγίστε το γύρω από το δεύτερο κομμάτι και χαλαρώστε. Κόψτε το επιπλέον οδηγήστε με κοπτικά / πλευρικά κοπτικά και αφαιρέστε το LED. Ισιώστε τόσο την άνοδο όσο και την κάθοδο. Περιστρέψτε την κάθοδο κατά 90 μοίρες έτσι ώστε να είναι στραμμένη προς τα κάτω (δείτε εικόνα 3) συνεχίστε τη διαδικασία άλλες 63 φορές.

Σημείωση: Είναι συχνά χρήσιμο να έχετε μια μικρή πένσα μύτης βελόνας για να λυγίζετε τα καλώδια γύρω από τα τρυπάνια.

Βήμα 5: Χρήση του δεύτερου Jig

Πριν χρησιμοποιήσουμε αυτό το παζλ πρέπει να ισιώσουμε και να κόψουμε το χάλκινο σύρμα από κονσέρβα 20 gauge (awg). Πρώτα κόψτε τουλάχιστον 36 τμήματα σύρματος 4 είναι καλύτερο αν κάνετε 4 ακόμη τμήματα επειδή κάνει τον κύβο συμμετρικό (σημείωση: είναι χρήσιμο να ισιώσετε μεγαλύτερα τμήματα του σύρματος πριν το κόψετε σε μήκος, αλλά με κάθε τρόπο θα λειτουργούσε). Για να ισιώσετε το σύρμα, πάρτε μόνο δύο πένσες και τραβήξτε από κάθε άκρο τεντώνοντας λίγο το σύρμα. Αυτή η μέθοδος είναι δύσκολη, οπότε αν έχετε μια βίτσα, μπορείτε να σφίξετε το σύρμα στο βύσμα και να τραβήξετε από εκεί και θα γίνετε πολύ καλύτερα Τα αποτελέσματα είναι ευκολότερα. Μόλις έχετε προετοιμάσει όλο το καλώδιο, τοποθετήστε 4 LED στο jig #2 (βλέπε εικόνα #2) η κάθοδος θα πρέπει να είναι στραμμένη προς τα εσάς. Τοποθετήστε ένα από τα 4 "καλώδια" μέσω των βρόχων καθόδου συγκολλήστε και τις 4 αρθρώσεις (συνιστάται να δοκιμάσετε όλα τα LED πριν τη συγκόλληση). Μόλις συγκολλήσετε όλα τα LED σηκώστε το επάνω τμήμα και πιέστε το κιβώτιο έτσι ώστε τα στρογγυλεμένα άκρα των LED στην επίπεδη επιφάνεια. Η σειρά των LED πρέπει να βγει έξω. Κάντε τώρα αυτή τη διαδικασία άλλες 16 φορές.

Βήμα 6: Χρήση του τρίτου Jig

Τώρα που ολοκληρώσατε και τις 16 σειρές LED, ήρθε η ώρα να χρησιμοποιήσετε την τελική σέλα. Πάρτε 4 λωρίδες LED και τοποθετήστε τα μεταλλικά καλώδια κάτω σε μία από τις υποδοχές, βεβαιωθείτε ότι όλες οι οπές από τα διαφορετικά τμήματα ευθυγραμμίζονται. Τοποθετήστε ένα από τα τμήματα σύρματος από κάτω προς τα πάνω στις υπόλοιπες οπές αυτής της στήλης. Βεβαιωθείτε ότι είναι τετράγωνο και μετά κολλήστε και τις 16 συνδέσεις και προχωρήστε για να κάνετε άλλες 3.

Βήμα 7: Τα Ηλεκτρονικά

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να υπολογίσετε τις 16 αντιστάσεις που χρειάζονται για να λειτουργήσει ο κύβος. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω αυτής της αριθμομηχανής ή αυτού του τύπου Αντίσταση = (πηγή τάσης - τάση LED) / ρεύμα led. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι συχνά ο πωλητής δεν δίνει τις απαραίτητες τιμές. Εάν χρησιμοποιείτε τον σύνδεσμο που παρέχεται για το κιτ LED που πήρα, τα κίτρινα LED χρειάζονται 120 ohm επειδή είναι 2v και για μπλε 75 ohm 3v. Εάν δεν θέλετε να ανησυχείτε για αυτό, μπορείτε απλά να χρησιμοποιήσετε τα 220 ohm που παρέχονται στο κιτ θα πρέπει να λειτουργούν καλά, αλλά ο κύβος σας θα είναι λίγο αμυδρός μερικές φορές το κίτρινο μπορεί να είναι λίγο αμυδρό (το πιο φωτεινό χρώμα που έχω βρει από αυτό το κιτ είναι μπλε, εξαιρουμένου του λευκού που δεν είναι διάχυτα).

Βήμα 8: Τα ηλεκτρονικά

Έτσι, τώρα έχετε 2 επιλογές για να ξεφύγετε από το παρακάτω σχήμα/να δημιουργήσετε τη δική σας διάταξη χρησιμοποιώντας τις εικόνες για να βοηθήσετε σε μια καλή διάταξη, να παραγγείλετε ένα προσαρμοσμένο PCB χρησιμοποιώντας το αρχείο Gerber που βρίσκεται παρακάτω (υπέροχο αν κάνετε πολλές).

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

Βήμα 9: Συγκόλληση του κύβου στο PrototypingBoard

Τώρα που έχετε συνδέσει τα ηλεκτρονικά, πρέπει να πάρετε τα 4 κάθετα τμήματα που φτιάξατε νωρίτερα. Τοποθετήστε ένα από τα τμήματα όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα για να το κολλήσετε για να βεβαιωθείτε ότι είναι τετράγωνο με τον πίνακα πρωτοτύπων. Προσθέστε μια άλλη με 9 τρύπες ανάμεσα στο τελείωμα προσθέτοντας τις 2 τελευταίες με τον ίδιο τρόπο.

Βήμα 10: Σύνδεση των επιπέδων

Στη συνέχεια, πρέπει να συνδέσετε τα κοινά στρώματα καθόδου, πάρτε ένα κομμάτι σύρμα που έχει ισιωθεί και τοποθετήστε το στο κομμάτι του κοινού καλωδίου καθόδου που βγαίνει, κάντε έναν σύνδεσμο συγκόλλησης σε κάθε διασταύρωση. Πρέπει να κάνετε τουλάχιστον 4 αλλά ίσως παρατηρήσετε ότι το έκανα και από τις δύο πλευρές για να φαίνεται ο κύβος συμμετρικός. Αφού ολοκληρώσετε όλες τις συνδέσεις στρώματος, πρέπει να προσθέσετε σύρμα από τον πίνακα πρωτοτύπων στα στρώματα του κύβου. Αυτό μπορεί να γίνει λαμβάνοντας ένα ευθύγραμμο τμήμα σύρματος που έχει μια κάμψη 90 μοιρών στο σημείο που βγαίνει περίπου 1/2 . Κολλήστε το μακρύ άκρο του σύρματος κοντά στο σημείο που θέλετε να το συνδέσετε με το πρώτο στρώμα. επαναλάβετε ενώ μετακινείτε μια τρύπα και πηγαίνετε στο επόμενο επίπεδο. Όταν ολοκληρώσετε και τις 4 συνδέσεις στρώματος, μεταβείτε στο επόμενο βήμα.

Βήμα 11: Τελευταία κομμάτια καλωδίωσης

Το επόμενο μέρος είναι να συνδέσετε την αποστράγγιση των MOSFET με τα επίπεδα δείτε την πρώτη εικόνα. Μόλις γίνει αυτό, συνδέστε τις εξόδους των καταχωρητών αλλαγής με τις στήλες του κύβου. Δείτε το σχηματικό για περισσότερες λεπτομέρειες.

Βήμα 12: Προγραμματισμός του κύβου σας

Έχετε 3 επιλογές για την κωδικοποίηση του κύβου, χρησιμοποιήστε τους παρεχόμενους κωδικούς, χρησιμοποιήστε arduino ή χρησιμοποιήστε arduino με python για να επιτύχετε μια ευκολότερη εμπειρία κωδικοποίησης. Το μόνο που πρόκειται να εξηγήσω είναι το arduino με python, επειδή είναι το πιο εύκολο στη χρήση, αλλά θα χρειαστείτε λίγη εμπειρία με το arduino/τη δομή της γλώσσας. Ξεκινήστε κατεβάζοντας όλους τους συνδέσμους με σειρά ξεκινώντας από το λογισμικό arduino και τελειώνοντας με τη βιβλιοθήκη tkinter για python. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί ο επεξεργαστής python είναι κυρίως αυτονόητος, απλά εκτελέστε τον κώδικα python παρακάτω. Όταν πατάτε το κουμπί αποθήκευσης, το κέλυφος python θα φτύσει δυαδικά bytes που θα χρειαστεί να επικολλήσετε στον πίνακα arduino που λέει slides. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να προσθέσετε καθυστερήσεις στον πίνακα arduino που λέει ότι το delay_array ο αριθμός των διαφανειών που έχετε είναι ο αριθμός των καθυστερήσεων που χρειάζεστε. Ο μέγιστος αριθμός διαφανειών που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είναι 150 λόγω της μνήμης του arduino nano ακούγεται πολύ, αλλά όταν αρχίζετε να κάνετε μεταφράσεις γραφικών, γρήγορα τρώει αυτόν τον αριθμό.

Οι κωδικοί είναι σε ομάδες των 3 επειδή δεν μπόρεσα να τους κατεβάσω ως ένα αρχείο εκτός από το αρχείο python.

ομαδοποιήσεις αρχείων (όλα τα αρχεία της ομάδας πρέπει να τοποθετηθούν στον ίδιο φάκελο για να λειτουργήσει σωστά)

σκληρό κωδικοποιημένο arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte κωδικοποιημένα αρχεία (καθαρά, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (γεννήτρια κώδικα 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Βήμα 13: Έγινε

Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να είστε σε θέση να εμφανίσετε τουλάχιστον μερικά μοτίβα στον κύβο σας και ελπίζουμε ότι όλα πήγαν ομαλά.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, ρωτήστε τα παρακάτω στα σχόλια.