كيفية صنع مكعب LED اردوينو النابض الذي يبدو أنه جاء من المستقبل

الإعلانات

إذا كنت منخرطًا في بعض مشاريع Arduino المبتدئة ، لكنك تبحث عن شيء دائم قليلاً وعلى مستوى آخر رائع من الروعة ، فإن المكعب المتواضع 4 × 4 × 4 LED هو خيار طبيعي. البناء أسهل بكثير مما قد تعتقد ، وباستخدام تعدد الإرسال يمكننا التحكم في جميع مصابيح LED مباشرة من لوحة Arduino Uno واحدة فقط. إنها ممارسة لحام رائعة ، ولا يجب أن تصل التكلفة الإجمالية للمكونات إلى حوالي 40 دولارًا.

سأقوم اليوم بتفصيل جوانب بناء الأشياء بالتفصيل ، وتوفير بعض البرامج لتشغيلها والتي تبدو مثيرة للإعجاب وتعلمك الأساسيات.

سوف تحتاج

• An اردوينو. يفترض الرمز المقدم أن Arduino Uno ، ولكن يمكن تعديله إلى طراز أكبر أيضًا.
• 64 المصابيح - الخيار الدقيق متروك لك ، لكنني استخدمت مصابيح LED الساطعة فائقة السطوع 3 مم (3.2v 30ma) @ 2.64 جنيه إسترليني مقابل 50.
• 16 مقاومات من القيمة المناسبة لمصابيح LED الخاصة بك. بالنسبة لمصابيح LED أعلاه ، اشترى 99 بنس 100 منها. استعمال ledcalc.com - قم بإدخال 5 فولت لجهد الإمداد ، فولطية المصابيح (في حالتي 3.2) والتيار بالمللي أمبير (3.2). سيظهر المقاوم المطلوب في المربع المسمى "أقرب المقاوم تصنيف أعلى"، ثم ابحث فقط عن هذه القيمة على موقع eBay.
instagram viewer
• بعض سلك حرفة لتعزيز البنية الأساسية والديكور - لقد استخدمت 0.8 ملم سماكة.
• أ مجلس النماذج من نوع ما يمكنك لحام كل أجزاءك عليه. لقد استخدمت مسارًا لم يكن به مسارات كاملة على طوله لأنه ليس لدي قاطعة مسار ، ولكن استخدم ما يناسبك. يعد درع Arduino النموذجي صغيرًا جدًا على الرغم من ذلك ، ما لم تضغط حقًا على مصابيح LED معًا.
• سلك مكون عشوائي - ستعمل بعض خيوط كبلات الشبكة وبعض أسلاك النماذج الأولية من مجموعة أدوات بشكل جيد.
• مقاطع التمساح أو "يد العون" مفيدة لتثبيت القطع في مكانها.
• لحام الحديد ، واللحام.
• بعض الخشب الخردة.
• تدريبات ، بنفس الحجم مثل مصابيح LED الخاصة بك.

ملاحظة: تم عمل الرسومات ثلاثية الأبعاد في هذا البرنامج التعليمي في دقائق باستخدام TinkerCAD. لقد اتبعت بنية حالية مفصّلة عن التعليمات من قبل المستخدم فورتي 1994، والتي قد ترغب أيضًا في قراءتها قبل محاولة ذلك.

تأكد من قراءة كل هذه التعليمات أول قبل محاولة ذلك بنفسك.

مبدأ هذا التصميم

قبل البدء في البناء ، من المهم أن تكون لديك نظرة عامة كاملة عن كيفية عمل هذا الشيء حتى تتمكن من الارتجال وتحديد الأخطاء أثناء تقدمك. تستخدم بعض مكعبات LED دبوس إخراج واحد لكل LED فردي - ولكن في مكعب 4x4x4 ، قد تحتاج 64 دبابيس - وهو ما لا نملكه بالتأكيد في Arduino Uno. سيكون حل واحد للاستخدام سجلات التحول برمجة Arduino - اللعب مع تسجيلات التحول (يُعرف أيضًا بمصابيح LED أكثر)اليوم سأحاول أن أعلمك قليلاً عن تسجيلات التحول. هذه جزء مهم إلى حد ما من برمجة Arduino ، وذلك لأنها توسع عدد المخرجات التي يمكنك استخدامها ، في مقابل ... اقرأ أكثر ، ولكن هذا معقد دون داع.

للتحكم في كل مصابيح LED هذه في 20 دبوسًا فقط ، سنستخدم تقنية تسمى تعدد الإرسال. من خلال كسر المكعب إلى 4 طبقات منفصلة ، نحتاج فقط إلى دبابيس تحكم لـ 16 LED - حتى تضيء LED محدد ، يجب علينا تنشيط كل من الطبقة ودبوس التحكم ، مما يعطينا إجمالي متطلبات 16 + 4 دبابيس. تحتوي كل طبقة على كاثود مشترك - الجزء السالب من الدائرة - لذلك يتم ربط جميع الأرجل السالبة معًا ، وتوصيلها بدبوس واحد لتلك الطبقة.

على الأنود (إيجابي) الجانب ، سيتم توصيل كل LED بمصباح LED المقابل في الطبقة أعلاه وأسفله. بشكل أساسي ، لدينا 16 عمودًا من الأرجل الموجبة ، و 4 طبقات سلبية. إليك بعض طرق العرض ثلاثية الأبعاد للاتصالات لمساعدتك على فهم:

اعمال بناء

نظرًا لأننا لن نستخدم بنية معدنية كاملة للحام عليها ، فنحن نريد أن تتداخل جميع أرجل مصابيح LED بنسبة الربع تقريبًا وتعطي الصلابة للهيكل. قم بطي كاثود مصابيح LED - الجانب مع الشق المسطح في الرأس والساق الأقصر - كما هو موضح في الرسم التخطيطي. (لا يهم حقًا إذا قمت بثنيها يمينًا أو يسارًا ، طالما أنك ثابت ولا يلمس الأنود أبدًا)

الجزء الحاسم الأول من هذا المشروع هو صنع رقصة خشبية. سيحتفظ هذا بطبقة من مصابيح LED أثناء لحام الأرجل معًا ، لذا يجب أن تكون دقيقة وليست فضفاضة جدًا. باستخدام نفس حجم مثقاب مصابيح LED الخاصة بك ، قم بقياس ومن ثم حفر مصفوفة 4 × 4 من متساوي البعد ثقوب. ضع في اعتبارك أنك تريد أن يتداخل حوالي ربع الساق مع جاره ، واستخدم المسطرة الفعلية. تحقق من كل فتحة للتأكد من أن الصمام يمكن أن يتناسب بشكل مريح ، ولكن ليس ضيقًا لدرجة أنك لن تتمكن من إخراجه مرة أخرى ، أو ستواجه مشاكل عند محاولة إزالة طبقة ملحومة بالكامل.

قم بلحام كاثودات 4 صفوف من مصابيح LED. احرص على عدم حرق المصابيح - فأنت تريد مكواة ساخنة جيدة ، وأن تكون في الداخل والخارج. إليك أول أربعة صفوف.

الآن ، لتعزيز صلابة الطبقة ، قم بقص ولحام قطعتين مستقيمتين من الأسلاك الحرفية إلى أي من الطرفين ، مع التأكد من اتصالهما بكل صف. هذه هي الطبقة الأولى الخاصة بك كاملة. اترك كل الأرجل الزائدة ملتصقة في الجانب في الوقت الحالي.

الآن سيكون وقتًا رائعًا للاختبار - ما عليك سوى تحميل تطبيق Arduino blink الافتراضي ، ومع توصيل المقاوم ، قم بوضع الأرض في إطار الطبقة ، واضغط على الرصاص الإيجابي لكل مصباح LED بدوره.

آمل أن تضيء جميعها. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فتأكد من أنك لم تفوت فقط مفصل اللحام في مكان ما ، وإذا استدعت الضرورة استبدال LED.

أزل تلك الطبقة من الرقصة ، وكرر العملية 3 مرات أكثر.

لا تقلق إذا لم يكن لحامك مثاليًا - طالما أنه لن ينقطع وكان الاتصال قويًا ، فلن يؤثر على المنتج النهائي. أعترف ، أن اللحام الخاص بي كان ميئوسًا جدًا منه ، وكانت الرقصة مغلقة ، وكانت كلها تشبه برج بيزا المائل. ومع ذلك ، أنا فخور بالمكعب النهائي ، وعندما تضاء المصابيح ، فلن تنظر إلى مفاصل اللحام على أي حال!

الانضمام إلى الطبقات

بمجرد الانتهاء من 4 طبقات مكتملة ، ستحتاج إلى ربط جميع الأرجل الرأسية معًا. لقد وجدت أن هذا هو الجزء الأصعب من البناء ، ولمساعدة العملية ، قمت بتقطيع البطاقة.

أدى ذلك إلى إبقاء الطبقات في الارتفاع المناسب ، ولكن الكثير من الأرجل لا تزال غير محاذية تمامًا - لهذا ، استخدمت بعض مقاطع التمساح لتثبيتها في مكانها.

1 خطأ سخيفة لتجنب

فقط بعد إكمال طبقة كاملة ، أدركت أن بطاقتي ترتفع في مكانها ، لذلك كان علي قطعها! لا ترتكب نفس الخطأ الذي ارتكبته - اجعل الناهض أطول على الجانب ، وانضم إلى قطع الورق خارج المكعب ، لذلك عندما تكمل الطبقة ، يمكنك تفكيك الناهض وسحبه بطاقة.

2 خطأ سخيفة لتجنب

لا تقم بلحام الساق الرأسية بإطار الكاثود ، من الواضح. يجب أن تتصل الأرجل العمودية بأرجل عمودية أخرى فقط ، ولا شيء آخر.

مرة أخرى ، اختبار بعد إرفاق كل طبقة. اختبر جميع الطبقات ، في الواقع ، ولمس فقط الرصاص الإيجابي إلى طرف الطبقة العلوية ، مما يضمن حصولك على اتصال جيد عبر جميع الطبقات.

عندما تم لحام جميع الطبقات الأربع معًا ، بدأت في التنظيف قليلاً - تركت ساقًا واحدة ممتدة من كل طبقة في نوع من الأزياء الحجرية - وهذا سوف ينزل إلى في وقت لاحق. تم قطع أجزاء غريبة أخرى من الإطار المعدني والساقين. من الواضح ، لا تقطع أي من الأرجل العمودية - نحتاج إلى وضعها في لوحة البروتينا.

تحديد المجلس

أتذكر عندما قلت أن إصلاح كل طبقة لنفسها كان أصعب جزء؟ كذبت. إن محاولة وضع 16 أرجل LED في ثقوب صغيرة على لوح النماذج أصعب في الواقع. أسهل طريقة وجدتها هي التمرير خلال 4 مرات في كل مرة ، وتأمينها في الأسفل بمقاطع التمساح ، ثم الانتقال إلى الصف التالي من 4. استخدم قلم تحديد لتحديد المسافات مسبقًا إذا كان ذلك مفيدًا.

في وقت لاحق ، كنت سأضع المقاومات في اللوحة الأولية أولاً ، في الواقع. كما هو ، قمت بلحام جميع أرجل المكعب في اللوحة أولاً ، ثم حاولت ضغط المقاومات بدقة بين كل واحد. تعلم من خطأي ، وضع مقاوماتك أولاً.

حاولت أن أفسدها بالتساوي بطريقة متدرجة حتى أتمكن من استخدام جانب واحد كامل من المكعب لجميع الاتصالات النهائية مع Arduino. إليك مخطط الدائرة الذي ذهبت إليه:

بالنسبة للطبقات السالبة الأربع ، أسقطت سلكًا واحدًا لأسفل من كل طبقة ، ثم قمت بسحبها إلى الجانب ، مثل هذا:

أخيرًا ، أضفت بعض أسلاك التوصيل التي يمكنني وضعها في دبابيس Arduino ذات الصلة. استخدم أطول نوع لديك. ملاحظة لقد أفسدت الطلب في الأماكن بسبب سوء التخطيط. تم ترميز كل صف من مصابيح LED على الرغم من ذلك.

هذا هو. تم الانتهاء من!

برمجة المكعب الخاص بك

أعلم أنه لا يمكنك الانتظار حتى يتم تشغيل هذا الشيء ، لذا قم بتوصيل الطبقات السالبة الأربعة I / O تناظري الموانئ A2 (الطبقة السفلية) عبر A5 (الطبقة العليا)(يمكن أن تكون هذه أيضًا بمثابة I / O رقمي). ثم قم بتوصيل 16 دبوس تحكم LED ، بدءًا من +1 على أقصى اليمين إلى I / O رقمي المنفذ 0مع +15 و +16 الذهاب إلى التناظرية A0 و A1. (لا تستخدم AREF و GND)

تحميل أنماط تجريبية ورمز من المستخدم القابل للتوجيه فورتي 1994. كما قدم أ أداة مفيدة على الإنترنت لتصميم أنماط البايت لتخصيص التسلسل الخاص بك. إليك مقطع فيديو لهذا الرمز عمليًا على المكعب الخاص بي (قمت بتعديل السرعة إلى 5 ، بدلاً من السرعة الافتراضية 20).

هذه ليست الطريقة الوحيدة لبرمجة المكعب ، بالطبع ، لذا دعني أقضي بضع دقائق في تعليمك أساسيات صنع أنماطك الخاصة برمجيا، بدلاً من عرض أنماط محددة مسبقًا كما يفعل العرض التوضيحي أعلاه.

هناك بعض الأشياء التي يجب أن تعرفها عند محاولة برمجة المكعب:

1. لمعالجة مؤشر LED واحد ، يمكنك استخدام طائرة (طبقة) رقم 0-3 ، ورقم دبوس LED 0-15. قم بتحويل الطائرة إلى خرج منخفض (لأن هذه هي الساق السلبية) ورقم دبوس LED عالي (الساق الإيجابية) لتنشيط LED.
2. قبل تنشيط مصباح LED واحد ، تأكد من إيقاف تشغيل جميع الطائرات الأخرى - وهذا يعني ضبطها على خرج عالي. سيؤدي عدم القيام بذلك إلى إضاءة عمود LED بدلاً من LED واحد.

مع أخذ ذلك في الاعتبار ، قمت بعمل تسلسلين برمجيين بسيطين للغاية لتقوم بفحصهما - قم بتنزيل الكود من هنا. يضيء الأول ببساطة كل LED واحدًا تلو الآخر ، بالتسلسل. نستخدم حلقتين لتكرار ذلك ، متكررة فوق كل طبقة وكل دبوس تحكم.

والثاني هو حلقة عشوائية (ستحتاج إلى التعليق على الأول وتمكين هذا في الحلقة الرئيسية لاختباره). إنه ببساطة يختار طبقة عشوائية ، ودبوس تحكم عشوائي ، ويومضها ويغلقها.

ملخص

لا تنبهر بهذا البناء - أنا أفتقر بشدة إلى مهارات اللحام ، وقد تمكنت من ذلك (أعتقد؟). كان إجمالي وقت البناء ساعة أو حتى يوم لمدة أسبوع. في المرة القادمة ، سأحاول تعليمك بعض البرمجة الأكثر طموحًا للمكعب ، لذلك آمل أن تنضموا إلي في بناء المكعب الخاص بك هذا الأسبوع تحميل بعض الرموز الجديدة في الأسبوع القادم - وإذا قمت بعمل تطبيقاتك أو تسلسلاتك الرائعة ، يرجى تحميلها على Pastebin وإعلامنا في تعليقات!