DIY LED шоо: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

LED Cube нь өөр өөр хэлбэр, хэв маягаар асдаг 3 хэмжээст LED-ээс өөр зүйл биш юм. Энэ бол гагнах, хэлхээний дизайн, 3D хэвлэх, програмчлах ур чадвараа сурах эсвэл сайжруулах сонирхолтой төсөл юм. Хэдийгээр би RGB шоо бүтээхийг хүсч байгаа ч гэсэн туршлага олж авахын тулд эхлээд энгийн нэг өнгийн лед шоогаар эхэлнэ гэж бодож байна.

Надад Instructables -ийн Char -ийн төсөл маш их сэтгэгдэл төрүүлж, урам зориг өгсөн юм, хэрэв танд цаг байгаа бол үүнийг шалгаж үзэх хэрэгтэй.

Би 8х8х8 хэмжээтэй 8 куб, 8 мөр, 8 багана, 8 давхар LED -ээс өөр зүйл хийхгүй. Энэ нь нийт 512 LED юм. Одоо хамгийн чухал зүйл бол LED юм, шоо нь нягт байхын тулд хамгийн бага хэмжээг нь сонгоорой. Түүнчлэн, тунгалаг гэрэл нь гэрлийг сарниулдаг бөгөөд тийм ч дур булаам биш тул сарнисан LED -ийг тунгалаг гэрлээр авах нь дээр.

Алхам 1: Шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүд

LED - 512 ширхэг

Эсэргүүцэл 1k, 220E - цөөн

Мэдрэгч унтраалга - 1 ширхэг

ON товчлуурыг дарна уу - 1 pc

M/F толгой - Цөөхөн

Arduino Pro Mini - 1 ширхэг

Конденсатор 0.1uF - 9pc

Perfboard (15cm x 15cm) - 2 ширхэг

LED - 1 ширхэг

74HC594 - 8 ширхэг

2N2222 транзистор - 16 ширхэг

74LS138D - 1 ширхэг

IC залгуур 20 зүү - 9 ширхэг

IC залгуур 16 зүү - 1 ширхэг

Туузан кабель - 5 метр

UART програмист

RPS

3D принтер рүү нэвтрэх

Алхам 2: LED кубын бүтцийг угсрах

Би 1000 ширхэг сарнисан LED багцыг авсан бөгөөд үүнээс 512 -ийг ашиглах болно. Одоо бид LED тус бүрийг бие даан хянах чадвартай байх ёстой, зөвхөн дараа нь бид сонирхолтой загвар гаргах боломжтой болно.

Би LED -ийг удирдахын тулд Arduino Pro Mini хавтанг ашиглах гэж байгаа боловч энэ самбар нь LED -ийг удирдахад ердөө 21 тээглүүртэй. Гэхдээ би мултиплексор ашиглан бүх 512 LED -ийг 21 зүүгээр дамжуулж чадна.

Жолоочийн хэлхээний дизайн руу орохоосоо өмнө LED кубын бүтцийг бүтээцгээе. Шоо сайхан харагдахын тулд бид тэгш хэмийг зөв олж авах нь маш чухал тул эхлээд тэгш хэмийг хадгалахад туслах тоглолтыг бэлдэцгээе.

Би шоо барих 120x120x2 мм хэмжээтэй суурийг 3D хэвлэх гэж байна. Би үүнийг ашиглан LED давхарга бүрийг бий болгох гэж байгаа бөгөөд нэг давхаргад 64 орчим LED байх болно. Одоо би LED -ийг самбар дээр жигд байрлуулах хэрэгтэй. Катод нь ойролцоогоор 17 мм хэмжээтэй, 2 мм -ийг гагнахад үлдээдэг тул би 15 мм -ийн зайтай нүхийг задлах гэж байна. 3d хэвлэх ажлыг эхлүүлье.

Би эхлээд LED -ийг дараалан зохион байгуулж, катодын богиносгож байна. Үүний нэгэн адил би 8 эгнээ LED -ийг катод богиносгосон байдлаар зохион байгуулах гэж байна. Үүнийг хийсний дараа надад 1 катодын зүү, 64 анодын зүү байгаа бөгөөд энэ нь 1 давхарга үүсгэдэг.

Ийм 8 давхаргыг бие биенийхээ дээр байрлуулснаар тогтворгүй болж, бүтэц нь деформацид орно. Тиймээс би түүнд нэмэлт дэмжлэг үзүүлэх гэж байна. Үүнийг хийх хэд хэдэн арга байдаг бөгөөд нэг арга бол мөнгөн бүрсэн зэс утас ашиглах явдал юм, гэхдээ надад ийм зүйл байхгүй тул би түүхий аргыг туршиж үзэхийг хүсч байна. Гагнуурын утсыг сунгах нь түүнийг чангаруулдаг тул үүнийг дэмжих зорилгоор ашиглах гэж байна. Утас ашиглахаасаа өмнө катодын зүү дээр бага зэрэг гагнах хэрэгтэй. Үүнийг төв ба хажуу талдаа ашиглах нь шоо хэрэгтэй хүчийг өгөх ёстой гэж найдаж байна. Бидэнд 16 орчим утас хэрэгтэй бөгөөд энэ хэсгийг зөв тохируулах нь маш чухал юм.

Би тэгш хэмтэй болгохын тулд анодын тээглүүрийг тэгшлэх гэж байна.

LED нь гагнуурын дулаанаас болж заримдаа эвдэрч болзошгүй тул давхарга бүрийг хийсний дараа шалгаж үзэх нь дээр. Үүнийг хийсний дараа давхаргыг бие биенийхээ дээр угсарч, энэ удаад анодын тээглүүрийг гагнах боломжтой. Эцэст нь та нэг давхаргад 64 анодын зүү, нэг катодын зүү байх ёстой. Тиймээс эдгээр 64 + 8 = 72 тээглүүрийн тусламжтайгаар бид энэ куб дахь LED тус бүрийг хянах боломжтой байх ёстой.

Одоо бид давхаргыг бие биенийхээ дээр угсрах дэмжлэгийн бүтэц хэрэгтэй болно.

Би алдаа хийсэн. Би жаахан урам зоригтой байсан бөгөөд анодын тээглүүр хоорондоо нийцэж байгаа эсэхийг шалгаагүй. Би анодын тээглүүрийг 2 мм нугалж байх ёстой бөгөөд ингэснээр давхарга бүрийг бие биендээ гагнаж, шулуун шугам үүсгэнэ. Би үүнийг хийгээгүй тул би гагнасан бүх тээглүүрээ гараар нугалах хэрэгтэй бөгөөд энэ нь эцэст нь миний тэгш хэмд нөлөөлж болзошгүй юм. Гэхдээ үүнийг бүтээхдээ алдаагаа давтахгүйн тулд маш болгоомжтой байгаарай. Одоо барилгын ажил дууссан тул бид жолоочийн хэлхээнд ажиллах шаардлагатай болно.

Алхам 3: Жолоочийн хэлхээ - Тээглүүрийн тоог багасгах

Эхэндээ хэлсэнчлэн бидэнд хянагчийн 72 IO зүү хэрэгтэй болно, гэхдээ энэ бол бидний төлж чадахгүй тансаг хэрэглээ юм. Тиймээс мултиплекс хийх хэлхээг байгуулж, тээглүүрийн тоог бууруулцгаая. Нэг жишээг харцгаая, IC-ийг авч үзье. Энэ бол D хэлбэрийн шаахай юм, энэ үед техникийн хувьд санаа зовох хэрэггүй. IC -ийн үндсэн ажил бол 8 зүүг санах явдал бөгөөд үүнээс 2 нь цахилгаан хангамж, D0 - D7 нь өгөгдлийг хүлээн авах оролт, Q0 - Q7 нь боловсруулсан өгөгдлийг илгээх гаралтын зүү юм. Гаралтыг идэвхжүүлэх зүү нь идэвхтэй бага зүү юм, өөрөөр хэлбэл бид үүнийг 0 болгоход л оролтын өгөгдөл гаралтын тээглүүр дээр гарч ирнэ. Цагийн зүү бас байдаг, яагаад бидэнд хэрэгтэй байгааг харцгаая.

Одоо би IC -ийг талхны самбар дээр засаад оролтыг 10101010 болгож гаралтанд холбогдсон 8 LED -ээр тохирууллаа. Одоо оролт дээр үндэслэн LED асаалттай эсвэл унтраасан байна. Би оролтыг 10101011 болгож өөрчилж, гаралтыг шалгаж үзье. Би LED -тэй холбоотой өөрчлөлтийг олж харахгүй байна. Гэхдээ би цагийн зүүгээр бага ба өндөр импульс илгээх үед гаралт нь шинэ оролт дээр үндэслэн өөрчлөгддөг.

Бид энэ ойлголтыг ашиглан жолоочийн хэлхээний самбарыг хөгжүүлэх гэж байна. Гэхдээ манай IC нь зөвхөн 8 оролтын өгөгдлийг санаж чаддаг тул бид 64 оролтыг дэмжихийн тулд нийт 8 ийм IC ашиглах болно.

Алхам 4: Жолоочийн хэлхээний дизайн

Би IC -ийн бүх оролтын зүүг микроконтроллерийн 8 өгөгдлийн зүү рүү мултиплекс хийж эхэлдэг. Энд байгаа заль мэх нь 8 тээгчийн 64 битийн өгөгдлийг 8 бит өгөгдөл болгон хуваах явдал юм.

Одоо би 8 бит өгөгдлийг эхний IC рүү дамжуулж, дараа нь цагийн зүү дээр бага ба өндөр импульсийн дохио өгөхөд би оролтын өгөгдлийг гаралтын тээглүүдэд тусгахыг харах болно. Үүний нэгэн адил 8 бит өгөгдлийг бусад IC рүү илгээж, цагийн зүүг хянаж чадсанаар би бүх IC -д 64 бит өгөгдөл илгээх боломжтой болно. Одоо өөр нэг асуудал бол хянагчийн цагийн зүү дутагдаж байна. Тиймээс би 3-8 мөрт код тайлагч IC ашиглан цагны зүүний хяналтыг мултиплекслэх гэж байна. Микроконтроллертой хамт декодер дахь 3 хаягийн зүүг ашиглан би декодерын 8 гаралтын зүүг хянах боломжтой. Эдгээр 8 гаралтын тээглүүрийг IC -ийн цагийн зүүтэй холбох ёстой. Одоо бид бүх гаралтын идэвхжүүлэгч тээглүүрийг богиносгож, микроконтроллер дээрх зүү рүү холбогдох ёстой бөгөөд ингэснээр бид бүх LED -ийг асаах эсвэл унтраах боломжтой байх ёстой.

Бидний хийсэн зүйл бол зөвхөн нэг давхаргад зориулагдсан бөгөөд одоо програмчлалын тусламжтайгаар бусад давхаргын функцийг өргөжүүлэх шаардлагатай байна. Нэг лед нь ойролцоогоор 15 мА гүйдэл зарцуулдаг тул нэг давхаргад ойролцоогоор 1 ампер гүйдэл шаардагдана. Одоо Arduino pro мини хавтан нь зөвхөн 200 мА хүртэл гүйдэл үүсгэж эсвэл живүүлэх боломжтой. Бидний шилжих гүйдэл хэт их байгаа тул бид LED давхаргыг хянахын тулд BJT эсвэл MOSFET ашиглах шаардлагатай болно. Надад олон MOSFET байдаггүй, гэхдээ надад хэд хэдэн NPN ба PNP транзистор байдаг. Онолын хувьд бид нэг давхаргад 1 ампер хүртэл гүйдэл шилжүүлэх шаардлагатай болж магадгүй юм. Надад олдсон транзисторуудаас хамгийн өндөр нь зөвхөн 800mA гүйдлийг 2N22222 транзистороор сольж чаддаг.

Тиймээс 2 транзистор авч, зэрэгцээ холбосноор одоогийн хүчин чадлыг нь нэмэгдүүлье. Олон хүмүүс энэ аргыг ашиглахдаа зөвхөн үндсэн хязгаарын эсэргүүцэл ашигладаг боловч энд асуудал бол транзистороор дамжих гүйдлийн температур өөрчлөгдөхөд тэнцвэр алдагдаж тогтвортой байдлын асуудал үүсдэг. Асуудлыг бууруулахын тулд бид ялгаруулагч дахь ижил төстэй 2 эсэргүүцэгчийг ашиглан температур өөрчлөгдөхөд ч гэсэн гүйдлийг зохицуулж болно. Энэ ойлголтыг ялгаруулагчийн доройтол гэж нэрлэдэг. Ялгаруулагч эсэргүүцэл нь транзисторын ашиг орлогыг тогтворжуулахын тулд нэг төрлийн санал өгдөг.

Би резисторыг зөвхөн сууринд ашиглах гэж байна. Энэ нь ирээдүйд асуудал үүсгэж болзошгүй, гэхдээ энэ нь зөвхөн прототип тул би үүнийг дараа нь зохицуулах болно.

Алхам 5: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гагнах

Одоо хэлхээг перформан самбар дээр угсарцгаая. Flipflop IC -ээс эхэлж, энэ зорилгоор IC эзэмшигчийг ашиглацгаая. Үргэлж эхний болон сүүлийн тээглүүрээс эхэлж, тогтвортой байдлыг шалгаж, дараа нь бусад ПИН -ийг гагнана. Мөн одоогийн хязгаарлах резисторыг залгах, тоглуулах, шоо руу холбогдохын тулд эрэгтэй толгой ашиглана уу. IC -ийн салгах конденсаторыг IC -ийн тэжээлийн тэжээлийн зүүтэй ойролцоо холбоно уу.

Дараа нь микроконтроллер дээр ажиллацгаая. Үүнийг залгаад тоглуулахын тулд бариулыг ашиглаад эхлээд эмэгтэй зүүг холбоод дараа нь микроконтроллерийг байрлуулцгаая.

Транзистор дээр ажиллах цаг болжээ. Транзисторын суурьтай холбохын тулд 1 1 Ом эсэргүүцэлтэй байх шаардлагатай. LED кубын нийтлэг катодын тээглүүрийг анхдагч логик төлөвт байлгахын тулд би 8 резистор агуулсан 8 к омын цахилгаан резистор ашиглах гэж байна. Эцэст нь IC хаягийн код тайлагч дээр ажиллахыг зөвшөөрнө үү. Одоо хэлхээг дизайныхтай адилаар бэлэн болгож байна.

Алхам 6: 3D хэвлэх

Бидэнд хэлхээний самбар болон LED шоо байрлуулах зориулалттай хашлага хэрэгтэй байгаа тул 3d хэвлэмэл хавтанг ашиглацгаая. Би угсрахад хялбар болгох үүднээс 3 хэсэг болгоно.

Нэгдүгээрт, удирдсан бүтцийг барих суурь хавтан. Хоёрдугаарт, электроникийн гол байгууллага. Гуравдугаарт, орон сууцыг хаах таг.

Алхам 7: Боолт хийх

Лед бүтцийг суурилуулахаас эхэлье. Та тээглүүрийг нүхээр түлхэж шууд хэлхээний самбар руу гагнах боломжтой боловч тогтвортой байдлыг хангахын тулд би эхлээд перфоны хавтанг ашиглаж, дараа нь хэлхээнд гагнах болно. Би тууз кабель ашиглан LED-тэй гагнах бол нөгөө үзүүрийг нь IC-ийн гаралтын зүү рүү холбоно.

Транзистор ба LED шоо давхаргыг хооронд нь холбохын тулд бид катодын голтой холбогдох бие даасан тээглүүртэй байх шаардлагатай. Бид асаахаасаа өмнө цэгүүдийн хоорондох тасралтгүй байдал, хүчдэлийг шалгах нь чухал юм. Бүх зүйл сайн болсны дараа IC -ийг холбож, дараа нь асааж болно. Дахин хэлэхэд хэлхээгээр холбохоосоо өмнө бүх LED гэрэл асааж байгаа эсэхийг шууд шалгах нь зүйтэй юм. Хэрэв бүх зүйл сайн байгаа бол удирдсан кабелийг холбогдох эргэх цэгүүдтэй холбож болно.

Цэвэрлэгээний ажил хийцгээе - микроконтроллерийн програмчлалын кабелийг салгаж, цухуйсан тээглүүрийг таслах гэх мэт. Одоо програмчлалын кабелийг орон сууцны биед холбож, статус, тэжээлийн унтраалга, эцэст нь дахин тохируулах унтраалгыг засъя. Бид үүнийг дуусгахад ойрхон байгаа тул 3 хэсгийг нэгтгэе. LED суурийг их бие рүүгээ холбож, дараа нь кабелийг сайтар суулгасны дараа тагийг доод талд нь хаа.

Кодыг Arduino Pro Mini руу татаж аваарай.

Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ -т маш сайн зааварчилгаа, код өгсөнд баярлалаа.