Ako vyrobiť pulzujúcu LED kocku Arduino, ktorá vyzerá, že pochádza z budúcnosti

Ako vyrobiť pulzujúcu LED kocku Arduino, ktorá vyzerá, že pochádza z budúcnosti

Ak ste sa pustili do niektorých začiatočníckych projektov Arduino, ale hľadáte niečo trochu trvalé a na úplne inej úžasnej úrovni, potom je pokorná LED kocka 4 x 4 x 4 prirodzenou voľbou. Konštrukcia je oveľa jednoduchšia, ako by ste si mohli myslieť, a pomocou multiplexovania môžeme ovládať všetky LED diódy priamo z jednej dosky Arduino Uno. Je to skvelá spájkovacia metóda a celkové náklady na súčiastky by nemali presiahnuť 40 dolárov.





Dnes sa budem podrobne venovať konštrukčnej stránke veci a poskytnem na to spustený softvér, ktorý vyzerá pôsobivo a naučí vás základy.



ako nájsť opustené miesta na preskúmanie

Budete potrebovať

  • AnArduino. Dodaný kód predpokladá Arduino Uno, ale je možné ho prispôsobiť aj väčšiemu modelu.
  • 64 LED diód - presná voľba je na vás, ale ja som použil tieto superjasné 3 mm modré LED diódy ( 3,2v 30mA ) @ 2,64 GBP za 50.
  • 16 odporov príslušnej hodnoty pre vaše LED diódy. Pre vyššie uvedené LED diódy bolo kúpených 100 pencí za 100 pencí. Použite ledcalc.com - zadajte 5v pre napájacie napätie, napätie LED diód (v mojom prípade 3,2) a prúd v miliampéroch (3,2). V poli označenom bude zobrazený požadovaný odpor Najbližší odpor s vyšším hodnotením , Potom jednoducho vyhľadajte túto hodnotu na eBay.
  • Niektorí remeselný drôt na posilnenie základnej štruktúry a na ozdobu - použil som 0,8 mm hrúbka.
  • TO prototypová doska nejakého typu, na ktorý môžete spájkovať všetky svoje bity. Použil som ten, ktorý nemal úplné stopy, pretože nemám frézu na stopy, ale použite čokoľvek, čo vám vyhovuje. Prototypovací štít Arduino je však príliš malý, pokiaľ skutočne nesťahujete LED diódy dohromady.
  • Náhodný komponentný drôt - niektoré pramene sieťových káblov a niektoré prototypovacie vodiče zo sady budú fungovať správne.
  • Krokodílové klipy alebo pomocné ruky sú užitočné na držanie kúskov na mieste.
  • Spájkovačka a spájkovačka.
  • Nejaký šrot.
  • Vŕtačka s bitom rovnakej veľkosti ako vaše LED diódy.

Poznámka: 3D kresby v tomto návode boli vyrobené za pár minút TinkerCAD . Sledoval som existujúcu zostavu podrobne popísanú používateľmi v programe Instructablesforte1994, ktoré by ste si tiež mali prečítať predtým, ako to skúsite.





Prečítajte si všetky tieto pokyny najprv skôr, ako to vyskúšate sami.

Princíp tohto dizajnu

Pred začatím stavby je dôležité mať úplný prehľad o tom, ako bude táto vec fungovať, aby ste mohli improvizovať a identifikovať chyby, ktoré vás sprevádzajú. Niektoré kocky LED používajú jeden výstupný kolík pre každú jednu diódu LED - v kocke 4x4x4 to však bude potrebovať 64 pinov - čo na Arduino Uno určite nemáme. Jedným z riešení by bolo použitie posuvných registrov, ale je to zbytočne komplikované.



Aby bolo možné ovládať všetky tieto diódy LED iba na 20 kolíkoch, použijeme techniku ​​nazývanú multiplexovanie. Keď rozbijeme kocku na 4 samostatné vrstvy, potrebujeme iba riadiace kolíky pre 16 diód LED - aby sme rozsvietili konkrétnu diódu LED, musíme aktivovať vrstvu aj ovládací kolík, čo nám dáva celkovú požiadavku na 16+4 kolíky. Každá vrstva má spoločnú katódu - negatívnu časť obvodu - takže všetky negatívne nohy sú navzájom spojené a spojené s jediným kolíkom pre túto vrstvu.

Na anóde (pozitívne) na strane, každá LED dióda bude pripojená k zodpovedajúcej LED vo vrstve nad a pod ňou. V zásade máme 16 stĺpcov pozitívnych nôh a 4 vrstvy negatívnych. Tu je niekoľko 3D zobrazení pripojení, ktoré vám pomôžu porozumieť:



Konštrukcia

Pretože na spájkovanie nebudeme používať celokovovú konštrukciu, chceme, aby sa všetky nohy LED diód prekrývali asi o štvrtinu a dodávali štruktúre tuhosť. Zložte katódu vašich LED diód - stranu s plochým zárezom v hlave a kratšiu nohu -, ako je znázornené na obrázku. (Nezáleží na tom, či ho ohýbate doľava alebo doprava, pokiaľ ste konzistentní a nikdy sa nedotýka anódy)

Prvá kritická časť tohto projektu je výroba dreveného prípravku. Pri spájkovaní nôh to udrží vrstvu diód LED, takže musí byť presný a nie príliš voľný. Pomocou vŕtačky rovnakej veľkosti ako vaše LED diódy odmerajte a potom vyvŕtajte maticu 4x4 rovnako vzdialený diery. Majte na pamäti, že chcete, aby sa zhruba štvrtina nohy prekrývala so susedom, a používajte skutočné pravítko. Skontrolujte každý otvor, aby ste sa presvedčili, že LED dióda dobre prilieha, ale nie je taká tesná, že ju už nebudete môcť dostať von, alebo budete mať problémy pri pokuse o odstránenie úplne spájkovanej vrstvy.



Spájkujte katódy 4 radov diód LED. Dávajte pozor, aby ste nevyhoreli LED diódy - chcete dobrú horúcu žehličku a buďte dnu a von. Tu sú moje prvé štyri riadky dokončené.

Aby sa posilnila tuhosť vrstvy, odrežte a spájkujte dva rovné kusy drôtu na obidva konce a uistite sa, že sa spájajú s každým radom. Toto je vaša prvá vrstva dokončená. Nechajte všetky prebytočné nohy zatiaľ vyčnievajúce na boku.

Teraz by bol skvelý čas na testovanie - stačí načítať predvolenú aplikáciu Arduino Blink a s pripojeným odporom uzemniť vrstvu rámu a postupne zatlačiť kladný vodič na každú diódu LED.

Našťastie sa všetky rozsvietia. Ak nie, uistite sa, že ste niekde neprehliadli spájkovací spoj a v prípade potreby vymeňte LED diódu.

Odstráňte túto vrstvu z prípravku a postup opakujte Ešte 3 krát .

Ak spájka nie je dokonalá, nie je dôvod sa znepokojovať - ​​pokiaľ sa neporuší a spojenie je pevné, neovplyvní to konečný produkt. Priznávam, moje spájkovanie bolo dosť beznádejné, prípravok som vypol a všetko to pripomínalo šikmú vežu v ​​Pise. Napriek tomu som hrdý na hotovú kocku a keď sa rozsvietia diódy LED, aj tak sa nebudete pozerať na spájkovacie spoje!

Spájanie vrstiev

Keď máte 4 dokončené vrstvy, budete chcieť spojiť všetky zvislé nohy dohromady. Zistil som, že to je najťažšia časť stavby, a aby som pomohol tomuto procesu, vyrezal som z karty stúpačku.

Vďaka tomu boli vrstvy v príslušnej výške, ale veľa nôh sa stále nevyrovnalo - na to som použil niekoľko krokodílových svoriek, ktoré ich držali na mieste.

1. hlúpa chyba, ktorej sa treba vyhnúť

Až po dokončení celej vrstvy som si uvedomil, že stúpačka karty je zaseknutá na svojom mieste, a tak som ju musel prerušiť! Neurobte rovnakú chybu, akú som urobil ja - urobte stúpačku na boku dlhšiu a kúsky karty spojte mimo kocky, takže keď ste vrstvu dokončili, môžete stúpačku rozobrať a kartu vytiahnuť.

2. hlúpa chyba, ktorej sa treba vyhnúť

Vertikálnu nohu samozrejme nespájkujte k rámu katódy. Vertikálne nohy by sa mali spájať iba s inými vertikálnymi nohami a s ničím iným.

Opäť testujte po pripevnení každej vrstvy. Otestujte všetky vrstvy, v skutočnosti sa dotýkajte iba kladného konca špičky najvrchnejšej vrstvy, čím zaistíte dobrý kontakt pri všetkých vrstvách.

Keď boli všetky 4 vrstvy spájkované dohromady, pustil som sa do trocha upratovania - z každej vrstvy som nechal vytiahnutú jednu nohu akýmsi krokomovým spôsobom - to neskôr padlo na dosku. Ostatné cudzie kúsky kovového rámu a nôh boli odrezané. Očividne nerežte žiadne zvislé nohy - musíme ich vložiť do našej dosky pre protokol.

Upevnenie na dosku

Pamätáte si, keď som povedal, že pripevnenie každej vrstvy k sebe je najťažšie? Klamal som. Pokúsiť sa zmestiť 16 nožičiek LED do malých dier na prototypovej doske je skutočne ťažšie. Najjednoduchší spôsob, ktorý som našiel, bolo prepichnúť 4 naraz, zaistiť ich zospodu krokodílovými sponami a potom prejsť na ďalší rad 4. Pomocou značkovacieho pera vopred označte medzery, ak to pomôže.

Pri spätnom pohľade by som v skutočnosti najskôr umiestnil odpory do protoboardu. Ako to je, najskôr som k doske spájkoval všetky nohy kocky a potom som sa pokúsil jemne stlačiť odpory medzi každým. Poučte sa z mojej chyby a najskôr umiestnite svoje odpory.

Pokúsil som sa ich rovnomerne rozložiť priestorom, aby som potom mohol použiť jednu celú stranu kocky na všetky konečné pripojenia k Arduinu. Tu je schéma zapojenia, s ktorou som išiel:

Pri štyroch negatívnych vrstvách som z každej vrstvy spustil jeden drôt a potom som ich stiahol na stranu takto:

Nakoniec som pridal niekoľko zástrčkových vodičov, ktoré som potom mohol umiestniť do príslušných kolíkov Arduino. Používajte najdlhší druh, aký máte. Všimnite si toho, že som objednávku miestami pokazil kvôli zlému plánovaniu. Každý rad diód LED bol však farebne označený.

To je všetko. Hotovo!

Programovanie vašej kocky

Viem, že sa nemôžete dočkať, kým bude táto vec spustená, preto do nej zapojte 4 záporné vrstvy Analógové I/O porty A2 (spodná vrstva) cez A5 (horná vrstva) (môžu tiež fungovať ako digitálne I/O) . Potom zapojte 16 ovládacích pinov LED, začínajúc od +1 úplne vpravo do digitálne I / O port 0 , s +15 a +16 ísť do analógu A0 a A1 . (Nepoužívajte AREF a GND)

Stiahnite si súbor demo vzory a kód od poučiteľného používateľa forte1994 . Poskytol tiež a užitočný online nástroj na navrhovanie vzorov bajtov na prispôsobenie vlastnej sekvencie. Tu je video s týmto kódom v prevádzke na mojej kocke (Upravil som rýchlosť na 5, namiesto predvolených 20) .

emulátor windows xp pre windows 10

Toto samozrejme nie je jediný spôsob, ako naprogramovať kocku, takže mi dovoľte stráviť pár minút tým, aby som vás naučil základy vytvárania vlastných vzorov. programovo , namiesto prehrávania prednastavených vzorov, ako to robí vyššie uvedené demo.

Pri pokuse o naprogramovanie kocky by ste mali vedieť niekoľko vecí:

  1. Na oslovenie jednej diódy LED použite a lietadlo (vrstva) číslo 0–3 a kolík LED číslo 0–15. Otočte rovinu na výstup LOW (pretože toto je záporná vetva) a číslo kolíka LED HIGH (kladná noha), aby sa aktivovala LED dióda.
  2. Pred aktiváciou jednej diódy LED skontrolujte, či sú všetky ostatné roviny vypnuté - to znamená, že ich nastavíte na VYSOKÝ výstup. Ak to neurobíte, rozsvieti sa stĺpec diód LED a nie jedna dióda LED.

S ohľadom na to som vytvoril dve veľmi jednoduché programové sekvencie, ktoré môžete preskúmať - stiahnite si kód odtiaľto. Prvý jednoducho rozsvieti každú LED jednu po druhej, postupne. Na tento účel používame dve slučky, ktoré iterujú cez každú vrstvu a každý ovládací kolík.

Druhá je náhodná slučka (prvú budete musieť komentovať a povoliť to v hlavnej slučke, aby ste to otestovali). Jednoducho vyberie náhodnú vrstvu a náhodný ovládací kolík a zapne a vypne ich.

Zhrnutie

Nenechajte sa vystrašiť touto stavbou - vážne mi chýbajú spájkovacie schopnosti a zvládol som to v poriadku (Myslím?) . Celková doba stavby bola zhruba hodinu denne. Nabudúce sa vás pokúsim naučiť ambicióznejšie programovanie kocky, takže dúfam, že sa so mnou tento týždeň zapojíte do stavby vlastnej kocky a budúci týždeň načítate nejaký nový kód - a ak si ho vytvoríte sami úžasné aplikácie alebo sekvencie, nahrajte ich do služby Pastebin a dajte nám vedieť v komentároch!

zdieľam zdieľam Tweet E -mail 3 spôsoby, ako skontrolovať, či je e -mail skutočný alebo falošný

Ak ste dostali e -mail, ktorý vyzerá trochu pochybne, je vždy najlepšie skontrolovať jeho pravosť. Toto sú tri spôsoby, ako zistiť, či je e -mail skutočný.

Čítajte ďalej Súvisiace témy
  • DIY
  • Arduino
O autorovi James Bruce(707 publikovaných článkov)

James má bakalársky titul v odbore umelá inteligencia a je certifikovaný CompTIA A+ a Network+. Keď nie je zaneprázdnený ako editor recenzií hardvéru, baví ho hry LEGO, VR a stolné hry. Pred nástupom do spoločnosti MakeUseOf bol osvetľovacím technikom, učiteľom angličtiny a inžinierom dátového centra.

Viac od Jamesa Brucea

prihlásiť sa ku odberu noviniek

Pripojte sa k nášmu bulletinu a získajte technické tipy, recenzie, bezplatné elektronické knihy a exkluzívne ponuky!

Kliknutím sem sa prihlásite na odber
Kategórie Diy