ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าฉันสร้างลูกบาศก์เองได้อย่างไร, คอนโทรลเลอร์บอร์ดและสุดท้ายรหัสเพื่อให้มันเปล่งประกาย
วัสดุ:
ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ
ชิ้นส่วนทั้งหมดคุณจะต้องสร้างคิวบ์:
1 Arduino / Freeduino พร้อมชิป Atmega168 หรือสูงกว่า
ไฟ LED 512 ดวงขนาดและสีขึ้นอยู่กับคุณฉันใช้สีแดง 3mm
4 A6276EA ชิปขับ LED จาก Allegro
8 ทรานซิสเตอร์ NPN เพื่อควบคุมการไหลของแรงดันไฟฟ้าฉันใช้ทรานซิสเตอร์ BDX53B ดาร์ลิงตัน
ตัวต้านทาน 1,000 โอห์ม 4 ตัว 1/4 วัตต์หรือสูงกว่า
ตัวต้านทาน 12 560 โอห์ม 1/4 วัตต์หรือสูงกว่า
1 330 ยูเอฟตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า
ซ็อกเก็ต IC 4 24 พิน
ซ็อกเก็ต IC 16 พิน
4 "x4" (หรือใหญ่กว่า) ชิ้นส่วนของ perfboard เพื่อเก็บชิ้นส่วนทั้งหมด
แฟนคอมพิวเตอร์เก่า
สายเคเบิลตัวควบคุมฟลอปปี้เก่า
แหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์เครื่องเก่า
ลวดเชื่อมจำนวนมาก, บัดกรี, หัวแร้ง, ฟลักซ์หรืออะไรก็ได้
ทำให้ชีวิตของคุณง่ายขึ้นในขณะที่ทำสิ่งนี้
7 "x7" (หรือใหญ่กว่า) ชิ้นส่วนของไม้ที่ใช้ในการทำจิ๊กบัดกรี LED
เป็นกรณีที่ดีในการแสดงคิวบ์ของคุณเสร็จแล้ว
Arduino / Freeduino ที่ฉันเลือกคือบอร์ด Bare Bones (BBB) จาก www.moderndevice.com LEDs ถูกซื้อจาก eBay และราคา $ 23 สำหรับ LED 1000 ดวงที่ส่งมาจากประเทศจีน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เหลือถูกซื้อจาก Newark Electronics (www.newark.com) และควรมีราคาประมาณ $ 25 หากคุณต้องซื้อทุกอย่างโครงการนี้ควรมีมูลค่าประมาณ $ 100
ฉันมีอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เก่าจำนวนมากดังนั้นชิ้นส่วนเหล่านั้นจึงหลุดออกจากกองขยะ
ขั้นตอนที่ 2: ประกอบเลเยอร์
วิธีทำ 1 layer (64 LEDs) ของ 512 LED cube นี้:
ไฟ LED ที่ฉันซื้อมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ฉันตัดสินใจที่จะใช้ไฟ LED ขนาดเล็กเพื่อลดค่าใช้จ่ายและเพื่อทำให้ก้อนสุดท้ายมีขนาดเล็กพอที่จะนั่งบนโต๊ะหรือชั้นวางของฉันโดยไม่ต้องใช้โต๊ะหรือชั้นวางของจนหมด
ฉันวาดกริด 8 8x8 โดยประมาณระหว่าง 6.6 นิ้ว นี่ทำให้ฉันมีขนาดลูกบาศก์ประมาณ 4.25 นิ้วต่อด้าน เจาะรู 3 มม. ที่เส้นตรงเพื่อสร้างจิ๊กที่จะยึด LED ในขณะที่คุณบัดกรีแต่ละชั้น
A6276EA เป็นอุปกรณ์อ่างล้างจานในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่ามันมีเส้นทางสู่พื้นดินแทนที่จะเป็นเส้นทางสู่แรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด คุณจะต้องสร้างคิวบ์ในการกำหนดค่าขั้วบวกทั่วไป คิวบ์ส่วนใหญ่ถูกสร้างเป็นแคโทดทั่วไป
ด้านยาวของ LED โดยทั่วไปคือขั้วบวกตรวจสอบของคุณเพื่อให้แน่ใจ สิ่งแรกที่ฉันทำคือทดสอบ LED ทุกตัว ใช่มันเป็นกระบวนการที่ยาวนานและน่าเบื่อและคุณสามารถข้ามไปได้หากคุณต้องการ ฉันอยากจะใช้เวลาทดสอบ LED มากกว่าหาจุดตายในลูกบาศก์ของฉันหลังจากที่ประกอบ ฉันพบ LED ที่ตายแล้ว 1 ตัวจาก 1,000 ไม่เลว
ตัดตะขอลวดที่ไม่เป็นฉนวน 11 ชิ้นให้แข็งถึง 5 นิ้ว วาง 1 LED ลงในแต่ละแถวในจิ๊กของคุณจากนั้นประสานลวดเข้ากับขั้วบวก ตอนนี้วางไฟ LED ที่เหลืออีก 6 ตัวลงในแถวและประสานขั้วบวกเหล่านั้นกับสายไฟ สิ่งนี้สามารถเป็นแนวตั้งหรือแนวนอนไม่สำคัญว่าคุณจะทำเลเยอร์ทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน เมื่อคุณเสร็จสิ้นแต่ละแถวให้ตัดตะกั่วส่วนเกินออกจากขั้วบวก ฉันเหลือประมาณ 1/8 "
ทำซ้ำจนกว่าคุณจะทำเสร็จทั้งหมด 8 แถว ตอนนี้ประสานสายเบ็ดขึ้น 3 ชิ้นในแถวที่คุณเพิ่งทำเพื่อเชื่อมต่อพวกเขาทั้งหมดเป็นชิ้นเดียว ฉันทดสอบเลเยอร์โดยการแนบ 5 โวลต์กับ
ต่อตาข่ายลวดผ่านตัวต้านทานและสัมผัสกับพื้นนำไปสู่แคโทดแต่ละ แทนที่ไฟ LED ใด ๆ ที่ไม่สว่าง
นำเลเยอร์ออกจากจิ๊กอย่างระมัดระวังและวางไว้ด้านข้าง หากคุณงอสายไฟไม่ต้องกังวลเพียงแค่ดึงออกให้ตรงที่สุดเท่าที่จะทำได้ มันงอได้ง่ายมาก อย่างที่คุณสามารถบอกได้จากรูปภาพของฉันฉันมีสายไฟที่โค้งงอมากมาย
ขอแสดงความยินดีคุณทำเสร็จแล้ว 1/8 สร้างอีก 7 เลเยอร์
ทางเลือก: เพื่อให้การบัดกรีเลเยอร์เข้าด้วยกันง่ายขึ้น (ขั้นตอนที่ 3) ได้ง่ายขึ้นในขณะที่แต่ละชั้นที่ตามมายังคงอยู่ในจิ๊กงอปลายนิ้วบนของแคโทดไปข้างหน้า 45 ถึง 90 องศา ซึ่งจะช่วยให้
นำไปสู่รอบ ๆ LED ที่เชื่อมต่ออยู่และจะทำให้การบัดกรีง่ายขึ้นมาก อย่าทำเช่นนี้กับเลเยอร์แรกของคุณเราจะประกาศว่าเป็นเลเยอร์ด้านล่างและโอกาสในการขายต้องตรง
ขั้นตอนที่ 3: ประกอบ Cube
วิธีประสานชั้นทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างลูกบาศก์:
ส่วนที่ยากเกือบจะจบแล้ว ตอนนี้วางเลเยอร์หนึ่งกลับเข้าไปในจิ๊กอย่างระมัดระวัง แต่อย่าใช้แรงกดมากเกินไปเราต้องการที่จะลบออกได้โดยไม่ต้องงอ เลเยอร์แรกนี้เป็นรูปหน้าสุดของคิวบ์ วางเลเยอร์อื่นที่ด้านบนของอันแรกเรียงแถวลูกค้าเป้าหมายแล้วเริ่มบัดกรี ฉันคิดว่ามันง่ายที่สุดที่จะทำมุมก่อนจากนั้นจึงออกไปด้านนอกแล้วอยู่ในแถว
เพิ่มเลเยอร์ต่อไปจนกว่าจะเสร็จ หากคุณนำไปสู่การมุ่งหวังก่อนแล้วให้แน่ใจว่าได้บันทึกเลเยอร์ด้วยการขายตรงในช่วงสุดท้าย มันคือด้านล่าง
ฉันมีช่องว่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ระหว่างแต่ละเลเยอร์ดังนั้นฉันจึงไม่ค่อยได้รูปทรงลูกบาศก์ ไม่ใช่เรื่องใหญ่เลยฉันสามารถอยู่กับมันได้
ขั้นตอนที่ 4: สร้างบอร์ดควบคุม
วิธีสร้างบอร์ดควบคุมและติดตั้งเข้ากับ Arduino ของคุณ:
ทำตามแผนผังและสร้างกระดานตามที่คุณเลือก ฉันวางชิปคอนโทรลเลอร์ไว้ที่กึ่งกลางของบอร์ดและใช้ด้านซ้ายเพื่อจับทรานซิสเตอร์ที่ควบคุมกระแสไปยังแต่ละชั้นของคิวบ์และใช้ด้านขวาเพื่อยึดคอนเนคเตอร์ที่ไปจากชิปคอนโทรลเลอร์ไปยังแคโทดของ คอลัมน์ LED
ฉันพบพัดลมคอมพิวเตอร์ขนาด 40 มม. ที่มีขั้วต่อ molex ตัวเมียเพื่อเสียบเข้ากับแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ มันสมบูรณ์แบบ การไหลของอากาศจำนวนเล็กน้อยทั่วทั้งชิปมีประโยชน์และตอนนี้ฉันมีวิธีง่ายๆในการให้ 5 โวลต์ไปยังชิปคอนโทรลเลอร์และ Arduino เอง
ในแผนผัง RC เป็นตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันสำหรับ LED ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับแต่ละ A6276EA ฉันใช้ 1,000 โอห์มเพราะมันให้ไฟ LED 5 มิลลิแอมป์พอที่จะให้แสงสว่าง ฉันใช้ความสว่างสูงไม่ใช่ LED Super Brite ดังนั้นท่อระบายน้ำในปัจจุบันจึงต่ำ หาก LED ทั้งหมด 8 ตัวในคอลัมน์สว่างขึ้นพร้อมกันแสดงว่ามีเพียง 40 มิลลิแอมป์ แต่ละเอาต์พุตของ A6276EA สามารถจัดการ 90 มิลลิแอมป์ได้ดังนั้นฉันจึงอยู่ในช่วงที่กำหนด
RL คือตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับลอจิกหรือสัญญาณ มูลค่าจริงไม่สำคัญมากตราบใดที่มีอยู่และไม่ใหญ่เกินไป ฉันใช้ 560 โอห์มเพราะฉันมีให้ใช้งานมากมาย
ฉันใช้ทรานซิสเตอร์พลังงานที่สามารถจัดการได้ถึง 6 แอมป์เพื่อควบคุมกระแสไปยังแต่ละชั้นของลูกบาศก์ นี่คือ overkill สำหรับโครงการนี้เนื่องจากแต่ละชั้นของคิวบ์จะวาด 320 มิลลิแอมป์เมื่อไฟ LED ทั้งหมดสว่างเท่านั้น ฉันต้องการที่จะเติบโตและอาจใช้บอร์ดควบคุมเพื่อสิ่งที่ใหญ่กว่าในภายหลัง ใช้ทรานซิสเตอร์ขนาดไหนก็ได้ที่คุณต้องการ
ตัวเก็บประจุ 330 uF ข้ามแหล่งจ่ายแรงดันอยู่ที่นั่นเพื่อช่วยลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย เนื่องจากฉันใช้แหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์เครื่องเก่าจึงไม่จำเป็น แต่ฉันทิ้งไว้ในกรณีที่มีคนต้องการใช้อะแดปเตอร์ติดผนัง 5 โวลท์เพื่อให้พลังงานแก่ลูกบาศก์ของพวกเขา
ชิปควบคุม A6276EA แต่ละตัวมีเอาต์พุต 16 ตัว ฉันไม่มีตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสมอื่น ๆ ดังนั้นฉันจึงบัดกรีนำไปสู่ซ็อกเก็ต IC 16 พินและจะใช้ขั้วต่อเหล่านี้เพื่อเชื่อมต่อบอร์ดควบคุมกับคิวบ์ ฉันยังตัดซ็อกเก็ต IC ครึ่งหนึ่งและใช้เพื่อเชื่อมต่อสาย 8 เส้นที่เชื่อมต่อทรานซิสเตอร์กับชั้นของคิวบ์
ฉันตัดปลายสายฟลอปปี้เก่าประมาณ 5 นิ้วเพื่อใช้เป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับ Arduino สายฟลอปปี้มี 2 แถว 20 พินคณะกรรมการ Bones เปลือยมี 18 พิน นี่เป็นวิธีที่ราคาถูกมาก (ฟรี) เพื่อเชื่อมต่อ Arduino กับบอร์ด ฉันดึงสายริบบิ้นออกจากกันเป็นกลุ่มของสายไฟ 2 เส้นถอดปลายและเชื่อมเข้าด้วยกัน สิ่งนี้ช่วยให้คุณเสียบ Arduino ลงในแถวของตัวเชื่อมต่อทั้งสอง ปฏิบัติตามแผนผังและประสานขั้วต่อเข้าที่ อย่าลืมบัดกรีตะกั่ว 5 โวลต์และกราวด์สำหรับขั้วต่อเพื่อจ่ายไฟให้กับ Arduino
ฉันตั้งใจจะใช้บอร์ดควบคุมนี้สำหรับโครงการอื่น ๆ ดังนั้นการออกแบบโมดูลจึงเหมาะกับฉันมาก หากคุณต้องการเชื่อมต่ออย่างหนัก
ขั้นตอนที่ 5: สร้างกรณีการแสดงผล
ทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณดูดี:
ฉันพบหีบไม้นี้ที่ Hobby Lobby ในราคา $ 4 และคิดว่ามันจะสมบูรณ์แบบเพราะมีพื้นที่ด้านในเพื่อเก็บลวดทั้งหมดและดูดี ฉันย้อมสีแดงนี้เปื้อนเดียวกับที่ฉันใช้บนโต๊ะคอมพิวเตอร์เพื่อให้เข้ากัน
วาดตารางที่ด้านบนมีขนาดเท่ากันกับตารางที่ใช้สำหรับจิ๊กบัดกรี (.6 นิ้วระหว่างเส้น) เจาะรูเพื่อให้นำไปสู่ด้านบนและเจาะอีกรูด้านหลังของตารางสำหรับสายเลเยอร์ / เครื่องบิน (จากทรานซิสเตอร์ในขั้นตอนที่ 4) ฉันได้เรียนรู้วิธีการที่ยากในการพยายามจัดแถว 64 โอกาสในการผ่านรูเล็ก ๆ นั้นยากมาก ในที่สุดฉันก็ตัดสินใจที่จะเจาะรูทั้งหมดให้ใหญ่ขึ้นอีกเล็กน้อยเพื่อให้กระบวนการทำงานเร็วขึ้น ฉันลงเอยด้วยการใช้สว่าน. 2
ตอนนี้คิวบ์กำลังนั่งอยู่ด้านบนของจอแสดงผลงอมุมนำเพื่อให้ลูกบาศก์อยู่ในตำแหน่งที่คุณต่อสายไฟ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณแนบสายทั้งหมดในลำดับที่ถูกต้อง
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
และเชื่อมต่อสายไฟระหว่างเลเยอร์ (ระบุว่า 'ระนาบ' บนแผนผัง) และทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์บน Arduino pin 6 เป็นชั้นบนสุดของลูกบาศก์
หากคุณผิดสายมันจะค่อนข้างถูกต้องภายในรหัส แต่อาจต้องใช้งานจำนวนมากดังนั้นพยายามที่จะรับพวกเขาในลำดับที่ถูกต้อง
โอเคทุกอย่างถูกสร้างขึ้นและพร้อมจะไปลองรับโค้ดและลองดู
ขั้นตอนที่ 6: รหัส
รหัสสำหรับคิวบ์นี้ทำแตกต่างจากส่วนใหญ่ฉันจะอธิบายวิธีการปรับ
รหัสคิวบ์ส่วนใหญ่ใช้การเขียนโดยตรงไปยังคอลัมน์ รหัสบอกว่าคอลัมน์ X จะต้องมีแสงสว่างเพื่อให้น้ำผลไม้เสร็จแล้วเราก็เสร็จแล้ว ไม่สามารถใช้งานได้เมื่อใช้ชิปควบคุม
ชิปควบคุมใช้สายไฟ 4 เส้นในการพูดคุยกับ Arduino: SPI-in, Clock, Latch และ Enable ฉันต่อสายพินเปิดใช้งาน (พิน 21) ผ่านตัวต้านทาน (RL) เพื่อให้เปิดใช้งานเอาต์พุตเสมอ ฉันไม่เคยใช้การเปิดใช้งานดังนั้นฉันจึงนำออกจากรหัส SPI-in เป็นข้อมูลจาก Arduino นาฬิกาเป็นสัญญาณจับเวลาระหว่างทั้งสองขณะที่พวกเขาพูดคุยและ Latch บอกผู้ควบคุมถึงเวลาที่จะรับข้อมูลใหม่
แต่ละเอาต์พุตสำหรับแต่ละชิปจะถูกควบคุมโดยเลขฐานสอง 16 บิต ตัวอย่างเช่น; การส่ง 1010101010101010 ไปยังคอนโทรลเลอร์จะทำให้ LED อื่น ๆ ทุกตัวในคอนโทรลเลอร์สว่างขึ้น รหัสของคุณต้องทำงานทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับการแสดงผลและสร้างเลขฐานสองนั้นแล้วส่งไปที่ชิป ง่ายกว่าที่คิด ในทางเทคนิคมันเป็นบิตบิตนอกจากนี้ แต่ฉันหมัดเลขคณิตคณิตศาสตร์ฉันเลยทำทุกอย่างเป็นทศนิยม
ทศนิยมสำหรับ 16 บิตแรกมีดังนี้:
1 << 0 == 1
1 << 1 == 2
1 << 2 == 4
1 << 3 == 8
1 << 4 == 16
1 << 5 == 32
1 << 6 == 64
1 << 7 == 128
1 << 8 == 256
1 << 9 == 512
1 << 10 == 1024
1 << 11 == 2048
1 << 12 == 4096
1 << 13 == 8192
1 << 14 == 16384
1 << 15 == 32768
ซึ่งหมายความว่าหากคุณต้องการให้แสงสว่างเอาต์พุต 2 และ 10 คุณเพิ่มทศนิยม (2 และ 512) เข้าด้วยกันเพื่อรับ 514 ส่ง 514 ไปยังคอนโทรลเลอร์และเอาต์พุต 2 และ 10 จะสว่างขึ้น
แต่เรามีไฟ LED มากกว่า 16 ดวงจึงยากขึ้นเล็กน้อย เราจำเป็นต้องสร้างข้อมูลการแสดงผลสำหรับ 4 ชิป ซึ่งง่ายเหมือนการสร้างสำหรับ 1 แค่ทำอีก 3 ครั้ง ฉันใช้อาเรย์ตัวแปรทั่วโลกเพื่อเก็บรหัสควบคุม มันง่ายกว่านั้น
เมื่อคุณมีรหัสที่แสดงทั้ง 4 พร้อมที่จะส่งให้ปล่อยสลัก (ตั้งค่าเป็น LOW) และเริ่มส่งรหัส คุณต้องส่งอันสุดท้ายก่อน ส่งรหัสสำหรับชิป 4 จากนั้น 3 จากนั้น 2 จากนั้น 1 จากนั้นตั้งค่า Latch เป็น HIGH อีกครั้ง เนื่องจากพินเปิดใช้งานเชื่อมต่อกับกราวด์เสมอจอแสดงผลจึงเปลี่ยนทันที
รหัสคิวบ์ส่วนใหญ่ที่ฉันเคยเห็นบน Instructables และเว็บโดยทั่วไปประกอบด้วยชุดโค้ดขนาดยักษ์เพื่อแสดงภาพเคลื่อนไหวที่ตั้งไว้ล่วงหน้าใช้งานได้ดีสำหรับคิวบ์ที่เล็กกว่า แต่จำเป็นต้องจัดเก็บอ่านและส่งไบนารี่ 512 บิตทุกครั้งที่คุณต้องการเปลี่ยนการแสดงผลใช้หน่วยความจำจำนวนมาก Arduino ไม่สามารถจัดการได้มากกว่าสองสามเฟรม ดังนั้นฉันจึงเขียนฟังก์ชั่นง่าย ๆ เพื่อแสดงคิวบ์แบบแอ็คชั่นที่ต้องอาศัยการคำนวณมากกว่าที่จะเป็นภาพเคลื่อนไหวที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ฉันได้รวมแอนิเมชั่นขนาดเล็กเพื่อแสดงว่ามันเสร็จสิ้นแล้ว แต่ฉันจะปล่อยให้คุณสร้างการแสดงของคุณเอง
cube8x8x8.pde เป็นรหัส Arduino ฉันวางแผนที่จะเพิ่มฟังก์ชั่นไปยังโค้ดและจะอัปเดตโปรแกรมเป็นระยะ
matrix8x8.pde เป็นโปรแกรมในการประมวลผลเพื่อสร้างจอแสดงผลของคุณเอง หมายเลขแรกที่กำหนดให้เป็น pattern1 , ที่สองเป็น pattern2 , เป็นต้น
แผ่นข้อมูลสำหรับ A6276EA มีอยู่ที่:
http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbers/6276/6276.pdf
ขั้นตอนที่ 7: แสดงฝีมือของคุณ
อย่างที่คุณเห็นลูกบาศก์ของฉันคดออกมาเล็กน้อย ฉันไม่ค่อยกระตือรือร้นที่จะสร้างอีกแบบหนึ่งดังนั้นฉันจะอยู่กับมันอย่างคดเคี้ยว ฉันมีจุดตายสองสามที่ฉันต้องดู อาจเป็นการเชื่อมต่อที่ไม่ดีหรือฉันอาจต้องมีคอนโทรลเลอร์ชิปใหม่
ฉันหวังว่าคำแนะนำนี้เป็นแรงบันดาลใจให้คุณสร้างคิวบ์ของคุณเองหรือโปรเจ็กต์ LED อื่น ๆ โดยใช้ A6276AE โพสต์ลิงก์ในความคิดเห็นหากคุณสร้างขึ้น
ฉันพยายามที่จะตัดสินใจว่าจะไปจากที่นี่ บอร์ดควบคุมจะควบคุมคิวบ์ 4x4x4 RGB ซึ่งเป็นไปได้ ฉันคิดว่ามันคงจะเรียบร้อยที่จะทำทรงกลมและวิธีที่ฉันเขียนโค้ดมันไม่ยากเกินไปที่จะทำ
