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Arduino 4x4x4 LED Würfel

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Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Überblick:

Diese Anleitung wird den Bauprozess eines 4x4x4 LED Cube abdecken. Ich werde mit einem Arduino die LEDs zu steuern. Da der Arduino (Freeduino) insgesamt 20 Pins (einschließlich der analogen Pins) aufweist, brauchen wir keine Multiplex- oder Schieberegister. Ich nehme Sie zwar, was ich tat, um den Würfel zu erstellen und einige Entwürfe von Ihren Selbst herzustellen.

Schritt 1: Stückliste

Stückliste

Für dieses Projekt habe ich den Freeduino Arduino benutzt. Da der Freeduino insgesamt 20 E / A-Pins hat (mit den analogen Pins), brauchen wir keine Multiplex- oder Schieberegister. Alles was wir für unser Projekt brauchen, ist:

1. LED x 64
2. Widerstände x 16
3. Arduino x 1
4. Perforierte Leiterplatte
5. Lötkolben
6. Bohrer (für die Spannvorrichtung)
7. Stück Holz (für eine Lehre)

Anbieter:

Ich habe sparkfun.com und digikey.com gefunden, um gute Lieferanten der kleinen elektronischen Bestandteile im Allgemeinen zu sein und sind zurzeit die einzigen zwei, die ich etwas gekauft habe.

Schritt 2: LED auswählen

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

LED-Anzeige:

LEDs kommen in verschiedenen Formen, Größen und Farben. Für dieses Projekt benötigen wir diffuse Durchgangslöcher. Wenn eine LED diffundiert, zerstreut sich das Licht in alle Richtungen und nicht hauptsächlich in Richtung der Oberseite der LED. Durch die Verwendung von diffusem LED werden wir eine gute Farbe von unseren LED's von der Seite des Würfels erhalten. Da wir nur einen Würfel haben werden, der 4 LED tief ist, entschied ich mich, 5mm super helle LED von Sparkfun zu benutzen. 3mm LEDs funktioniert gut für diese kleine Würfel der Fall zurück aus heller LED ist, wenn Sie einen großen Würfel und können nicht sehen, die LED's in der Mitte.

Die LEDs, die ich bestellte, waren nicht verbreitet, das ist nicht so groß des Problems, alles, das Sie benötigen, ist etwas Sandpapier (ein dremel ist schneller), um jede LED zu leuchten alle Teile anstatt der Fokus an der Oberseite.

Testen Sie Ihre LEDs:

Ich würde empfehlen, dass Sie jede LED in einer Brotplatte vor dem Löten testen. Benutzen Sie einfach die + 5V und verbinden Sie diese mit einem Widerstand (Größe diskutiert später) und die LED nur um sicherzustellen, dass jede LED leuchtet es wäre schlecht, den Würfel mit einer fehlerhaften LED in der Mitte irgendwo zu bauen.

LED-Anordnung:

Die meisten LEDs positive Pin (Anode) ist der längere Pin aus der LED und die negative (Kathode) ist der kürzere Pin. Sie können auch auf das kleine Metall in dem kleineren Metallstück ist das positive Ende (Anode) der LED zu suchen.

Schritt 3: Auswahl der Widerstände:

Die verwendeten Widerstände hängen von den LEDs ab, die Sie bestellen. Da nur eine LED in einer Spalte sofort eingeschaltet sein sollte, brauchen wir nur eine LED in unserer Berechnung zu verwenden. Mit Ohm Gesetz V = IR können wir die Größe des Widerstands berechnen. Dies kann ein Blick auf einige Spezifikationen verlangen, aber alles, was wir wissen müssen, ist der maximale Betriebsstrom und der Spannungsabfall. Die verwendeten LEDs haben einen Spannungsabfall von 3,4 und einen max. Strom von 20 mA. Um die Widerstandsgröße zu finden, können wir diese in (Volt - Spannungsabfall) / (Max Current) = R stecken. Da das Arduino 5 Volt auslöst, erhalten wir (5-3.4) / 020 = R Eine Widerstandsgröße von 80 Ohm, die den maximalen Strom zulassen würde. Um längeres LED-Leben zu haben, verwendete ich gerade einen tad größeren Widerstand von 100 Ohm, um die LEDs besser zu schützen. Ich war in der Lage, einen guten Preis für Widerstände auf digikeay finden und da wir nicht brauchen eine gewisse Toleranz oder etwas diese werden ziemlich billig.

Schritt 4: Allgemeine LED-Cube-Informationen

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Der Würfel, den ich baue, wird ein 4x4x4 sein, mit anderen Worten, es enthält 64 LED's mit 16 Spalten und 4 Schichten. In jeder Spalte werden die positiven Pins der LEDs miteinander verbunden, so dass 5 Volt an alle LEDs in dieser Spalte übergeben werden können. Die Ebenen bestehen aus den zusammengeschalteten Negativpins der LEDs. Um die LEDs zu steuern, können wir der Säule 5 Volt liefern und die Schichtverbindung auf Masse legen. Um zu verhindern, dass eine Spalte zu viel Strom zieht, sollte es nur eine Schicht auf einmal sein.

Wie leuchten wir den gesamten Würfel auf, sobald Sie fragen? Nun, wir werden etwas verwenden Persistenz der Vision. Eine LED hinterlässt ein Nachbild im menschlichen Auge, also auch dann, wenn die LED für einen Bruchteil einer Sekunde ausgeschaltet wird, erkennt das Gehirn die LED immer noch.

Damit können wir jede LED im Cube mit nur 20 E / A aus unserem arduino steuern. Zum Beispiel, wenn wir die dritte LED in der vierten Spalte anzünden wollen, setzen wir einfach den Ausgang auf diese Spalte auf HIGH (5 V) und den Ausgang für diese Schicht auf LOW (0 V), wodurch eine Masse erzeugt wird und der Strom fließt Und die LED aufleuchtet.

Schritt 5: Aufbau der Einspannvorrichtung

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Um einen gut aussehenden symmetrischen Würfel zu löten, brauchen wir etwas Hilfe. Eine Schablone kann als eine Schablone gedacht werden, die wir verwenden, um jede Schicht beim Löten zu halten. Zur Erstellung der Schablone benötigen wir ein flaches Holzstück, das Ihren Würfel, einen Bohrer und einige Messwerkzeuge halten kann. Abhängig von der Größe Ihrer LED's ist die Größe Ihrer Löcher unterschiedlich. Versuchen Sie, ein bisschen, dass die LEDs passen gemütlich in das Loch, aber nicht zu eng finden.

Um die Größe Ihres Würfels zu bestimmen, müssen Sie den gebogenen Kathodenabschnitt der LED messen. Meine gebogene LED erwies sich als ca. 25 mm, deshalb bohrte ich meine Löcher etwa 23 mm auseinander, um mir 2 mm zu erlauben, um die Kathoden zusammenzulöten.

Schritt 6: Konstruieren der Cube-Ebenen

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Jetzt können wir mit dem Aufbau der einzelnen Schichten beginnen. Beim Löten versuchen, nicht zu erhitzen die LED zu viel, wenn sie zu heiß, es könnte die LED zerstören, so versuchen, schneller zu verlöten, wenn Löten in der Nähe der LED.

Um zu beginnen, haben wir eine LED, die negativen Pin außerhalb des Würfels gehen wird. Nächste Start Legen Sie LEDs und Löten, wie Sie gehen Ich empfahl, dass Sie die Zeile, wo der Pin ragt aus. Löten Sie dann die anderen Reihen zu dieser Hauptreihe.

Schritt 7: Konstruieren des Cubes

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Nun, da wir alle Pins haben, ist es Zeit, die Lagen anzulöten. Legen Sie die am besten aussehende Schicht, die Sie zurück in die Lehre gebaut. Um die positiven Stifte verbinden zu können, müssen wir die Stifte der höheren Ebenen so weit biegen, dass der Stift um die untere Schicht LED herumläuft und wir an diesen niedrigeren Stiftzapfen angelötet werden können.

Um den Cube zu halten, während ich lötete, verwendete ich Radiergummis, die ich auf die korrekte Größe schnitt.

Einfach diesen Schritt fortsetzen, bis alle Lagen miteinander verlötet sind.

Schritt 8: Verbindung

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Aufgrund der beliebten Nachfrage, hier ist ein Diagramm der Verbindungen.

Schritt 9: Basis- und Löt-Widerstände:

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Für die Basis ist ziemlich offen endete auf, was Sie tun möchten. Für meine habe ich einfach eine Leiterplatte (oder geklebt PCB zusammen), um meinen Würfel zu löten. Einmal hatte ich meinen Würfel getan ich lötete Drähte von jeder Spalte zu einem Widerstand. Jeder Widerstand wurde mit einem anderen Draht, den ich geplant, um die Arduino in. Sie benötigen auch einen Draht, der von jeder Schicht gelötet wird, die für negative Steuerung erlaubt (kein Widerstand benötigt). Sie können diesen Teil aussehen viel besser als meine, aber aus Zeitgründen habe ich einfach gelötet es schnell.

Schritt 10: Base / Box

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Nach einer Weile wurde ich müde von Drähten hängend überall und mein Würfel suchen unvollendet, so beschloss ich, eine Box für it.n Nach dem Laufen auf die lokale Hardware-Shop Ich fand einige billige Schrott Zähler oben und einige Acryl. Mit einigen Sägen an den Eltern Haus konnte ich eine Basis zu bauen und wie Sie sehen können, war ich in der Lage, alle Drähte innen zu verstecken. Ich fügte etwas Sprayfarbe zur PWB hinzu und mein Würfel fing an, ziemlich gut zu schauen. Als nächstes kommt das Acryl. Dieser Teil war ein wenig härter. Wir hatten nicht die richtigen Werkzeuge, um durch das Acryl zu sehen, also entschied ich mich, einen Kastenschneider mit einer neuen Klinge zu verwenden! Mit diesem können Sie Scheiben auf dem Acryl zu machen waren Sie möchten den Schnitt und versuchen, das Acryl auf dieser Linie zu brechen. Es gibt einige gute Videos online, wie dies zu tun. Ich dann Abendessen zusammen geklebt die Stücke, die am Ende nicht so klar, wie ich dachte, es wäre (ich kann nur, um es besser zu reinigen).

Schritt 11: Programmierung:

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Arduino 4x4x4 LED Würfel

Programmierung kann einige Zeit dauern einige Tutorials haben gute kondensiert Code, der einfacher ist, Designs zu tun, aber wieder aus Zeitgründen war ich nicht in der Lage, viel Zeit damit zu verbringen. Allerdings war ich in der Lage, einige Designs zu tun und Blick auf sie lassen Sie besser verstehen, was los ist. Ich habe meinen Code an der Unterseite (seine irgendwie schlampig)!

Die Boden- / Negativ- / Schichtstifte:

Denken Sie daran, die Persistenz der Vision, da wir vorsichtig sein wollen, haben nur eine Schicht auf zu einer Zeit (obwohl ich den Fehler gemacht haben und bin ziemlich sicher, dass die Arduino es behandeln kann, aber warum versuchen und Pause Dinge?). Da die Schichten geschliffen sind, sind sie rückwärts von den Säulenstiften. Wenn wir eine Ebene erden wollen, setzen wir den Pin im Code auf LOW. Dadurch entsteht ein Potentialunterschied, der den Strom durchläßt und die LED leuchtet. Wenn wir die Massepins auf HIGH nein setzen, gibt es keine Potentialdifferenz und die LED's leuchten nicht.

Die Säulen / Positiven Stifte:

Um die Spaltenstifte zu steuern, können wir die Pinzahl auf HIGH einstellen, so dass 5 V aus dem Pin herausfließen können. So, wenn eine bestimmte Schicht geerdet worden ist, fließen die 5 V und die LED auf dieser Spalte und Schicht wird aufleuchten! Wenn wir nicht wollen, dass eine LED auf dieser Spalte leuchtet, wenn eine Schicht geerdet ist, können wir diese Spalte auf LOW setzen und die LED leuchtet nicht auf.

Hier ist ein Video von meinem Cube in Aktion! Die Acryl-Box stellte sich ein wenig dunstig, aber ich entfernte es in der zweiten Hälfte des Videos, so dass Sie sehen können, wie es in beide Richtungen aussieht!

http://www.youtube.com/watch?v=g5bviIamIpo

Danke fürs Lesen!

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