3x3x3 LED -kub med Arduino Lib: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

Det finns andra instruktioner om att bygga LED-kuber, den här är annorlunda av flera anledningar: 1. Den är byggd med ett lågt antal hyllkomponenter och ansluts direkt till Arduino. 2. Ett tydligt, lätt att återge kretsschema finns med massor av foton. 3. Ett unikt tillvägagångssätt används för programvaran som gör programmeringen av kuben enklare och mer uttrycksfull. Delar som behövs: - 1 Perfboard - 3 NPN -transistorer (2N2222, 2N3904, BC547, etc.) - 12 motstånd (~ 220 ohm och ~ 10 k ohm) - 13 rubriker (hane eller hona) - 27 lysdioder - tråd

Steg 1: Förbered lysdioderna

Detta steg följer till stor del LED Cube 4x4x4 men vi bygger istället en 3x3x3 kub. En kub av denna storlek är ungefär lika stor som den blir utan att införa ytterligare kretsar och komplexitet. Vi behöver totalt 27 lysdioder som kommer att grupperas i tre uppsättningar av nio. Varje uppsättning av nio lysdioder kommer att dela en gemensam koppling mellan deras katoder (negativa ledningar). Jag kommer att hänvisa till var och en av dessa uppsättningar som en "nivå". Var och en av de nio lysdioderna på en nivå är ansluten till motsvarande lysdiod på de andra två nivåerna genom sina anoder (positiva ledningar). Dessa kommer att kallas "kolumner". Om det inte var vettigt kommer det att bli självförklarande när vi bygger kuben. Till att börja använder vi en borrmaskin för att skapa en jigg av en liten bit skrot. Jiggen håller lysdioderna på plats medan vi lödder dem. Jag bestämde mig för att placera hålen cirka 5/8 tum från varandra (~ 15 mm) men det exakta avståndet är inte kritiskt. Hålet ska ha en tät passform runt lysdioden eftersom vi inte vill att de ska röra sig under lödningen. När jiggen är klar ska vi böja katoden på varje lysdiod i en 90 graders vinkel. Katoden kan identifieras på tre sätt: 1) Det är det kortare benet, 2) det är på den plana sidan av en rund LED, 3) den är ansluten till den större delen inuti lysdioden. Se till att du böjer katoden i samma riktning för alla lysdioder. Nu är vi redo att börja lödning.

Steg 2: Löd lysdioderna

Första plats nio av lysdioderna i din nybyggda jigg. Placera dem så att benen pekar i samma riktning moturs. Bilderna visar katoden som pekar medurs med anoden utåt, men jag skulle vända på lysdioderna om jag gjorde det igen för att hindra benet från att hindra LED -sikten. Löd ihop sidorna, ett par på varje sida. Använd små klämmor för att hålla benen ihopklämda medan du applicerar lödet. När var och en av de fyra sidorna är lödda, flytta klämmorna för att hålla ihop hörnen och applicera löd på varje. Löd slutligen katoden på den mellersta lysdioden på en av sidorna och trimma bort överskottet. Upprepa tre gånger. Du bör nu ha tre uppsättningar med nio lysdioder. Placera två av uppsättningarna ovanpå varandra. Håll avståndet lika med det avstånd som redan är etablerat mellan lysdioder. När du är bekväm med avståndet kan du klämma fast varje uppsättning ben med två klämmor, en i varje riktning, för att hålla benen stadigt på plats under lödning. Du kan behöva böja runt en LED för att få en bra anslutning. Löd var och en av de nio paren, ett i taget. Gör detta en gång till och du är klar med kuben. Placera kuben på ena sidan av skivan. Se till att de nio benen är jämnt placerade medan du leder var och en genom ett hål. Mitt bräde har fem hål mellan varje uppsättning ben. Du vill lämna så mycket utrymme som möjligt i andra änden av skivan för att passa de olika komponenterna. Lägg till några klipp för att hålla benen på plats när du är nöjd med positioneringen. Lämna gott om benben genom botten eftersom det gör det lättare att löda motstånden senare. Vänd brädan och löd varje ben för att hålla dem på plats. Vänd kuben tillbaka när alla ben har lödts. Slutligen måste vi löda en ledning från var och en av nivåerna ner genom botten av brädet. Ta bort en bit fast tråd och böj en liten krok i ena änden. Häng kroken på en av mitten av LED -benen och för den genom ett hål på brädan. Löd krokänden för att hålla tråden på plats. Upprepa igen för de andra två nivåerna. Nästa steg är att bygga resten av kretsen.

Steg 3: Bygg kretsen

Kretsen är ganska enkel. Var och en av de nio kolumnerna kommer att ansluta till en stift på Arduino genom ett strömbegränsande motstånd. Var och en av de tre nivåerna ansluter till marken via en NPN -transistor när den aktiveras av en Arduino -stift. Vi kommer att använda totalt 12 utgångsstiften på Arduino men det finns 18 lysdioder för att driva. Tricket är att bara en enda nivå kan tändas åt gången. När en nivå är ansluten till jord kan var och en av lysdioderna på den nivån drivas individuellt genom en av de nio andra Arduino -stiften. Om vi tänder nivåerna tillräckligt snabbt ser det ut som om alla tre nivåerna lyser samtidigt. Låt oss bygga kretsen. Det första steget är att förbereda de nio strömbegränsande motstånden. Jag använder 220 ohm per stift som drar runt 22mA. Värdet kan variera beroende på de lysdioder som används men ligger mellan cirka 135 och 470 ohm. Varje stift kan få upp till 40mA. För att spara utrymme vill vi löda motstånden i vertikalt läge. Böj ned en ledning så att båda ledningarna är parallella med varandra. Gör detta för alla nio motstånden. När motstånden är klara löder vi dem en efter en. För att göra det enkelt ska vi löda motståndsledningarna direkt till de andra komponenterna istället för att använda en separat tråd för varje. Ena änden av motståndet kommer att ansluta till en kolumn och den andra kommer att ansluta till en rubrik. Börja med den första raden med lysdioder som ligger närmast motstånden och arbeta dig tillbaka. När varje rad är klar kan du använda en liten bit tejp för att isolera de överlappande ledningarna för att förhindra kortslutning. Se bilderna och diagrammet för att se hur det kommer att se ut när det är klart. Nu när kolumnerna är ur vägen är nästa steg att lödda komponenterna som styr nivåerna. Basen på en NPN -transistor aktiveras av en Arduino -stift genom ett strömbegränsande motstånd på 10k (eller däromkring). Detta kommer att ansluta motsvarande nivå till marken som gör att ström kan flöda genom lysdioderna. Se bilder och diagram. När de är klara ska lysdioderna anslutas till stift 2-10 på Arduino och nivåerna ska anslutas till stift 11-13, nedifrån och upp. Stiften kan också konfigureras i programvaran om du behöver en annan inställning. Kretsen är nu klar, dags att gå vidare till programvaran!

Steg 4: Använda programvaran

Jag hittade några kodexempel som flyter runt nätet för att styra en LED -kub. De krävde alla stora matriser med binär eller hexadata för att styra lysdioderna. Jag tänkte att det måste finnas ett enklare sätt så jag bestämde mig för att skriva min egen programvara. Mitt första beslut var att få mjukvaran att spegla hårdvaran. Det innebar att adressera varje lysdiod efter kolumn och nivå istället för att använda rådata eller traditionella x, y, z. Det andra beslutet var att börja med grundläggande funktioner, som att tända eller släcka ett enda ljus och bygga upp därifrån. Slutligen bestämde jag mig för att introducera två funktioner som är användbara för mer intressanta effekter. Den ena är en buffert som gör det möjligt för de grundläggande funktionerna att bygga upp mer komplexa mönster. Den andra är en sekvensfunktion som tänder en rad lysdioder en i taget, eller alla samtidigt. Biblioteket började som procedurkod och lösa funktioner. Därifrån var det väldigt enkelt att följa handledningen för att skapa ett återanvändbart Arduino -bibliotek. Var noga med att ladda ner biblioteket och packa upp det till skissbok/bibliotek. Om det är korrekt konfigurerat bör du hitta ett exempel i Arduino -programvaran under Arkiv> Exempel> LedCube> ledcube. Koden är också tillgänglig på Github på gzip/arduino-ledcube. Tack för att du läser!