„Chcesz zbudować kostkę LED RGB 8x8x8”

Od jakiegoś czasu bawię się elektroniką i Arduino, w tym buduję kontroler przełączników dla mojego samochodu i sześcioosobowy sędzia Pinewood dla naszej grupy skautów.

Byłem więc zaintrygowany, a potem zaczepiłem się, kiedy znalazłem świetną stronę Kevina Darraha z jego szczegółowymi wyjaśnieniami i tworzeniem filmów.

Jednak było kilka obszarów jego budowy, o których myślałem, że mogę się poprawić.

Na plus:

• Szczegółowe wyjaśnienia Kevina dotyczące kodu Arduino wymaganego dla tego złożonego programu uprościły stronę kodowania kompilacji.
• Popieram użycie indywidualnych tranzystorów przez Kevina do napędzania każdej z 192 katod. Choć wymaga to bogatej w sprzęt konstrukcji, pozwala na mocne sterowanie każdą diodą LED bez ryzyka przeciążenia pojedynczego układu scalonego sterownika obsługującego 8 (lub więcej) diod LED.

Obszary, które chciałem poprawić:

• Musi istnieć lepszy sposób na zbudowanie samej kostki plus ponad 2000 połączeń lutowniczych w kostce RGB 8x8x8, a jeśli jeden z nich ulegnie awarii / pęknięciu w środku, byłoby prawie niemożliwe, aby uzyskać dostęp i naprawić
• Całe to okablowanie !!!! Miałem pewne doświadczenie w projektowaniu płytek drukowanych w przeszłości, więc celem było zbudowanie pojedynczej płytki drukowanej, aby obsłużyć znaczną liczbę wymaganych komponentów i samą kostkę

Dalsze poszukiwania ujawniły kolejne wzory kostek, z których zacząłem czerpać inspiracje z innych dziedzin.

Nick Schulze zbudował wspaniały przykład notatki, choć z prostszym podejściem sprzętowym STP16 i 32-bitowym chipKIT UNO. Wykorzystałem jego projekt kostki zamiast Kevina.

SuperTech-IT skupił się na uproszczeniu strony sprzętowej dzięki pojedynczemu podejściu do PCB, integrującemu i rozszerzającemu podejście programistyczne Kevina i Nicka, z naciskiem na wyeliminowanie całego okablowania.

Więc ustalono plan. Używając schematu Kevina, struktury Nicka Cube, zaprojektuj pojedynczą płytkę drukowaną i opracuj rozwiązanie, które zarówno uprości budowę, jak i wzmocni samą kostkę.

Kieszonkowe dzieci:

Krok 1: Wszystkie te diody LED!

8x8x8 = 512 diod RGB. eBay jest twoim przyjacielem i kupiłem 1000 od chińskiego dostawcy.

Projekt, który wybrałem, wykorzystuje 5 mm diody LED RGB Common Anode - każda dioda LED ma przewód katody (ujemny) dla każdego z trzech kolorów podstawowych (czerwony / zielony / niebieski) i pojedynczy przewód anodowy (dodatni), który jest wspólny dla każdego z zabarwienie.

Testowanie diod LED

Chociaż tani byłem trochę zaniepokojony jakością. Ostatnią rzeczą, którą chcesz znaleźć diodę LED w środku kostki, postanowiłem przetestować każdą z 512 diod LED, których używałbym.

Aby uprościć podejście, zaprojektowałem niewielką płytkę chlebową i prosty program Arduino, który po naciśnięciu przycisku napędzałby dwie czerwone diody LED> Zieloną> Niebieską, a następnie wszystkie białe.

Jedna dioda LED działałaby jako wspólny punkt odniesienia dla wszystkich innych, aby zapewnić, że wszystkie diody LED mają wspólną jasność.

Gdy już zaczniesz pchać diodę LED do płyty kuchennej, naciskając przycisk, obserwując, jak dioda LED miga przez kolory, nie zajmie to zbyt wiele czasu, aby przejrzeć wszystkie 512. Na marginesie, nie znalazłem ani jednej usterki i bardzo zadowolony z jakości diod LED.

Wybór wartości rezystora ograniczającego prąd

Podczas gdy deska do krojenia chleba jest wyłączona, to dobry moment, aby przetestować i zweryfikować rezystory ograniczające prąd LED, których będziesz potrzebować. Istnieje wiele kalkulatorów, które pomogą ci wybrać właściwą wartość i nie będą takie same dla wszystkich kolorów (czerwony z pewnością będzie miał inne wymagania od zielonego i niebieskiego).

Jednym z kluczowych obszarów, na który należy zwrócić uwagę, jest ogólny biały kolor emitowany przez diodę LED, gdy włączone są wszystkie kolory RGB. Możesz zrównoważyć wartość rezystorów, aby uzyskać czysty biały kolor w granicach bieżących diod LED.

Krok 2: Uproszczenie budowy kostki

Przyrząd do budowy każdego wycinka 8x8

Budowanie sześcianu o tej złożoności nie należy lekceważyć. Będzie to wymagało znacznej inwestycji Twojego czasu.

Podejście, które zaprojektowałem, uprościło lutowanie każdego „pionowego” sześcianu 8x8 w jednym zdarzeniu, w przeciwieństwie do budowania linii 8 diod z kolei, a następnie lutowania 8 z nich razem w oddzielnej operacji.

Będziesz potrzebował uchwytu do tego podejścia i trochę zainwestowanego tu czasu przyniesie ogromne korzyści później.

Zdjęcie powyżej pokazuje prostotę tego projektu.

• Użyłem drewna iglastego o wymiarach 18 mm x 12 mm z lokalnego sklepu z narzędziami.
• Wywiercono otwory o wymiarach 8 x 5 mm w środku boku 18 mm, w odległości 30 mm na 8 długościach, co pozwala uzyskać dodatkową długość 50 mm na każdym końcu.
• Użyj dwóch długości drewna po każdej stronie i zamocuj te 8 wierconych sekcji, upewniając się, że są one równoległe do siebie i dokładnie w odległości 30 mm.
• Zaleca się stosowanie kleju do drewna oprócz gwoździa / śruby podczas ich łączenia. Nie chcesz, aby ten przyrząd zginał się.
• Na górnym i dolnym końcu uchwytu ustawiam kolejną długość i wkładam trzy małe gwoździe / szpilki do panelu z każdą kolumną otworów na diody LED. Środek jeden jest dokładnie w linii, a drugi dwa 5 mm od siebie po każdej stronie. Użyjemy tych gwoździ, aby zabezpieczyć proste odcinki drutu używane do formowania kostki - później.
• Zauważysz na zdjęciach powyżej innej długości drewna pod niewielkim kątem do innych. To będzie ważne później, ponieważ przecinamy nasze druty konstrukcyjne zgodnie z tym kątem, co znacznie uprości ustawienie każdej z tych pionowych plastrów na płytce drukowanej w późniejszym terminie.

Nie spiesz się, budując ten przyrząd. Im dokładniej jesteś tutaj, tym dokładniejsza będzie twoja ostatnia kostka.

Krok 3: Przygotowanie diod LED

Okablowanie LED

Jedną z obaw, jakie miałem na poprzednich przykładach, o których przeczytałem, było użycie prostych połączeń doczołowych podczas lutowania diod LED do drutu ramowego. Doprowadziłoby to do dwóch kluczowych kwestii

• Bardzo trudne i czasochłonne jest trzymanie diody LED w pozycji obok drutu ramowego bez jej przesuwania się wystarczająco długo, aby zapewnić dobre połączenie lutowane.
• Złącza doczołowe mogą łatwo się złamać - czegoś, czego chciałem uniknąć.

Zaprojektowałem więc rozwiązanie, w którym każda dioda LED jest przygotowywana z pętlą na końcu każdego przewodu, przez którą przechodzi drut ramowy, który utrzymuje druty we właściwym położeniu podczas lutowania, a także zapewnia połączenie mechaniczne, oprócz lutowania, w celu zwiększenia wytrzymałości.

Wadą tego było to, że przygotowanie każdej z 512 diod LED zajęło więcej czasu - zrobiłem to w partiach po 64, kawałek po kawałku, i zmniejszyłem to do około 3 godzin na plasterek.

Na plus faktyczne lutowanie plasterka przy użyciu poprzedniego przyrządu zajęło nieco ponad godzinę.

Przyrząd do gięcia LED

Zaprojektowałem przyrząd do wspierania przygotowania diod LED - obrazek powyżej z kluczowymi wymiarami.

• Wziąłem jedną z wcześniej używanych szyn o wymiarach 18x12 mm, wywierciłem otwór o średnicy 5 mm w środku boku 18 mm, a następnie położyłem tę szynę na małym panelu MDF (można było użyć dowolnego kawałka drewna, to było właśnie to, co musiałem ręka) i przeniesiony na 5 mm otwór w szynie do środka płyty MDF.
• Za pomocą wiertła upewnij się, że otwór w szynie i MDF są wyrównane, weź ołówek i narysuj linię wzdłuż obu boków szyny wzdłuż MDF.
• Wyjmij wiertło i szynę, a pozostaniesz z otworem 5 mm w płycie MDF i dwiema równoległymi liniami po obu stronach pasującymi do wymiarów szyny (w odległości 18 mm).
• Narysuj kolejną linię przez środek otworu 5 mm prostopadle do linii szyn.
• Użyłem cynowanego drutu miedzianego 22swg (rolka 500 g była wystarczająca) o szerokości 0,711 mm. Znalazłem online (znowu eBay na ratunek) jakieś wiertła 0,8 mm i użyłem ich jako formerów, wokół których zginałbym diody LED, tworząc pętlę.
• Wywierć trzy wiertła 0,8 mm, środkowe na linii środkowej otworu LED 5 mm, pozostałe 5 mm od siebie i co ważne tuż poza linią szyny z dala od otworu LED na płycie MDF - nie na linii, ale z jednej strony wiertła dotykającego linii kolejowej.
• Czwarta wiertła 0,8 mm jest następnie wiercona ponownie na linii środkowej otworu LED 5 mm na drugiej linii kolejowej i tym razem tuż pod linią kolejową. Powyższy obrazek powinien nieco wyjaśnić ten opis.
• Zostaw wiertła w drewnie z około 1-15 mm trzonu wiertła wystającego z płyty MDF.

Teraz potrzebujesz narzędzia - dobry projekt to zawsze taki, w którym musisz kupić specjalne narzędzie:-). Będziesz potrzebować niewielkiej pary szczypiec do płaskiego nosa (eBay ponownie za 2 £ - 3 £). Mają prosty, równoległy długi nos i płaski koniec - patrz rysunek.

Przygotowanie LED

Teraz przychodzi długie zadanie przygotowania każdej z 512 diod LED. Proponuję zrobić je partiami. Więcej szczegółów na zdjęciach powyżej

• Przytrzymaj diodę LED w szczypcach z czterema odprowadzeniami skierowanymi w swoją stronę.
• WAŻNE - Kolejność i orientacja odprowadzeń jest kluczowa na tym etapie. Anoda będzie najdłuższym prowadzącym drugim z czterech odprowadzeń. UPEWNIJ SIĘ, ŻE TO JEST DRUGI JEDEN Z PRAWA. Źle to zrobisz, a twoja dioda LED nie będzie się świecić poprawnie, gdy przetestujemy je później - wiem, że popełniłem 2 błędy na 512.
• Przytrzymując diodę LED w szczypcach, umieść żarówkę LED w otworze 5 mm płyty MDF, jak pokazano na rysunku powyżej. Może być konieczne usunięcie otworu 5 mm nieco na górze, aby upewnić się, że szczypce leżą płasko na płycie MDF.
• Wygnij diody LED wokół wierteł, aby utworzyć pętlę. Odkryłem, że jeśli wycofasz się z zakrętu, cień po zakończeniu otwiera pętlę w cieniu i pomaga usunąć pętle z wierteł podczas wyciągania diody LED z uchwytu
• Odetnij nadmiar z czterech przewodów w pobliżu pętli za pomocą pary małych przecinaków do drutu.
• Zegnij pętlę anodową, tę samą, o 90 stopni, aby pętla była skierowana pionowo w stronę żarówki LED
• Połóż gotową diodę LED na płaskiej powierzchni i upewnij się, że wszystkie przewody leżą płasko na powierzchni, niewielki nacisk na diodę LED wyrównuje je wszystkie

To wszystko …. teraz powtórz 511 razy:-)

Krok 4: Budowanie plasterków

Prostowanie drutu do obramowania

Mamy teraz przyrząd do tworzenia naszych plasterków 8x8 i pakiet przetestowanych i przygotowanych diod LED.

Wszystko, czego teraz potrzebujesz, to jakiś drut do obramowania. trzymać wszystkie diody LED razem. Użyłem rolki 500 g cynowanego drutu miedzianego 22swg (ponownie z eBay)

Teraz oczywiście będziesz chciał wyprostować drut, gdy spadnie z rolki. Łatwe, jeśli jeszcze jedno zadanie ręczne. Odciąć odcinek drutu na długość i przytrzymaj oba końce w dwóch parach szczypiec i delikatnie pociągnij i rozciągnij drut. Jeśli dobrze się poczujesz, poczujesz rozciąganie drutu, a potem możesz przestać, jeśli cięciwa drutu złamie się na szczypcach, gdy jest wystarczająco rozciągnięty. Oba sposoby są w porządku, a skończysz nie tylko prostowaniem drutu, ale także utwardzeniem go, aby utrzymać formę.

Do każdej ramy 8x8 potrzebne są 24 długości wystarczające do uruchomienia pełnej długości przyrządu z częściami zapasowymi na końcach, aby owinąć szpilki panelu, aby przytrzymać podczas lutowania. Dodatkowo będziesz potrzebować 8 długości dla prostopadłych drutów anodowych tylko nieco szerszych niż szerokość przyrządu.

Budowanie plasterka 8x8

Teraz druty się wyprostowały, trafiliśmy na zabawną część.

• Dzięki osadzeniu na dwóch pionowych szynach i ośmiu wywierconych poprzecznych szynach popychasz 8 diod LED w jedną kolumnę na raz, przy czym trzy nogi diod LED są skierowane w Twoją stronę.
• Teraz przeciągnij wyprostowany drut oprawy przez środkowe pętle prowadzące LED wszystkich 8 diod LED i zawiąż każdy koniec, owijając wokół styków panelu.
• Powtórz to dla dwóch zewnętrznych drutów kadrowania.
• Następnie powtórz powyższe kroki dla pozostałych 7 kolumn.

Będziesz mieć teraz 64 diody LED z 24 pionowymi drutami. Upewnij się, że wszystkie diody LED znajdują się równo z drewnianymi szynami i wyprostuj wszystkie nogi LED, aby usunąć wszelkie niezgodności.

Teraz wyłam lutownicę i przymocuj wszystkie 192 połączenia między pętlami LED a drutami kadrowania. Nie zamierzam tu wyjaśniać, jak tu lutować, jest mnóstwo doskonałych samouczków, które wyjaśniają to znacznie lepiej niż ja.

Skończone? Poświęć chwilę, aby podziwiać swoją ręczną robotę i odwrócić jig.Nadal musimy dodać przewody kadrowania Anody.

Teraz możesz zobaczyć, dlaczego wygięliśmy pętle ołowiu anody 90 stopni.

• Weź 8 wyprostowanych drutów anodowych i ponownie nawlecz przez każdą z 8 diod LED w każdym rzędzie.
• Przeciąłem drut na szerokość uchwytu, ale nie próbowałem go przymocować do kołków.
• Po zakończeniu poświęć chwilę na wyprostowanie wszelkich diod LED, aby upewnić się, że masz proste, spójne biegi i ponownie przylutuj wszystkie 64 punkty połączenia.

Testowanie plasterka 8x8

Jeden kawałek w dół, ale zanim go odetniesz, najpierw go przetestuj. Do tego potrzebujesz źródła 5V (z twojego Arduino lub testera LED deski rozdzielczej) i pojedynczego rezystora (cokolwiek zrobi około 100 omów).

• Podłącz jeden przewód do uziemienia, będzie on używany we wszystkich 24 przewodach kadrowania katody.
• Podłącz drugi przewód do 5V przez rezystor.
• Przytrzymaj przewód 5 V do jednego z drutów na 8 poziomach anod
• Poprowadź przewód uziemiający na każdym z 24 przewodów kadrowania katody.
• Sprawdź, czy każda dioda LED świeci się na czerwono, zielono i niebiesko dla każdej z 8 diod LED podłączonych do tego samego przewodu anodowego.
• Teraz przesuń przewód 5V na następny poziom i ponownie uruchom test, aż przetestujesz każdy poziom, każdą diodę LED i każdy kolor.

Jeśli znajdziesz, że jedna dioda LED nie działa, prawdopodobnie zmieszałeś przewód anodowy na diodzie LED podczas zginania przewodów LED. JEŚLI nie działa, proponuję wyciąć diodę LED, wziąć zapasową przygotowaną diodę LED, otworzyć pętle na przewodach LED, wcisnąć tę nową diodę LED do uchwytu i odgiąć pętle wokół drutów kadrowania jako najlepsze możesz.

Po przetestowaniu możesz wyciąć slajd z uchwytu. Aby to zrobić, przeciąć drut kadrowania w górnym rzędzie w pobliżu pętli doprowadzających LED i odciąć dolne druty ramowe wzdłuż lekko nachylonej ramy przyrządu.

Zostaw na razie wszystkie długie końce drutu ramowego, posprzątamy je później, gdy zbudujemy kostkę.

Jeden w dół, jeszcze 7, aby przejść.

Wierzę, że spełniłem swój pierwszy cel i opracowałem rozwiązanie upraszczające tworzenie plasterków kostki.

Krok 5: Na elektronikę

Projektowanie PCB

Moim drugim celem było usunięcie całego okablowania, ale pozostawienie miejsca na pewną elastyczność.

W tym celu zdecydowałem, że:

• Odłącz 6 przewodów sterowania procesora od płyty za pomocą złącza. Większość sterowników kostek, które widziałem, wykorzystuje pochodną SPI do przesyłania danych, która wymaga 4 wejść - Data, Clock, Output enable i Latch - oraz dodałem 5v i Ground, dzięki czemu możemy zasilać procesor z tego samego kabla.
• Pozostaw otwarte połączenia szeregowe i szeregowe między układami rejestru przesuwnego 74HC595, aby można było zdefiniować różne pętle między układami.
  • Schemat Kevinsa jest przeznaczony dla sterownika anodowego, a następnie dla wszystkich 8 układów sterujących jednym kolorem, a następnie kolejnych dwóch kolorów kolejno dla 25 rejestrów przesuwnych.
  • Schemat Nicks ma osobną pętlę z powrotem do procesora dla każdego koloru.
• Pozwól, aby warstwy anodowe były sterowane przez własny rejestr przesuwny lub bezpośrednio z procesora z 8 oddzielnymi połączeniami.

Poza tym chciałem

• Użyj elementów z otworami (jak to do czego jestem przyzwyczajony).
• Ogranicz się do dwuwarstwowej płytki PCB (ponownie, jak w moim doświadczeniu).
• Miej wszystkie elementy na jednej stronie płytki drukowanej (spód) i pozwól, aby plastry LED były przylutowane bezpośrednio do górnej części płytki drukowanej.

W efekcie miała powstać duża płyta (270 mm x 270 mm) do podtrzymywania sześcianu z odstępem 30 mm między diodami LED - nawet jeśli nadal było ściśnięte, aby zmieścić się we wszystkich elementach i śladach.

W przeszłości z powodzeniem korzystałem z kilku różnych programów do projektowania płytek drukowanych.

Dla łatwości użytkowania Pad2Pad jest świetny, ale jesteś zamknięty w ich kosztownych kosztach produkcji, ponieważ nie możesz eksportować plików Gerber. Do tej kompilacji użyłem DesignSpark (nie tak prosty w użyciu jak Pad2Pad, ale mogę eksportować pliki gerber) i od tamtej pory eksperymentuję z Eagle (bardzo przydatne narzędzie, ale wciąż pracuję nad krzywą uczenia się).

Nie ośmielam się sumować godzin poświęconych na projektowanie oprogramowania PCB, wymagało to wielu prób, aby uzyskać poprawne wyniki, ale jestem bardzo zadowolony z wyniku. W mojej pierwszej wersji jest kilka brakujących śladów, ale można je łatwo zastąpić. Do produkcji małej partii PCB użyłem i polecam SeeedStudio. Dobra odpowiedź na pytania, konkurencyjne ceny i szybka obsługa.

Od tamtej pory rozważam zaprojektowanie wersji SMD, którą mógłbym następnie wykonać ze wszystkimi elementami już umieszczonymi i lutowanymi.

Wiele komponentów

Jeśli chodzi o komponenty, użyłem następującego (dopasowując do schematu Kevina)

• 200 tranzystorów NPN 2N3904
• 25 kondensatorów 100nF
• 8 kondensatorów 100uF
• 8 IRF9Z34N MOSFETY
• 25 rejestrów zmianowych 74HC595
• 128 82 Ohm Rezystory 1/8 W (czerwone rezystory ograniczające prąd LED)
• 64 130 Ohm 1 / 8W rezystory (rezystory ograniczające prąd LED Green & Blue)
• 250 1k Ohm 1 / 8W rezystorów (z pewnymi dodatkami)
• 250 oporników 10k Ohm 1 / 8W (z pewnymi dodatkami)
• 1 zasilacz 5 V 20 A (więcej niż wystarczająco)
• 1 Arduino Mega (lub procesor do wyboru)
• niektóre szpilki nagłówka pojedynczego wiersza do połączenia z Arduino
• jakiś kabel łączący, aby utworzyć pętle szeregowe między rejestrami przesuwnymi
• 6-pinowy kabel do złącza karty
• kabel zasilający 240 V i wtyczka

Użyłem i poleciłbym Farnell Components do zamawiania ich w Wielkiej Brytanii, zwłaszcza biorąc pod uwagę ich usługi następnego dnia i konkurencyjne ceny.

Lutowanie … dużo lutowania

Potem było kilka godzin lutowania wszystkich elementów na płycie. Nie będę tutaj omawiać szczegółów, ale kilka lekcji, których się nauczyłem, to:

• Trzymaj pompkę lutowniczą i knot do lutowania - będziesz tego potrzebować.
• Pióro strumieniowe naprawdę działa, ale później jest brudne
• Użyj lutu o małej średnicy - najlepiej, żeby był to lut o średnicy 0,5 mm 60/40 cyny / ołowiu.
• Szkło powiększające jest przydatne do wykrycia wszelkich mostków lutowniczych.
• Nie spiesz się, zrób partię na raz i sprawdź wszystkie połączenia przed przejściem do następnego obszaru.
• Jak zawsze utrzymuj końcówkę lutownicy w czystości.

Biorąc pod uwagę, że czerwony kolor diod LED będzie prawdopodobnie wymagał innej wartości rezystora w stosunku do zieleni, a niebieski oznaczyłem oporniki ograniczające prąd na płytkach drukowanych A, B i C. Teraz jest czas na określenie ostatecznej orientacji plasterków w porównaniu do PCB, aby określić, który przewód diod LED odnosi się do lokalizacji rezystora ograniczającego prąd.

Po zakończeniu wyczyściłem płytkę środkiem czyszczącym do PCB, wypłukałem ją wodą z mydłem i dokładnie wysuszono.

Testowanie gotowej płytki PCB

Zanim odłożymy to na bok, musimy sprawdzić, czy wszystko działa.

Załadowałem kod Arduino Kevina (dla mega trzeba będzie wprowadzić kilka drobnych zmian) i opracowałem prosty program testowy, który będzie błyskał wszystkie diody LED w sposób ciągły.

Testować:

• Wykonałem przewód testowy LED, pobierając pojedynczą kolorową diodę LED, utrzymując rezystor 100 Ohm do jednego z przewodów, a następnie dodając długi przewód do każdego z otwartych końców. Trochę taśmy elektrycznej wokół otwartych przewodów, aby zatrzymać wszelkie zwarcia i wyznaczyć przewód dodatni (anodowy) z diody LED.
• Podłącz swój procesor (w moim przypadku Arduino mega) do płyty za pomocą 6 złączy
• Podłącz zasilanie do płytki z zasilacza
• Podłącz przewód testowy Anode do źródła 5 V na płycie
• Następnie umieść drut katodowy z przewodu testowego LED na każdym z złączy katody kostki PCB po kolei.
• Wszystko, co jest dobre, dioda LED na przewodzie testowym powinna migać, jeśli tak, przejdź do następnego.
• Jeśli nie błyska, to możesz znaleźć błąd. Najpierw sprawdzę złącza lutowane pod kątem suchych połączeń, poza tym sugerowałbym, abyś odwracał się od rejestrów zmiany, sprawdzając jednocześnie komponent.

Przetestuj wszystkie 192 katody, a następnie zmodyfikuj kod, aby przetestować sterowniki warstwy anodowej, zamienić przewód testowy LED i podłączyć go do masy, a następnie przetestować każdy z 8-warstwowych sterowników.

Po zakończeniu i przetestowaniu PCB naprawdę zaczyna się zabawa - teraz zbuduj kostkę.

Krok 6: Budowanie kostki

Przygotowanie złączy na poziomie anody - kolejny przyrząd

Mamy jeszcze jeden przedmiot do wykonania, zanim zaczniemy lutować twoje plasterki 8x8 na płytce drukowanej.

Gdy dodamy plasterki, będziemy musieli dodać nawiasy klamrowe na zewnątrz każdego plasterka łącząc ze sobą poziome plasterki.

Biorąc pod uwagę, że połączyliśmy wszystkie diody LED z pętlami, przewody linii nie pozwalają się zatrzymać.

Aby zbudować krzyżulce anodowe:

• Weź inną długość drewna używanego do szyn i narysuj linię wzdłuż środka szyny.
• Zrób 8 znaków wzdłuż tej linii w odległości 30 mm.
• Weź 8 wierteł 0,8 mm i wywierć je w drewnie, pozostawiając wiertło w drewnie z trzpieniem wystającym około 10 mm od powierzchni.
• Odetnij odcinek drutu i wyprostuj go jak poprzednio.
• Owinąć jeden koniec drutu wokół pierwszego wiertła tworząc pętlę, a następnie owinąć drut wokół każdego kolejnego wiertła, tworząc prosty drut z 8 pętlami wzdłuż jego długości.

Wymaga to pewnej praktyki, ale spróbuj manipulować drutem po uformowaniu wszystkich pętli, aby drut był jak najbardziej prosty. Delikatnie zdejmij drut z wierteł i spróbuj go całkowicie wyprostować.

W przypadku ostatniej kostki będziesz potrzebował 16 odcinków drutu każdy z 8 pętlami, ale w trakcie procesu budowy poręczne będzie posiadanie pewnej liczby dwóch i trzech długości pętli do obsługi każdej nowej warstwy z sąsiadem.

Wreszcie możemy zbudować kostkę

Będziemy musieli podnieść PCB z powierzchni, aby wyrównać i obniżyć każdy plasterek na PCB. Użyłem pary do małych plastikowych pudełek po obu stronach PCB.

Pamiętając o orientacji wybranego wcześniej fragmentu podczas określania położenia rezystorów ograniczających prąd, można teraz obniżyć pierwszy plasterek do otworów w PCB na jednym końcu. Proponuję zacząć od najdalszego zestawu otworów z dala od ciebie i pracować nad sobą.

Tutaj widzimy zaletę cięcia drutów kadrowania katody pod kątem. Umożliwi to zlokalizowanie każdego z 24 przewodów katodowych osobno.

Aby podeprzeć kawałek i zdefiniować jego pionowe położenie, użyłem drewnianej szyny, z której zrobiliśmy złącza anodowe i umieściliśmy ją wzdłuż PCB pod pierwszym zestawem diod LED. Przy użyciu kwadratu inżynierskiego, który zapewnia, że ​​plasterek jest prostopadły do ​​płytki drukowanej i poziom od końca do końca, można teraz przylutować przewody kadrowania katody do płytki PCB.

Możesz przetestować ten kawałek teraz, ale uznałem, że najlepiej jest umieścić pierwsze dwa plasterki na płytce drukowanej i użyć krótkich 2 złączek anodowych pętli w kilku miejscach wzdłuż dwóch plasterków przed początkowymi testami, aby te dwa pierwsze plasterki były bardziej stabilne. Po tych pierwszych dwóch przetestuj każdy kawałek po kolei przed dodaniem następnego.

Testowanie plastrów.

Sterowniki anodowe znajdują się wzdłuż jednej z boków płytki drukowanej, a na płytce drukowanej znajdują się otwory, w których ostatecznie podłączymy każdą warstwę do sterownika. Na razie użyjemy ich z niektórymi drutami i 8 mini krokodylkami, aby przymocować je do każdej warstwy po kolei.

Z katodami przylutowanymi do PCB i anodami podłączonymi do sterowników przewodami i klipsami, możemy przetestować wycinek, modyfikując kod, którego używaliśmy do testowania PCB z nową animacją.

• Napisz prostą animację, aby rozświetlić wszystkie diody LED w swoim kolorze każdego koloru na raz (wszystkie czerwone, następnie zielone, a następnie czerwone, a następnie wszystkie białe). Możesz zdefiniować numer plasterka jako zmienną, abyś mógł go zmienić, testując każdy plasterek po kolei.
• Podłącz procesor i zasilanie do PCB i włącz.
• Sprawdź, czy wszystkie diody LED świecą we wszystkich kolorach.

Jedyną wadą, jaką tu zaobserwowałem, było suche połączenie na jednym z pionowych drutów kadrowania katody.

Przylutuj i przetestuj każdy kawałek po kolei.

Prawie jesteśmy na miejscu. Do kostki musimy dodać jeszcze dwa elementy, teraz przylutowaliśmy i przetestowaliśmy wszystkie 8 plasterków.

Złącza warstwy anodowej

Teraz możemy wyłamać złącza anodowe za pomocą 8 pętli przygotowanych wcześniej.

Nawlecz je na plasterki łącząc tę ​​samą warstwę w każdym plasterku na obu slajdach. Przeniosłam moją, dopóki nie znajdowały się około 5 mm od najbliższego drutu katodowego LED. Upewnij się, że wyglądają prosto i poziomo przed lutowaniem wszystkich pętli i połącz wszystkie 8 warstw anod razem.

Złącza sterownika anody

Usuń wszystkie przewody używane wcześniej do testowania wycinków z otworów sterownika anody w PCB i upewnij się, że otwory są wolne od lutowia - knot lutowniczy jest twoim przyjacielem tutaj.

Każdy z 8 sterowników anod na PCB musi być podłączony do pojedynczej warstwy na PCB. Sterownik anody najbliższy przyłączom zasilania na płytce drukowanej powinien być podłączony do najniższego poziomu, a następnie stopniowo cofać się w kierunku tyłu płytki drukowanej i ósmej warstwy.

Wygnij mały kąt prosty w kawałku prostego drutu do obramowania i opuść długi bok drutu przez sześcian do otworu sterownika anody na PCB. Upewnij się, że drut jest prosty i równy, nie dotykając żadnego innego drutu w kostce, a następnie przylutuj go do warstwy anodowej sześcianu i na płytkę PCB

Kompletny dla wszystkich 8 sterowników anodowych.

Krok 7: Jest kompletny

Kompilacja się skończyła.

Z całym przygotowaniem, budowaniem, testowaniem, które zrobiłeś, ten kawałek jest teraz prosty.

• Podłącz zasilacz do PCB
• Podłącz procesor do PCB.
• Zasilanie włączone.
• Załaduj lub włącz animacje w oprogramowaniu, prześlij je do procesora i pozwól mu to zrobić

Tworzenie sprawy

Będziesz chciał chronić swoją inwestycję po wprowadzeniu wszystkich tych godzin.

Zrobiliśmy skrzynkę z niektórych desek dębowych i małego arkusza warstwy i zbudowaliśmy wyciągnięcie do tyłu, gdzie mogliśmy uzyskać dostęp do zasilacza i Arduino, a także zamontować wtyczkę USB z tyłu obudowy, aby umożliwić łatwiejszy dostęp do przeprogramowania.

Potem skończyliśmy z akrylowym futerałem od acrylicdisplaycases.co.uk. Bardzo dobrze polecam.

Do Ciebie

Są teraz dwie rzeczy, na które możesz zwrócić uwagę:

• Jakiego rodzaju wsparcie / skrzynkę chcesz zaprojektować i zbudować, aby obsługiwać płytkę PCB i pomieścić zasilacz i procesor - zostawię to Twojej wyobraźni.
• Wejdź do kodu i zacznij projektować i pisać własne animacje. Kevin, Nick i SuperTech-IT wykonali świetną robotę, aby zacząć od ciebie.

Krok 8: Klip końcowego produktu w akcji

Jedna z moich własnych animacji do udostępniania za pomocą kodu Kevina Darraha

Zadzwoń do następujących w pustej pętli

węże (200); // Iteracje

Krok 10: Raz w groove

Mój brat i ja zbudowaliśmy po jednym i pracujemy nad trzecim:-)

AKTUALIZACJA - Trzecia kostka jest już ukończona i zamierzamy wystawić ją na sprzedaż w serwisie eBay wraz z dwoma zapasowymi płytkami PCB (i instrukcjami).

Dokonamy pewnych zmian w PCB głównie w celu wsparcia rozwoju naszego następnego projektu - kostki LED RGB 16x16x16

Krok 11: Najnowsza wersja My Arduino Mega Code

Dołączony znajdziesz tutaj najnowszą wersję mojego kodu.

Jest to w przeważającej mierze zaczerpnięte z rozwiązania opracowanego przez Kevina Darraha tutaj, ale przeniosłem to na Arduino Mega i dodałem do animacji z innych źródeł lub opracowałem samodzielnie.

Kołki Arduino Mega to:

• Zatrzask - kołek 44
• Blank - pin 45
• Dane - pin 51
• Zegar - pin 52