Us mostraré com he fet el propi cub, la placa del controlador i, finalment, el codi per fer-lo brillar.
Subministraments:
Pas 1: Materials
Totes les parts que necessiteu per construir el cub:
1 Arduino / Freeduino amb xip Atmega168 o superior
512 LED, mida i color depenen de vosaltres, he utilitzat 3 mm de vermell
4 xips de controlador A6276EA LED d'Allegro
8 transistors NPN per controlar el flux de tensió, vaig utilitzar el transistor Darlington BDX53B
4 resistències de 1000 ohms, 1/4 watts o més
12 resistències de 560 ohms, 1/4 watts o més
1 condensador electrolític de 330uF
4 sòcol IC de 24 pins
9 endolls IC de 16 pins
Peça de pissarra de 4 "x4" (o més gran) per contenir totes les parts,
Un vell ventilador de l'ordinador
Un cable de controlador de disquet antic
Una antiga font d’alimentació d’ordinador
Una gran quantitat de cable de connexió, soldadura, soldador, flux, qualsevol altra cosa
fes la teva vida més fàcil mentre ho fas.
Peça de fusta de 7 "x7" (o més) usada per fer la jiga de soldadura LED
Un bon cas per mostrar el cub acabat
El meu Arduino / Freeduino escollit és el Bare Bones Board (BBB) de www.moderndevice.com. Els LED es van comprar a eBay i van costar $ 23 per 1000 LEDs venuts de Xina. La resta d’electrònica es va comprar a Newark Electronics (www.newark.com) i només hauria de costar al voltant de 25 dòlars. Si heu de comprar-ho tot, aquest projecte només hauria de costar al voltant de 100 dòlars.
Tinc molts equips informàtics antics, de manera que aquestes peces van sortir de la pila de ferralla.
Pas 2: Muntar les capes
Com es fa una capa (64 LED) d'aquest cub de 512 LED:
Els LED que vaig comprar van ser de 3 mm de diàmetre. Vaig decidir fer servir petits LED per reduir els costos i fer que la mida final del cub fos prou petita com per seure al meu escriptori o en el meu prestatge sense fer-se càrrec del taulell ni del prestatge.
Vaig dibuixar una graella de 8 x 8 amb aproximadament 0,6 polzades entre línies. Això em va donar una mida de cub al voltant de 4,25 polzades per costat. Perforar forats de 3 mm on les línies es troben per fer una plantilla que mantindrà els LED a mesura que soldeu cada capa.
L'A6276EA és un dispositiu de pica actual. Això vol dir que proporciona un camí a la terra en lloc d’un camí cap al voltatge de font. Haureu de crear el cub amb la configuració de l’ànode comú. La majoria dels cubs es construeixen com a càtode comú.
El costat llarg del LED és generalment l’ànode, comproveu el vostre per assegurar-vos-ho. El primer que vaig fer va ser provar tots els LED. Sí, és un procés llarg i avorrit i podeu saltar-lo si ho voleu. Prefereixo dedicar el temps a provar els LED que trobar un lloc mort al meu cub després de ser muntat. Vaig trobar 1 LED mort dels 1000. No està malament.
Talleu 11 peces de ganxo sòlid i no aïllat fins a 5 polzades. Col·loqueu 1 LED a cada extrem de la fila de la plantilla i, a continuació, soldeu el cable a cada ànode. Ara col·loqueu els 6 LED restants a la fila i soldeu els ànodes al cable. Això pot ser vertical o horitzontal, no importa si feu totes les capes de la mateixa manera. En acabar cada fila, retalleu l’excés de plom dels ànodes. Vaig sortir al voltant d’1 / 8 ".
Repetiu-ho fins que hàgiu acabat les 8 files. Ara soldeu 3 peces d’enllaç a través de les files que acabes de fer per connectar-les totes en una sola peça. Llavors vaig provar la capa adjuntant 5 volts a la
connecteu la xarxa de filferro mitjançant una resistència i toqueu el cable de terra a cada càtode. Substituïu els LED que no s'il·luminen.
Traieu amb cura la capa de la plantilla i deixeu-la de banda. Si dobleges els cables, no et preocupis, només posa-los la mà del millor que puguis. La flexió és molt fàcil. Com es pot comprovar a través de les meves fotografies, vaig tenir molts cables doblats.
Enhorabona, heu fet 1/8. Feu 7 capes més.
OPCIONAL: Per facilitar la soldadura de les capes (pas 3), mentre que cada capa posterior es troba encara en la flexió de la plantilla, el quart de la part superior del càtode avança entre 45 i 90 graus. Això permetrà el
portar per arribar al voltant del LED al qual es connecta i facilitarà molt la soldadura. No feu això a la vostra primera capa, declararem que es tracta de la capa inferior i que els conductors han de ser rectes.
Pas 3: muntar el cub
Com soldar totes les capes junts per fer un cub:
La part dura ja ha acabat. Ara, poseu-vos una capa a la plantilla amb cura, però no feu gaire pressió, volem eliminar-la sense doblegar-la. Aquesta primera capa és la cara superior del cub. Col·loqueu una altra capa a la part superior de la primera, alinear els cables i començar a soldar. Em va semblar més fàcil fer primeres cantonades, després vora exterior, després dins de files.
Seguiu afegint capes fins que hagueu acabat. Si prevegeu els cables, assegureu-vos de desar la capa amb fils directes per a l'últim. És el fons.
Vaig tenir una mica d’espai entre cada capa i, per tant, no vaig tenir una forma de cub. No és gran cosa, puc viure amb ell.
Pas 4: Construir la junta de controladors
Com construir la placa del controlador i adjuntar-la al vostre Arduino:
Seguiu l'esquema i construïu el tauler de la vostra manera. Vaig col·locar les fitxes del controlador al centre del tauler i vaig utilitzar el costat esquerre per subjectar els transistors que controlen el corrent a cada capa del cub i van utilitzar el costat dret per subjectar els connectors que van des dels xips del controlador als cátodes de les columnes LED.
Vaig trobar un vell ventilador d’ordinador de 40 mm amb un connector molex femení per connectar-lo a una font d’alimentació d’ordinador. Això era perfecte. Una petita quantitat d’aire a través del xip és útil i ara tinc una forma senzilla d’oferir 5 volts als xips del controlador i al mateix Arduino.
A l’esquema, RC és la resistència limitant actual per a tots els LED connectats a cada A6276EA. He utilitzat 1000 ohms, ja que proporciona 5 milliamps al LED, prou per il·luminar-lo. Estic utilitzant LEDs d'alta brillantor, no Super Brite, de manera que el drenatge actual és més baix. Si tots els 8 LED d’una columna s’encenen alhora, només tenen 40 mil·límetres. Cada sortida de l’A6276EA pot gestionar 90 mil·límetres, així que estic a l’abast.
RL és la resistència connectada a la lògica o als cables de senyal. El valor real no és molt important mentre existeixi i no sigui massa gran. Estic utilitzant 560 ohms perquè tinc un munt d’ells disponible.
Vaig utilitzar un transistor de potència capaç de manejar fins a 6 amperes per controlar el corrent que va a cada capa del cub. Això és excessiu per a aquest projecte, ja que cada capa del cub només dibuixarà 320 miliamperis amb tots els LEDs encès. Vaig voler créixer en espai i podria utilitzar la placa del controlador per a una mica més tard. Utilitzeu qualsevol transistor de mida que s’adapti a les vostres necessitats.
El condensador de 330 UF de tota la font de tensió hi és per ajudar a suavitzar qualsevol fluctuació de tensió menor. Com que estic utilitzant una font d’alimentació d’ordinador antiga, això no és necessari, però l’he deixat només per si algú vol utilitzar un adaptador de 5 volts per alimentar el seu cub.
Cada xip de controlador A6276EA té 16 sortides. No tinc cap altre connector adequat, de manera que vaig soldar els cables a alguns endolls IC de 16 pins i els utilitzaré per connectar la placa del controlador al cub. També vaig tallar un endoll IC per la meitat i el vaig utilitzar per connectar els 8 cables que connecten els transistors a les capes del cub.
Vaig tallar uns 5 polzades al final d’un vell cable de disquet per utilitzar-lo com a connector per a l’arduino. El cable de disquet té 2 files de 20 pins, la taula Bones nua té 18 pins. Es tracta d’una manera molt barata (gratuïta) de connectar l’Arduino al tauler. Vaig separar el cable de cinta per grups de 2 cables, els vaig despullar i els va soldar. Això us permet connectar l’arduino a qualsevol fila del connector. Seguiu l'esquema i soldeu el connector al seu lloc. No us oblideu de soldar els cables de 5 volts i de terra del connector per alimentar l'Arduino.
Tinc la intenció d'utilitzar aquesta placa de control per a altres projectes, de manera que el disseny modular funciona bé per a mi. Si voleu cablejar les connexions, això està bé.
Pas 5: Construeix la caixa de visualització
Feu que el vostre producte final es vegi bé:
Vaig trobar aquest cofre de fusta a Hobby Lobby per 4 dòlars i vaig pensar que seria perfecte, ja que té un espai interior per contenir tots els cables i té un aspecte agradable. Vaig tacar aquesta taca vermella i mateixa que utilitzava al meu taulell de l’ordinador per tal que coincidissin.
Dibuixa una graella a la part superior de la mateixa mida que la graella usada per a la plantilla de soldadura (0,6 polzades entre les línies). Perforar els forats per permetre que els conductors passin per la part superior i perforar un altre forat darrere de la graella per als cables de la capa / avió (dels transistors del pas 4). Vaig aprendre de la manera difícil que intentar alinear 64 pistes per passar per petits forats és molt difícil. Finalment vaig decidir tornar a perforar tots els forats una mica més grans per fer el procés més ràpid. Vaig acabar fent servir una broca de .2.
Ara que el cub està assegut a la part superior de la pantalla, doblega els extrems de la cantonada de manera que el cub romangui al seu lloc mentre connecteu els cables. Assegureu-vos d’adjuntar tots els cables en l’ordre correcte.
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
I connecteu els cables entre les capes (anomenats "plans" a l’esquema) i els transistors. El transistor Arduino pin 6 és la capa superior del cub.
Si us equivoquen els cables, es pot corregir una mica dins del codi, però pot requerir molta feina, de manera que intenteu ordenar-los correctament.
Bé, tot està construït i llest per sortir. Anem a buscar codi i provem-ho.
Pas 6: Codi
El codi d'aquest cub es fa de manera diferent a la majoria, us explicaré com adaptar-vos.
La majoria del codi de cub utilitza escriptures directes a les columnes. El codi diu que la columna X ha d'estar il·luminada i donar-li suc i hem acabat. Això no funciona quan utilitzeu xips de controlador.
Els xips del controlador utilitzen 4 cables per parlar amb l'Arduino: SPI-in, Clock, Latch i Enable. He posat a terra el pin d’activació (pin 21) a través d’una resistència (RL), de manera que la sortida sempre està habilitada. Mai no he fet servir l’activació de l’activació, per la qual cosa l’he tret del codi. SPI-in és la informació de Arduino, Clock és un senyal de sincronització entre els dos mentre parlen, i Latch indica al controlador que és hora d'acceptar noves dades.
Cada sortida per a cada xip es controla mitjançant un nombre binari de 16 bits. Per exemple; l'enviament del 101010101010101010 al controlador farà que tots els altres LED del controlador estiguin en llum. El vostre codi ha d’executar tot el necessari per a una pantalla i crear aquest número binari i enviar-lo al xip. És més fàcil del que sembla. Tècnicament és un munt d’addició de bits, però sóc pobra en matemàtiques a bits, així que faig tot de forma decimal.
El decimal per als primers 16 bits és el següent:
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
Això vol dir que si voleu il·luminar les sortides 2 i 10, afegiu els decimals (2 i 512) junts per obtenir 514. Envia 514 al controlador i les sortides 2 i 10 s'encenen.
Però tenim més de 16 LEDs, per la qual cosa es fa més difícil. Hem de crear informació de visualització per a 4 xips. El que és tan fàcil com construir-lo per a 1, només cal fer-ho tres vegades més. Utilitzo una matriu de variables globals per mantenir els codis de control. És més senzill d’aquesta manera.
Quan tingueu els 4 codis de pantalla a punt per enviar, deixeu el pestell (configureu-lo a BAIX) i comenceu a enviar els codis. Heu d’enviar l’últim primer. Envia els codis del xip 4, després del 3, aleshores del 2, aleshores 1, torneu a col·locar el pestell a ALTA. Atès que el pin activable està sempre connectat a terra, la pantalla canvia immediatament.
La majoria de codi de cub que he vist a Instructables i la web en general consisteix en un bloc de codi gegant establert per realitzar una animació preestablerta.Això funciona bé per a cubs més petits, però necessita emmagatzemar, llegir i enviar 512 bits de binari cada vegada que vulgueu canviar la pantalla ocupa molta memòria. L'Arduino no va poder gestionar més d'un parell de marcs. Així que vaig escriure algunes funcions senzilles per mostrar el cub en acció que es basava en el càlcul i no en les animacions predefinides. He inclòs una petita animació per mostrar com es fa, però us deixaré a vosaltres per construir les vostres pròpies pantalles.
cube8x8x8.pde és el codi Arduino. Tinc la intenció de continuar afegint funcions al codi i actualitzarà el programa periòdicament.
matrix8x8.pde és un programa en processament per construir les vostres pròpies pantalles. El primer nombre donat passa al patró1 , el segon al patró2 , etc.
El full de dades de l’A6276EA està disponible a:
http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbers/6276/6276.pdf
Pas 7: Mostra el treball de mà
Com podeu veure, la meva galleda va sortir una mica torta. No estic molt interessat a construir-ne un altre, però vull viure amb això per ser tort. Tinc un parell de punts morts que he de mirar. Pot ser que sigui una mala connexió o pugui necessitar un xip de controlador nou.
Espero que aquest Instructable us inspiri per construir el vostre propi cub, o algun altre projecte LED que utilitzi l’A6276AE. Publiqueu un enllaç als comentaris si n'heu construït un.
He estat tractant de decidir on anar d’aquí. La placa del controlador també controlarà un cub RGB 4x4x4, de manera que és una possibilitat. Crec que seria bo fer una esfera i la manera com tinc el codi escrit, no seria massa difícil de fer.
