Kuidas teha pulseerivat Arduino LED-kuupi, mis näib tulevikku tulevat

Reklaam

Kui olete mõne algaja Arduino projektiga segadusse sattunud, kuid otsite midagi pisut püsivat ja täiesti muud vinge, siis on alandlik 4 x 4 x 4 LED-kuup loomulik valik. Ehitamine on palju lihtsam kui võite arvata ning multipleksimise abil saame kõiki LED-e juhtida otse ühest Arduino Uno tahvlist. See on suurepärane jootmispraktika ja komponentide kogumaksumus ei tohiks ületada 40 dollarit.

Täna kirjeldan põhjalikult asjade ehituse poolt ja varustan sellega töötamiseks tarkvara, mis mõlemad näevad muljetavaldavad ja õpetavad teile põhitõdesid.

Sa vajad

• An Arduino. Esitatud kood eeldab Arduino Unot, kuid seda saab kohandada ka suuremale mudelile.
• 64 LED-i - täpne valik on teie otsustada, kuid ma kasutasin neid ülikergeid 3 mm siniseid LED-e (3,2v 30ma) @ 2,64 naela 50 kohta.
• 16 takisti teie LED-ide jaoks sobivast väärtusest. Ülaltoodud LED-ide jaoks ostis 99 penni neist 100. Kasutage ledcalc.com - sisestage toitepinge, LED-ide pinge (minu puhul 3.2) ja voolu väärtus milliamprites (3.2) 5v. Teie soovitud takisti kuvatakse kastis sildiga
  instagram viewer
  “Lähim kõrgeim takisti”, siis lihtsalt otsige seda väärtust eBayst.
• Mõni käsitöötraat põhistruktuuri tugevdamiseks ja kaunistamiseks - ma kasutasin 0,8mm paksus.
• A prototüüpimislaud teatud tüüpi, millesse saate kõik oma bitid jootma panna. Ma kasutasin seda, millel polnud täis lugusid, kuna mul pole raielõikurit, kuid kasutage kõike, mis teile sobib. Arduino prototüüpide kilp on natuke liiga väike, kui te just oma LED-sid kokku pigistate.
• Juhuslik komponenttraat - mõned võrgukaabli ahelad ja mõned komplekti prototüüpide juhtmed töötavad hästi.
• Krokodilli klambrid või “abikäed” on kasulikud bittide paigas hoidmiseks.
• Jootekolb ja joodis.
• Mingi vanaraua puit.
• Külvik, sama suure bittiga kui teie LED-id.

Märkus: selle õpetuse 3D-joonised tehti minutitega, kasutades TinkerCAD. Jälgisin olemasolevat ehitust, mis oli kasutaja kohta üksikasjalikult tutvustatud Instructablesiga forte1994, mida võiksite enne selle proovimist ka läbi lugeda.

Lugege kindlasti kõik need juhised läbi esimene enne kui proovite seda ise teha.

Selle kujunduse põhimõte

Enne ehituse alustamist on oluline saada täielik ülevaade selle asja toimimisest, et saaksite mööda minnes improviseerida ja vigu tuvastada. Mõni LED-kuubik kasutab iga LED-i jaoks ühte väljundtihvti - 4x4x4 kuubikul oleks seda aga vaja 64 nööpnõela - mida meil Arduino Uno puhul kindlasti pole. Üks lahendus oleks kasutamine vahetustega registrid Arduino programmeerimine - nihkeregistritega mängimine (a.k.a veelgi rohkem LEDe)Täna üritan teile natuke Shift-registrite kohta õpetada. Need on Arduino programmeerimises üsna oluline osa, peamiselt seetõttu, et need suurendavad väljundite arvu, mida saate kasutada vastutasuks ... Loe rohkem , kuid see on asjatult keeruline.

Kõigi nende valgusdioodide juhtimiseks vaid 20 tihvtiga kasutame tehnikat, mida nimetatakse multipleksimiseks. Kui kuubik jagada neljaks eraldi kihiks, on meil vaja ainult 16 valgusdioodi jaoks mõeldud juhtklambreid - nii et valgustada a konkreetse LED-i korral, peame aktiveerima nii kihi kui ka juhtpuldi, andes meile koguvajaduseks 16 + 4 nööpnõelad. Igal kihil on ühine katood - vooluahela negatiivne osa -, nii et kõik negatiivsed jalad on ühendatud ja ühendatud selle kihi ühe tihvtiga.

Anoodil (positiivne) küljest ühendatakse iga valgusdiood vastava LED-iga selle kohal ja all asuvas kihis. Põhimõtteliselt on meil 16 positiivse samba veergu ja 4 negatiivse kihti. Siin on mõned ühenduste 3D-vaated, mis aitavad teil mõista:

Ehitus

Kuna me ei kasuta jootmiseks täismetallkonstruktsioone, tahame, et LED-de kõik jalad kattuksid umbes veerandi võrra ja annaksid konstruktsioonile jäikuse. Pöörake oma LED-ide katood - külg, millel on tasane sälk peas ja lühem jalg -, nagu joonisel näidatud. (Pole vahet, kas painutate seda vasakule või paremale, kui olete järjekindel ja see ei puuduta kunagi anoodi)

Selle projekti esimene kriitiline osa on puidust joa valmistamine. Jalad koos jootmise ajal hoiab see valgusdioodide kihti, nii et see peab olema täpne ja mitte liiga lahti. Kasutades LED-idega sama suurust puurit, mõõtke välja ja puurige seejärel 4 × 4 maatriks võrdsel kaugusel augud. Pidage meeles, et soovite, et umbes veerand jalast kattuks naabriga ja kasutage tegelikku joonlauda. Kontrollige iga auku, kas LED sobib korralikult, kuid mitte nii tihedalt, et te ei saaks seda enam välja viia, või kui teil on probleeme täielikult joodetud kihi eemaldamisel.

Jootke 4 rea LED-ide katoodid. Olge ettevaatlik, et LED-id ära ei põleks - soovite head kuuma triikrauda ning et oleksite sisse ja välja. Siin on minu neli esimest rida täidetud.

Kihi jäikuse tugevdamiseks lõigake ja jootke mõlemast otsast kaks sirget käsitöötraadi tükki, veendudes, et need oleksid ühendatud iga reaga. See on teie esimene kiht valmis. Jätke kõik üleliigsed jalad praegu külje alt välja.

Nüüd oleks hea aeg testida - laadige lihtsalt Arduino vaikerakendus ja laadige ühendatud takistiga maapind kihiraami külge ja vajutage positiivne juhe igale LED-ile kordamööda.

Loodetavasti süttivad nad kõik. Kui ei, siis veenduge, et poleks kuskil jooteühendust mööda lasknud ja vajadusel asendage LED.

Eemaldage see kiht jigist ja korrake toimingut Veel 3 korda.

Ärge muretsege, kui teie jootmine pole täiuslik - seni, kuni see ei purune ja ühendus on kindel, ei mõjuta see lõpptoodet. Tunnistan, minu jootmine oli üsna lootusetu, mu džiig oli välja lülitatud ja see kõik meenutas Pisa nõjast torni. Sellegipoolest olen ma valmis tehtud kuubi üle uhke ja kui LED-id põlema süttivad, ei hakka te niikuinii jooteühendusi vaatama!

Kihtidega liitumine

Kui teil on 4 täidetud kihti, soovite ühendada kõik vertikaalsed jalad omavahel. Leidsin, et see on ehituse kõige raskem osa ja protsessi hõlbustamiseks lõikasin püstiku kaardist välja.

See hoidis kihid õigel kõrgusel, kuid paljud jalad ei oleks ikkagi ideaalselt joondatud - selleks kasutasin oma kohal hoidmiseks mõnda krokodilliklambrit.

1. ränk viga, mida tuleb vältida

Alles pärast ühe kihi täitmist sain aru, et mu kaarditõus on oma kohale kleepunud, nii et pidin selle välja lõigama! Ärge tehke sama viga, mida tegin - tehke püstik küljel pikemaks ja ühendage kaarditükid väljaspool kuupi, nii et kui olete kihi lõpetanud, saate püstiku dekonstrueerida ja selle välja tõmmata kaart.

2. ränk viga, mida tuleb vältida

Ärge jootke katoodraami külge vertikaalset jalga. Vertikaalsed jalad peaksid olema ühendatud ainult teiste vertikaalsete jalgadega ja mitte miski muu.

Pärast iga kihi kinnitamist testige uuesti. Katsetage kõiki kihte, puudutades tegelikult ainult positiivse juhet kõige ülemise kihi tipuni, tagades sellega, et teil on kõik kihid läbivad head kontakti.

Kui kõik 4 kihti olid kokku joodetud, asusin natuke koristama - jätsin ühe jala laiendatakse igast kihist omamoodi sammhaaval - see kukub alla pardal hiljem. Muud metallraami ja jalgade kõrvalised tükid lõigati ära. Ilmselt ärge lõigake ühtegi vertikaalset jalga - peame need oma prototüüpi tahvlisse panema.

Laua külge kinnitamine

Mäletate, kui ütlesin, et iga kihi enda külge kinnitamine oli kõige raskem asi? Ma valetasin. Proovida 16 LED-jalga prototüübitahvli pisikestesse aukudesse mahutada on tegelikult raskem. Lihtsaim viis, mida ma leidsin, oli 4 korraga läbi torgata, kinnitada need krokodilliklambrite all ja seejärel liikuda järgmisele 4-le reale. Kasutage vahekauguse esiletõstmiseks markerpliiatsit, kui see aitab.

Tagantjärele mõeldes oleksin tegelikult takistid esimesena prototüüpi paigutanud. Nagu see on, jootsin kõigepealt kõik kuubiku jalad tahvlisse, seejärel proovisin takistid delikaatselt nende kahe vahele pigistada. Õppige minu eksimusest ja asetage takistid esikohale.

Proovisin neid võrdselt sammhaaval paigutada, et saaksin kasutada kuubi ühte tervet külge kõigi lõplike ühenduste jaoks Arduinoga. Siin on skeem, millega koos käisin:

Nelja negatiivse kihi jaoks lasin igast kihist alla ühe juhtme, siis tõmbasin need lihtsalt küljele, näiteks järgmiselt:

Lõpuks lisasin mõned pistikjuhtmed, mida sain seejärel paigutada vastavatesse Arduino tihvtidesse. Kasutage kõige pikemat sorti, mis teil on. Pange tähele, et ma segasin tellimuse kohati halva planeerimise tõttu. Iga LED-de rida oli värvikoodiga.

See selleks. Valmis!

Teie kuubi programmeerimine

Ma tean, et te ei saa oodata, kuni selle asja vallandatakse, nii et ühendage 4 negatiivset kihti Analoog I / O sadamad A2 (alumine kiht) läbi A5 (ülemine kiht)(need võivad toimida ka digitaalse sisend / väljundina). Seejärel ühendage 16 LED-juhtpolt, alustades +1 parempoolses servas kuni digitaalne I / O port 0, koos +15 ja +16 läheme analoogi A0 ja A1. (Ärge kasutage AREF-i ja GND-d)

Laadige alla demo mustrid ja kood juhendatav kasutaja forte1994. Ta on andnud ka a kasulik veebitööriist baidimustrite kujundamiseks oma jada kohandamiseks. Siin on video selle koodi toimimisest minu kuubikul (Vaikeväärtuse 20 asemel kohandasin kiiruseks 5).

See pole muidugi ainus viis oma kuubi programmeerimiseks, nii et lubage mul mõni minut õpetada teile oma mustrite loomise põhitõdesid programmiliselt, selle asemel, et eelhäälestatud mustreid taasesitada, nagu ülaltoodud demo teeb.

Kuubi programmeerimisel peaksite teadma mõnda asja:

1. Üksiku valgusdioodi aadressimiseks kasutage nuppu lennuk (kihi) number 0–3 ja LED-i pin-number 0–15. LED-i aktiveerimiseks pöörake lennuk LOW väljundisse (kuna see on negatiivne jalg) ja LED-i pin-arv HIGH (positiivne jalg).
2. Enne ühe LED-i aktiveerimist veenduge, et kõik muud lennukid oleksid välja lülitatud - see tähendab, et seadke need väljundiks KÕRGE. Kui seda ei tehta, süttib LED-ide veerg, mitte üks LED.

Seda silmas pidades olen teinud teile uurimiseks kaks väga lihtsat programmilist jada - laadige kood siit alla. Esimene lihtsalt süttib iga LED-i ükshaaval, järjest. Kasutame selleks silmuste jaoks kahte, itereerides iga kihi ja iga juhttihvti kohal.

Teine on juhuslik ahel (peate esimese kommenteerima ja selle testimiseks lubama peasilmus). See lihtsalt valib juhusliku kihi ja juhusliku juhtpuldi, vilgutades neid sisse ja välja.

Kokkuvõte

Ärge laske seda ehitust hirmutada - mul on tõsiselt puudu jootmisoskusest ja sain sellega hakkama (Ma mõtlen?). Ehituse koguaeg oli tund või umbes päev nädalas. Järgmine kord proovin teile õpetada kuubiku jaoks ambitsioonikamat programmeerimist, nii et loodan, et saate ka minuga sellel nädalal oma kuubi loomisel ja uue nädala laadimine järgmisel nädalal - ja kui teete oma vingeid rakendusi või jadasid, laadige need üles Pastebini ja andke meile sellest teada kommentaarid!