4x4x4 Led Cube: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

چرا این مکعب LED را بسازید؟

* پس از اتمام کار می توانید الگوی زیبا و پیچیده ای را نمایش دهید.

* باعث می شود فکر کنید و مشکل را حل کنید.

* سرگرم کننده و رضایت بخش است که ببینید همه چیز چقدر خوب کنار هم قرار می گیرد.

* این یک پروژه کوچک و قابل مدیریت برای هر کسی است که در زمینه لحیم کاری و لوازم الکترونیکی یاد می گیرد و هنوز به اندازه کافی بزرگ است تا الگوهای خیره کننده و چشمگیری را به نمایش بگذارد.

* مدیریت کد آردوینو نسبتاً آسان است.

* هزینه نسبتاً کمی برای یک سرگرمی بالا و مقدار زیادی که در صورت آشنایی با لوازم الکترونیکی خواهید آموخت.

ابتدا به شما نحوه ساخت این مکعب سریع 4x4x4 را نشان می دهم که برای راه اندازی به چند ساعت کار نیاز دارد (هنگامی که جیگ ها را درست می کنید) اما همچنین طراحی محکمی دارد. من تمام سعی خود را می کنم تا توضیح دهم تا همه انتخاب های طراحی من را درک کنند. در نهایت نحوه برنامه ریزی الگوهای جدید را به 2 روش مختلف توضیح خواهم داد.

تدارکات

قطعات:

1. تخته نمونه اولیه 10 سانتی متر * 15 سانتی متر - 1x 2 دلار آمریکا
2. sn74hc595n - 2x 0.57 دلار در هر سال
3. مقاومتهای 120 اهم - 16x 0.04 $ ea (مقدار بستگی به LED شما دارد مرحله 7 را ببینید)
4. مقاومتهای 10 کیلو اهم - 4 برابر 0.10 دلار در هر سال
5. FQp20n06l N MOSFETS کانال - 4 برابر 0.95 دلار در سال
6. Arduino nano v3 - 1x 22 دلار آمریکا
7. جک دی سی 5.5 میلیمتری - 1 برابر اختیاری 0.35 دلار در هر سال
8. سیم مسی مقوایی 20 AWG - 15 فوت 0.12 دلار در فوت
9. کابل روبان 40 هادی یا سیم سنج دیگر (AWG) - کمتر از 1 فوت 2.3 دلار در فوت
10. تخته سه لا 5 میلی متری 6 اینچ ، 12 اینچ - 1 2 2 دلار آمریکا
11. لحیم.8mm - 1x 10.89 $ ea
12. تخته 1 اینچ * 6 اینچ * 4 اینچ - 6 اینچ 8.39 دلار
13. LED های 5 میلی متری پهن - کیت 64 دلار 15 دلار
14. کلاه سرامیکی 100nf - 2x 0.25 دلار در هر سال

هزینه برآورد شده برای هر مکعب: 40 دلار (اگر قطعات به صورت عمده خریداری شود ، هزینه آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد)

ابزارها:

1. انبردست بینی سوزنی x2
2. برش های فلاش یا برش های جانبی
3. آهن لحیم کاری
4. استریپرهای سیم
5. اره رومیزی
6. مته (پرس مته توصیه می شود)
7. اره برقی یا اره باند
8. کامپیوتر برای برنامه نویسی

مرحله 1: اولین جیگ **

جیگ اول شامل 2) مته 0.8 میلی متری ، تخته نمونه سازی و یک سوراخ 5 میلی متری برای LED است. ابتدا با برداشتن تخته نمونه (حداقل 2 سانتی متر عرض و 2.54 میلی متر (0.1 اینچ) فاصله از مرکز سوراخ ها) اولین نقطه را در یکی از لبه های تخته مشخص کنید. سپس پس از حرکت در یک خط مستقیم علامت دیگری بگذارید. 3 حفره دیگر را بالا بیاورید. سپس نقطه ای را که 2 سوراخ بالاتر است علامت گذاری کنید (تصویر شماره 1 را ببینید). سپس در مرکز سوراخ مشخص شده یک سوراخ 5 میلی متری ایجاد کنید من از یک بیت 13/64 اینچی استفاده کردم و خوب کار کرد. بهتر است اگر از تکه های کوچکتر استفاده کنید و تا ارتفاع 13/64 اینچ پیش بروید تا مطمئن شوید که در حفره کاملاً متمرکز شده است اگر کل مکعب خاموش نباشد. سپس در علامت گذاری بیرونی از بیتهای 0.8 میلیمتری استفاده کنید تا کمی پهن شود. حفره ها اطمینان حاصل کنید که همه سوراخها در صورت وجود عمود بر تخته نمونه سازی هستند در صورت وجود از پرس مته استفاده کنید اما مته دستی کار خواهد کرد. برش 3) مربع های 1 اینچ استفاده از اره نواری ساده ترین است اما اره دستی نیز کار می کند. با چسب المر یک چوب کوچک چوبی بسازید که تمام لبه های آن با یکدیگر چیده شده اند. در نهایت آن را به تخته نمونه بچسبانید و همه را به هم وصل کرده و منتظر بمانید. هنگامی که همه چیز خشک شد ، همه چیز را مجدداً سوراخ کنید تا سوراخ های روی تخته نمونه اولیه تا انتهای چوب پشت سر بگذارد. بیت های 0.8 میلی متری را در سوراخی که روی لبه ایجاد شده است قرار دهید. اگر همه چیز به درستی انجام شده باشد ، باید شبیه تصویر شماره 2 باشد.

** جیگ های موجود در تصویر به گونه ای طراحی شده اند که یک مکعب LED 8*8*8 بسازند بنابراین کمی بزرگتر هستند. جک شما کوچکتر خواهد بود. این دستگاه ها بر اساس طرح های استیو منلی برای مکعب LED 8*8*8 RGB طراحی شده اند. به نظر می رسد و عالی کار می کند. توصیه می کنم فیلم های او را ببینید.

کانال you-tube او

مرحله 2: جیگ دوم **

جیگ دوم از تخته سه لا 5 میلی متری ساخته شده است. با علامت گذاری و برش 3 قطعه 4 "در 2" برای این کار من از اره نواری استفاده کردم اما اره دستی نیز کار می کند. در یکی از قطعات در دو طرف 1 "در 2" علامت گذاری کنید و خطی را بین هر دو بکشید. در طرف 4 اینچ در 1/2 اینچ در خط قبلی که قبلاً ساخته شده است ، علامت بعدی باید 1 اینچ از خط فعلی باشد تا به انتهای تخته برسید. دو قطعه دیگر باید با چسب المر تراز شده و به هم چسبانده شوند. پس از خشک شدن چسب ، هر دو قسمت مشخص شده را بردارید و قسمت چسبانده شده آنها را به هم متصل کنید. سوراخ های 5 میلی متری (13/64) را که خطوط روی تخته متقاطع بودند ایجاد کنید. آخرین مرحله ایجاد سوراخ های قطعه چسبیده به هم است. بزرگتر با 1/4 اینچ رفتم.

مرحله 3: جیگ سوم **

جیگ سوم از قطعه ای به ابعاد 1 اینچ در 6 اینچ ساخته شده است. ابتدا تخته را به یک قسمت قابل کنترل تر با طول 5 اینچ برش دهید. هنگامی که این کار انجام شد ، می توانید آن را به یک اره رومیزی ببرید تا نخلستان ها را به عمق 1/4 عمق ببرید ، هر جهت گیری کار می کند. آنها باید فاصله داشته باشند. وسط 1 اینچ تا مرکز نخلستان ها. سرپوش (شکاف ایجاد شده توسط تیغه اره) باید 0.1 اینچ عرض داشته باشد. با برش اولین شکاف اینچ از لبه تخته شروع کنید. سپس اره را ببندید و حصار را روی 1 اینچ حرکت دهید تا زمانی که 4 اسلات به تخته بریده شود این کار را تکرار کنید. تکه تکه باید شبیه تصویر بالا باشد.

مرحله 4: استفاده از اولین جیگ

این قسمت یکنواخت ترین قسمت ساختمان است که تمام لامپ های LED را خم می کند. دلیل اینکه می خواهید از این دستگاه استفاده کنید بدست آوردن یک ساختار محکم است که عالی به نظر می رسد. اولین جیگ خود را کج کنید (کابل کوتاه تصویر 2 را ببینید) تا مته نزدیکتر (0.2 اینچ) ، سپس آن را دور بیت بپیچید و شل کنید. آند را بردارید و آن را در اطراف بیت دوم خم کرده و شل کنید. اضافی را برش دهید با برش های برقی / برش های جانبی سرب بزنید و LED را بردارید. هم آند و هم کاتد را صاف کنید. کاتد را 90 درجه بچرخانید تا رو به پایین باشد (تصویر 3 را ببینید) 63 بار دیگر این کار را ادامه دهید.

توجه: اغلب داشتن یک انبردست بینی سوزنی برای خم شدن لبه ها در اطراف مته ها مفید است.

مرحله 5: استفاده از جیگ دوم

قبل از استفاده از این دستگاه ، ما باید سیم مسی قلع 20 درجه (awg) خود را راست کرده و برش دهیم. ابتدا حداقل 36 قسمت 4 اینچی سیم را قطع کنید ، بهتر است 4 قسمت دیگر بسازید زیرا مکعب را متقارن می کند (توجه داشته باشید که قبل از اینکه طول سیم را برش دهید ، قسمتهای بزرگتر آن را راست کنید ، اما در هر صورت مفید خواهد بود.). برای صاف کردن سیم فقط دو انبردست بردارید و از هر انتهای آن سیم را کمی بکشید. این روش دشوار است بنابراین اگر شما یک نایب دارید می توانید سیم را به نایب محکم کرده و از آنجا بکشید و خیلی بهتر خواهید شد. هنگامی که تمام سیم را آماده کردید 4 LED را در جیگ شماره 2 قرار دهید (تصویر شماره 2 را ببینید) کاتد باید رو به روی شما باشد. یکی از قسمتهای 4 اینچی سیم را از طریق حلقه های کاتد هر 4 اتصال را لحیم کنید (توصیه می شود قبل از لحیم کاری همه LED ها را آزمایش کنید). هنگامی که همه LED ها را لحیم کردید ، قسمت بالایی را بالا بیاورید و روی دکمه را فشار دهید تا انتهای گرد LED ها روی سطح صاف قرار گیرد. ردیف LED ها باید بیرون بیایند. حالا این روند را 16 بار دیگر انجام دهید.

مرحله 6: استفاده از جیگ سوم

اکنون که تمام 16 ردیف LED خود را انجام داده اید ، وقت آن است که از جیگ نهایی استفاده کنید. 4 نوار LED را بردارید و سیمهای فلزی را در یکی از شکافها قرار دهید و مطمئن شوید که همه سوراخهای بخشهای مختلف در یک راستا قرار دارند. یکی از قسمت های سیم خود را از پایین به بالا در سوراخ های باقی مانده آن ستون وارد کنید. اطمینان حاصل کنید که مربع است و سپس همه 16 اتصال را لحیم کرده و به انجام 3 مورد دیگر ادامه دهید.

مرحله 7: الکترونیک

اولین کاری که باید انجام دهید این است که 16 مقاومت مورد نیاز برای عملکرد مکعب را محاسبه کنید. این را می توان از طریق این ماشین حساب یا این فرمول مقاومت = (منبع ولتاژ - ولتاژ LED) / جریان LED انجام داد. تنها مشکل این است که اغلب اوقات فروشنده ارزش های لازم را نمی دهد. اگر از پیوند ارائه شده برای کیت LED که دریافت کردم استفاده می کنید ، LED های زرد به 120 اهم نیاز دارند زیرا 2 ولت هستند و برای آبی 75 اهم 3 ولت. اگر نمی خواهید نگران این موضوع باشید ، فقط می توانید از 220 اهم ارائه شده در کیت استفاده کنید ، آنها باید خوب کار کنند ، اما مکعب شما کمی تیره می شود و گاهی اوقات رنگ زرد کمی تیره می شود (درخشان ترین رنگی که من پیدا کرده ام از این کیت آبی است ، به استثنای سفید که پراکنده نیستند).

مرحله 8: الکترونیک

بنابراین در حال حاضر شما دو گزینه دارید که می توانید از شکل زیر خارج شوید/طرح مورد نظر خود را با استفاده از تصاویر ایجاد کنید تا به چیدمان خوب کمک کنید ، با استفاده از فایل Gerber موجود در زیر یک PCB سفارشی سفارش دهید (اگر چند مورد را تهیه می کنید عالی است).

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

مرحله 9: لحیم کردن مکعب به PrototypingBoard

اکنون که قطعات الکترونیکی را به هم متصل کرده اید ، باید 4 قسمت عمودی را که قبلاً ساخته اید بردارید. یکی از قسمتها را همانطور که در تصویر اول نشان داده شده در آن بچسبانید تا مطمئن شوید که مربع آن با تخته نمونه اولیه است. یکی دیگر را با 9 حفره در بین پایان با افزودن 2 مورد آخر به همان روش اضافه کنید.

مرحله 10: اتصال لایه ها

در مرحله بعد باید لایه های کاتدی مشترک را متصل کنید و یک تکه سیم را که صاف شده است بردارید و روی قطعه سیم کاتد معمولی که بیرون زده است بگذارید و در هر تقاطع یک اتصال لحیم کاری ایجاد کنید. شما باید حداقل 4 کار انجام دهید اما ممکن است متوجه شوید که من این کار را در هر دو طرف انجام دادم تا مکعب متقارن به نظر برسد. پس از انجام کلیه اتصالات لایه ، باید سیم را از روی تخته نمونه به لایه های مکعب اضافه کنید. این کار را می توان با برداشتن قسمتی از سیم که دارای خمیدگی 90 درجه است و حدود 1/2 اینچ بیرون می آید ، انجام داد. انتهای بلند سیم را نزدیک جایی که می خواهید به لایه اول لحیم کنید به سیم بچسبانید. لایه را تکرار کنید در حالی که یک سوراخ را بیرون می کشید و به لایه بعدی می روید. هنگامی که اتصال 4 لایه را انجام دادید به مرحله بعدی بروید.

مرحله 11: آخرین قطعات سیم کشی

قسمت بعدی اتصال تخلیه MOSFET به لایه هایی است که در تصویر اول مشاهده می کنید. پس از انجام این کار ، خروجی های شیفت رجیستر را به ستون های مکعب وصل کنید. برای جزئیات بیشتر به شماتیک مراجعه کنید.

مرحله 12: برنامه ریزی مکعب خود

شما 3 گزینه برای کدگذاری مکعب با استفاده از کدهای ارائه شده ، استفاده از آردوینو یا استفاده از آردوینو با پایتون برای دستیابی به تجربه کدگذاری آسان تر ، دارید. تنها موردی که می خواهم توضیح دهم آردوینو با پایتون است زیرا راحت ترین استفاده را دارد اما شما فقط به تجربه کمی در زمینه آردوینو/ساختار زبان نیاز دارید. با بارگیری همه پیوندها به ترتیب شروع به کار با نرم افزار arduino و پایان دادن به کتابخانه tkinter برای پایتون ، شروع کنید. نحوه کار ویرایشگر پایتون بیشتر خود توضیحی است ، فقط کد پایتون را در زیر اجرا کنید. وقتی دکمه ذخیره را فشار می دهید ، پوسته پایتون بایت های باینری را تف می کند که باید آنها را در آرایه arduino که اسلاید ها را می چسبانید بچسبانید. سپس باید تاخیرهایی را در آرایه arduino اضافه کنید که می گوید delay_array تعداد اسلایدهای شما تعداد تاخیرهای مورد نیاز شما است. حداکثر تعداد اسلایدی که می توانید استفاده کنید 150 عدد است زیرا حافظه آردوینو نانو زیاد به نظر می رسد ، اما وقتی شروع به انجام ترجمه های گرافیکی می کنید ، به سرعت این عدد را از بین می برد.

کدها در گروه های 3 نفره هستند زیرا من نتوانستم آنها را به عنوان یک فایل به جز فایل پایتون بارگیری کنم.

گروه بندی فایل ها (همه فایل های گروه باید در یک پوشه قرار داده شوند تا درست کار کند)

آردوینو با کد سخت (clear_all ، led_cube_4x4x4 ، show_pattern)

فایلهای کدگذاری شده آردوینو بایت (واضح ، easy_programing_v2 ، show_pattern)

python gui (4x4x4 code generator V2)

www.arduino.cc/fa/main/software

www.python.org/downloads/

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

مرحله 13: انجام شد

در این مرحله شما باید بتوانید حداقل چند الگو را روی مکعب خود نمایش دهید و امیدوارم همه چیز بدون مشکل پیش برود.

در صورت داشتن هرگونه سوال در زیر نظرات را مطرح کنید.