Khối lập phương Led 8x8x8: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Trong phần hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu cách tạo một Khối lập phương Led 8x8x8. Tất cả bắt đầu từ ý tưởng cho môn học 'Điện tử sáng tạo', thuộc học phần Kỹ thuật Điện tử năm thứ 4 tại Đại học Málaga, Trường Viễn thông:

Dự án nói chung bao gồm phần cứng và phần mềm đồng thiết kế. Phần cứng bao gồm Khối lập phương và tất cả các kết nối, cũng như đế hỗ trợ thiết kế. Phần mềm bao gồm một thư viện có thể mở rộng, đã được triển khai để hữu ích cho các dự án khác.

Được điều khiển bởi Arduino Uno, năm trăm mười hai đèn led tạo thành khối này và khi chúng được phân tách thành các cột và các lớp, mỗi đèn có thể được bật riêng lẻ.

Chúng tôi trình bày một số bước có thể làm cho dự án dễ dàng hơn, mặc dù quá trình này mất một số ngày để hàn. Đối với dự án, chúng tôi đã sử dụng Blue Leds và bóng bán dẫn NPN.

Ở đây chúng tôi đính kèm một danh sách với các tài liệu cần thiết:

• 512 đèn LED.
• 64 Điện trở 220 ohms.
• 9 Thanh ghi ca 74HC595.
• 16 Bóng bán dẫn 2N222.
• Ban xốp.
• Vài mét dây mịn (1.2mm).
• Dải dây.
• Kết nối (nam và nữ).
• Nguồn cấp.
• Tấm khoan sẵn (PCB).
• Hỗ trợ cho cấu trúc.
• Hộp gỗ cho cấu trúc.

Chúng tôi hy vọng tất cả mọi người thích hướng dẫn này.

Bước 1: Vẽ mẫu cho đèn LED

Bước đầu tiên là vẽ một mẫu để làm cho quá trình lính dễ dàng hơn. Trong một bảng xốp, chúng ta phải vẽ một hình vuông và chia nó thành 64 hình vuông nhỏ, tất cả cách nhau một inch. Ví dụ, ở phần giao nhau của một hình vuông nhỏ với một hình vuông khác, chúng ta phải tạo một lỗ bằng tuốc nơ vít, để đặt các đèn led vào bên trong chúng cho người lính của chúng.

Bước 2: Xây dựng cơ sở

Chúng tôi phải làm một cơ sở nơi các đèn led sẽ nghỉ ngơi. Tốt hơn là làm nó bằng một tấm ván gỗ, không nặng nhưng cũng không mềm. Sau khi lấy bảng, chúng ta phải lặp lại bước 1, nhưng bây giờ ở đây. Chúng ta phải đánh dấu gỗ, vẽ một hình vuông 8 inch, trong đó bên trong, một hình vuông khác 64 inch sẽ được vẽ.

Một khi chúng ta đã vẽ tất cả, đó là thời điểm để sử dụng máy khoan. Với một chút 1mm, chúng tôi sẽ tạo một lỗ xuyên qua gỗ ở phần tiếp giáp của mỗi hình vuông, để đặt các dây sẽ giữ cấu trúc bên trong chúng.

Lấy máy khoan của bạn và khoan đi!

Chúng tôi đã làm một video để hướng dẫn bạn cách làm. Kết quả cuối cùng sẽ giống như những hình ảnh được đưa ra ở đây.

Bước 3: Đặt dây thẳng

Tốt hơn cho cấu trúc sử dụng dây giữa các led, vì chúng sẽ làm cho cấu trúc cứng hơn hoặc không linh hoạt. Như thông thường dây được bán theo cuộn, chúng tôi phải đặt chúng thẳng. Chúng tôi cũng sẽ cần một máy khoan cho bước này.

Chúng tôi phải cắt dây và đưa một lát vào máy khoan. Sau khi đã cố định chắc chắn, chúng ta phải giữ phần dây còn lại và bật máy khoan lên. Trong vài giây, dây sẽ thẳng như một ngọn nến!

Chúng tôi chỉ cho bạn cách thực hiện quy trình này trong video và chúng tôi cung cấp một chìa khóa để thực hiện quy trình nhanh hơn: bạn có thể cắt một dây dài hơn, kéo thẳng nó một lần và sau đó cắt nó.

Bước 4: Hàn một lớp

Khi chúng tôi chắc chắn rằng tất cả các đèn led đều hoạt động tốt, đó là thời điểm để hàn chúng lại. Chúng ta phải tách các cực âm và cực dương, để quá trình diễn ra nhanh hơn.

Trong bước này, tất cả các cực âm sẽ được kết nối. 64 đèn led và 11 dây sẽ được sử dụng: một cho mỗi hàng và 3 dây nữa để giữ trên cấu trúc. Bạn có thể xem chúng tôi đã làm như thế nào. Chúng tôi đặt 3 đồng xu 10 xu để đặt tất cả các dây ở cùng độ cao, và sau đó, quá trình bắt đầu.

Điều rất quan trọng là phải kiểm tra sau quá trình hàn để đảm bảo rằng tất cả các đèn led đã được hàn tốt. Bạn có thể làm điều này bằng cách sử dụng Arduino, kết nối dây với GND và thăm dò với đầu vào 5V mỗi đèn led, như bạn có thể thấy trong video.

Đừng quên cắt phần của mỗi cực âm chưa được lính.

Và bây giờ bạn đã làm xong một cái, hãy tiếp tục với bảy cái còn lại!

Chúng tôi cũng đã thực hiện một số bức ảnh để hiển thị quá trình này.

Bước 5: Tạo cấu trúc hình khối

Nếu bạn đã hàn xong, bước tiếp theo là tạo cấu trúc Khối lập phương. Chúng tôi sẽ hàn một lớp bên trên lớp khác, tách nó ra bằng một số miếng đệm được làm bằng ván xốp, như chúng tôi hiển thị trong ảnh.

Trong bước này, tất cả các cực dương phải được hàn vào dây dẫn. Điều quan trọng là giữ các dây dọc khi đến lúc đưa lớp vào cấu trúc và công việc của bạn sẽ không phức tạp lắm.

Như chúng tôi đã nói trước đây, điều rất quan trọng là phải kiểm tra sau khi hàn hoạt động chính xác của các đèn led. Đừng quên trong bước này để loại bỏ chân cực dương thừa. Nó dễ dàng hơn để làm điều đó ngay bây giờ, thay vì làm nó ở cuối.

Quá trình này sẽ được hoàn thành khi 8 lớp nằm chồng lên nhau bởi các cực dương. Sau đó, các cực dương sẽ được hàn vào PCB.

Cần kết nối cáp dọc từ đế đến từng lớp dọc của đèn LED để từng lớp hoạt động tốt và định hướng đèn led trên các trục x, y và z. Bạn có thể thấy điều đó trong các bức ảnh.

Bước 6: Lên dây cho đế

Chúng tôi phải hàn các lớp tương ứng bằng cách sử dụng dây của các dải, mà chúng tôi sẽ thêm các đầu nối sẽ đi vào bảng mạch in, để cuối cùng chiếu sáng khối lập phương.

Mỗi cột sẽ có một cáp được hàn và cứ 8 cột, tạo thành một lớp dọc, sẽ được nối với cùng một đầu nối nam, sau đó sẽ được lắp vào một đầu nối nữ trong PCB. Các lớp ngang cũng sẽ mang một đầu nối để có các cực âm với nhau để kết nối với PCB.

Bước 7: Hàn mạch điện

Theo sơ đồ của mạch, chúng tôi sẽ hàn tất cả các thành phần vào tấm đục lỗ, bắc cầu những kết nối cần thiết và kéo cáp trong trường hợp không có chỗ để hàn.

Đối với bước này, chúng ta cần:

• Tấm đục lỗ (có thể là dải hoặc không có hoa văn). Chúng tôi đã sử dụng mà không có khuôn mẫu
• Kháng chiến
• Kết nối nam
• Hồ sơ
• Bóng bán dẫn NPN
• Cáp dải

Bước 8: Hỗ trợ Cube

Chúng tôi sẽ xây dựng một hỗ trợ, trong trường hợp của chúng tôi bằng gỗ, nơi chúng tôi sẽ giới thiệu mạch điện và hỗ trợ khối lập phương.

Làm thế nào chúng tôi đã làm? Một chiếc hộp có kích thước rộng 26 cm, dài 31 và cao 10. Chúng tôi đặt một số giá đỡ nhỏ sẽ ngăn khối lập phương rơi xuống đáy hộp, do đó làm hỏng mạch điện bên dưới.

Bước 9: Mã và lập trình

Mã bao gồm một mảng Boolean gồm 512 giá trị đại diện cho trạng thái của mỗi led.

Nó được chia thành hai phần, một phần chịu trách nhiệm thay đổi trạng thái của từng led bằng cách thay đổi các giá trị trong mảng, phần còn lại chịu trách nhiệm gửi thông tin đến các thanh ghi.

Để gửi thông tin đến các thanh ghi, hàm shiftOut () được sử dụng, với đầu vào là dữ liệu kiểu byte, nó tạo ra tín hiệu đồng hồ và dữ liệu để truyền nối tiếp với các thanh ghi.

Xuất hiện nhu cầu dịch mảng Boolean sang mảng kiểu byte, mỗi byte biểu diễn một bản ghi. Tùy theo kích thước khối lập phương để thiết kế số lượng thanh ghi ca trong dự án thay đổi. Phần mã này có thể mở rộng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc gửi thông tin đến các khối có kích thước khác nhau.

Để tạo ảnh động trong khối lập phương chúng ta sử dụng hàm voxelWrite (), hàm này cho phép chúng ta thay đổi trạng thái của led theo một số tọa độ x, y, z.

trong liên kết sau đến trang GitHub của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy thông tin hữu ích: