4x4x4 Led Cube: 13 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Varför bygga denna LED -kub?

* När du är klar kan du visa vackert och invecklat mönster.

* Det får dig att tänka och lösa problem.

* Det är roligt och tillfredsställande att se hur bra allt hänger ihop.

* Det är ett litet och hanterbart projekt för alla som är nya inom lödning och elektronik att lära sig, och är fortfarande tillräckligt stort för att visa bländande och imponerande mönster.

* Arduino -koden är ganska enkel att hantera.

* En relativt låg kostnad för en hög underhållning och det enorma belopp som du kommer att lära dig om du är ny på elektronik.

Först kommer jag att visa dig hur du gör den här snabba 4x4x4 ledkuben som bara kräver några timmars arbete för att ställas in (när du gör jiggarna) men också är en robust design. Jag ska göra mitt bästa för att förklara så att alla förstår mina designval. Slutligen kommer jag att förklara hur man programmerar nya mönster på 2 olika sätt.

Tillbehör

Delar:

1. 10 cm * 15 cm prototypbräda - 1x $ 2 st
2. sn74hc595n - 2x $ 0,57 st
3. 120 ohm motstånd - 16x $ 0,04 ea (Värdet beror på din LED, se steg 7)
4. 10k ohm motstånd - 4x $ 0,10 ea
5. FQP20n06l N -kanal MOSFETS - 4x $ 0,95 st
6. Arduino nano v3 - 1x $ 22 st
7. 5,5 mm DC -uttag - 1x valfritt $ 0,35 st
8. Förtindad koppartråd 20 AWG - 15ft $ 0,12/ft
9. Ribbon cable 40 conductor or other small gauge (AWG) wire - less than 1ft $ 2.3/ft
10. 5 mm plywood 6 ", 12" - 1 x $ 2 st
11. löd.8mm - 1x $ 10,89 st
12. 1 "x 6" x 4 'bräda - 6 "$ 8,39 ea
13. 5 mm diffusa lysdioder - kit för $ 15
14. 100nf keramiklock - 2x $ 0,25 st

Uppskattad kostnad per kub: $ 40 (om delar köps i bulk kommer kostnaden per att sjunka betydligt)

Verktyg:

1. Nåltång x2
2. Spola fräsar eller sidoskär
3. Lödkolv
4. Wire strippers
5. Bordsåg
6. Drill (Borrpress rekommenderas)
7. Hacksåg eller bandsåg
8. Dator för programmering

Steg 1: Den första jiggen **

Den första jiggen består av 2) 0,8 mm borr, prototyper och ett 5 mm hål för lysdioden. Börja med att ta din prototypbräda (minst 2 cm bred och 2,54 mm (0,1 tum) mellanrum till mitten av hålen) markera den första pricken på en av brädans kanter. Markera sedan i en rak linje ett nytt märke efter att du har flyttat upp ytterligare 3 hål. Markera sedan pricken som är 2 hål längre upp (se bild #1). Nästa i mitten markerade hålet borra ett 5 mm hål jag använde en 13/64 tum bit och det fungerade bra. Det är bäst om du använd mindre bitar och arbeta dig upp till 13/64 tum bara för att se till att det är perfekt centrerat i hålet om det inte är hela kuben kommer att vara avstängd. Använd sedan 0,8 mm bitarna på den yttre märkningen för att bredda något Se till att alla hål är vinkelräta mot prototyper om det finns en borrpress, men en handborr fungerar. Skär 3) 1 rutor Det är lättast att använda en bandsåg men en handsåg fungerar också. Med elmers lim gör du en liten träbunt med alla kanter i linje med varandra. Slutligen klistra fast det på prototypbrädan, kläm ihop det hela och vänta. När allt är torrt borra om allt så att hålen i prototypbrädan går hela vägen genom träets baksida. Placera 0,8 mm bitarna i hålet som gjordes på kanten. Om allt var gjort korrekt borde det se ut som bild #2.

** Jiggarna på bilden är utformade för att göra en 8*8*8 LED -kub så att de är något för stora. Din jigg blir mindre. Dessa jiggar är baserade på Steve Manleys design för hans 8*8*8 RGB LED -kub. Det ser ut och fungerar jättebra. Jag skulle rekommendera att kolla in hans videor.

hans You-Tube-kanal

Steg 2: Den andra jiggen **

Den andra jiggen är tillverkad av 5 mm plywood. Börja med att markera och klippa 3 bitar som är 4 "x 2" för detta jag använde en bandsåg men en handsåg skulle också fungera. På en av bitarna markerar du 1 "på 2" -sidan i båda ändarna och drar en linje mellan de två. På 4 "-sidan går du in 1/2" på den tidigare gjorda linjen, nästa markering ska vara 1 "från den nuvarande fortsätt tills du når brädans ände. De andra två bitarna ska vara inriktade och limmade ihop med elmers lim. När limmet är torrt tar du både den markerade sektionen och den limmade sektionen och klämmer ihop dem. Borra ut 5 mm (13/64) hål vid var linjerna korsade på brädet. Det sista steget är att göra de limmade bitens hål större gick jag med 1/4 ".

Steg 3: Den tredje jiggen **

Den tredje jiggen är gjord av en bit på en 1 "x 6". Kapa först brädet till ett mer hanterbart avsnitt som är ca 5 "långt. När detta är gjort kan du ta det till en bordsåg för att skära lundarna ungefär 1/4 i djupet, vilken orientering som helst fungerar. De bör ha ett avstånd på 1 tum från mitten till mitten av lundarna. Tappen (slitsen från sågbladet) ska vara 0,1 tum bred. Börja med att klippa den första luckan tum från brädans kant. Stäng sedan av sågen och flytta staketet över 1 "upprepa denna process tills du har 4 spår skuren i brädet. Jiggen ska se ut som bilden ovan.

Steg 4: Använda den första jiggen

Detta är den mest monotona delen av byggnaden som böjer alla ledningar till lysdioderna. Anledningen till att du vill använda den här jiggen är att få en robust konstruktion som ser bra ut. Ta din första jiggböjning av katoden (kort ledning se bild 2) upp till den närmare (0,2 ) borrkronan, linda den runt biten och lossa. Ta anoden och böj den runt den andra biten och lossa. Skär bort den extra leda med spolskärare / sidoskär och ta bort lysdioden. Platta både anoden och katoden. Vrid katoden 90 grader så att den är nedåt (se bild 3) fortsätt processen 63 gånger till.

Obs: Det är ofta bra att ha en liten nåltång för att böja ledningarna runt borrkronorna.

Steg 5: Använda den andra jiggen

Innan vi använder den här jiggen måste vi räta ut och klippa vår 20 gauge (awg) förtennade koppartråd. Klipp först av minst 36 4 "trådsektioner, det är bäst om du gör ytterligare fyra sektioner eftersom det gör kuben symmetrisk (observera: det är bra att räta ut större delar av tråden innan du skär den i längd men på något sätt skulle det fungera). För att räta ut tråden, ta bara två tänger och dra från varje ände och sträck ut tråden lite. Denna metod är svår, så om du har en skruv kan du klämma in tråden i skruven och dra därifrån så blir du mycket bättre resultat lättare. När du har förberett tråden placerar du 4 lysdioder i jigg nr 2 (se bild #2) bör katoden vända bort från dig. Placera en av de 4 "trådarna genom katodslingorna och löd alla fyra skarvarna (det rekommenderas att du testar alla lysdioder innan du löd). När du har lödt lyfter alla lysdioder upp den övre delen och trycker på jiggen så att de rundade ändarna av lysdioderna på den plana ytan. Raden med lysdioder ska dyka upp. Gör nu denna process 16 gånger till.

Steg 6: Använda den tredje jiggen

Nu när du har gjort alla dina 16 LED -rader är det dags att använda den sista jiggen. Ta 4 remsor av lysdioder och placera metalllänkstrådarna ner i en av facken och se till att alla hål från de olika sektionerna ligger i linje. För in en av dina tråddelar från botten upp i de återstående hålen i kolonnen. Se till att det är fyrkantigt och löd sedan alla 16 anslutningar och fortsätt med att göra 3 till.

Steg 7: Elektroniken

Det första du behöver göra är att beräkna de 16 motstånd som behövs för att kuben ska fungera. Detta kan göras via denna räknare eller denna formel Resistans = (spänningskälla - LED -spänning) / ledström. Det enda problemet är att säljaren ofta inte ger de värden som behövs. Om du använder länken för LED -kit som jag fick, behöver de gula lysdioderna 120 ohm eftersom de är 2v och för blå 75 ohm 3v. Om du inte vill oroa dig för detta kan du bara använda 220 ohm som medföljer i satsen, de ska fungera bra, men din kub blir ibland lite svag ibland kan den gula vara lite att dämpa (den ljusaste färgen jag har hittat från detta kit är blå, exklusive vita som inte är diffunderade).

Steg 8: Elektroniken

Så nu har du två alternativ, du kan gå ur schemat nedan/skapa din egen layout med bilderna för att underlätta en bra layout, beställ en anpassad PCB med Gerber -filen nedan (bra om du gör flera).

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

Steg 9: Lödning av kuben till prototypbordet

Nu när du har elektroniken ansluten måste du ta de fyra vertikala sektionerna som du gjorde tidigare. Placera en av sektionerna i som visas i den första bilden löd den för att se till att den är fyrkantig med prototypkortet. Lägg till ytterligare en med 9 hål mellan mål genom att lägga till de 2 sista på samma sätt.

Steg 10: Ansluta lagren

Därefter måste du ansluta de gemensamma katodlagren, ta en bit tråd som har rätats ut och lägg den på den vanliga katodtråden som sticker ut och gör en lödfog vid varje skärningspunkt. Du måste göra minst 4 men du kanske märker att jag gjorde detta på båda sidor för att få kuben att se symmetrisk ut. När du har gjort alla lageranslutningar måste du lägga till tråd från prototypkortet till kubens lager. Detta kan göras genom att ta en rät ledningssektion som har en 90 graders böjning på den som sticker ut ungefär en 1/2 . Stick den långa änden av tråden nära om du vill ansluta till det första lagrets lödning till lager. upprepa medan du flyttar ut ett hål och går till nästa lager. När du har gjort alla fyra lageranslutningarna, gå till nästa steg.

Steg 11: Sista bitar av ledningar

Nästa del är att ansluta avloppet för MOSFET till lagren se den första bilden. När det har gjorts ansluter du utmatningarna från skiftregistren till kubens kolumner. Se schemat för mer information.

Steg 12: Programmering av din kub

Du har tre alternativ för kodning av kuben, använd de angivna koderna, använd arduino eller använd arduino med python för att uppnå en enklare kodningsupplevelse. Det enda jag ska förklara är arduino med python eftersom det är det enklaste att använda men du behöver bara lite erfarenhet av arduino/språkstrukturen. Börja med att ladda ner alla länkar för att börja med arduino -programvara och sluta med tkinter -biblioteket för python. Hur pythonredigeraren fungerar är mestadels självförklarande, kör bara pythonkoden nedan. När du trycker på spara -knappen kommer python -skalet att spotta ut binära byte som du måste klistra in i arduino -arrayen som säger diabilder. Du måste sedan lägga till förseningar i arduino -arrayen som säger delay_array antalet bilder som du har är antalet förseningar du behöver. Det maximala antalet bilder som du kan använda är 150 på grund av arduino nanos minne det låter mycket, men när du börjar göra grafiska översättningar tappar det snabbt bort det numret.

Koderna är i grupper om 3 eftersom jag inte kunde få dem att ladda ner som en fil förutom python -filen.

filgrupper (alla filer i gruppen måste läggas i samma mapp för att den ska fungera korrekt)

hårdkodad arduino (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

arduino byte kodade filer (clear, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (4x4x4 kodgenerator V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

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

Steg 13: Det är klart

Vid denna tidpunkt bör du kunna visa minst några mönster på din kub och förhoppningsvis gick allt smidigt.

Om du har några frågor ställ ner nedan i kommentarerna.