3x3x3 LED Cube With Arduino Lib: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

دستورالعمل های دیگری در مورد ساخت مکعب های LED وجود دارد ، این مورد به دلایل مختلف متفاوت است: 1. این دستگاه با تعداد کمی از اجزای خارج از قفسه ساخته شده و مستقیماً به آردوینو متصل می شود. 2. یک نمودار شفاف و آسان برای بازتولید با تعداد زیادی عکس ارائه شده است. 3. یک رویکرد منحصر به فرد برای نرم افزار استفاده می شود که برنامه نویسی مکعب را آسان تر و گویاتر می کند. قطعات مورد نیاز: - 1 Perfboard - 3 ترانزیستور NPN (2N2222 ، 2N3904 ، BC547 و غیره) - 12 مقاومت (220 اهم و 10 کیلو اهم) - 13 سرصفحه (زن یا مرد) - 27 LED - سیم

مرحله 1: LED ها را آماده کنید

این مرحله تا حد زیادی از LED Cub 4x4x4 پیروی می کند اما ما به جای آن یک مکعب 3x3x3 می سازیم. یک مکعب با این اندازه تقریباً بدون بزرگنمایی مدار و پیچیدگی بزرگتر می شود. ما در مجموع به 27 LED نیاز داریم که در سه مجموعه نه تایی دسته بندی می شوند. هر مجموعه از نه ال ای دی یک اتصال مشترک بین کاتدهای خود (خطوط منفی) دارد. من به هر یک از این مجموعه ها به عنوان "سطح" اشاره می کنم. هر یک از نه LED در یک سطح از طریق آندهای خود (سیم مثبت) به LED مربوطه در دو سطح دیگر متصل می شوند. از این موارد به عنوان "ستون" یاد می شود. اگر این منطقی نبود ، وقتی مکعب را می سازیم ، خود توضیحی می شود. برای شروع ، ما از یک مته برای ایجاد یک تکه تکه از یک تکه کوچک چوب ضایعات استفاده می کنیم. جیگ LED ها را در حالی که آنها را لحیم می کنیم ثابت نگه می دارد. من تصمیم گرفتم که سوراخ ها را در فاصله 5/8 اینچی (15 میلی متر) از هم قرار دهم ، اما فاصله دقیق آن مهم نیست. سوراخ باید محکم در اطراف LED قرار گیرد ، زیرا ما نمی خواهیم هنگام لحیم کاری حرکت کنند. هنگامی که جیج انجام شد ، ما کاتد هر LED را در زاویه 90 درجه خم می کنیم. کاتد از سه جهت قابل تشخیص است: 1) پای کوتاه تر ، 2) در سمت صاف یک LED گرد ، 3) به قطعه بزرگتر داخل LED متصل است. مطمئن شوید که کاتد را برای همه LED ها در یک جهت خم کرده اید. اکنون ما آماده شروع لحیم کاری هستیم.

مرحله 2: LED ها را لحیم کنید

ابتدا نه عدد از LED ها را در دستگاه جدید خود قرار دهید. آنها را طوری قرار دهید که پاها در یک جهت خلاف جهت عقربه های ساعت قرار بگیرند. عکسها نشان می دهد که کاتد در جهت عقربه های ساعت با آند رو به بیرون است ، اما اگر دوباره این کار را انجام دهم ، LED ها را برمی گردانم تا پا مانع دید LED نشود. دو طرف را به هم جوش دهید ، از هر طرف یک جفت. هنگام بستن لحیم ، پاها را محکم نگه دارید و از گیره های کوچک استفاده کنید. هنگامی که هریک از چهار طرف لحیم شد ، گیره ها را حرکت دهید تا گوشه ها به هم بچسبند و روی هر یک لحیم کاری کنید. در نهایت ، کاتد LED وسط را به یکی از طرفین لحیم کرده و قسمت اضافی را برش دهید. سه بار تکرار کنید. اکنون باید سه مجموعه نه LED داشته باشید. دو ست را یکی روی دیگری قرار دهید. فاصله را برابر با فاصله ای که از قبل بین LED ها تعیین شده است ، نگه دارید. هنگامی که با فاصله فاصله کافی دارید ، می توانید هر ستون را با استفاده از دو گیره ، یکی در هر جهت ، محکم کنید تا پاها در هنگام لحیم کاری محکم در جای خود قرار گیرند. برای اتصال خوب ، ممکن است لازم باشد دور یک LED خم شوید. هر یک از نه جفت را یکی یکی لحیم کنید. این کار را یکبار دیگر انجام دهید و کار با مکعب تمام شد. مکعب را در یک طرف تخته چوبی قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که نه پا به طور مساوی از هم قرار گرفته اند در حالی که هر یک را از طریق یک سوراخ هدایت می کنید. تخته من پنج سوراخ بین هر ست پا دارد. شما می خواهید تا آنجا که ممکن است در انتهای دیگر تخته چوبی فضای کافی بگذارید تا اجزای مختلف متناسب باشد. هنگامی که از وضعیت قرارگیری راضی هستید ، چند گیره برای نگه داشتن پاها در محل خود اضافه کنید. مقدار زیادی پای خود را به سمت پایین بکشید ، زیرا این امر باعث می شود که بعداً مقاومت ها را لحیم کنید. تخته را برگردانید و هر یک از پاها را لحیم کنید تا در جای خود بماند. وقتی همه پاها لحیم شدند ، مکعب را به عقب برگردانید. در نهایت ما باید یک سرب را از هر یک از سطوح به پایین از طریق پایین صفحه بچسبانیم. یک تکه سیم جامد را بردارید و یک قلاب کوچک را در یک سر خم کنید. قلاب را روی یکی از پایه های LED وسط آویزان کنید و آن را از طریق سوراخی روی تخته چوبی هدایت کنید. انتهای قلاب را لحیم کنید تا سیم در جای خود ثابت بماند. برای دو سطح دیگر دوباره تکرار کنید. مرحله بعدی ساخت بقیه مدار است.

مرحله 3: ساختن مدار

مدار بسیار ساده است. هر یک از 9 ستون از طریق مقاومت محدود کننده جریان به پینی در آردوینو متصل می شوند. هر یک از سه سطح زمانی که توسط پین آردوینو فعال می شوند از طریق ترانزیستور NPN به زمین متصل می شوند. ما در کل از 12 پین خروجی در آردوینو استفاده می کنیم اما 18 LED برای روشن شدن وجود دارد. ترفند این است که فقط یک سطح واحد را می توان در یک زمان روشن کرد. هنگامی که یک سطح به زمین متصل می شود ، هر یک از LED های آن سطح می توانند به صورت جداگانه از طریق یکی از نه پین آردوینو دیگر تغذیه شوند. اگر سطوح را به اندازه کافی سریع روشن کنیم ، به نظر می رسد که هر سه سطح به طور همزمان روشن هستند. بیایید مدار را بسازیم. اولین قدم آماده سازی 9 مقاومت محدود کننده جریان است. من از 220 اهم در هر پین استفاده می کنم که حدود 22 میلی آمپر می کشد. بسته به LED های مورد استفاده ممکن است مقدار متفاوت باشد اما بین 135 تا 470 اهم باقی می ماند. هر پین قادر است تا 40 میلی آمپر منبع تغذیه کند. به منظور صرفه جویی در اتاق ، می خواهیم مقاومت ها را در حالت عمودی لحیم کنیم. یک سر را به سمت پایین خم کنید تا هر دو سیم موازی یکدیگر باشند. این کار را برای هر 9 مقاومت انجام دهید. وقتی مقاومت ها آماده شدند ، آنها را یکی یکی لحیم می کنیم. برای سهولت کار ، به جای استفاده از سیم جداگانه برای هر یک ، مقاومت را مستقیماً به سایر اجزا می چسبانیم. یک سر مقاومت به یک ستون و سر دیگر به یک سرصفحه متصل می شود. با اولین ردیف LED ها که نزدیکترین مقاومت ها هستند شروع کنید و راه خود را بازگردانید. پس از اتمام هر ردیف ، می توانید از یک نوار کوچک برای جدا کردن سرپوش های روی هم استفاده کنید تا از کوتاه شدن آن جلوگیری شود. به عکسها و نمودار مراجعه کنید تا ببینید پس از اتمام کار چگونه خواهد بود. اکنون که ستون ها از راه خارج شده اند ، مرحله بعدی این است که اجزای کنترل کننده سطوح را لحیم کنید. پایه یک ترانزیستور NPN توسط یک پین آردوینو از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان 10k (یا همان محل) فعال می شود. این امر سطح مربوطه را به زمین متصل می کند که اجازه می دهد جریان از طریق LED ها عبور کند. به عکسها و نمودارها مراجعه کنید. پس از اتمام ، LED ها باید به پین های 2-10 در آردوینو و سطوح به پین های 11-13 ، پایین به بالا متصل شوند. در صورت نیاز به تنظیمات دیگر ، پین ها نیز در نرم افزار قابل تنظیم هستند. اکنون مدار کامل شده است ، وقت آن است که به سراغ نرم افزار برویم!

مرحله 4: استفاده از نرم افزار

من چند نمونه کد را پیدا کردم که در اطراف شبکه برای کنترل یک مکعب LED شناور بودند. همه آنها برای کنترل LED ها به آرایه های بزرگی از داده های دوتایی یا شش ضلعی نیاز داشتند. من فهمیدم که باید راه ساده تری وجود داشته باشد بنابراین تصمیم گرفتم نرم افزار خود را بنویسم. اولین تصمیم من این بود که نرم افزار سخت افزار را آینه کنم. این بدان معناست که به جای استفاده از داده های پورت خام یا x ، y ، z سنتی ، به هر LED با ستون و سطح بپردازید. تصمیم دوم این بود که با عملکردهای اصلی شروع کنید ، مانند روشن یا خاموش کردن یک چراغ ، و افزایش از آنجا. در نهایت تصمیم گرفتم دو ویژگی را معرفی کنم که برای جلوه های جالب تر مفید هستند. یکی بافر است که به توابع اساسی اجازه می دهد تا الگوهای پیچیده تری بسازند. دیگری عملکرد توالی است که مجموعه ای از LED ها را یک به یک یا به طور همزمان روشن می کند. کتابخانه به عنوان کد رویه ای و عملکردهای شل شروع به کار کرد. از آنجا پیگیری آموزش ایجاد کتابخانه آردوینو قابل استفاده مجدد بسیار آسان بود. مطمئن شوید که کتابخانه را بارگیری کرده و از حالت فشرده در sketchbook/libraries خارج کنید. اگر به درستی تنظیم شده است ، باید یک نمونه را در نرم افزار Arduino در قسمت File> Examples> LedCube> ledcube بیابید. این کد همچنین در Github به آدرس gzip/arduino-ledcube در دسترس است. ممنون که خواندید!