8x8x8 Led Cube: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در این قسمت آموزشی ، ما نحوه ساخت یک مکعب Led 8x8x8 را نشان می دهیم. همه چیز به عنوان ایده ای برای موضوع "الکترونیک خلاق" ، متعلق به ماژول سال چهارم مهندسی الکترونیک در دانشگاه مالاگا ، دانشکده مخابرات شروع شد:

این پروژه به طور کلی شامل یک سخت افزار و نرم افزار طراحی مشترک است. قسمت سخت افزاری از مکعب و تمام اتصالات و همچنین پایه ای است که از طراحی پشتیبانی می کند. بخش نرم افزار شامل یک کتابخانه مقیاس پذیر است که به منظور مفید بودن برای پروژه های دیگر پیاده سازی شده است.

پانصد و دوازده عدد led که توسط Arduino Uno کنترل می شوند ، این مکعب را تشکیل می دهند و با جدا شدن آنها در ستون ها و لایه ها ، می توان هریک را به صورت جداگانه روشن کرد.

ما برخی از مراحل را ارائه می دهیم که می تواند پروژه را آسان تر کند ، اگرچه این کار چند روز طول می کشد. برای پروژه ، ما از ترانزیستورهای Blue Leds و NPN استفاده کرده ایم.

در اینجا لیستی را با مواد لازم ضمیمه می کنیم:

• 512 LED.
• 64 مقاومت 220 اهم
• 9 Shift Registers 74HC595.
• 16 ترانزیستور 2N222.
• تخته فوم.
• چندین متر سیم ریز (1.2 میلی متر).
• سیم نواری.
• اتصالات (زن و مرد).
• منبع تغذیه
• صفحه پیش حفاری (PCB).
• پشتیبانی از ساختار
• جعبه چوبی برای ساختار.

امیدواریم همه مردم این آموزش را دوست داشته باشند.

مرحله 1: رسم الگو برای LED ها

اولین قدم ترسیم الگویی برای سهولت در روند سرباز است. در یک تخته فوم ، ما باید یک مربع رسم کرده و آن را در 64 مربع کوچک تقسیم کنیم ، همه آنها یک اینچ جدا شده اند. در محل اتصال یک مربع کوچک با دیگری ، ما باید با پیچ گوشتی سوراخی ایجاد کنیم ، به عنوان مثال ، برای اینکه سربازها را برای سرباز داخل آنها قرار دهیم.

مرحله 2: یک پایگاه بسازید

ما باید پایه ای بسازیم که led ها در آن استراحت کنند. بهتر است آن را با یک تخته چوبی بسازید که سنگین نیست اما شل نیست. پس از گرفتن تخته ، باید مرحله 1 را تکرار کنیم ، اما اکنون اینجا. ما باید چوب را علامت بزنیم ، یک مربع 8 اینچی ترسیم کنیم ، جایی که در داخل ، 64 مربع اینچ دیگر ترسیم می شود.

وقتی همه را رسم کردیم ، زمان استفاده از دستگاه حفاری فرا رسیده است. با کمی 1 میلی متر ، سوراخی ایجاد می کنیم که چوب را در محل اتصال هر مربع سوراخ می کند تا سیم هایی را که ساختار را در داخل آنها نگه می دارد ، قرار دهیم.

دستگاه حفاری خود را بردارید و مته کنید!

ما یک ویدئو تهیه کرده ایم که نحوه انجام آن را به شما نشان می دهد. نتیجه نهایی باید شبیه این تصاویر باشد که در اینجا آورده شده است.

مرحله 3: سیم ها را مستقیم قرار دهید

بهتر است سازه از سیم بین لامپ استفاده کند ، زیرا آنها ساختار را سفت و سخت و انعطاف پذیرتر می کنند. به طور معمول سیم ها به صورت رول فروخته می شوند ، ما باید آنها را مستقیم قرار دهیم. ما برای این مرحله نیز به یک دستگاه مته نیاز داریم.

ما باید سیم را ببریم و یک برش را در دستگاه مته قرار دهیم. پس از محکم شدن روی آن ، باید قسمت دیگر سیم را گرفته و دستگاه مته را روشن کنیم. در چند ثانیه ، سیم درست مانند شمع می شود!

ما نحوه انجام این فرآیند را در ویدئو به شما نشان می دهیم ، و ما کلیدی برای سرعت بخشیدن به این روند ارائه می دهیم: می توانید سیم بلندتری را بریده ، یک بار آن را صاف کرده و سپس آن را قطع کنید.

مرحله 4: یک لایه را لحیم کنید

هنگامی که مطمئن شدیم همه led ها خوب روشن می شوند ، زمان لحیم کاری آنها است. ما باید کاتدها و آندها را جدا کنیم تا روند سریعتر انجام شود.

در این مرحله ، همه کاتدها متصل می شوند. از 64 لامپ و 11 سیم استفاده می شود: یک عدد برای هر ردیف و 3 عدد دیگر برای نگه داشتن روی سازه. می بینید که چگونه آن را ساخته ایم. ما 3 سکه 10 سنت برای قرار دادن همه سیمها در یک ارتفاع قرار دادیم ، و سپس ، روند شروع می شود.

بسیار مهم است که بعد از فرآیند لحیم کاری بررسی شود که تمام لامپ ها به خوبی جوش داده شده اند. شما می توانید این کار را با استفاده از آردوینو انجام دهید ، سیم را به GND متصل کرده و با ورودی 5V هر یک led را کاوش کنید ، همانطور که در فیلم مشاهده می کنید.

فراموش نکنید که بخشی از هر کاتد را که سرباز نبوده ، برش دهید.

و اکنون شما یکی را انجام داده اید ، با هفت مورد دیگر ادامه دهید!

ما چند عکس تهیه کردیم تا روند را نیز نشان دهیم.

مرحله 5: ساختار مکعب را ایجاد کنید

اگر لحیم کاری را تمام کرده اید ، مرحله بعدی ساخت ساختار مکعب است. همانطور که در عکس نشان می دهیم ، یک لایه را روی لایه دیگر جوش می دهیم و آن را با برخی از پدهای ساخته شده با تخته فوم جدا می کنیم.

در این مرحله ، تمام آندها باید به سیم جوش داده شوند. نکته اصلی این است که سیم های عمودی را در زمان ورود لایه به ساختار نگه دارید و کار شما پیچیده نخواهد بود.

همانطور که قبلاً نیز گفتیم ، بسیار مهم است که پس از لحیم کاری صحیح چراغ ها بررسی شود. در این مرحله حذف ساق اضافی آند را فراموش نکنید. انجام این کار در حال حاضر آسان تر است ، به جای انجام آن در پایان.

پیشرفت زمانی تکمیل می شود که 8 لایه روی آند قرار بگیرند. پس از آن ، آندها به PCB لحیم می شوند.

لازم است کابل های عمودی را از پایه به هر لایه عمودی LED ها برای عملکرد مناسب هر لایه متصل کرده و led را در محورهای x ، y و z جهت دهی کنید. این را در عکسها می بینید.

مرحله 6: پایه را سیم کشی کنید

ما باید لایه های مربوطه را با استفاده از سیم نوارها جوش دهیم ، که اتصال دهنده هایی را که وارد صفحه مدار چاپی می شوند ، به آنها اضافه می کنیم تا در نهایت مکعب روشن شود.

هر ستون دارای یک کابل جوش داده شده است و هر 8 ستون که یک لایه عمودی را تشکیل می دهند ، به همان اتصال نر متصل می شوند ، که سپس در یک اتصال زن در PCB قرار می گیرد. لایه های افقی همچنین دارای کانکتور هستند تا کاتدها برای اتصال به PCB در کنار هم قرار گیرند.

مرحله 7: مدار را لحیم کنید

با پیروی از شماتیک مدار ، همه اجزا را به صفحه سوراخ شده جوش می دهیم ، اتصالات لازم را بر هم می زنیم و در صورت عدم وجود جایی برای جوش ، کابل را می کشیم.

برای این مرحله ما نیاز داریم:

• صفحه سوراخ دار (می تواند نوار یا بدون الگو باشد). ما بدون الگو استفاده کرده ایم
• مقاومت ها
• اتصالات مردانه
• سوابق
• ترانزیستورهای NPN
• کابل نوار

مرحله 8: پشتیبانی مکعب

در مورد چوب ما یک پشتیبانی تهیه می کنیم ، جایی که ما مدار را معرفی کرده و مکعب را پشتیبانی می کنیم.

چگونه کار کرده ایم؟ جعبه ای به عرض 26 سانتی متر ، طول 31 و ارتفاع 10. ما برخی از تکیه گاههای کوچک را قرار می دهیم که از افتادن مکعب به پایین جعبه جلوگیری می کند ، بنابراین به مدار زیرین آسیب می رساند.

مرحله 9: کد و برنامه نویسی

کد شامل یک آرایه بولی از 512 مقدار است که وضعیت هر led را نشان می دهد.

این قسمت به دو قسمت تقسیم می شود ، یکی مسئول تغییر وضعیت هر یک از آنها با تغییر مقادیر در آرایه است ، و قسمت دیگر مسئول ارسال اطلاعات به رجیسترها است.

برای ارسال اطلاعات به رجیسترها ، از تابع shiftOut () استفاده می شود ، به عنوان ورودی یک نوع نوع بایت ، ساعت و سیگنالهای داده را برای انتقال سریال با رجیسترها تولید می کند.

نیاز به ترجمه آرایه بولی به آرایه ای از نوع بایت ظاهر می شود ، هر بایت یک رکورد را نشان می دهد. بسته به اندازه مکعب ، تعداد تغییرات شیفت در پروژه تغییر می کند. این قسمت از کد برای سهولت ارسال اطلاعات به مکعب هایی با اندازه های مختلف مقیاس پذیر است.

برای ایجاد انیمیشن در مکعب از تابع () voxelWrite استفاده می کنیم ، این تابع به ما اجازه می دهد تا وضعیت led را با توجه به مختصات x ، y ، z تغییر دهیم.

در پیوند زیر به صفحه GitHub ما ، می توانید اطلاعات مفیدی پیدا کنید: