איך להכין קוביית LED פודינג ארדואינו שנראית כאילו באה מהעתיד

פרסומת

אם הצלחת להתמודד עם כמה פרויקטים של ארדואינו מתחילים, אבל מחפשים משהו קצת קבוע וברמה אחרת לגמרי של מדהים, קוביית LED הצנועה 4 על 4 x 4 היא בחירה טבעית. בנייה קלה בהרבה ממה שנדמה לכם, ובעזרת ריבוי משתתפים אנו יכולים לשלוט על כל נוריות ה- LED ישירות מלוח Arduino Uno יחיד. זה תרגול הלחמה נהדר, והעלות הכוללת של רכיבים לא צריכה להגיע ליותר מ- $ 40.

היום אפרט ביסודיות את הצד הבנוי של הדברים, ואביא תוכנה כלשהי להפעלה עליה שנראית מרשימה וגם מלמדת את היסודות.

אתה תצטרך

• א ארדואינו. הקוד שסופק מניח Arduino Uno, אך ניתן היה להתאים אותו גם לדגם גדול יותר.
• 64 נוריות לד - הבחירה המדויקת תלויה בך, אבל השתמשתי בנורות LED נוריות כחולות 3 מ"מ סופר-ברורות (3.2v 30ma) @ £ 2.64 ל -50.
• 16 נגדים של הערך המתאים לנוריות LED שלך. עבור נוריות ה- LED לעיל, 99 פני קנו 100 כאלה. להשתמש ledcalc.com - הזן 5 וולט למתח האספקה, מתח הנוריות (במקרה שלי 3.2) והזרם במילאמפ (3.2). הנגד הרצוי שלך יוצג בתיבה שכותרתה "הנגד הקרוב ביותר לדירוג הגבוה ביותר"ואז פשוט חפש ערך זה ב- eBay.
• כמה חוט מלאכה לחיזוק מבנה בסיסי ולקישוט - השתמשתי 0.8 מ"מ עובי.
instagram viewer
• א לוח אבות טיפוס מסוג כלשהו שאליו אתה יכול להלחם את כל החלקים שלך. השתמשתי באחד שלא היו ברצועות מלאות מכיוון שאין לי חותך מסילה, אבל השתמש בכל מה שמתאים לך. מגן אב-טיפוס של ארדואינו הוא מעט קטן מדי, אלא אם כן אתה באמת לוחץ את נוריות ה- LED יחד.
• חוט רכיב אקראי - חלק מגדלי כבלים ברשת וחלק מחוטי האבטיפוס מהערכה יעבדו מצוין.
• קליפים תנין או "ידיים עוזרות" שימושיות להחזקת חלקים במקום.
• מלחם, והלחמה.
• קצת גרוטאות עץ.
• מקדחה בעלת גודל זהה לזה של נוריות ה- LED שלך.

הערה: ציורי התלת מימד במדריך זה נעשו תוך מספר דקות TinkerCAD. עקבתי אחר מבנה קיים המפורט על הוראות הניתנים על ידי המשתמש forte1994, שתרצה לקרוא גם לפני שתנסה לעשות זאת.

הקפד לקרוא את כל ההוראות הללו ראשון לפני שתנסו זאת בעצמכם.

עקרון העיצוב הזה

לפני שתתחיל בבנייה, חשוב שתהיה סקירה מלאה על אופן הפעולה של הדבר הזה כדי שתוכל לאלתר ולזהות שגיאות במהלך התקדמותך. כמה קוביות LED משתמשות בסיכת פלט אחת עבור כל נורית LED - עם זאת בקוביה 4x4x4, יהיה צורך בכך 64 סיכות - שבוודאי שאין לנו ב- Arduino Uno. פיתרון אחד יהיה השימוש רישומי משמרת תכנות ארדואינו - משחק עם אוגרי משמרות (a.k. אפילו נוריות נוריות נוספות)היום אנסה ללמד אותך קצת על ריסטרי משמרות. אלה הם חלק חשוב למדי בתכנות של Arduino, בעיקרון מכיוון שהם מרחיבים את מספר התפוקות שבהם תוכלו להשתמש, בתמורה ל ... קרא עוד , אבל זה מסובך שלא לצורך.

כדי לשלוט על כל נוריות ה- LED בתוך 20 סיכות בלבד, נשתמש בטכניקה שנקראת multiplexing. על ידי פירוק הקוביה ל -4 שכבות נפרדות, אנו זקוקים רק לסיכות בקרה ל -16 נוריות לד - כך להדלקת א LED ספציפי, עלינו להפעיל גם את השכבה וגם את סיכת הבקרה, דבר שנותן לנו דרישה כוללת של 16 + 4 סיכות. לכל שכבה יש קתודה משותפת - החלק השלילי של המעגל - כך שכל הרגליים השליליות מחוברות זו לזו, ומחוברות לפין בודד לאותה שכבה.

על האנודה (חיובי) בצד, כל LED יחובר לנורה המתאימה בשכבה שמעליו ומתחתיה. בעיקרון, יש לנו 16 עמודים של הרגליים החיוביות, ו -4 שכבות שליליות. להלן כמה תצוגות תלת מימדיות של החיבורים שיעזרו לך להבין:

בנייה

מכיוון שלא נשתמש במבנה מתכת מלא כדי להלחם אליו, אנו רוצים שכל רגלי הנוריות יחפפו כרבע ויתנו קשיחות למבנה. קפל את הקתודה של נוריות הלד שלך - הצד עם החריץ השטוח בראש והרגל הקצרה יותר - כמוצג בתרשים. (לא ממש משנה אם תכופפי אותו שמאלה או ימינה, כל עוד אתה עקבי וזה אף פעם לא נוגע באנודה)

החלק הקריטי הראשון בפרויקט זה הוא ביצוע ג'יג 'מעץ. זה יחזיק בשכבת נוריות LED כשאתה מלחם את הרגליים זה לזה, כך שהוא צריך להיות מדויק ולא רופף מדי. השתמש במקדחה בגודל זהה לזו של נוריות ה- LED שלך, בצעו מיד ואז קידחו מטריצה ​​של 4 × 4 של שווה-שווה חורים. קחו בחשבון שאתם רוצים שרבע מהרגל יחפוף עם שכנתה, ותשתמשו בסרגל בפועל. בדוק כל חור כדי לוודא שמנורת LED יכולה להתאים בחבילות, אך לא כל כך הדוקה שלא תוכל להוציא אותה שוב, או שתתקל בבעיות כשאתה מנסה להסיר שכבה מולחמת לחלוטין.

הלחמה של הקתודות של 4 שורות של נוריות LED. היזהר לא לשרוף את נוריות הלד - אתה רוצה מגהץ חם וטוב, ולהיות פנימה והחוצה. הנה ארבע השורות הראשונות שלי הושלמו.

כעת, כדי לחזק את קשיחות השכבה, חתכו והלחמו שתי חתיכות ישר של חוט מלאכה לשני קצותיו, וודאו שהן מתחברות לכל שורה. זו השכבה הראשונה שלך שהושלמה. השאר את כל הרגליים העודפות בולטות לצד זו לעת עתה.

עכשיו זה יהיה זמן נהדר לבחון - פשוט טען את אפליקציית הברצונים של Arduino המהווה ברירת מחדל, ועם נגן מחובר, הניח את האדמה למסגרת השכבה ולחץ על המוליכה החיובית לכל LED בתורו.

אני מקווה שכולם ידלקו. אם לא, וודא שלא פספסת רק מפרק הלחמה איפשהו, ואם יש צורך להחליף את הנורית.

הסר את השכבה הזו מהנענע וחזור על התהליך 3 פעמים נוספות.

אל תדאג אם ההלחמה שלך לא תהיה מושלמת - כל עוד היא לא תיפסק והחיבור יציב, זה לא ישפיע על המוצר הסופי. אני מודה, ההלחמה שלי הייתה די חסרת סיכוי, הנענע שלי כבו, והכל דמה למגדל פיזה הנטוי. ובכל זאת, אני גאה בקוביה המוגמרת, וכשהנורות הלד מוארות, בכל מקרה לא תתבוננו במפרקי ההלחמה!

הצטרפות לשכבות

לאחר שיהיו לך 4 שכבות שהושלמו, תרצה לחבר את כל הרגליים האנכיות יחד. מצאתי שזה החלק הקשה ביותר בבנייה, וכדי לסייע לתהליך גזרתי את הקו מהכרטיס.

זה שמר על השכבות בגובה המתאים, אבל הרבה רגליים עדיין לא היו מתיישרות בצורה מושלמת - לשם כך השתמשתי בכמה קטעי תנין כדי להחזיק אותם במקום.

טעות טיפשית ראשונה להימנע

רק לאחר השלמת שכבה מלאה, נוכחתי לדעת כי כרטיס הקלף שלי נתקע במקום, ולכן הייתי צריך לחתוך אותו! אל תעשה את אותה הטעות שעשיתי - הפוך את המעלה ארוך יותר בצד, והצטרף לחתיכות הכרטיס מחוץ לקוביה, כך שכשתשלים את השכבה, תוכלו לפרק את המעלה ולשלוף את ה כרטיס.

טעות טפשית שנייה להימנע

אל תלחם את הרגל האנכית למסגרת הקתודה, ברור. רגליים אנכיות צריכות להתחבר רק לרגליים אנכיות אחרות, ושום דבר אחר.

שוב, בדוק לאחר חיבור כל שכבה. בדוק את כל השכבות, למעשה, רק נגע במוביל החיובי לקצה השכבה העליונה, ובכך הבטיח שיש לך קשר טוב לעבור בכל השכבות.

כשכל ארבע השכבות מולחמו יחד, התחלתי לנקות מעט - השארתי רגל אחת אחת המורחבת מכל שכבה בצורה מעין דרך אבן דריכה - זו תישנח עד ל לוח מאוחר יותר. חלקים זרים אחרים של מסגרת מתכת ורגליה נחתכו. ברור שלא לחתוך אף אחת מהרגליים האנכיות - עלינו להכניס את אלה ללוח הפרוטיטינג שלנו.

תיקון ללוח

זוכר שאמרתי שהתיקון של כל שכבה לעצמה זה החלק הקשה ביותר? אני שיקרתי. הניסיון להתאים 16 רגלי LED לחורים זעירים בלוח אבות טיפוס הוא למעשה קשה יותר. הדרך הקלה ביותר שמצאתי הייתה לחדור דרך 4 בכל פעם, להדק אותם מתחת עם קליפים של תנין, ואז לעבור לשורה הבאה של 4. השתמש בעט סמן כדי לסמן מראש את המרווח אם זה עוזר.

בדיעבד, הייתי מכניס את הנגדים לראש הלוח לראשונה, למעשה. כפי שהוא, הלחמתי תחילה את כל רגלי הקוביה ללוח ואז ניסיתי לסחוט בעדינות נגדים בין כל אחת מהן. למד מהטעותי, והציב קודם את הנגדים שלך.

ניסיתי למקם אותם באופן שווה בצורה הולכת, כך שאוכל להשתמש בצד אחד שלם של הקוביה לכל החיבורים הסופיים לארדואינו. להלן תרשים המעגלים שאיתו הלכתי:

בארבע השכבות השליליות, הנחתי חוט בודד מכל שכבה ואז פשוט משכתי אותן לצד, כך:

לבסוף הוספתי כמה חוטי תקע שאוכל לאחר מכן להכניס לסיכות הארדואינו הרלוונטיות. השתמש בסוג הארוך ביותר שיש לך. שימו לב שדפקתי את ההזמנה במקומות בגלל תכנון לקוי. בכל שורה של נוריות LED היה קידוד צבע בכל זאת.

זהו זה. סיים!

תכנות הקוביה שלך

אני יודע שאתה לא יכול לחכות להפטר את הדבר הזה, אז חבר את 4 השכבות השליליות קלט / פלט אנלוגי יציאות A2 (שכבה תחתונה) דרך A5 (שכבה עליונה)(אלה יכולים גם לפעול כ- I / O דיגיטלי). ואז חבר את 16 סיכות הבקרה של LED, החל מ +1 בצד ימין הקיצוני ל קלט / פלט דיגיטלי יציאה 0, עם +15 ו +16 נכנס לאנלוגיה A0 ו- A1. (אל תשתמש ב- AREF וב- GND)

הורד את דפוסי הדגמה וקוד מהמשתמש שניתן להוראות forte1994. הוא גם סיפק כלי מקוון מועיל לעיצוב דפוסי הבייט להתאמה אישית של הרצף שלך. הנה סרטון של הקוד הזה בפעולה על הקוביה שלי (כיוונתי את המהירות ל -5, במקום 20 ברירת המחדל).

זו לא הדרך היחידה לתכנת את הקוביה שלכם, כמובן, אז הרשו לי להקדיש כמה דקות ללמד אתכם את היסודות של יצירת תבניות משלכם. באופן תכנותי, במקום לשחק דפוסים מוגדרים מראש כפי שעושה ההדגמה שלעיל.

ישנם כמה דברים שכדאי לדעת כשאתה מנסה לתכנת את הקוביה שלך:

1. כדי לפנות לד יחיד, אתה משתמש ב- מטוס (שכבה) מספר 0–3 ומספר LED מספר 0–15. סובב את המטוס לפלט נמוך (מכיוון שזו הרגל השלילית) ומספר סיכת ה- LED גבוהה (הרגל החיובית) להפעלת הנורית.
2. לפני הפעלת נורית LED יחידה, וודאו שכל המטוסים האחרים כבויים - זה אומר להגדיר אותם לפלט גבוה. כישלון זה יביא לכך שעמודה של נוריות לד מוארת ולא נורית LED יחידה.

עם זאת, הכנתי עבורך שני רצפים תכנותיים פשוטים מאוד לבחינתך - הורד את הקוד מכאן. הראשון פשוט מדליק כל LED בזה אחר זה, ברצף. אנו משתמשים בשניים לולאות לשם כך, חוזרים על כל שכבה וכל סיכת בקרה.

השנייה היא לולאה אקראית (תצטרך להגיב על הראשונה ולאפשר זאת בלולאה הראשית לבחון אותה). זה פשוט בוחר שכבה אקראית, סיכת בקרה אקראית, מהבהב אותם לסירוגין.

סיכום

אל תתכוון למבנה הזה - אני חסר כישורי הלחמה ברצינות והצלחתי את זה בסדר (אני חושב?). זמן הבנייה הכולל היה כשעה ביום למשך שבוע. בפעם הבאה אנסה ללמד אותך תכנות שאפתניות יותר לקוביה, אז אני מקווה שתצטרף אלי לבניית קוביה משלך השבוע ו טוען קוד חדש בשבוע הבא - ואם אתה עושה אפליקציות או רצפים מדהימים משלך, אנא העלה אותם לפסטבין והודיע ​​לנו על כך הערות!