ژانویه 14, 2016 در 01:42 ب.ظ

مکعب ال ای دی 8*8*8 جالب و زیبا

• طراحی مدار

معرفی

این ایده به طور خودجوش به ذهنم خطور کرد؛ تا پاییز امسال حتی نمی‌توانستم حدس بزنم که مردم در زندگی کاری مشابه انجام می‌دهند. در واقع، یک معلم طراحی مدار به من گفت که چنین «مکعب‌هایی» وجود دارد و پیشنهاد کرد که این مبحث را به‌عنوان یک دوره آموزشی انتخاب کنم.

با نگاهی به آینده، می‌خواهم بگویم که لازم نیست میزان کار را به عنوان یک چیز عظیم در نظر بگیرید. برعکس، من مجبور بودم خیلی کم انجام دهم، اما کسانی که فکر می کنند: "ها، من این کار را چند روز دیگر انجام خواهم داد"، برای عکس آن آماده می شوند. و خود این فرآیند شما را درگیر کار می کند که بدتر از نوشتن کدهای برنامه نیست ...

با تماشای آثار کوچک، در ابعاد 3x3x3، و 4x4x4، و 5x5x5، آرام آرام متوجه شدم که هر چه بزرگتر، بهتر است.

نقطه عطف شماره 1:

اگر قبلاً با آهن لحیم کاری کار نکرده اید، ابتدا متوجه شوید که باید تمام پایه های LED ها را لحیم کنید، این 2 * 512 است، نه چندان کم. بنابراین روی برخی از گربه ها تمرین کنید.

اینترنت پر از دستورالعمل در مورد این موضوع است. اما از ابتدا تا انتها، فکر می‌کنم آن را فقط در instructables.com دیدم، و فوراً می‌گویم که از نظر همه چیز به نحوی بسیار مفصل است. من شخصا دو برابر کمتر از قطعات استفاده کردم. به طور طبیعی، تجهیزات ساده تر بودند. در نتیجه برای ما اسباب بازی کوچکنیاز داریم:

512 LED (6 دلار - aliexp)
- 5 تراشه ویژه برای LED STP16CPS05MTR (9 دلار - aliexp)
طبیعتاً گرفتن چنین قطعاتی به صورت دسته ای سود بیشتری دارد
- 8 ترانزیستور BD136 pnp (آنالوگ های داخلی نیز مناسب هستند)
- 5 مقاومت 1 کیلو اهم (قدرت عملیاتی 2 وات)
- 5 خازن 10uF (ولتاژ کاری 35-50 ولت)
- سیم های اتصال (حدود 10 متر، با در نظر گرفتن خرابی ها)، لحیم کاری و هر چیزی که سرگرم کننده است

زمان شروع ساخت طرح است

ما یک مته، یک خط کش می گیریم، یک مش 8x8 می سازیم (مهمترین چیز این است که مانند من 8x9 نسازیم) روی هر چیزی، چه فوم پلاستیکی، یک تخته چوبی یا چیز دیگری. و با دقت سوراخ هایی را برای LED ها دریل کنید.

نقطه عطف شماره 2:

کلمه کلیدی "با دقت" است، چند میلی متر به چپ یا راست، و در پایان یک مکعب کج خواهید داشت.

پس از اتمام این مرحله، LED ها را در سلول ها قرار دهید و قانون زیر را دنبال کنید:

الف) تمام آندها باید در سمت چپ و کاتدها در سمت راست باشند. یا برعکس. همانطور که شما ترجیح می دهید.
ب) اولین ردیف از بالا باید دارای LED ها با زاویه باشد:

با استفاده از این اصل، کاتدها (-) را به هم وصل می کنیم. در جایی که با یک خط نقطه مشخص شده است، نوعی سیم وصل کنید تا لایه در دو طرف محکم نگه داشته شود.

با نگه داشتن این لایه ظریف، ممکن است به نظر شما برسد که در شرف فروپاشی است، اما در واقع، وقتی شروع به بستن لایه ها می کنید، می توان این سازه را با خیال راحت روی زمین انداخت و به احتمال زیاد هیچ چیز از هم نخواهد پاشید.

خلاصه لایه اول

قبل از شروع لحیم کاری لایه دوم، باید تمام آندها را به صورت زیر گرفته و خم کنید:

اتصال چند لایه

نقطه عطف شماره 3:

مبتدیان لطفا از خمیر لحیم مخصوص (فلاکس) استفاده کنید اگر با سیم سر و کار دارید، به این ترتیب خیلی از اعصاب خود را نجات خواهید داد (نه مثل دفعه اول من).

وقتی کمی خسته شدی

بنابراین، با لحیم کردن 64 سیم به آندهایی که "در پایین" به دست آوردیم، می توانیم به خود مدار الکترونیکی ادامه دهیم.

می بینیم که خروجی ریزمدارهای ما در دو طرف به آندهای مشترک ستون های مکعبی می رود و در پنجمین لایه های کنترل را از طریق ترانزیستورها مالتیپلکس می کنیم. به نظر می رسد که همه چیز پیچیده نیست: یک سیگنال به ستون ها و لایه های خاصی ارسال می شود و ما یک جفت LED درخشان دریافت می کنیم.

در واقع به این صورت عمل می کند:

3 ورودی وجود دارد: ساعت، داده و قفل. هنگامی که 8 بیت پردازش شد، لچ رخ می دهد و داده ها در ثبات قرار می گیرند. زیرا ریزمدارهای ما بر روی رجیسترهای شیفت ساخته می شوند، سپس برای اینکه یک بار مکعب خود را با بیت های مختلف اطلاعات ارائه کنیم، باید 1 بایت بنویسیم (8 بیت با تعداد لایه هایی که ولتاژ به آنها اعمال می شود)، سپس داده خالی خواهد بود. زیرا برای تراشه پنجم، پین های سمت چپ به چیزی متصل نیستند. در مرحله بعد برای هر یک از گروه هشت ستونی 1 بایت می نویسیم. بیت مربوطه تعیین می کند که کدام ستون باید روشن شود و در جایی که با لایه فعال شده تلاقی می کند، LED در تقاطع آنها باید ولتاژ دریافت کند.

در زیر نموداری از دیتاشیت توسعه دهنده برای مرجع کلی آمده است:

چگونه 1 بایت داده را بنویسیم:

Void CUBE::send_data(char byte_to_send)( for(int i = 0; i< 8; i++){ if(byte_to_send & 0x01<من از Arduino UNO استفاده کردم (من آن را قرض گرفتم)، اما هر مدلی اینجا این کار را می کند. هم نانو و هم مینی چون فقط از 3 ورودی دیجیتال و vcc + gnd استفاده می شود.

مراقب منبع تغذیه اضافی باشید (من از آداپتور 12 ولت 2 آمپر استفاده کردم)؛ برای نمایش همه لایه ها، به نظر می رسد که جریان دقیقا همان قدرتی است که لازم است.

تمام کدهای منبع به صورت طرحی برای آردوینو خواهد بود

اغلب در یوتیوب با پروژه های جالبی روبرو می شوید. یکی از اینها مکعب ال ای دی است. زیبایی این دستگاه در نمایش تصویر سه بعدی واقعی است. شما می توانید هر شکل متحرک سه بعدی را بکشید. اما در وضوح مکعب انتخاب شده.

مقاله ای از Radiocat به عنوان پایه در نظر گرفته شد (هر کسی که می خواهد می تواند آن را در گوگل جستجو کند). اندازه مکعب 5x5x5 تصادفی انتخاب نشده است. برای مونتاژ این مکعب به 5*5*5=125 LED نیاز دارید. اگر آن را با یک گزینه محبوب دیگر 8*8*8=512 مقایسه کنیم، i.e. تعداد LED ها 4 برابر افزایش می یابد. بنابراین، 5x5x5 به نظر من مطلوب است.

من وقت سفارش دادن LED ها را نداشتم، بنابراین آنها را از خرده فروشی خریدم. متأسفانه، فقط 5 میلی متر شفاف سبز در دسترس بود، بنابراین نتیجه نهایی بسیار متضرر شد. مات های آبی چشمگیرتر به نظر می رسند، اما افسوس. توصیه می شود از LED های مات استفاده کنید زیرا ال ای دی های شفاف ال ای دی های مجاور را روشن می کنند و این اثر را ایجاد می کنند که یک LED روشن نشده می درخشد.

من مستقیماً با خود مکعب شروع کردم. من یک ماتریس به اندازه 100x100 کشیدم. فاصله بین دایره ها 20 میلی متر است. قطر 5 میلیمتر روی کاغذ چاپ کردم و چسبوندمش به یه تکه چوب.

سوراخ های حفر شده. ما هوشمندانه کاتد (-) LED را خم می کنیم. آند را 90 درجه خم می کنیم.

کاتد را به سمت بالا می‌چسبانیم و آند را به LED مجاور لحیم می‌کنیم. معلوم می شود که یک "طبقه" از LED با یک "+" مشترک است.

برای تقویت ساختار سمت چپ، یک هادی دیگر را لحیم کردم. طبقه اول آماده است. 4 طبقه دیگر را به همین ترتیب انجام می دهیم.

همه طبقات را با هم جمع می کنیم. برای این کار طبقات قبلی را به طبقات بعدی لحیم می کنیم.

برای پایه از لمینت فایبرگلاس فویل با ابعاد 100x100 استفاده کردم. جاهای لحیم کاری ال ای دی ها را حکاکی کردم. نتیجه طراحی زیر بود:

کاملا صاف نیست، اما همه چیز به راحتی خم می شود. اکنون مستقیماً به نمودار بروید. برای مونتاژ شما نیاز دارید:

1. 25 مقاومت 150-220 اهم،
2. 125 ال ای دی،
3. 5 خازن 0.1 µF (نصب شده برای تغذیه تریگرها)،
4. 2 خازن 22 pF،
5. Atmega16،
6. کوارتز 12-16 مگاهرتز،
7. 5 مقاومت 2.2 کیلومتر،
8. 5 محرک 74hc574،
9. 5 ترانزیستور BC558.
10. 1 خازن 100uF ( تغذیه ضروری است!!!در غیر این صورت مدار کار نمی کند)

از یک طرف، همه چیز در اینجا ساده است، اما نباید گیج شوید. برخلاف پروژه های قبلی، Atmega16 (Atmega16A-16PU) در اینجا استفاده می شود. من از فرکانس کاری 12 مگاهرتز استفاده کردم؛ در 16 مگاهرتز LED ها کمی سریعتر تغییر می کنند. علاوه بر این، ماشه ها در اینجا استفاده می شوند. برای درک دلیل، باید منطق طرح را درک کنید.

تمام ورودی های ماشه به صورت موازی متصل می شوند. فرض کنید باید اولین LED را در طبقه دوم (D2.1) روشن کنیم و LED های طبقه های 1،3،4،5 (D1.1، D3.1، D4.1، D5) را روشن نکنیم. 1). خروجی را به PORTC.0=0 می دهیم، زیرا در این حالت 0 است که LED را روشن می کند. 0 در ورودی تریگر ظاهر می شود، اما حالت آن در خروجی تغییر نمی کند. برای تغییر حالت، باید یک پالس به ورودی CLK اعمال کنید، یعنی. خروجی متناوب یک صفر منطقی و یک منطقی برای پین PA1. اکنون تمام کاتدهای DA1.1-DA5.1 به زمین وصل شده اند، برای احتراق D2.1، فقط باید طبقه 2 را روشن کنید، یعنی. ترانزیستور باز Q2، خروجی صفر منطقی تا PD6.

سعی کردم جلوه های خودم را بنویسم، جواب داد، اما چیزی به ذهنم نرسید که در فریمور آماده نبود. بنابراین، نهایی سیستم عامل تمام شده را گرفت؛ برای یک مکعب 5x5x5 چندین گزینه در اینترنت وجود داشت. مونتاژ آن فقط 3 روز طول کشید. یک هدیه خوب، با دستان خود مونتاژ شده است.

در نهایت، ویدیویی از مکعب حاصل در تاریکی بسیار چشمگیر به نظر می رسد.

معرفی

مکعب های ال ای دی مدت زیادی است که وجود داشته اند، نمونه های زیادی از ساخت آنها وجود دارد. در اینترنت می توانید انواع مختلفی را پیدا کنید، از صفحه نمایش های ال ای دی سه بعدی حجمی بزرگ. بهینه ترین اندازه ای که برای شروع تسلط بر ساخت و برنامه نویسی آنها برای مبتدیان است 8x8x8 (512 LED) است، مکعب های اندازه های کوچکتر جلوه های روشنایی را به وضوح نشان نمی دهند و مکعب هایی که از 16x16x16 شروع می شوند برای مبتدیان بسیار دشوار است.

در این مقاله می‌خواهم در مورد ساخت یک مکعب ال‌ای‌دی با ابعاد 8*8*8 با استفاده از برد Arduino Pro Mini به عنوان میکروکنترلر کنترلی به شما بگویم. این مدل مکعبی می تواند در دو حالت افکت نور و حالت ساعت کار کند. این به لطف ادغام ماژول RTC در مدار امکان پذیر شد.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

مکعب نور 512 ال ای دی توسط ترانزیستورهای ماسفت کنترل می شود، 64 ترانزیستور وظیفه تامین ولتاژ مثبت به ستون ها و 8 ترانزیستور وظیفه اعمال ولتاژ منفی به لایه ها را بر عهده دارند. جریان (و در نتیجه روشنایی) LED توسط 64 مقاومت (R011-R641) که پس از خروجی ترانزیستورها روی ستون ها قرار دارند تنظیم می شود. باز و بسته شدن ترانزیستورها با استفاده از شیفت رجیسترها انجام می شود که به نوبه خود از طریق دو خط (ستون ها و لایه های مجزا) توسط برد آردوینو کنترل می شوند.

کل ساختار مکعب به بخش های زیر تقسیم می شود:

• مدار شماره 1 یا برد اصلی که خود میکروکنترلر (برد آردوینو)، ماژول RTC، ماژول SD، رجیستر شیفت و ترانزیستورهای ماسفت مسئول لایه ها روی آن نصب شده است.
• مدار شماره 2 یا برد تماس که وظیفه ایمن سازی خود مکعب و باز کردن منبع ولتاژ مثبت به ستون ها را بر عهده دارد.
• مدار شماره 3 یا کنترل از راه دور مسئول دستورات دکمه ای به دستگاه است.
• منبع تغذیه 5 ولت (در این طرح از 15 آمپر استفاده می شود، اما پشتیبانی از چنین جریانی ضروری نیست، همه اینها به جریان LED ها بستگی دارد، محاسبه زیر را ببینید).
• خود مکعب 8x8x8 با 512 LED است.

منبع تغذیه با در نظر گرفتن منبع تغذیه LED ها انتخاب می شود، زیرا تنها یک لایه می تواند در یک زمان روشن شود، یعنی 64 LED. اگر جریان یک ال ای دی را برابر با 30 میلی آمپر در نظر بگیریم، می گیریم: 30 میلی آمپر*64=1920 میلی آمپر، یعنی یک منبع تغذیه 3 آمپر برای تامین برق کل سازه کافی خواهد بود.

طراحی مدار

و بنابراین، برد اصلی عمدتاً دارای ماهیت سوئیچینگ است و با تمام ماژول ها و مدیریت لایه ها ارتباط برقرار می کند. برای وضوح، ما آن را به دو بخش تقسیم می کنیم: سوئیچینگ و مدیریت لایه.

طرح شماره 1، برد کنترل اصلی:

قسمت سوئیچینگ برق اصلی دستگاه (J6) را تامین می کند. برای فلش کردن برد آردوینو پرو مینی، از ماژول USB به TTL استفاده کنید که از طریق J6-1 وصل می شود، پین های J6-J1 و J6-J2 برای اتصال برق به برد آردوینو از ماژول استفاده می شود (این برق برای سیستم عامل مورد نیاز است. در صورت عدم استفاده از منبع تغذیه). رابط J4 برای اتصال کارت SD و J5 برای اتصال یک ماژول RTC استفاده می شود. برد آردوینو پرو مینی از طریق گروهی از کانکتورهای J1 (1-1، 1-3، 1-4) متصل می شود. گروه‌های کانکتور J2 و J3 برای اتصال خطوط سیگنال برای کنترل تابلوهای کنترل برق ستون (طرح 2) و منبع تغذیه استفاده می‌شوند. گروه کانکتور J7 برای اتصال صفحه کلید استفاده می شود (شکل 3). و در نهایت گروه J8 وظیفه اتصال قسمت دوم طرح 1 (مدیریت لایه) را بر عهده دارد:

بخش دوم مدار 1 بسیار ساده است: یک رجیستر شیفت دستوراتی را به ترانزیستورهای ماسفت می دهد (1 - ترانزیستور را باز کنید، 0 - ببندید)، یک رجیستر شیفت دستورات را از قسمت اول مدار 1 از طریق خط داده دریافت می کند.

بیایید طرح 2 را در نظر بگیریم، آن را به دو بخش یکسان تقسیم می کنیم که هر کدام دارای 32 ستون برای کنترل است. از آنجایی که آنها کاملاً یکسان هستند، اجازه دهید تنها یکی را در نظر بگیریم:

درست مانند مدار قبلی، شیفت رجیستر فرمان هایی را (که از طریق خط داده از برد آردوینو پرو مینی دریافت می کند) به ترانزیستورهای ماسفت می دهد (به جز اکنون، 0 ترانزیستور را باز می کند و 1 آن را می بندد). همچنین مقاومت های 250 اهم در خروجی ترانزیستور وجود دارد؛ آنها برای کنترل جریان LED عمل می کنند و می توانند با مقدار مناسب تر برای درخشش نه چندان روشن (بسته به LED های مورد استفاده) جایگزین شوند.

و آخرین مورد، طرح 3، یک تخته دکمه است که در آن همه چیز بسیار ساده است:

بررسی هر لایه قبل از لحیم کاری:

سیستم عامل برای برد آردوینو پرو مینی (طرح)

این طرح بیش از 500 خط را اشغال می کند، در پایان مقاله ضمیمه خواهد شد، اما در اینجا سعی می کنم به طور خلاصه آن را شرح دهم.

دو تابع اصلی برای مدیریت شیفت رجیسترها ("ستون" - پر کردن ستون ها و "لایه_ستون" - انتخاب یک لایه و فراخوانی تابع "ستون") وجود دارد که هر دو از طریق تابع shiftOut پیاده سازی می شوند. این ساده ترین راه برای مدیریت رجیسترها است، اما ممکن است سریعترین نباشد. بعد تابع اصلی رنگ آمیزی کل مکعب "مکعب" است، معنی تابع این است که به صورت متوالی و در یک چرخه (چرخه به خودی خود مشخص می شود) هر لایه از مکعب را رنگ می کند. با توجه به این پیاده سازی، مکعب سوسو می زند و به دلیل ریزپردازنده سریع قابل توجه است.

دو حالت عملیاتی مکعب وجود دارد: "نمایش جلوه های روشنایی" و "نمایش زمان". تغییر با استفاده از دکمه "Mode" انجام می شود. در حالت اول، داده ها به صورت متوالی از کارت SD خوانده می شوند، سپس به عملکردهای فوق منتقل می شوند. اجرای حالت دوم بسیار پیچیده تر است، زیرا تمام داده های این حالت در ریزپردازنده تعبیه شده است (این تعداد خطوط کد را توضیح می دهد). به طور خلاصه، داده های ماژول RTC خوانده می شود و بر این اساس مجدداً متغیرهای بیت مربوطه برای نمایش بر روی LED ها به توابع فوق ارسال می شود. همچنین می توان ساعت را با استفاده از دکمه های کنترلی تنظیم کرد؛ برای انجام این کار، فقط دکمه "Setup" را در حالت ساعت فشار دهید، سپس از دکمه "Change" برای تغییر حالت (ساعت، دقیقه، روز و غیره) استفاده کنید. با استفاده از دکمه های "بالا" و "پایین" پیکربندی کنید. در نهایت با کلیک بر روی دکمه "Reset" می توانید تنظیمات را ذخیره کنید.

محل قرارگیری دکمه ها مطابق نمودار 3:

Lighting Effects Creator (C++ Builder 6)

به منظور ساده سازی و کاربردی ساختن افکت ها و همچنین مشاهده افکت های از پیش پیش بینی شده قبل از ضبط آنها بر روی SD، تصمیم گرفته شد تا با استفاده از Open GL برنامه ای به زبان C++ بنویسیم.

کد منبع Borland C++ Builder 6 به مقاله پیوست شده است.

نتیجه

سعی کردم اطلاعاتی در مورد طرح اجرای پروژه و قسمت الکتریکی آن ارائه کنم. بخش نرم افزاری پروژه بسیار بزرگ است و همه چیز را می توان در فایل های منبع پیدا کرد. اگر سوالی دارید بنویسید و بحث خواهیم کرد.

خود پروژه برای کمی تمرین، کار با میکروکنترلرها، در حین اجرا مشخص شد:

1. اجرای بخش الکتریکی دشوار نیست.
2. لحیم کاری مکعب در بسیاری از مقالات دیگر پوشش داده شده است، بنابراین من در مورد آن صحبت نکردم، اما می توانم بگویم که لحیم کاری یک کار بسیار دشوار است (یعنی بیش از 1000 نقطه لحیم کاری).
3. معرفی ماژول RTC انتظارات من را برآورده نکرد ، زیرا نمایش زمان کاملاً خوانا نیست ، این را می توان در ویدیو مشاهده کرد ، تنها نکته این است که اگر یک مورد سفید مات بسازید ، اعداد به وضوح قابل تشخیص هستند.

فهرست عناصر رادیویی

تعیین	تایپ کنید	فرقه	تعداد	توجه داشته باشید	خرید کنید	دفترچه یادداشت من
	طرح شماره 1 برد اصلی
	برد آردوینو	آردوینو پرو مینی	1	5 ولت، 16 مگاهرتز		به دفترچه یادداشت
	ماژول USB به TTL	CP2102	1			به دفترچه یادداشت
	ساعت واقعی (RTC)	DS1307	1			به دفترچه یادداشت
	ماژول کارت SD	کارت SD	1			به دفترچه یادداشت
U1	شیفت رجیستر	SN74HC595	1			به دفترچه یادداشت
Q1-Q8	ترانزیستور ماسفت	IRLR024N	8			به دفترچه یادداشت
R1-R8	مقاومت	10 کیلو اهم	8			به دفترچه یادداشت
R1-R8	مقاومت	3 کیلو اهم	8			به دفترچه یادداشت
C1-C2	خازن الکترولیتی	1uF	1			به دفترچه یادداشت
	طرح شماره 2، تابلوی تماس
U1-U8	شیفت رجیستر	SN74HC595	9			به دفترچه یادداشت
Q1-Q64	ترانزیستور ماسفت	IRLML6302TR	64

این ایده به طور خودجوش به ذهنم خطور کرد؛ تا پاییز امسال حتی نمی‌توانستم حدس بزنم که مردم در زندگی کاری مشابه انجام می‌دهند. در واقع، یک معلم طراحی مدار به من گفت که چنین «مکعب‌هایی» وجود دارد و پیشنهاد کرد که این مبحث را به‌عنوان یک دوره آموزشی انتخاب کنم.

با نگاهی به آینده، می‌خواهم بگویم که لازم نیست میزان کار را به عنوان یک چیز عظیم در نظر بگیرید. برعکس، من مجبور بودم خیلی کم انجام دهم، اما کسانی که فکر می کنند: "ها، من این کار را چند روز دیگر انجام خواهم داد"، برای عکس آن آماده می شوند. و خود این فرآیند شما را درگیر کار می کند که بدتر از نوشتن کدهای برنامه نیست ...

با تماشای آثار کوچک، در ابعاد 3x3x3، و 4x4x4، و 5x5x5، آرام آرام متوجه شدم که هر چه بزرگتر، بهتر است.

نقطه عطف شماره 1:

اگر قبلاً با آهن لحیم کاری کار نکرده اید، ابتدا متوجه شوید که باید تمام پایه های LED ها را لحیم کنید، این 2 * 512 است، نه چندان کم. بنابراین روی برخی از گربه ها تمرین کنید.

اینترنت پر از دستورالعمل در مورد این موضوع است. اما از ابتدا تا انتها، فکر می‌کنم آن را فقط در instructables.com دیدم، و فوراً می‌گویم که از نظر همه چیز به نحوی بسیار مفصل است. من شخصا دو برابر کمتر از قطعات استفاده کردم. به طور طبیعی، تجهیزات ساده تر بودند. در نتیجه برای ما اسباب بازی کوچکنیاز داریم:

512 LED (6 دلار - aliexp)
- 5 تراشه ویژه برای LED STP16CPS05MTR (9 دلار - aliexp)
طبیعتاً گرفتن چنین قطعاتی به صورت دسته ای سود بیشتری دارد
- 8 ترانزیستور BD136 pnp (آنالوگ های داخلی نیز مناسب هستند)
- 5 مقاومت 1 کیلو اهم (قدرت عملیاتی 2 وات)
- 5 خازن 10uF (ولتاژ کاری 35-50 ولت)
- سیم های اتصال (حدود 10 متر، با در نظر گرفتن خرابی ها)، لحیم کاری و هر چیزی که سرگرم کننده است

زمان شروع ساخت طرح است

ما یک مته، یک خط کش می گیریم، یک مش 8x8 می سازیم (مهمترین چیز این است که مانند من 8x9 نسازیم) روی هر چیزی، چه فوم پلاستیکی، یک تخته چوبی یا چیز دیگری. و با دقت سوراخ هایی را برای LED ها دریل کنید.

نقطه عطف شماره 2:

کلمه کلیدی "با دقت" است، چند میلی متر به چپ یا راست، و در پایان یک مکعب کج خواهید داشت.

پس از اتمام این مرحله، LED ها را در سلول ها قرار دهید و قانون زیر را دنبال کنید:

الف) تمام آندها باید در سمت چپ و کاتدها در سمت راست باشند. یا برعکس. همانطور که شما ترجیح می دهید.
ب) اولین ردیف از بالا باید دارای LED ها با زاویه باشد:

با استفاده از این اصل، کاتدها (-) را به هم وصل می کنیم. در جایی که با یک خط نقطه مشخص شده است، نوعی سیم وصل کنید تا لایه در دو طرف محکم نگه داشته شود.

با نگه داشتن این لایه ظریف، ممکن است به نظر شما برسد که در شرف فروپاشی است، اما در واقع، وقتی شروع به بستن لایه ها می کنید، می توان این سازه را با خیال راحت روی زمین انداخت و به احتمال زیاد هیچ چیز از هم نخواهد پاشید.

خلاصه لایه اول

قبل از شروع لحیم کاری لایه دوم، باید تمام آندها را به صورت زیر گرفته و خم کنید:

اتصال چند لایه

نقطه عطف شماره 3:

مبتدیان لطفا از خمیر لحیم مخصوص (فلاکس) استفاده کنید اگر با سیم سر و کار دارید، به این ترتیب خیلی از اعصاب خود را نجات خواهید داد (نه مثل دفعه اول من).

وقتی کمی خسته شدی

بنابراین، با لحیم کردن 64 سیم به آندهایی که "در پایین" به دست آوردیم، می توانیم به خود مدار الکترونیکی ادامه دهیم.

می بینیم که خروجی ریزمدارهای ما در دو طرف به آندهای مشترک ستون های مکعبی می رود و در پنجمین لایه های کنترل را از طریق ترانزیستورها مالتیپلکس می کنیم. به نظر می رسد که همه چیز پیچیده نیست: یک سیگنال به ستون ها و لایه های خاصی ارسال می شود و ما یک جفت LED درخشان دریافت می کنیم.

در واقع به این صورت عمل می کند:

3 ورودی وجود دارد: ساعت، داده و قفل. هنگامی که 8 بیت پردازش شد، لچ رخ می دهد و داده ها در ثبات قرار می گیرند. زیرا ریزمدارهای ما بر روی رجیسترهای شیفت ساخته می شوند، سپس برای اینکه یک بار مکعب خود را با بیت های مختلف اطلاعات ارائه کنیم، باید 1 بایت بنویسیم (8 بیت با تعداد لایه هایی که ولتاژ به آنها اعمال می شود)، سپس داده خالی خواهد بود. زیرا برای تراشه پنجم، پین های سمت چپ به چیزی متصل نیستند. در مرحله بعد برای هر یک از گروه هشت ستونی 1 بایت می نویسیم. بیت مربوطه تعیین می کند که کدام ستون باید روشن شود و در جایی که با لایه فعال شده تلاقی می کند، LED در تقاطع آنها باید ولتاژ دریافت کند.

در زیر نموداری از دیتاشیت توسعه دهنده برای مرجع کلی آمده است:

چگونه 1 بایت داده را بنویسیم:

Void CUBE::send_data(char byte_to_send)( for(int i = 0; i< 8; i++){ if(byte_to_send & 0x01<من از Arduino UNO استفاده کردم (من آن را قرض گرفتم)، اما هر مدلی اینجا این کار را می کند. هم نانو و هم مینی چون فقط از 3 ورودی دیجیتال و vcc + gnd استفاده می شود.

مراقب منبع تغذیه اضافی باشید (من از آداپتور 12 ولت 2 آمپر استفاده کردم)؛ برای نمایش همه لایه ها، به نظر می رسد که جریان دقیقا همان قدرتی است که لازم است.

تمام کدهای منبع به صورت طرحی برای آردوینو خواهد بود

مجسمه تزئینی LED چگونه کار می کند؟ آیا امکان مونتاژ آن توسط خودتان وجود دارد؟ به چند عدد ال ای دی نیاز دارید و به جز آنها چه چیزهایی نیاز دارید؟ پاسخ تمام این سوالات را در این مقاله خواهید یافت.

مکعب LED - آنچه برای خود مونتاژ نیاز دارید

اگر به پروژه های DIY علاقه دارید یا دوست دارید مدارهای الکترونیکی را سرهم بندی کنید، سعی کنید یک مکعب LED را با دستان خود مونتاژ کنید. ابتدا باید در مورد اندازه ها تصمیم بگیرید. هنگامی که نحوه عملکرد دستگاه را درک کردید، می توانید مدار را با LED های بیشتر یا LED های کمتر ارتقا دهید.

مکعب LED با وجه برای 8 دیود

بیایید با استفاده از مثال یک مکعب با ضلع 8 ال ای دی به نحوه کار این کار نگاه کنیم. این مکعب می تواند برای مبتدیان ترسناک باشد، اما اگر در مطالعه مواد دقت کنید، به راحتی بر آن مسلط خواهید شد.

برای مونتاژ مکعب LED 8x8x8 به موارد زیر نیاز دارید:

• 512 LED (به عنوان مثال 5 میلی متر)؛
• رجیستر شیفت STP16CPS05MTR – 5 عدد.
• میکروکنترلر برای کنترل، Arduino Uno یا هر برد دیگری را ببینید.
• کامپیوتر برای برنامه نویسی سیستم؛

اصل عملکرد مدار

ال‌ای‌دی‌های کوچک 5 میلی‌متری جریان ناچیزی 20 میلی‌آمپر می‌گیرند، اما شما مقدار زیادی از آنها را روشن می‌کنید. منبع تغذیه 12 ولت و 2 آمپر برای این کار عالی است.

شما نمی توانید همه 512 LED را به صورت جداگانه وصل کنید زیرا بعید است که یک میکروکنترلر (MK) با تعداد زیادی پین پیدا کنید. اغلب، مدل هایی با تعداد پا از 8 تا 64 وجود دارد. به طور طبیعی، می توانید گزینه هایی با تعداد زیادی پا پیدا کنید.

چگونه این همه LED را به هم وصل کنیم؟ ابتدایی! شیفت رجیستر تراشه ای است که می تواند اطلاعات را از موازی به سریال و بالعکس - از سریال به موازی تبدیل کند. با تبدیل سریال به موازی، بسته به ظرفیت رجیستر، 8 پین سیگنال یا بیشتر از یک پین سیگنال دریافت خواهید کرد.

در زیر نموداری است که اصل کار یک شیفت رجیستر را نشان می دهد.

هنگامی که مقدار بیت، یعنی صفر یا یک، را به ورودی سریال داده می دهید، در امتداد لبه سیگنال ساعت ساعت به خروجی موازی شماره 0 ارسال می شود (فراموش نکنید که در الکترونیک دیجیتال شماره گذاری از صفر شروع می شود).

اگر در اولین لحظه از زمان یک وجود داشته باشد، و سپس در عرض سه پالس ساعت، ورودی را روی پتانسیل صفر تنظیم کنید، در نتیجه حالت ورودی "0001" را دریافت خواهید کرد. می توانید این را در نمودار روی خطوط Q0-Q3 ببینید - اینها چهار بیت خروجی موازی هستند.

چگونه می توان این دانش را در ساخت مکعب LED به کار برد؟ واقعیت این است که می توانید از یک شیفت رجیستر نه چندان معمولی، بلکه از یک درایور تخصصی برای صفحه نمایش های LED - STP16CPS05MTR استفاده کنید. بر اساس همان اصل کار می کند.

چگونه ال ای دی ها را وصل کنیم؟

البته استفاده از درایور مشکلات مربوط به اتصال تعداد زیادی LED را به طور کامل حل نمی کند. برای اتصال 512 ال ای دی، به 32 درایور از این دست و حتی پایه های کنترل بیشتری از میکروکنترلر نیاز دارید.

بنابراین ما راه دیگر را می رویم و LED ها را در ردیف ها و ستون ها ترکیب می کنیم، بنابراین یک ماتریس دو بعدی به دست می آوریم. مکعب یخ هر سه محور را اشغال می کند. پس از نهایی کردن ایده ترکیب یک مکعب LED 8x8x8 که در آن LED ها در گروه ها ترکیب می شوند، می توانیم به نتیجه زیر برسیم:

لایه‌های LED (کف‌ها) را در مدارهایی با یک آند مشترک (کاتد) و ستون‌ها را در مدارهایی با یک کاتد مشترک (یا آند، اگر کاتدها در طبقات ترکیب شده‌اند) ترکیب کنید.

برای کنترل چنین طرحی به 8*8 = 16 پین کنترل در هر ستون نیاز دارید و برای هر طبقه یک عدد، همچنین در مجموع 8 طبقه وجود دارد که در مجموع به 24 کانال کنترل نیاز دارید.

بلوک ورودی سیگنالی را از سه پایه میکروکنترلر دریافت می کند.

برای روشن کردن LED مورد نیاز، به عنوان مثال، واقع در طبقه اول، طبقه سوم در ردیف اول، باید یک منهای به ستون شماره 3 و یک مثبت به طبقه شماره 1 اعمال کنید. یک آند مشترک، و ستون ها - یک کاتد. اگر برعکس باشد، ولتاژهای کنترل باید بر این اساس معکوس شوند.

برای اینکه لحیم کردن یک مکعب LED برای شما راحت باشد، به موارد زیر نیاز دارید:

برای اینکه مکعب ال ای دی به درستی کار کند، باید آن را در لایه ها با یک کاتد مشترک و ستون ها را با یک آند مونتاژ کنید. آنچه در نمودار به عنوان ورودی نشان داده شده است را به ترتیب زیر به پین ​​های آردوینو وصل کنید:

شماره پین ​​آردوینو	نام زنجیر
2	L.E.
3	SDI
5	CLK

اگر چنین مهارت هایی نداشته باشم چه؟

اگر به توانایی ها و دانش خود در زمینه الکترونیک اطمینان ندارید، اما می خواهید چنین دکوراسیونی برای دسکتاپ خود داشته باشید، می توانید یک مکعب آماده خریداری کنید. برای کسانی که دوست دارند صنایع دستی الکترونیکی ساده بسازند، گزینه های ساده تری با لبه های 4x4x4 وجود دارد.

مکعب با دیود سایز ۴

کیت های آماده برای مونتاژ را می توان در فروشگاه های دارای اجزای رادیویی و همچنین مجموعه ای عظیم در Aliexpress خریداری کرد.

مونتاژ چنین مکعبی مهارت لحیم کاری، دقت، صحت و کیفیت اتصالات رادیو آماتور تازه کار را توسعه می دهد. مهارت در کار با میکروکنترلرها برای پروژه های بعدی مفید خواهد بود و با کمک آردوینو می توانید برنامه ریزی اسباب بازی های ساده و همچنین ابزارهای اتوماسیون برای زندگی روزمره و تولید را یاد بگیرید.

متأسفانه به دلیل ویژگی های زبان برنامه نویسی آردوینو - اسکچ، محدودیت هایی از نظر کارایی وجود دارد، اما باور کنید، وقتی به سقف توانایی های این پلتفرم رسیدید، به احتمال زیاد تسلط بر کار با MK های "خالص" خواهد بود. هیچ مشکل قابل توجهی برای شما ایجاد نمی کند.