500 LED-Pixel RGB-Brick: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Một thời gian trước, tôi đã chế tạo một LED-Coffetable 10x10 với một số đèn LED WS2812 này, nhưng ngay cả khi có thể chơi trò chơi truyền thống Snake bằng điện thoại thông minh được kết nối với nó, tôi muốn một cái gì đó đặc biệt hơn. Vì vậy, tôi quyết định đặt thêm một vài đèn led vào nó, sắp xếp như một khối lập phương để có thêm khả năng tạo hoạt ảnh cũng như trò chơi và đây là chúng ta: RGB-Brick.

Tôi muốn cảm ơn toàn bộ nhóm LED-STUDIEN, những người đã tài trợ cho dự án đó, nhưng đặc biệt là Dennis Jackstien là người liên hệ của tôi. Nếu không có sự trợ giúp của họ, tôi sẽ không thể tạo ra khối LED-Cube quyến rũ này.

Bước 1: Lấy cảm hứng

Dưới đây là một vài hình ảnh và một đoạn video nhỏ với một số tính năng của Brick, bao gồm rất nhiều hình ảnh động, một ngọn lửa (đang tiến hành) cho bầu không khí nóng lên, một trình hiển thị âm nhạc và các trò chơi Snake cũng như Tetris.

Bước 2: Những gì bạn cần

Dưới đây là danh sách tất cả các tài liệu bạn cần, một số trong số chúng không cần thiết và những tài liệu khác có thể được trao đổi theo mục yêu thích của bạn:

1. 500 đèn LED WS2812 30px / m
2. Nguồn điện 5V 30A
3. Thanh thiếu niên 3.2
4. Mô-đun wifi ESP8266

5. một số mảnh gỗ:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1, 0cm, cho nắp
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1, 0cm, đối với các tấm bên lớn
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1, 0cm, đối với các tấm bên nhỏ
   4. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 1, 9cm, cho đáy
   5. 8x: 34, 0cm x 4, 6cm x 0, 3cm, cho các cạnh của lưới LED
   6. 100x: 34, 0cm x 3, 3cm x 0, 3cm, cho lưới LED

6. một số mảnh thủy tinh acrylic:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0, 3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3 cm x 0, 3 cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3 cm x 0, 3 cm
   4. 1x: 10, 0cm x 7, 5cm x 0, 3cm (tùy chọn, cho thiết bị đầu cuối)
7. Bảng âm thanh thiếu niên (tùy chọn)
8. Dây điện, bộ điều chỉnh điện áp, kẹp cáp, còi, nút bấm, cảm biến nhiệt độ (tùy chọn)
9. keo dán gỗ, keo dán kính acrylic, đinh vít và những thứ nhỏ khác

Nếu bạn muốn một thiết bị đầu cuối ở dưới cùng của khối lập phương (đó là tùy chọn mong đợi cho giắc cắm nguồn):

1. Giắc cắm điện 230V
2. Công tắc 230V
3. Jack âm thanh
4. Cáp nối dài USB

Bước 3: Xây dựng hộp

Trước hết, chúng ta sẽ xây dựng hộp gỗ và lưới đèn LED. Kích thước của khối lập phương được xác định bằng khoảng cách của pixel trên dải đèn LED. Trong trường hợp này, pixel có khoảng cách là 3, 4cm, vì vậy hình lập phương phải là 34 x 34 x 34cm. Bạn sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian khi sử dụng kích thước này, vì bạn không cần phải cắt dải sau mỗi pixel và ghép chúng lại với nhau bằng một sợi cáp nhỏ.

Tất cả đi kèm với một số keo dán gỗ. Bạn phải làm việc đúng cách để hộp acrylic khớp hoàn toàn trên hộp gỗ. Việc này trở nên dễ dàng hơn nhiều với một số tình nguyện viên xung quanh bạn, hoặc chỉ cần sử dụng một bộ căng khung như tôi đã làm.

Các cạnh của lưới và bản thân lưới được làm bằng sợi quang mật độ cao (HDF). Sử dụng máy cưa bàn là lựa chọn tốt nhất vì bạn phải cắt hơn 100 mảnh trong số chúng. Bạn có thể tìm thấy các kích thước trong hình trên. Lưới cần có một khoảng trống nhỏ (khoảng 0, 3cm) cứ 3, 4cm để có các gờ x và y với nhau. Sau khi hoàn thành, bạn có thể đặt các cạnh của hình khối và cố định chúng bằng nhiều keo dán gỗ. Có một chút khó khăn, đặc biệt là vì chúng phải có một góc gần 45 độ. Trước khi bạn có thể gắn lưới vào khối lập phương, bạn phải thêm các dải đèn LED.

Bước 4: Điện tử

Các dải LED ở bên cạnh đi một lần xung quanh khối lập phương, do đó, cắt 10 dải với chiều dài 40 pixel. Đối với các đèn LED trên đỉnh của khối lập phương, hãy cắt 10 dải với chiều dài 10 pixel. Hãy cẩn thận để căn chỉnh các dải một cách chính xác bằng cách liên quan đến mũi tên trên chúng. Sau khi bạn gỡ dải keo ra khỏi khối lập phương, nó sẽ không bao giờ giữ được như lần đầu.

Các bộ nguồn được cố định bằng một số vít ở các mặt bên trong. Các dây cáp điện từ các đèn LED đang đi vào hộp bởi một số lỗ nhỏ gần mỗi dải đèn LED.

Bộ điều khiển bao gồm Teensy 3.2, ESP8266 và bo mạch âm thanh Teensy, không cần thiết để chạy khối lập phương. DHT11 chỉ để kiểm tra nhiệt độ bên trong khối lập phương nhưng sau nhiều lần thử nghiệm khoảng vài giờ, tôi có thể nói rằng bạn có thể bỏ nó ra ngoài.

Trên thiết bị đầu cuối, bạn có thể tìm thấy giắc cắm nguồn cũng như công tắc nguồn (khi tôi nhận ra rằng đây không phải là nơi tốt nhất cho công tắc thì đã quá muộn). Giắc cắm USB dùng để lập trình Teensy. Đầu vào âm thanh chuyển đến bảng âm thanh Teensy để điều khiển đèn LED theo nhạc. Tất cả điều này kết hợp với nhau trên một sự yên bình nhỏ của kính aryl được giữ bởi hai cấu hình nhôm. Chỉ cần tìm thấy cái này trong nhà để xe, bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì bạn muốn vì nó được bao phủ bởi tấm gỗ phía dưới và không góp phần tạo nên vẻ ngoài của hình khối.

Hãy lưu ý rằng một đèn LED sử dụng 60mA, tổng cộng đó là 30A! Hãy cẩn thận khi bạn móc chúng lên! Bạn phải xác minh tất cả các mạch của mình trước khi kết nối chúng với nguồn điện!

Bước 5: Kết nối và mã hóa

Các đèn LED được kết nối như hai ma trận trên chân 3 và 20 trên Teensy. Cái đầu tiên là ma trận ở trên cùng (10x10, 100pixels) và cái thứ hai là ma trận ở bên cạnh (40x10, 400pixels). Các đèn LED của ma trận trên cùng được căn chỉnh theo mô hình ngoằn ngoèo, có nghĩa là các mũi tên trên dải phải theo các hướng khác nhau cho mọi dải, trong khi các dải LED ở bên cạnh được căn chỉnh theo cùng một hướng. Hãy xem hình ảnh, đường màu đỏ sẽ chỉ cho bạn cách kết nối Dout của dải đầu tiên với Din của dải tiếp theo, hy vọng rằng sẽ giúp bạn hiểu được cách căn chỉnh.

Đối với các hoạt ảnh và trò chơi, tôi đang chuyển hai ma trận thành một ma trận có kích thước 10x50 bằng cách sử dụng hàm sau:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (x <= 39) matrix_bottom (x, y) = c; else matrix_top (x - 40, y) = c; } // end setXYPixel ()

Đối với trò chơi Snake, bạn cần thực hiện một số trường hợp đặc biệt:

• Khi con cá lóc chạm vào hàng trên của ma trận bên, nó phải chuyển sang ma trận trên cùng.
• Khi con cá lóc chạm vào một đầu của ma trận trên cùng, nó phải chuyển sang ma trận dưới cùng.
• Khi con cá lóc chạm đến cột cuối cùng hoặc cột đầu tiên của ma trận bên, nó phải chuyển sang cột cuối cùng tương ứng đầu tiên.

Đối với trò chơi Tetris, bạn cần một cái gì đó tương tự như thế này cho một trường bắt đầu ở góc trên bên trái:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (y <10) matrix_top (x, y) = c; else matrix_bottom (x + 10, 19 - y) = c; } // end setXYPixel ()

Bước 6: Bìa Acrylic

Khó hơn hộp gỗ do độ dày nhỏ hơn, nhưng với đủ thời gian và ý tưởng tốt để giữ khối lập phương lại với nhau trong khi keo cứng lại, bạn sẽ làm được điều này với nhau. Tôi rất ngạc nhiên về độ bền của keo acrylic (Acrifix) này, vì vậy tôi nghĩ bạn không phải lo lắng về trường hợp bị hỏng.

Bước 7: Kết hợp nó lại với nhau

Sau khi bạn hoàn thành tất cả các bước trước khi đến lúc kết hợp tất cả các bộ phận lại với nhau. Khi bạn chưa hợp nhất lưới đèn LED, thì bây giờ là lúc bạn phải làm như vậy. Tôi không dán lưới vào khối lập phương vì không cần thiết và trong trường hợp đèn LED bị hỏng, bạn có thể đổi nó mà không có vấn đề gì, tuy nhiên bạn cần phải có nhiều hơn hai tay để giữ năm lưới cho khối và đặt nó trong bìa acrylic. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, bạn có thể vặn tấm gỗ dưới cùng vào khối lập phương. Nắp được cố định vào tấm gỗ phía dưới bằng tám vít rất nhỏ.

Bước 8: Phần mềm và điều khiển

Bản phác thảo trên Teensy dựa trên thư viện FastLED bao gồm một số hình ảnh động cơ bản. Thêm gói thư viện RGBLEDS vào bản phác thảo của bạn mang lại đại số ma trận mạnh mẽ để hiển thị văn bản và 'sprites' với rất nhiều bản phác thảo ví dụ. Nếu bạn cũng muốn chơi Tetris, hãy tham khảo hướng dẫn từ jollifactory, ngay cả khi nó chỉ sử dụng ma trận hai màu.

Ứng dụng dành cho điện thoại thông minh dựa trên NetIO của David Eickhoff, có một tài liệu rất tốt. Với NetIO-UI-Designer, bạn có thể tạo giao diện người dùng của riêng mình với các nút, thanh trượt, nhãn và hơn thế nữa. Bạn có thể chọn giao thức cho các thư gửi đi trong trình thiết kế. Trong trường hợp của tôi, tôi lấy đơn giản nhất - UDP. Các tin nhắn được gửi đến ESP8266 bởi mạng gia đình của tôi và Teensy sẽ đánh giá nội dung và xử lý lệnh được chỉ định. Bạn có thể sử dụng tệp đính kèm để bắt đầu tạo giao diện của riêng mình hoặc chỉ sử dụng một ứng dụng bạn chọn.

Bước 9: Xây dựng của riêng bạn và tận hưởng

Bây giờ là lúc để lấy các bộ phận và xây dựng Brick của riêng bạn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hãy hỏi.

Để biết thêm video, bạn có thể kiểm tra Kênh Youtube của tôi. Nó vẫn đang trong quá trình hoàn thiện nên sẽ có nhiều tài liệu hơn trong tương lai.

Cảm ơn bạn đã đọc và vui chơi Tetris hoặc các trò chơi hay khác trên Brick của riêng bạn!

Giải nhì cuộc thi Đèn chiếu sáng 2016

Giải thưởng lớn trong cuộc thi đèn LED