500 LED-Pixel RGB-Brick: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Πριν από λίγο χτίζω ένα LED-Coffetable 10x10 με μερικά από αυτά τα LED WS2812, αλλά ακόμα κι αν είναι δυνατό να παίξετε το παλιό παιχνίδι Snake με ένα smartphone συνδεδεμένο σε αυτό, θέλω κάτι πιο ιδιαίτερο. Έτσι αποφάσισα να βάλω μερικά ακόμη led σε αυτό, διατεταγμένα ως κύβο για να αποκτήσω περισσότερες δυνατότητες δημιουργώντας κινούμενα σχέδια καθώς και παιχνίδια και εδώ είμαστε: το RGB-Brick.

Θα ήθελα να ευχαριστήσω όλη την ομάδα των LED-STUDIEN που χρηματοδότησαν αυτό το έργο, αλλά ειδικά τον Dennis Jackstien ως πρόσωπο επικοινωνίας μου. Χωρίς τη βοήθειά τους δεν θα μπορούσα να φτιάξω αυτόν τον γοητευτικό κύβο LED.

Βήμα 1: Εμπνευστείτε

Ακολουθούν μερικές εικόνες και ένα μικρό βίντεο με μερικές από τις δυνατότητες του Brick, συμπεριλαμβανομένων πολλών κινούμενων σχεδίων, μια (σε εξέλιξη) φωτιά για ζεστή ατμόσφαιρα, ένα οπτικοποιητή μουσικής και τα παιχνίδια Snake καθώς και Tetris.

Βήμα 2: Αυτό που χρειάζεστε

Ακολουθεί μια λίστα με όλα τα υλικά που χρειάζεστε, μερικά από αυτά δεν είναι απαραίτητα και άλλα μπορούν να ανταλλαχθούν από τα αγαπημένα σας:

1. 500 LED WS2812 30px/m
2. Τροφοδοτικό 5V 30A
3. Έφηβος 3.2
4. ESP8266 wifi-modul

5. μερικά κομμάτια ξύλου:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1, 0cm, για το καπάκι
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1, 0cm, για τα μεγάλα πλαϊνά πάνελ
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1, 0cm, για τα μικρά πλαϊνά πάνελ
   4. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 1, 9cm, για το κάτω μέρος
   5. 8x: 34, 0cm x 4, 6cm x 0, 3cm, για τις άκρες του πλέγματος LED
   6. 100x: 34, 0cm x 3, 3cm x 0, 3cm, για το πλέγμα LED

6. μερικά κομμάτια ακρυλικού γυαλιού:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0, 3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   4. 1x: 10, 0cm x 7, 5cm x 0, 3cm (προαιρετικά, για τον τερματικό)
7. Teensy audioboard (προαιρετικό)
8. Σύρματα, ρυθμιστής τάσης, σφιγκτήρες καλωδίων, βομβητής, κουμπί, αισθητήρας θερμοκρασίας (προαιρετικά)
9. κόλλα ξύλου, ακρυλική κόλλα γυαλιού, βίδες και άλλα μικροπράγματα

Εάν θέλετε ένα τερματικό στο κάτω μέρος του κύβου (είναι προαιρετικό αναμένεται για την πρίζα):

1. Υποδοχή ισχύος 230V
2. Διακόπτης 230V
3. υποδοχή ήχου
4. Καλώδιο επέκτασης USB

Βήμα 3: Χτίζοντας το κουτί

Πρώτα απ 'όλα θα κατασκευάσουμε το ξύλινο κουτί και το πλέγμα LED. Οι διαστάσεις του κύβου καθορίζονται από την απόσταση του εικονοστοιχείου στη λωρίδα LED. Σε αυτήν την περίπτωση, το pixel έχει απόσταση 3, 4 cm, οπότε ο κύβος πρέπει να είναι 34 x 34 x 34 cm. Θα εξοικονομήσετε πολύ χρόνο χρησιμοποιώντας αυτές τις διαστάσεις, επειδή δεν χρειάζεται να κόψετε τη λωρίδα μετά από κάθε εικονοστοιχείο και να την επανατοποθετήσετε με ένα μικρό καλώδιο.

Όλα μαζί με λίγη κόλλα ξύλου. Πρέπει να δουλέψετε σωστά γιατί η ακρυλική θήκη ταιριάζει απόλυτα πάνω από το ξύλινο κουτί. Γίνεται πολύ πιο εύκολο με μερικούς εθελοντές γύρω σας ή απλώς χρησιμοποιήστε έναν εντατήρα πλαισίου όπως έκανα.

Τα άκρα του πλέγματος και το ίδιο το πλέγμα είναι κατασκευασμένα από ινοσανίδες υψηλής πυκνότητας (HDF). Η χρήση επιτραπέζιου πριονιού είναι η καλύτερη επιλογή γιατί πρέπει να κόψετε ακόμη και περισσότερα από 100 κομμάτια από αυτά. Μπορείτε να βρείτε τις διαστάσεις στην παραπάνω εικόνα. Το πλέγμα χρειάζεται ένα μικρό κενό (περίπου 0, 3 εκατοστά) κάθε 3, 4 εκατοστά για να ενώσει τις προεξοχές x και y. Μόλις τελειώσετε, μπορείτε να βάλετε τις άκρες στον κύβο και να τις στερεώσετε με πολλή κόλλα ξύλου. Είναι λίγο δύσκολο, ειδικά επειδή πρέπει να έχουν γωνία σχεδόν 45 μοιρών. Προτού μπορέσετε να συνδέσετε το πλέγμα στον κύβο, πρέπει να προσθέσετε τις λωρίδες LED.

Βήμα 4: Τα Ηλεκτρονικά

Οι λωρίδες LED στο πλάι περνούν μία φορά γύρω από τον κύβο, επομένως κόψτε 10 λωρίδες με μήκος 40 pixel. Για τα LED στην κορυφή του κύβου κόψτε 10 λωρίδες με μήκος 10 pixel. Προσέξτε να ευθυγραμμίσετε σωστά τις λωρίδες αναφορικά με το βέλος πάνω τους. Μόλις αφαιρέσετε τη λωρίδα κόλλας από τον κύβο, δεν θα κρατήσει ποτέ όπως την πρώτη φορά.

Τα τροφοδοτικά είναι στερεωμένα με μερικές βίδες στις πλευρές του εσωτερικού. Τα καλώδια τροφοδοσίας από τα LED εισέρχονται στο κουτί από μερικές μικρές οπές κοντά σε κάθε λωρίδα LED.

Το χειριστήριο αποτελείται από ένα Teensy 3.2, ένα ESP8266 και την πλακέτα ήχου Teensy, η οποία δεν απαιτείται για την εκτέλεση του κύβου. Το DHT11 ήταν μόνο για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μέσα στον κύβο, αλλά μετά από πολλαπλές δοκιμές περίπου λίγες ώρες μπορώ να πω ότι μπορείτε να το αφήσετε έξω.

Στο τερματικό μπορείτε να βρείτε την πρίζα καθώς και τον διακόπτη τροφοδοσίας (όταν κατάλαβα ότι αυτό δεν είναι το καλύτερο μέρος για διακόπτη ήταν πολύ αργά). Η υποδοχή USB προορίζεται για τον προγραμματισμό του Teensy. Η είσοδος ήχου πηγαίνει στην πλακέτα ήχου Teensy για την απόδοση των LED στη μουσική. Όλα αυτά συνδυάζονται σε μια μικρή ηρεμία από αρύλ γυαλί που συγκρατείται από δύο προφίλ αλουμινίου. Μόλις το βρήκατε στο γκαράζ, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ό, τι θέλετε επειδή καλύπτεται από το κάτω ξύλινο πάνελ και δεν συμβάλλει στην εμφάνιση του κύβου.

Να γνωρίζετε ότι ένα LED χρησιμοποιεί 60mA, συνολικά είναι 30A! Προσοχή όταν τα συνδέετε! Πρέπει να επαληθεύσετε όλα τα κυκλώματά σας πριν τα συνδέσετε στο τροφοδοτικό!

Βήμα 5: Συνδέσεις και κωδικοποίηση

Οι λυχνίες LED συνδέονται ως δύο μήτρες στις ακίδες 3 και 20 στο Teensy. Η πρώτη είναι η μήτρα στην κορυφή (10x10, 100pixels) και η δεύτερη είναι η πλάγια (40x10, 400pixels). Οι λυχνίες LED της επάνω μήτρας είναι ευθυγραμμισμένες σε σχήμα ζιγκ -ζαγκ, που σημαίνει ότι τα βέλη στη λωρίδα πρέπει να είναι σε διαφορετικές κατευθύνσεις για κάθε λωρίδα, ενώ οι λωρίδες LED στο πλάι ευθυγραμμίζονται στην ίδια κατεύθυνση. Ρίξτε μια ματιά στις εικόνες, η κόκκινη γραμμή θα σας δείξει πώς να συνδέσετε το Dout της πρώτης λωρίδας με το Din της επόμενης, ελπίζοντας ότι θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε την ευθυγράμμιση.

Για τα κινούμενα σχέδια και τα παιχνίδια μετατρέπω τους δύο πίνακες σε έναν με μέγεθος 10x50 χρησιμοποιώντας την ακόλουθη συνάρτηση:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

εάν (x <= 39) matrix_bottom (x, y) = c; else matrix_top (x - 40, y) = c; } // τέλος setXYPixel ()

Για το παιχνίδι Snake πρέπει να εφαρμόσετε μερικές ειδικές περιπτώσεις:

• Όταν το κεφάλι του φιδιού χτυπήσει την επάνω σειρά του πλευρικού πίνακα, πρέπει να μεταβεί στη μήτρα στην κορυφή.
• Όταν το κεφάλι του φιδιού χτυπήσει το ένα άκρο της επάνω μήτρας, πρέπει να μεταβεί στην κάτω μήτρα.
• Όταν το κεφάλι του φιδιού χτυπήσει την τελευταία ή την πρώτη στήλη της πλευρικής μήτρας, πρέπει να μεταβεί στην πρώτη αντίστοιχα τελευταία στήλη.

Για το παιχνίδι Tetris χρειάζεστε κάτι παρόμοιο με αυτό για ένα πεδίο που ξεκινά στην επάνω αριστερή γωνία:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

εάν (y <10) matrix_top (x, y) = c; else matrix_bottom (x + 10, 19 - y) = c; } // τέλος setXYPixel ()

Βήμα 6: Το ακρυλικό εξώφυλλο

Πιο δύσκολο από το ξύλινο κουτί λόγω του μικρότερου πάχους, αλλά με αρκετό χρόνο και καλές ιδέες για να κρατήσετε τον κύβο μαζί ενώ η κόλλα σκληραίνει θα το πάρετε μαζί. Είμαι έκπληκτος για τη δύναμη αυτής της ακρυλικής κόλλας (Acrifix), οπότε νομίζω ότι δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για μια σπασμένη θήκη.

Βήμα 7: Φέρτε το μαζί

Αφού ολοκληρώσετε όλα τα βήματα πριν έρθει η ώρα να συγκεντρώσετε όλα τα μέρη. Όταν δεν συγχωνεύσατε ακόμα το πλέγμα LED, τότε ήρθε η ώρα να το κάνετε. Δεν κολλάω το πλέγμα στον κύβο επειδή δεν υπάρχει ανάγκη για αυτό και σε περίπτωση σπασμένου LED μπορείτε να το ανταλλάξετε χωρίς προβλήματα, ωστόσο πρέπει να έχετε περισσότερα από δύο χέρια για να κρατήσετε τα πέντε πλέγματα στον κύβο και να βάλετε στο ακρυλικό κάλυμμα. Τέλος, μπορείτε να βιδώσετε το κάτω ξύλινο πάνελ στον κύβο. Το κάλυμμα στερεώνεται στο κάτω ξύλινο πάνελ με οκτώ πολύ μικρές βίδες.

Βήμα 8: Λογισμικό και στοιχεία ελέγχου

Το σκίτσο για το Teensy βασίζεται στη βιβλιοθήκη FastLED που περιλαμβάνει αρκετά βασικά κινούμενα σχέδια. Η προσθήκη του πακέτου βιβλιοθήκης RGBLEDS στο σκίτσο σας φέρνει ισχυρή άλγεβρα μήτρας για την εμφάνιση κειμένου και «sprites» με πολλά παραδείγματα σκίτσων επίσης. Αν θέλετε επίσης να παίξετε Tetris, ανατρέξτε στο διδακτικό από το jollifactory, ακόμη και αν χρησιμοποιεί μόνο μια δίχρωμη μήτρα.

Η εφαρμογή smartphone βασίζεται στο NetIO του David Eickhoff που έχει πολύ καλή τεκμηρίωση. Με το NetIO-UI-Designer μπορείτε να δημιουργήσετε τη δική σας διεπαφή χρήστη με κουμπιά, ρυθμιστικά, ετικέτες και πολλά άλλα. Μπορείτε να επιλέξετε το πρωτόκολλο για τα εξερχόμενα μηνύματα στο σχεδιαστή. Στην περίπτωσή μου πήρα το πιο απλό - UDP. Τα μηνύματα αποστέλλονται στο ESP8266 από το οικιακό μου δίκτυο και το Teensy θα αξιολογήσει το περιεχόμενο και θα χειριστεί την καθορισμένη εντολή. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το συνημμένο αρχείο για να ξεκινήσετε για να δημιουργήσετε τη δική σας διεπαφή ή απλώς να χρησιμοποιήσετε μια εφαρμογή της επιλογής σας.

Βήμα 9: Φτιάξτε το δικό σας και απολαύστε

Τώρα ήρθε η ώρα να αποκτήσετε τα εξαρτήματα και να φτιάξετε το δικό σας Τούβλο. Αν έχετε οποιαδήποτε απορία μη διστάσετε να ρωτήσετε.

Για περισσότερα βίντεο μπορείτε να ελέγξετε το κανάλι μου στο Youtube. Είναι ακόμα ένα έργο σε εξέλιξη, οπότε θα υπάρχει περισσότερο υλικό στο μέλλον.

Ευχαριστούμε που διαβάσατε και διασκεδάστε παίζοντας Tetris ή άλλα ωραία παιχνίδια στο δικό σας τούβλο!

Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό Λάμπες και Φωτισμός 2016

Μεγάλο Βραβείο στο Διαγωνισμό LED