Ako si vyrobiť pulzujúcu Arduino LED kocku, ktorá vyzerá akoby prišla z budúcnosti

Reklama

Ak ste sa zaoberali niektorými začiatočníkmi Arduino projektmi, ale hľadáte niečo trochu trvalé a na celkom inej úrovni úžasné, potom je skromná 4 x 4 x 4 LED kocka prirodzenou voľbou. Konštrukcia je omnoho jednoduchšia, než si myslíte, a pomocou multiplexovania môžeme všetky LED diódy ovládať priamo z jedinej dosky Arduino Uno. Je to vynikajúci postup spájkovania a celkové náklady na komponenty by nemali prekročiť približne 40 dolárov.

Dnes podrobne popíšem konštrukčnú stránku vecí a poskytnem nejaký softvér na spustenie, ktorý vyzerá pôsobivo a naučí vás základy.

Budete potrebovať

• Arduino. Dodaný kód predpokladá Arduino Uno, ale mohol by byť tiež upravený na väčší model.
• 64 LED diód - presná voľba je len na vás, ale použil som tieto superbright 3 mm modré LED (3,2v 30ma) @ 2,64 £ za 50.
• 16 rezistorov vhodnej hodnoty pre vaše LED. Za vyššie uvedené diódy kúpilo 99 pencí 100 z nich. použitie ledcalc.com - zadajte 5 V pre napájacie napätie, napätie LED (v mojom prípade 3.2) a prúd v miliampéroch (3.2). Požadovaný odpor sa zobrazí v poli označenom
  instagram viewer
  „Najbližší rezistor s najvyšším hodnotením“, potom jednoducho vyhľadajte túto hodnotu na eBay.
• niektorí remeselný drôt na posilnenie základnej štruktúry a dekorácie - použil som 0,8mm hrúbka.
• prototypová doska nejakého typu, do ktorého môžete spájať všetky svoje kúsky. Použil som ten, ktorý nemal celé stopy pozdĺž neho, pretože nemám frézu, ale používam všetko, čo ti vyhovuje. Prototypový štít Arduino je však príliš malý, pokiaľ skutočne LEDky nestlačíte.
• Drôt náhodného komponentu - niektoré sieťové káble a niektoré prototypové vodiče zo súpravy budú fungovať dobre.
• Krokosvorky alebo „pomáhajúce ruky“ sú užitočné na držanie bitov na mieste.
• Spájkovačka a spájka.
• Niektorý šrot.
• Vŕtačka rovnakej veľkosti ako vaše diódy LED.

Poznámka: 3D kresby v tomto návode boli vytvorené za pár minút TinkerCAD. Sledoval som existujúce zostavenie podrobne o pokynoch používateľa forte1994, ktorú si možno budete chcieť prečítať skôr, ako sa o to pokúsite.

Nezabudnite si prečítať všetky tieto pokyny najprv predtým, ako sa o to pokúsite sami.

Princíp tohto návrhu

Predtým, ako začnete s výstavbou, je dôležité mať úplný prehľad o tom, ako bude táto vec fungovať, aby ste si mohli improvizovať a identifikovať chyby. Niektoré kocky LED používajú jeden výstupný pin pre každú jednotlivú LED - avšak v kocke 4x4x4 by to bolo potrebné 64 pinov - ktoré určite nemáme na Arduino Uno. Jedným z riešení by bolo použitie posuvné registre Programovanie Arduino - hranie s registrami posunu (a.k.a ešte viac diód LED)Dnes sa vás pokúsim naučiť niečo o Shift Registers. Jedná sa o pomerne dôležitú súčasť programovania Arduino, v podstate preto, že rozširujú počet výstupov, ktoré môžete použiť výmenou za ... Čítaj viac , ale je to zbytočne komplikované.

Aby sme mohli všetky tieto LED diódy ovládať iba na 20 pinoch, použijeme techniku ​​nazývanú multiplexovanie. Na rozdelenie kocky do 4 samostatných vrstiev potrebujeme iba kontrolné kolíky pre 16 LED - aby sme rozsvietili a špecifickej LED, musíme aktivovať vrstvu aj kontrolný kolík, čo nám dáva celkovú požiadavku 16 + 4 kolíky. Každá vrstva má spoločnú katódu - zápornú časť obvodu - takže všetky záporné ramená sú spojené a spojené s jediným kolíkom pre túto vrstvu.

Na anóde (Pozitívne) na každej strane, každá LED bude pripojená k zodpovedajúcej LED vo vrstve nad a pod ňou. V podstate máme 16 stĺpcov pozitívnych nôh a 4 vrstvy negatívnych. Tu je niekoľko pohľadov na spojenia, ktoré vám majú pomôcť porozumieť:

stavba

Pretože na spájkovanie nebudeme používať celokovovú štruktúru, chceme, aby sa všetky nohy LED diódy prekrývali asi o štvrtinu a aby bola konštrukcii tuhosť. Zložte katódu vašich LED - stranu s plochým zárezom v hlave a kratšou nohou - tak, ako je to znázornené na obrázku. (Nezáleží na tom, či ho ohnete doľava alebo doprava, pokiaľ ste dôslední a nikdy sa nedotkli anódy.)

Prvou kritickou časťou tohto projektu je výroba dreveného prípravku. Počas spájania nôh to udrží vrstvu diód LED, takže musí byť presná a nesmie byť príliš voľná. Použitím vrtáku rovnakej veľkosti ako vaše diódy LED zmerajte a potom vyvŕtajte maticu 4 × 4 rovnako vzdialený diery. Majte na pamäti, že chcete, aby sa štvrtina dolnej končatiny prekrývala so susedom a aby ste použili skutočné pravítko. Skontrolujte každú dieru, aby ste sa ubezpečili, že sa dioda LED mohla zmestiť pohodlne, ale nie tak pevne, aby ste ju znova nedostali, alebo budete mať problémy pri pokuse o odstránenie úplne spájkovanej vrstvy.

Spájkujte katódy 4 radov LED. Dávajte pozor, aby ste nevyhoreli LED - chcete dobrú horúcu žehličku a aby ste boli vo vnútri a von. Tu sú moje prvé štyri riadky dokončené.

Teraz, aby sa posilnila tuhosť vrstvy, odrežte a spájkujte dva priame kúsky remeselného drôtu na obidva konce, pričom sa uistite, že sú spojené s každým radom. Toto je vaša prvá vrstva dokončená. Nechajte všetky prebytočné nohy trčať teraz nabok.

Teraz by sme mali vyskúšať - stačí načítať predvolenú blikajúcu aplikáciu Arduino a po pripojení odporu položiť zem do rámu vrstvy a postupne zasunúť kladný vodič do každej LED.

Dúfajme, že sa všetci rozsvietia. Ak nie, uistite sa, že ste niekde iba nestratili spájku a ak je to potrebné, vymeňte LED.

Odstráňte túto vrstvu z prípravku a postup zopakujte 3 krát.

Nerobte si starosti, ak vaše spájkovanie nie je dokonalé - pokiaľ sa nepreruší a spojenie je pevné, nebude to mať vplyv na konečný produkt. Pripúšťam, že moje spájkovanie bolo dosť beznádejné, môj prípravok bol vypnutý a všetko sa podobalo šikmej veži v Pise. Stále som hrdý na hotovú kocku a keď svietia LED diódy, na pájené spoje sa už vôbec nebudete pozerať!

Spájanie vrstiev

Akonáhle budete mať 4 dokončené vrstvy, budete chcieť spojiť všetky vertikálne nohy dohromady. Zistil som, že je to najťažšia časť zostavy, a aby som pomohol procesu, vyrezal som stúpačku z karty.

Vrstvy sa udržali v primeranej výške, ale veľa nôh sa ešte stále dokonale nezladilo - na to som ich použil pomocou krokodílových klipov.

1. Hlúpe chyba, ktorej sa treba vyhnúť

Až po dokončení celej vrstvy som si uvedomil, že môj stúpač kariet bol zaseknutý na svojom mieste, takže som ho musel vystrihnúť! Nerobte tú istú chybu ako ja - urobte stúpač dlhšie na boku a pripojte kusy karty mimo kocky, takže keď dokončíte vrstvu, môžete stúpačku dekonštruovať a vytiahnuť kartu.

2. Hlúpe chyba, ktorej sa treba vyhnúť

Zvyčajne nespájajte zvislú nohu k rámu katódy. Vertikálne nohy by sa mali spájať iba s inými vertikálnymi nohami a nič iné.

Znovu testujte po pripojení každej vrstvy. Testujte všetky vrstvy v skutočnosti tak, že sa dotknete iba pozitívneho vodiča na špičke najvyššej vrstvy, čím sa zaistí dobrý kontakt cez všetky vrstvy.

Keď boli všetky 4 vrstvy spájkované dokopy, trochu som sa rozhodol vyčistiť - nechal som jednu nohu rozšírené z každej vrstvy akýmkoľvek spôsobom odrazového mostíka - to by bolo spadnuté dole na nastúpiť neskôr. Ostatné cudzie kúsky kovového rámu a nôh boli odrezané. Je zrejmé, že nerežte žiadne z vertikálnych nôh - musíme ich vložiť do našej protoytizačnej dosky.

Upevnenie na dosku

Pamätáte si, keď som povedal, že najťažšia časť bola fixácia každej vrstvy k sebe? Klamal som. Snažiť sa umiestniť 16 nôh LED do malých otvorov na doske s prototypmi je v skutočnosti ťažšie. Najjednoduchší spôsob, ako som zistil, bolo preraziť naraz 4, zaistiť ich pod krokosvorkami a potom prejsť na ďalší riadok 4. Ak to pomôže, označte medzeru vopred pomocou značkovacieho pera.

Pri spätnom pohľade by som vlastne najskôr umiestnil odpory do protoboardu. Ako to je, najprv som do dosky vložil všetky nohy kocky a potom som sa pokúsil jemne vytlačiť rezistory medzi nimi. Poučte sa z mojej chyby a najskôr postavte odpory.

Snažil som sa ich rovnomerne rozmiestniť tak, aby som ich mohol použiť na celú konečnú väzbu na Arduino. Tu je schéma zapojenia, s ktorou som išiel:

V prípade štyroch negatívnych vrstiev som spustil jeden drôt z každej vrstvy a potom som ich stiahol na stranu, takto:

Nakoniec som pridal pár zásuvkových vodičov, ktoré som potom mohol vložiť do príslušných Arduino pinov. Použite najdlhší druh, aký máte. Poznámka: Znehodnotil som objednávku na miestach kvôli zlému plánovaniu. Každá rada LED bola však farebne označená.

To je všetko. Hotovo!

Programovanie vašej kocky

Viem, že sa nemôžete dočkať, až bude táto vec spustená, takže do nej zapojte 4 negatívne vrstvy Analógové V / V porty A2 (spodná vrstva) skrz A5 (vrchná vrstva)(tieto môžu fungovať aj ako digitálne I / O). Potom zapojte 16 ovládacích kolíkov LED, počnúc +1 úplne vpravo na digitálne I / O port 0, s +15 a +16 ísť do analógu A0 a A1. (Nepoužívajte AREF a GND)

Stiahnite si ukážkové vzory a kód od poučiteľného používateľa forte1994. Poskytol tiež užitočný online nástroj na navrhovanie bajtových vzorov na prispôsobenie vašej vlastnej sekvencie. Tu je video tohto kódu v akcii na mojej kocke (Nastavil som rýchlosť na 5 namiesto predvolených 20).

Toto nie je jediný spôsob, ako naprogramovať svoju kocku, samozrejme, takže mi dovoľte pár minút, aby som vás naučila základom tvorby vlastných vzorov. programovo, namiesto prehrávania predvolených vzorov, ako je uvedené vyššie.

Pri pokusoch o programovanie vašej kocky by ste mali vedieť niekoľko vecí:

1. Na riešenie jednej LED diódy použijete a lietadlo (vrstva) číslo 0–3 a číslo kolíka LED 0–15. Ak chcete aktivovať LED, otočte rovinu na výstup LOW (pretože je to záporná noha) a číslo kolíka LED HIGH (kladná noha).
2. Pred aktiváciou jednej LED diódy sa uistite, že sú vypnuté všetky ostatné roviny - to znamená, že ich nastavíte na VYSOKÝ výstup. Ak tak neurobíte, bude svietiť stĺpec diód LED skôr ako jedna dióda LED.

S ohľadom na to som pre vás pripravil dve veľmi jednoduché programové postupnosti, stiahnite si kód odtiaľto. Prvé jednoducho rozsvieti každú LED postupne, postupne. Na to používame dve slučky, opakujúce sa cez každú vrstvu a každý kontrolný kolík.

Druhá je náhodná slučka (musíte prvú poznámku komentovať a otestovať ju v hlavnej slučke). Jednoducho vyberie náhodnú vrstvu a náhodný ovládací kolík, ktorý ich zapne a vypne.

zhrnutie

Nenechajte sa zastrašiť touto zostavou - vážne mi chýbajú spájkovacie schopnosti a toto sa mi podarilo v poriadku (Myslím?). Celkový čas zostavenia bol asi tak hodinu na týždeň. Nabudúce sa vás pokúsim naučiť nejaké ambicióznejšie programovanie pre kocku, takže dúfam, že sa ku mne pripojíte pri zostavovaní vlastnej kocky tento týždeň a načítanie nového kódu budúci týždeň - a ak si vytvoríte vlastné úžasné aplikácie alebo sekvencie, nahrajte ich do Pastebinu a dajte nám vedieť na komentáre!