Kubus Led 4x4x4: 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Mengapa membangun kubus LED ini?

* Setelah selesai, Anda dapat menampilkan pola yang indah dan rumit.

* Itu membuat Anda berpikir dan memecahkan masalah.

* Sangat menyenangkan dan memuaskan untuk melihat seberapa baik semuanya datang bersama-sama.

* Ini adalah proyek kecil dan mudah dikelola bagi siapa saja yang baru belajar menyolder dan elektronik, dan masih cukup besar untuk menampilkan pola yang mempesona dan mengesankan.

* Kode arduino cukup mudah dikelola.

* Biaya yang relatif rendah untuk hiburan yang tinggi dan jumlah besar yang akan Anda pelajari jika Anda baru mengenal elektronik.

Pertama saya akan menunjukkan cara membuat kubus led 4x4x4 cepat yang hanya membutuhkan beberapa jam kerja untuk menyiapkannya (setelah Anda membuat jig) tetapi juga merupakan desain yang kokoh. Saya akan mencoba yang terbaik untuk menjelaskan sehingga semua orang mengerti pilihan desain saya. Terakhir saya akan menjelaskan cara memprogram pola baru dengan 2 cara berbeda.

Perlengkapan

Bagian:

1. Papan prototipe 10cm * 15cm - 1x $2 ea
2. sn74hc595n - 2x $0,57 ea
3. Resistor 120 ohm - 16x $0,04 ea(Nilainya tergantung pada LED Anda, lihat langkah 7)
4. Resistor 10k ohm - 4x $ 0,10 ea
5. Fqp20n06l N saluran MOSFET - 4x $0,95 ea
6. Arduino nano v3 - 1x $22 ea
7. Jack dc 5,5 mm - 1x opsional $0,35 ea
8. Kawat tembaga kaleng 20 AWG - 15 kaki $0,12/ft
9. Kabel pita 40 konduktor atau kawat pengukur kecil (AWG) lainnya - kurang dari 1 kaki $2,3/ft
10. Kayu lapis 5mm 6", 12" - 1 x $2 masing-masing
11. solder.8mm - 1x $10.89 ea
12. 1" x 6" x 4' papan - 6" $8,39 ea
13. LED tersebar 5mm - 64 $15 kit
14. Tutup keramik 100nf - 2x $0,25 ea

Perkiraan biaya per kubus: $40 (jika suku cadang dibeli dalam jumlah besar, biaya per kubus akan turun secara signifikan)

Peralatan:

1. Tang hidung jarum x2
2. Pemotong siram atau Pemotong samping
3. Besi solder
4. penari telanjang kawat
5. Meja gergaji
6. Bor (Disarankan untuk mengebor bor)
7. Gergaji besi atau gergaji pita
8. Komputer untuk pemrograman

Langkah 1: Jig Pertama**

Jig pertama terdiri dari 2) mata bor 0,8 mm, papan prototipe, dan lubang 5 mm untuk LED. Mulailah dengan mengambil papan prototyping Anda (paling tidak lebar 2cm dan jarak pusat 2.54mm (0,1") ke tengah lubang) tandai titik pertama di salah satu tepi papan. Kemudian dalam garis lurus buat tanda lain setelah bergerak naik 3 lubang lagi. Kemudian tandai titik yang 2 lubang lebih jauh ke atas (lihat gambar #1). Selanjutnya di tengah lubang bertanda bor lubang 5mm Saya menggunakan bit 13/64 inci dan itu bekerja dengan baik. Lebih baik jika Anda gunakan bit yang lebih kecil dan kerjakan dengan cara Anda hingga 13/64 inci hanya untuk memastikan itu benar-benar terpusat di dalam lubang jika tidak seluruh kubus akan mati. Kemudian pada penandaan luar gunakan bit 0,8 mm untuk sedikit melebarkan lubang Pastikan semua lubang tegak lurus dengan papan prototipe jika tersedia gunakan bor tekan tapi bor tangan akan bekerja. Potong 3) 1" kotak Paling mudah menggunakan gergaji pita tapi gergaji tangan juga bisa digunakan. Dengan lem elmer, buat tumpukan kayu kecil dengan semua ujungnya berjajar satu sama lain. Akhirnya rekatkan ke papan prototyping, klem semuanya dan tunggu. Setelah semuanya kering, bor ulang semuanya sehingga lubang-lubang di papan prototyping masuk sepenuhnya melalui backing kayu. Tempatkan bit 0.8mm ke dalam lubang yang dibuat di tepi. Jika semuanya dilakukan dengan benar akan terlihat seperti gambar #2.

** Jig dalam gambar dirancang untuk membuat kubus LED 8*8*8 sehingga ukurannya sedikit terlalu besar. Jig Anda akan lebih kecil. Jig ini didasarkan pada desain Steve Manley untuk kubus LED 8*8*8 RGB miliknya. Ini terlihat dan bekerja dengan baik. Saya akan merekomendasikan untuk melihat video-videonya.

channel youtube nya

Langkah 2: Jig Kedua**

Jig kedua terbuat dari kayu lapis 5mm. Mulailah dengan menandai dan memotong 3 bagian yang berukuran 4" kali 2" untuk ini saya menggunakan gergaji pita tetapi gergaji tangan juga dapat digunakan. Pada salah satu potongan, tandai sisi 1" pada sisi 2" pada kedua ujungnya dan tarik garis di antara keduanya. Di sisi 4" masuk 1/2" pada garis yang dibuat sebelumnya, tanda berikutnya harus 1" dari yang sekarang lanjutkan hingga Anda mencapai ujung papan. Dua bagian lainnya harus disejajarkan dan direkatkan dengan lem elmer. Setelah lem kering ambil kedua bagian yang ditandai dan bagian yang direkatkan sejajarkan dan klem bersama-sama. Bor 5mm (13/64) lubang di mana garis bersilangan di papan. Langkah terakhir adalah membuat lubang bagian yang direkatkan lebih besar saya pergi dengan 1/4".

Langkah 3: Jig Ketiga**

Jig ketiga dibuat dari sepotong 1 "x 6". Pertama potong papan menjadi bagian yang lebih mudah diatur dengan panjang sekitar 5 ". setelah ini selesai, Anda dapat membawanya ke gergaji meja untuk memotong rumpun sekitar 1/4 secara mendalam, orientasi apa pun akan berfungsi. Mereka harus memiliki jarak 1 inci dari tengah ke tengah rumpun. Goresan (slot yang dibuat oleh mata gergaji) harus memiliki lebar 0,1". Mulailah dengan memotong inci slot pertama dari tepi papan. Kemudian matikan gergaji dan pindahkan pagar lebih dari 1" ulangi proses ini sampai Anda memiliki 4 slot yang dipotong pada papan Anda. Jig akan terlihat seperti gambar di atas.

Langkah 4: Menggunakan Jig Pertama

Ini adalah bagian paling monoton dari bangunan yang menekuk semua ujung LED. Alasan Anda ingin menggunakan jig ini adalah untuk mendapatkan konstruksi kokoh yang tampak hebat. Ambil jig pertama Anda, tekuk katoda (timbal pendek lihat gambar 2) ke mata bor yang lebih dekat (0,2 ), lalu bungkus di sekitar mata bor dan kendurkan. Ambil anoda dan tekuk di sekitar mata bor kedua dan kendurkan. Potong ekstra timah dengan flush cutter / side cutter dan lepaskan LED. Ratakan kedua anoda dan katoda. Putar katoda 90 derajat sehingga menghadap ke bawah (lihat gambar 3) lanjutkan proses 63 kali lagi.

Catatan: Seringkali berguna untuk memiliki tang hidung jarum kecil untuk menekuk ujung di sekitar mata bor.

Langkah 5: Menggunakan Jig Kedua

Sebelum kita menggunakan jig ini, kita perlu meluruskan dan memotong kawat tembaga kaleng 20 gauge (awg). Pertama potong setidaknya 36 4" bagian kawat, sebaiknya Anda membuat 4 bagian lagi karena membuat kubus menjadi simetris (catatan: akan membantu untuk meluruskan bagian kawat yang lebih besar sebelum Anda memotongnya menjadi panjang, tetapi cara apa pun akan berhasil). Untuk meluruskan kawat hanya mengambil dua tang dan tarik dari masing-masing ujung meregangkan kawat sedikit. Metode ini sulit jadi jika Anda memiliki wakil Anda dapat menjepit kawat ke dalam wakil dan menarik dari sana dan Anda akan mendapatkan jauh lebih baik hasil lebih mudah. Setelah Anda menyiapkan semua kabel, tempatkan 4 LED ke dalam jig #2 (lihat gambar #2), katoda harus menghadap menjauh dari Anda. Tempatkan salah satu dari 4 "bagian kawat melalui loop katoda, solder semua 4 sambungan (disarankan agar Anda menguji semua LED sebelum Anda menyolder). Setelah Anda menyolder semua LED, angkat bagian atas dan tekan jig sehingga ujung bulat LED pada permukaan yang rata. Deretan LED harus keluar. Sekarang lakukan proses ini 16 kali lagi.

Langkah 6: Menggunakan Jig Ketiga

Sekarang setelah Anda menyelesaikan 16 baris LED, inilah saatnya untuk menggunakan jig terakhir. Ambil 4 strip LED dan letakkan kabel penghubung logam di salah satu slot memastikan bahwa semua lubang dari bagian yang berbeda berbaris. Masukkan salah satu bagian kawat Anda dari bawah ke atas ke dalam lubang yang tersisa dari kolom itu. Pastikan itu persegi lalu solder semua 16 koneksi dan lanjutkan untuk melakukan 3 lagi.

Langkah 7: Elektronik

Hal pertama yang perlu Anda lakukan adalah menghitung 16 resistor yang diperlukan agar kubus dapat beroperasi. Ini dapat dilakukan melalui kalkulator ini atau rumus ini Resistansi = (sumber tegangan - tegangan LED) / arus led. Satu-satunya masalah adalah sering kali penjual tidak memberikan nilai yang dibutuhkan. Jika Anda menggunakan tautan yang disediakan untuk kit LED yang saya dapatkan, LED kuning membutuhkan 120 ohm karena 2v dan untuk biru 75 ohm 3v. Jika Anda tidak ingin khawatir tentang hal ini, Anda cukup menggunakan 220 ohm yang disediakan dalam kit, mereka akan berfungsi dengan baik tetapi kubus Anda akan sedikit redup kadang-kadang kuningnya bisa sedikit redup (warna paling terang yang saya temukan dari kit ini berwarna biru, tidak termasuk putih yang tidak menyebar).

Langkah 8: Elektronik

Jadi sekarang Anda memiliki 2 opsi, Anda dapat keluar dari skema di bawah ini/membuat tata letak Anda sendiri menggunakan gambar untuk membantu tata letak yang baik, pesan PCB khusus menggunakan file Gerber yang ada di bawah (bagus jika Anda membuat beberapa).

PCB dan skema-- https://easyeda.com/editor#id=63a136d6b20f4aebaede857853e31526|e43c643b328347348d007d8a95e4a44a

Langkah 9: Menyolder Kubus ke PrototypingBoard

Sekarang Anda memiliki elektronik yang terhubung bersama, Anda perlu mengambil 4 bagian vertikal yang Anda buat sebelumnya. Tempatkan salah satu bagian seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama, solder untuk memastikan bahwa itu persegi dengan papan prototipe. Tambahkan yang lain dengan 9 lubang di antaranya dengan menambahkan 2 lubang terakhir dengan cara yang sama.

Langkah 10: Menghubungkan Layers

Selanjutnya Anda perlu menyambungkan lapisan common cathode ambil seutas kawat yang sudah diluruskan dan letakkan di atas potongan kawat common cathode yang mencuat buat sambungan solder pada setiap perpotongannya. Anda perlu melakukan setidaknya 4 tetapi Anda mungkin memperhatikan bahwa saya melakukan ini di kedua sisi untuk membuat kubus terlihat simetris. Setelah Anda melakukan semua koneksi lapisan, Anda perlu menambahkan kabel dari papan prototipe ke lapisan kubus. Ini dapat dilakukan dengan mengambil bagian kawat yang diluruskan yang memiliki tikungan 90 derajat pada bagian yang menonjol sekitar 1/2 . Tempelkan ujung panjang kawat di dekat tempat Anda ingin menyambungkan ke solder lapisan pertama ke ulangi saat memindahkan lubang dan pergi ke lapisan berikutnya. Ketika Anda mendapatkan semua koneksi 4 lapisan selesai, pindah ke langkah berikutnya.

Langkah 11: Pengkabelan Terakhir

Bagian selanjutnya adalah menghubungkan saluran pembuangan MOSFET ke lapisan lihat gambar pertama. Setelah itu selesai, hubungkan output dari register geser ke kolom kubus. Lihat skema untuk lebih jelasnya.

Langkah 12: Memprogram Kubus Anda

Anda memiliki 3 opsi untuk mengkodekan kubus menggunakan kode yang disediakan, menggunakan arduino, atau menggunakan arduino dengan python untuk mencapai pengalaman pengkodean yang lebih mudah. Satu-satunya yang akan saya jelaskan adalah arduino dengan python karena itu yang paling mudah digunakan tetapi Anda hanya perlu sedikit pengalaman dengan arduino/struktur bahasa. Mulailah dengan mengunduh semua tautan secara berurutan dimulai dengan perangkat lunak arduino dan diakhiri dengan pustaka tkinter untuk python. Cara kerja editor python sebagian besar cukup jelas, jalankan saja kode python di bawah ini. Saat Anda menekan tombol simpan, shell python akan mengeluarkan byte biner yang perlu Anda tempelkan ke array arduino yang bertuliskan slide. Anda kemudian perlu menambahkan penundaan ke dalam array arduino yang mengatakan delay_array jumlah slide yang Anda miliki adalah jumlah penundaan yang Anda butuhkan. Jumlah maksimum slide yang dapat Anda gunakan adalah 150 karena memori arduino nano kedengarannya seperti banyak tetapi ketika Anda mulai melakukan terjemahan grafis dengan cepat menggerogoti jumlah itu.

Kode ada dalam grup 3 karena saya tidak bisa mengunduhnya sebagai satu file kecuali untuk file python.

pengelompokan file (semua file dalam grup harus diletakkan di folder yang sama agar berfungsi dengan baik)

arduino kode keras (clear_all, led_cube_4x4x4, show_pattern)

file berkode byte arduino (jelas, easy_programing_v2, show_pattern)

python gui (pembuat kode 4x4x4 V2)

www.arduino.cc/en/main/software

www.python.org/downloads/

docs.python.org/3/library/tkinter.html#mod…

Langkah 13: Selesai

Pada titik ini Anda harus dapat menampilkan setidaknya beberapa pola pada kubus Anda dan semoga semuanya berjalan lancar.

Jika Anda memiliki pertanyaan, tanyakan di bawah di komentar.