Cubo LED 8x8x8: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

In questo tutorial, mostreremo come costruire un Led Cube 8x8x8. Tutto è iniziato come un'idea per l'argomento "Elettronica creativa", appartenente al modulo 4 ° anno di Ingegneria elettronica presso l'Università di Málaga, Scuola di telecomunicazioni:

Il progetto in generale consiste in una co-progettazione hardware e software. La parte hardware è composta dal Cube, e da tutte le connessioni, oltre che da una base che ne sostiene il design. La parte software consiste in una libreria scalabile, che è stata implementata per essere utile per altri progetti.

Controllati da un Arduino Uno, cinquecentododici led formano questo cubo, e poiché sono separati in colonne e strati, ognuno può essere acceso individualmente.

Presentiamo alcuni passaggi che possono rendere il progetto più semplice, anche se questo richiede alcuni giorni di saldatura. Per il progetto abbiamo utilizzato LED blu e transistor NPN.

Di seguito alleghiamo un elenco con il materiale necessario:

• 512 LED.
• 64 Resistenze da 220 ohm.
• 9 Registri a scorrimento 74HC595.
• 16 transistor 2N222.
• Bordo di schiuma.
• Diversi metri di filo sottile (1,2 mm).
• Spellare il filo.
• Connettori (maschio e femmina).
• Alimentazione elettrica.
• Piastra preforata (PCB).
• Supporto per la struttura.
• Cassetta in legno per struttura.

Speriamo che a tutte le persone piaccia questo istruibile.

Passaggio 1: disegnare il modello per i LED

Il primo passo è disegnare un modello per rendere più semplice il processo del soldato. In un pannello di gommapiuma, dobbiamo disegnare un quadrato e dividerlo in 64 quadratini, tutti separati di un pollice. Nella giunzione di un quadratino con un altro, dobbiamo fare un foro con un cacciavite, ad esempio, per mettere i led al loro interno per farli soldato.

Passaggio 2: costruisci una base

Dobbiamo creare una base dove riposeranno i led. È meglio farlo con una tavola di legno, che non sia pesante ma nemmeno flaccida. Dopo aver ottenuto la scheda, dobbiamo ripetere il passaggio 1, ma ora qui. Dobbiamo segnare il legno, disegnando un quadrato di 8 pollici, dove all'interno verranno disegnati altri 64 quadrati di pollice.

Una volta che abbiamo disegnato tutto, è il momento di usare un trapano. Con un po' di 1mm, faremo un foro che fora il legno nella giunzione di ogni quadrato, in modo da mettere i fili che terranno la struttura al loro interno.

Prendi il tuo trapano e fora via!

Abbiamo realizzato un video per mostrarti come fare. Il risultato finale dovrebbe assomigliare a queste immagini fornite qui.

Passaggio 3: metti i fili dritti

È meglio per la struttura utilizzare fili tra i led, perché renderanno la struttura più rigida o inflessibile. Poiché normalmente i fili vengono venduti in rotolo, dobbiamo metterli dritti. Avremo bisogno di un trapano anche per questo passaggio.

Dobbiamo tagliare il filo e mettere una fetta nel trapano. Dopo che è stato fissato su di esso, dobbiamo tenere l'altra parte del filo e accendere il trapano. In pochi secondi il filo sarà dritto come una candela!

Ti mostriamo come eseguire questo processo nel video e diamo una chiave per rendere il processo più veloce: puoi tagliare un filo più lungo, raddrizzarlo una volta e poi tagliarlo.

Passaggio 4: saldare uno strato

Una volta che siamo sicuri che tutti i led si accendano bene, è il momento di saldarli. Dobbiamo separare catodi e anodi, per rendere il processo più veloce.

In questo passaggio, tutti i catodi saranno collegati. Verranno utilizzati 64 led e 11 fili: uno per ogni fila, e altri 3 per l'aggancio alla struttura. Puoi vedere come ce l'abbiamo fatta. Mettiamo 3 monete da 10 centesimi per mettere tutti i fili alla stessa altezza, e poi, inizia il processo.

È molto importante controllare dopo il processo di saldatura che tutti i led siano ben saldati. Puoi farlo usando Arduino, collegando un filo a GND e sondando con l'ingresso 5V ogni led, come puoi vedere nel video.

Non dimenticare di tagliare la parte di ogni catodo che non è stata soldato.

E ora che ne hai fatto uno, continua con gli altri sette!

Abbiamo fatto anche alcune foto per mostrare il processo.

Passaggio 5: crea la struttura del cubo

Se hai finito di saldare, il passo successivo è creare la struttura del cubo. Salderemo uno strato sopra l'altro, separandolo con dei cuscinetti realizzati con un pannello di gommapiuma, come mostrato nella foto.

In questa fase, tutti gli anodi devono essere saldati ai fili. La chiave è tenere i fili verticali quando è il momento di inserire lo strato nella struttura e il tuo lavoro non sarà molto complicato.

Come abbiamo detto prima, è molto importante verificare dopo la saldatura il corretto funzionamento dei led. Non dimenticare in questo passaggio di rimuovere la gamba dell'anodo in eccesso. È più facile farlo ora, invece di farlo alla fine.

Il processo sarà completato quando gli 8 strati saranno uno sopra l'altro dagli anodi. Successivamente, gli anodi verranno saldati a un PCB.

È necessario collegare i cavi verticali dalla base a ogni strato verticale di LED per il corretto funzionamento di ogni strato e per orientare il LED sugli assi x, yez. Lo puoi vedere nelle foto.

Passaggio 6: cablare la base

Dobbiamo saldare gli strati corrispondenti utilizzando fili di strisce, a cui aggiungeremo connettori che entreranno nel circuito stampato, per illuminare finalmente il cubo.

Ogni colonna avrà un cavo saldato, e ogni 8 colonne, che formano uno strato verticale, saranno unite allo stesso connettore maschio, che verrà poi inserito in un connettore femmina nel PCB. Gli strati orizzontali porteranno anche un connettore per avere i catodi insieme per il collegamento al PCB.

Passaggio 7: saldare i circuiti

Seguendo lo schema del circuito, salderemo tutti i componenti alla lamiera forata, facendo ponte sui collegamenti necessari e tirando il cavo nel caso non ci sia posto per saldare.

Per questo passaggio abbiamo bisogno di:

• Piastra forata (può essere a strisce o senza motivo). Abbiamo usato senza uno schema
• resistenze
• Connettori maschio
• record
• Transistor NPN
• Cavo di strisce

Passaggio 8: supporto cubo

Elaboreremo un supporto, nel nostro caso di legno, dove introdurremo i circuiti e sosterremo il cubo.

Come abbiamo fatto? Una scatola di 26 cm di larghezza, 31 di lunghezza e 10 di altezza. Mettiamo dei piccoli supporti che impediranno al cubo di cadere sul fondo della scatola, danneggiando così la circuiteria che va sotto.

Passaggio 9: codice e programmazione

Il codice è costituito da un array booleano di 512 valori che rappresentano lo stato di ciascun led.

È diviso in due parti, una è responsabile della variazione dello stato di ciascun led modificando i valori nell'array, l'altra parte è responsabile dell'invio delle informazioni ai registri.

Per l'invio delle informazioni ai registri si utilizza la funzione shiftOut(), che avendo in ingresso un tipo di byte data, genera i segnali di clock e dati per la trasmissione seriale con i registri.

Appare la necessità di tradurre l'array booleano in un array di tipo byte, ogni byte rappresenta un record. A seconda della dimensione del cubo da progettare, il numero di registri a scorrimento nel progetto cambia. Questa parte del codice è scalabile per facilitare l'invio di informazioni a cubi di diverse dimensioni.

Per la creazione di animazioni nel cubo utilizziamo la funzione voxelWrite(), questa funzione ci permette di cambiare lo stato di un led secondo alcune coordinate x, y, z.

nel seguente link alla nostra pagina GitHub, puoi trovare informazioni utili: