Màn hình LED Cube: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Trong dự án này, bạn sẽ xây dựng một khối LED 8x8x8 làm màn hình. Sau khi xây dựng khối lập phương và học các kiến thức cơ bản về mã, bạn sẽ có thể viết hoạt ảnh hiển thị của riêng mình. Nó là một hình ảnh tuyệt vời cho các mục đích khoa học và nó sẽ là một bổ sung trang trí đẹp cho căn phòng của bạn! Trong quá trình xây dựng khối lập phương, bạn sẽ có được một loạt các kỹ năng điện tử cơ bản, mở đường cho các dự án phức tạp hơn trong tương lai.

Đây là dự án cá nhân của tôi cho khóa học Điện tử, và mất khoảng năm tuần. Tôi đã dành 12 giờ cho dự án này mỗi tuần và tôi có quyền truy cập vào các bộ phận và công cụ thường được tìm thấy trong phòng thí nghiệm điện tử của trường đại học. Cũng có thể tốt khi biết rằng, mặc dù khối lượng công việc không phải là một miếng bánh nhưng không cần phải có chuyên môn thực hành. Thay vào đó, bạn sẽ có được nhiều kinh nghiệm và học hỏi từ những sai lầm của chính mình trong suốt chặng đường.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Tôi đã mượn thiết kế và mã từ Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/?cat=99), người đã xây dựng một khối lập phương 8x8x8 RGB (do đó tăng gấp ba lần công việc!). Màn hình hiển thị dạng sóng là công việc của riêng tôi. Tôi thực sự khuyên bạn nên xem tất cả các video LED của anh ấy trước khi bạn bắt đầu dự án! Chúng cực kỳ hữu ích trong việc hiểu mọi thứ hoạt động như thế nào, điều này rất quan trọng đối với dự án phức tạp này! Tôi đã giải thích ngắn gọn về mạch và kiến trúc chung khi tôi thảo luận về các kết nối mạch và mã, vì vậy hãy thoải mái chuyển sang phần đó trước để hiểu về lý thuyết:)

Bước 1: Danh sách bộ phận

• Đèn LED KHÁC BIỆT đơn màu x512 với ~ 30 phụ tùng (Bạn có thể nhận thấy rằng bản thân tôi đã sử dụng ba màu. Điều này ban đầu được thiết kế để giúp phản ánh biên độ dạng sóng (ví dụ: màu đỏ có nghĩa là biên độ cao hơn), nhưng tôi đã không hàn các lát chính xác, vì vậy cuối cùng tôi chỉ coi chúng như nhau. Nếu bạn vẫn quan tâm đến việc tạo ra các biến thể màu sắc theo hướng dọc, vui lòng đọc ghi chú về bước cắt lát dọc:))
• Bo mạch PC, trung bình x7 và nhỏ x2 (Đây là những loại có sẵn trong phòng thí nghiệm của tôi, nhưng vui lòng điều chỉnh kích thước tùy thuộc vào những gì có sẵn cho bạn! Vui lòng đọc phần mạch điện để bạn tham khảo. Tôi thấy rằng đối với người mới bắt đầu, PCB không có bất kỳ dải được kết nối nào sẽ dễ chịu hơn, chủ yếu là vì bạn có thể thêm và cắt các kết nối theo ý muốn. Khử hàn có thể phức tạp!)
• Bóng bán dẫn NPN 2N3904 x72
• 1k điện trở x 150
• Điện trở 100 Ohm x 72
• MOSFET kênh P IRF9Z34 x8 cộng với 8 tản nhiệt clip-on
• 100 tụ điện micro Farads x8
• 74HC595 thanh ghi dịch x9
• Arduino Uno + tấm chắn vít (tôi đã sử dụng bộ proto-víthield R3)
• Dây có cách điện 8 màu (Tôi thực sự khuyên bạn nên sử dụng các màu khác nhau! Bạn sẽ có rất nhiều dây ngay cạnh nhau và các màu thực sự giúp ích khi chúng tôi kiểm tra mạch.)
• Nguồn điện 5V 2.8A (miễn là giới hạn dòng điện cung cấp của bạn cao hơn 64 * (dòng điện qua 1 đèn LED), nó sẽ hoạt động tốt:))
• thiết bị đầu cuối dây
• Đầu Molex với 8 chân và 6 chân.
• Vỏ dây Molex với 8 chân và 6 chân (số lượng của chúng sẽ khác nhau tùy thuộc vào kích thước PCB và thiết kế mạch của bạn, vì vậy vui lòng đọc toàn bộ Hướng dẫn (đặc biệt là phần mạch) trước khi quyết định số lượng bạn cần:))
• Hàn
• Dây đồng trần (để ở bên an toàn, hãy chuẩn bị 50m dây này)
• Tấm gỗ lớn (khoảng 9 inch mỗi mặt)
• Xiên gỗ 12 inch (tùy chọn; nếu bạn tìm thấy cách làm dây thẳng, bạn không cần cái này)
• băng dính
• móng tay dài x16

Công cụ

• Hàn sắt
• kìm cắt dây
• cái kìm
• súng bắn keo (tùy chọn; nếu bạn tìm thấy cách tạo dây thẳng, bạn không cần cái này)
• người uốn tóc
• kẹp tản nhiệt x2 (kẹp cá sấu cũng hoạt động)
• thợ thoát y dây

Bước 2: Tạo hàng LED

Đầu tiên và quan trọng nhất, hãy kiểm tra tất cả các đèn LED! Tôi đã gắn bảng mạch với một đèn LED và một điện trở 100 Ohm. Sau đó, tôi đã thử nghiệm từng đèn LED một và thêm đèn LED đó song song với đèn LED khác. Chúng tôi muốn loại bỏ 1) đèn LED bị hỏng, 2) đèn LED có cực dương và cực âm ngược (bạn không muốn chỉ "nhớ" cái nào đã làm nó bị lật!) 3) đèn LED mờ.

Tiếp theo, chúng tôi làm đồ gá bằng gỗ, đây cũng là giá đỡ cuối cùng của tôi cho khối lập phương. Khoan một lưới 8x8 với 1 inch giữa tâm của các lỗ. Chọn các mũi khoan có đường kính ngay trên đường kính của đèn LED để chúng có thể vừa với các lỗ mà vẫn thẳng. Chúng tôi đóng đinh các dải gỗ thừa vào chu vi, điều này giữ cho bề mặt bảng phẳng (chúng tôi sử dụng ván ép cho bảng, vì vậy nó có một chút linh hoạt đối với nó). Ngoài ra, điều này còn nâng cao các khu vực có lỗ để đèn LED có thể chọc qua các lỗ. Chọn một bên và đặt hai chiếc đinh dài trên cùng một đường thẳng với tâm của các lỗ. Chúng tôi sẽ buộc dây trên những chiếc đinh này.

Bây giờ chúng ta có thể bắt đầu tạo các hàng LED! Tôi không tìm ra cách hiệu quả để làm dây thẳng, vì vậy tôi chỉ tháo xoắn dây bằng cách sử dụng một khối gỗ. Đặt dây qua cạnh của khối; giữ dây xuống bằng ngón tay cái của bạn ở một bên của khối và kéo dây qua; cạnh của khối sẽ tháo dây. Tôi khuyên bạn nên đeo găng tay để bảo vệ ngón tay cái của mình:(Đặt 8 đèn LED vào hàng này với "chân" dài, cực dương, hướng về một hướng. Chúng tôi sẽ hàn chúng vào dây. Lưu ý rằng mặt phẳng tạo bởi chân cực dương và chân cực âm phải vuông góc với đường của dây, và chân cực âm phải cách xa dây dẫn. Buộc dây vào đinh và kéo nó đi ngang qua các đèn LED cho đến khi nó thẳng và căng. Buộc nó vào móng tay kia. Điều chỉnh chiều cao dây (tôi nhận thấy một vùng phẳng nhỏ trên chân đèn LED và tôi đã điều chỉnh dây sao cho nó chạm vào vùng này cho tất cả các đèn LED). Chiều cao này là tùy ý, nhưng hãy nhất quán. Hãy ghi nhớ: 1) chênh lệch chiều cao cấp trong khối lập phương của bạn sẽ là khoảng 1 inch (vì vậy các dây không được quá cao); 2) các đèn LED có thể bị vỡ dưới sức nóng của mỏ hàn (vì vậy dây không thể quá thấp) (mặc dù cá nhân tôi chưa gặp bất kỳ vấn đề nào từ việc này). Bây giờ dây của bạn sẽ chạm vào chân dài của tất cả các đèn LED, tạo thành một chữ thập. Hàn dây dẫn và cực dương dẫn và cắt dây dẫn sau đó.

Trong dự án này, tôi đã thử nghiệm với hai cấu hình tiếp điểm mối hàn khác nhau. Một là tiếp điểm chéo được mô tả ở trên, và còn lại là uốn cong chân đèn LED sao cho các dây tiếp xúc song song với nhau. Về mặt lý thuyết, các khớp tiếp xúc song song có khả năng chịu lực tốt hơn, nhưng xem xét mức độ ánh sáng của đèn LED, các khớp chéo có thể không gây bất lợi. Bạn sẽ thực hành được rất nhiều cách hàn dây và chân đèn LED, vì vậy hãy thoải mái thử nghiệm các kỹ thuật khác nhau! Tôi đã sử dụng một mỏ hàn đầu phẳng và cá nhân tôi nghĩ rằng nó giúp kiểm soát tốt hơn các đốm màu hàn và diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt lớn hơn.

Sau khi bạn thực hiện quá trình hàn, hãy sử dụng breadboard để kiểm tra đèn LED để kiểm tra các kết nối (quan trọng). Kẹp dây dẫn dương vào dây và quét dây dẫn âm qua các chân LED ngắn. Tất cả chúng sẽ sáng lên! Sau khi chúng tôi kiểm tra rằng tất cả chúng đều ổn, hãy nhẹ nhàng đẩy các đèn LED từ bên dưới bảng để làm lệch chúng và trượt dây lên các đinh. Bạn có thể cắt bỏ các đầu vòng lặp, nhưng chắc chắn tiết kiệm một số độ dài!

Điều gì sẽ xảy ra nếu đèn LED của tôi không sáng?

Điều đầu tiên bạn có thể kiểm tra là xem bạn đã lật cực âm và cực dương chưa. Sau đó, hãy thử kẹp dây dương vào chân LED thay vì cả dây. Nếu đèn LED của bạn sáng theo cách đó, bạn có thể hàn lại đèn LED. Nếu đèn LED của bạn vẫn không sáng, hãy thay thế bằng đèn LED khác.

Chúng ta cần tạo 64 hàng LED như vậy:)

Bước 3: Hàn các lát dọc

Như một bản xem trước, tất cả các cực dương trong mỗi lớp được kết nối và tất cả các cực âm trong mỗi cột dọc đều được kết nối. Bây giờ chúng ta cần tạo các lát dọc. Hãy nhớ hai chiếc đinh mà chúng ta đóng vào bảng để buộc dây? Bây giờ hãy đặt thêm 14 cái nữa theo cách tương tự:) (Chú ý: giũa các đầu móng tay thật kỹ! Bạn sẽ ấn các ngón tay vào xung quanh các đầu đó rất nhiều.)

Bây giờ đặt 8 hàng LED lên bảng và đảm bảo rằng chân của chúng hướng về cùng một hướng. Lưu ý các dây nên song song với hàng đinh nhé! Đẩy các đèn LED xuống sao cho chúng có cùng độ cao. Nếu một số đèn LED tiếp tục bật ra (có thể do độ cong trong dây của bạn), hãy dán băng keo xuống các đầu của bảng. Bây giờ, chạy dây qua các móng như trước. Tôi chỉ có thể nhắm mắt để các dây có chiều cao xấp xỉ bằng nhau, nhưng điều đó không sao vì điều bạn thực sự quan tâm là các đèn LED ở cùng độ cao.

Hàn dây dẫn catốt lên dây dẫn. Bạn sẽ nhận thấy rằng ở đây tôi đã sử dụng cấu hình hàn tiếp điểm song song và tôi thấy rằng nó chắc chắn hơn và trông đẹp hơn so với các mối nối chéo, nhưng tốn nhiều thời gian hơn, vì bạn cần 1) uốn dây bằng kìm; 2) đảm bảo rằng phần uốn cong chạm vào dây chính; 3) uốn cong phần đó ở độ cao thích hợp, vì mỏ hàn của bạn sẽ đi vào một góc và bạn cần bàn là chạm vào cả hai dây cùng một lúc.

Nếu bạn muốn sử dụng các màu khác nhau ở các lớp khác nhau…

Đảm bảo rằng mỗi lát cắt của bạn phản ánh bảng màu. Ví dụ: nếu tôi muốn ba lớp trên cùng là đèn LED màu vàng, hai lớp ở giữa là đèn LED màu cam và ba lớp dưới cùng là đèn LED màu đỏ, tôi sẽ đặt ba cột LED màu vàng, hai cột màu cam và ba cột màu đỏ theo thứ tự đó. Đảm bảo rằng thứ tự màu của bạn và hướng LED nhất quán cho tất cả tám lát!

Sử dụng thiết lập breadboard để kiểm tra tất cả các đèn LED trong mỗi lát. Việc hàn lại ở đây chắc chắn dễ dàng hơn khi đèn LED của bạn được bảo vệ thay vì ở giữa không khí.

Nếu dây của bạn không thẳng vào nhau, ĐỪNG kéo miếng cắt ra khỏi móng tay! Đọc bước tiếp theo

Nếu bạn đã có dây thẳng, hãy đẩy nhẹ các đèn LED từ bên dưới và trượt lát cắt khỏi móng tay. Đừng cắt bỏ phần kết thúc:)

Bước 4: Hỗ trợ các lát dọc

Nếu dây của bạn có một số độ cong, như tôi đã làm, chúng tôi có thể cố định chúng nằm trên một mặt phẳng bằng cách thêm giá đỡ cứng dọc theo chu vi. Tôi chọn xiên gỗ 12 inch vì chúng có sẵn trên Amazon. Tôi dán các xiên vào chu vi và thêm các miếng nhỏ ở các góc để tăng cường sức mạnh cho khung. Xem ảnh để biết chi tiết. Lưu ý rằng chỉ có hai xiên được gắn hoàn toàn vào dây, và hai xiên còn lại ở trên toàn bộ lưới. Tôi khuyên bạn nên thử nghiệm khung mà không có các mảnh góc trước. Tôi nhận thấy rằng các que ngắn thừa cản trở các đèn LED khi tôi xếp các lát lên nhau và dù sao thì các mối nối bằng keo cũng đủ chắc chắn để giữ lưới đèn LED. Nếu lưới vẫn phồng lên một chút, hãy ấn xuống hai mặt chưa dán và dán dây vào xiên ở một số điểm. Đừng cắt bỏ những đầu lỏng lẻo! Đặc biệt, hãy giữ một chút chiều dài tương đối của các xiên ở bên sẽ ở dưới cùng của khối lập phương, để chúng ta có thể giữ cho đèn LED không bị rơi xuống sàn.

Bước 5: Lắp ráp khối lập phương

Bây giờ chúng ta đã có các lát cắt, chúng ta có thể tạo ra khối lập phương! Tôi thấy việc xếp chồng chúng lên nhau sẽ dễ dàng hơn là dán các lát dọc lại với nhau, nhưng nếu bạn có cộng tác viên, hãy thoải mái ứng biến! Để tránh nhầm lẫn, trước tiên hãy dán các lát vào một bộ xiên khác và thêm dây kết nối sau đó. Như bạn thấy trong ảnh, tôi đã dán bốn xiên ở các góc để giúp căn chỉnh và hỗ trợ các lớp. Hãy nhớ rằng, lý tưởng nhất là các lớp cách nhau 1 inch. Tôi nhận thấy rằng đèn LED của tôi nằm trên khung gỗ từ lớp trước, vì vậy tôi không phải cầm chúng lên khi dán chúng, nhưng nếu các lát của bạn nằm ở độ cao thấp hơn, thì một cộng tác viên hoặc một số dải gỗ (xem ảnh) sẽ Cứu giúp. Trước khi bạn dán các lát, hãy đảm bảo rằng hướng của chúng là chính xác! Bạn muốn các đầu cực âm và cực dương hướng theo các hướng nhất quán. Đồng thời kiểm tra hướng của các đèn LED.

Điều RẤT quan trọng là đảm bảo đèn LED sáng lên khi bạn xếp từng lớp! Hầu như không thể đi đến tâm của khối một khi bạn đã lắp ráp tất cả.

Bạn có thể nhận thấy rằng các khung gỗ của tôi không nhất thiết phải thẳng hàng với nhau, nhưng nếu bạn nhìn vào đèn LED, chúng sẽ căn chỉnh tốt hơn! Vì chúng ta sẽ nhìn thấy khối lập phương này trong môi trường tối, nên việc lệch khung là có thể chấp nhận được.

Tiếp theo, sử dụng dây bổ sung để hàn các cực dương dẫn trên cùng một mức với nhau. Nếu bạn cảm thấy khó khăn khi giữ dây ở đó, hãy thử "đan" dây qua các dây dẫn (luân phiên cách dây qua các dây dẫn, giữa từ trên xuống dưới). Sẽ ổn nếu các dây này không thẳng hoàn toàn, vì cấu trúc đèn LED chính đã được thiết lập và các dây bên không được nhìn thấy rõ ràng khi chúng ta bật đèn LED.

Chỉ để an toàn (chúng tôi muốn sai lầm ở khía cạnh thận trọng, đúng không?), Hãy kiểm tra lại tất cả các đèn LED. Tại thời điểm này, nếu một trong các đèn ở trung tâm của khối lập phương không sáng, tôi không chắc có cách nào đơn giản để giải quyết điều đó không: (Tuy nhiên, nếu bạn tỉ mỉ về việc kiểm tra các đèn LED khi xếp chồng lên nhau các lớp, đèn LED sẽ vẫn tốt.

Bây giờ chúng ta có thể cắt bỏ phần dây thừa ở tất cả ngoại trừ phía dưới cùng. Bây giờ chúng ta có thể tạm thời cất khối lập phương đi! Xin chúc mừng! Bây giờ chúng ta đã đi được hơn nửa chặng đường:)

Bước 6: Kết nối mạch

Vui lòng đọc sơ đồ pdf trước khi sắp xếp các phần tử mạch trên bảng PC. Sơ đồ này dành cho khối RGB của Kevin Darrah, và vì khối của chúng ta có các đèn LED màu đơn, nên khối lượng công việc của chúng ta thực sự chỉ bằng một phần ba (cụ thể là chúng ta có một phần ba số điều khiển cathode). Tôi thực sự khuyên bạn nên đặt tất cả các phần tử mạch vào PCB để kiểm tra khoảng cách trước. Cho bản thân nhiều không gian hơn để làm việc, đặc biệt là đối với bảng đăng ký ca làm việc và bảng điều khiển cực dương. Sau đó, đổ các thành phần mạch ra ngoài và chỉ hàn một vài linh kiện tại một thời điểm, vì sẽ ít khó hàn hơn mà không có quá nhiều chân linh kiện mạch cản trở.

mạch cực dương và cực âm

Thiết kế mạch của chúng tôi sao cho khi đầu vào của mạch cực dương và mạch cực âm đều là 5V (hoặc CAO), đèn LED sẽ được bật. Đầu tiên chúng ta hãy đi qua mạch điện cực dương. Khi đầu vào CAO, bóng bán dẫn nhanh chóng trở nên bão hòa, và điện áp bộ thu giảm xuống gần 0, có nghĩa là Cổng của MOSFET được kéo xuống THẤP. Vì Nguồn MOSFET được kết nối với 5V, giá trị THẤP trong Cổng có nghĩa là Điện áp xả được đặt thành CAO. Tụ điện qua Nguồn giúp hệ thống hoạt động ổn định.

Khi đầu vào điều khiển catốt ở mức CAO, bóng bán dẫn lại bão hòa và điện áp bộ thu về 0V. Đầu nối cực thu kết nối với đèn LED thông qua một điện trở hạn chế dòng điện. Bạn có thể chọn điện trở giới hạn hiện tại dựa trên thuộc tính đèn LED của bạn. Vì tôi đang sử dụng đèn LED màu đỏ, cam và vàng, tôi đã sử dụng 100 Ohms. Chúng ta thấy rằng bây giờ mặt tích cực của đèn LED được nâng lên cao và mặt tiêu cực được kéo xuống thấp, và đèn LED sáng lên.

Vì chúng ta có 64 dây dẫn catốt (mỗi cột) và 8 dây dẫn anốt (mỗi lớp), chúng ta cần 64 bộ điều khiển catốt và 8 bộ điều khiển anốt. Tôi khuyên bạn nên đặt đầy đủ 8 bộ điều khiển trên cùng một bảng, vì mỗi thanh ghi shift kết nối với 8 bộ điều khiển và có vẻ sắp xếp hơn nếu 8 dây kết nối đi đến cùng một nơi. Hãy cẩn thận để không để quá đông các hội đồng! Chúng tôi sẽ chạy rất nhiều dây, vì vậy hãy đảm bảo cung cấp cho bạn đủ không gian! Hàn tất cả các thành phần vào bảng. Một mẹo để tăng độ ổn định bề mặt làm việc của bạn là hàn trên các linh kiện có cùng chiều cao (ví dụ: hàn các bóng bán dẫn sau khi hàn tất cả các điện trở để tránh các điện trở rơi ra). Đối với mỗi bộ mạch điều khiển 8 cực âm, hãy đảm bảo hàn một đầu cắm 8 chân đầu ra dữ liệu cho khối LED.

Nó không rõ ràng từ sơ đồ, nhưng bất cứ nơi nào có bóng bán dẫn, chúng ta cần kết nối nó với GND và 5V

chuyển đổi mạch đăng ký

Các thanh ghi dịch chuyển được kết nối với nhau qua 6 dây. Chúng được kết nối song song cho 5V, GND, CLOCK, LATCH và BLANK, và nối tiếp cho DATA. Khi bạn kết nối các dây, hãy đảm bảo rằng các thanh ghi dịch chuyển cathode ở cuối chuỗi, vì DATA luôn đi đến cuối chuỗi nối tiếp. Về cơ bản, Arduino gửi ra một chuỗi mã nhị phân chảy xuống kết nối dòng DATA. Sau đó, mã nhị phân được chia thành 8 bit trên mỗi thanh ghi dịch chuyển. 8 đầu cuối thanh ghi dịch chuyển sau đó được kết nối với bộ 8 điều khiển cathode / anode. Nguồn 5V cung cấp năng lượng cho toàn bộ khối và vì chúng tôi có tối đa 64 đèn LED sáng cùng lúc, hãy đảm bảo rằng tổng dòng điện không vượt quá giới hạn nguồn điện của bạn. Các chân khác điều khiển cơ bản khi dữ liệu vào các thanh ghi shift và khi dữ liệu được giải phóng đến mạch điều khiển từ các thanh ghi shift. Đảm bảo rằng mỗi thanh ghi shift có tiêu đề 8 chân của riêng nó và mỗi bảng thanh ghi shift (ngoại trừ bảng cuối cùng) có tiêu đề 6 chân mà qua đó dây 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK và DATA có thể đi đến bảng ghi ca sau.

Mạch Arduino

Mạch của Arduino rất đơn giản. Về cơ bản, chúng ta có 6 dây đi ra từ Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK và DATA). Đảm bảo rằng dây dẫn GND của bạn được kết nối với GND của Arduino (Trên thực tế, tất cả GND trong dự án này phải được kết nối), nhưng dây dẫn 5V của bạn thì không! Lưu ý rằng Arduino trong giản đồ của Darrah thực sự hiển thị các thiết bị đầu cuối của chip ATMEGA. Xem một trong những hình ảnh được đính kèm cho các thiết bị đầu cuối tương ứng giữa chip và Arduino.

Chúng tôi đã sử dụng một tấm chắn vít để tránh dây trực tiếp chạy vào Arduino. Các bộ phận mà bạn cần hàn vào kính vít là các chân tiêu đề xếp chồng cho các cổng kỹ thuật số, 1 tiêu đề 6 chân và 1 khối đầu cuối 2 cổng. Bạn có thể thêm một hàng ghim tiêu đề xếp chồng lên nhau để cân bằng. (Lưu ý rằng các khối thiết bị đầu cuối màu xanh được hiển thị trong hình thực tế không có tác dụng gì). Hàn theo sơ đồ. Lưu ý quan trọng: chỉ để an toàn, hãy kết nối đầu cuối 5V trên đầu cắm 6 chân với 5V của nguồn điện (là khối đầu cuối màu xanh lá cây), KHÔNG phải 5V của Arduino. Bằng cách này, Arduino của bạn được cung cấp bởi máy tính của bạn và tất cả 5V trong mạch của bạn được cung cấp bởi nguồn điện. Tuy nhiên, hãy kết nối tất cả các GND với nhau. Bạn có thể biết từ hình ảnh rằng tôi đã hàn chân GND của tiêu đề 6 chân và chân GND của khối đầu cuối vào dải GND trên kính vít.

Trong khi tôi không biết cách kiểm tra các mạch thanh ghi dịch chuyển, chúng ta có thể và nên kiểm tra mạch điều khiển cực dương và cực âm bằng cách sử dụng bảng mạch. Xem các bức ảnh để biết chi tiết. Về cơ bản, chúng tôi kết nối các đầu vào của bảng thành 5V. Sau đó, chúng ta có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra điện áp đầu ra. Chúng tôi nhận thấy rằng điện áp đầu ra từ các điều khiển cực dương chỉ khoảng 4V, nhưng đó là hệ quả mong đợi từ MOSFET.

Mẹo đi dây:

• Đừng tiết kiệm độ dài của dây kết nối giữa các bảng! Bạn sẽ có nhiều bảng và rất nhiều dây, và sẽ rõ ràng hơn và dễ dàng hơn cho sự cố nếu các bảng được tách biệt tốt.
• Sử dụng các màu khác nhau để phân biệt dây nào là dây nào. Điều này rất quan trọng, đặc biệt là khi bạn cần bao nhiêu dây. Sau đó, chúng tôi đặt các dây này vào vỏ dây theo một trình tự cố định. Sử dụng dụng cụ uốn cong tốt để tạo các đầu nối dây an toàn.
• Hãy nhất quán với việc sử dụng các tiêu đề và vỏ dây! Trong dự án của tôi, đối với một bo mạch nhất định, tất cả các đầu vào đến từ vỏ dây và đầu ra đi qua các tiêu đề.
• Vì các thiết bị đầu cuối của đầu cắm khá gần nhau, hãy thận trọng rằng bạn không hàn các dây với nhau, đặc biệt nếu bạn tương đối thiếu kinh nghiệm trong việc hàn như tôi! Một mẹo nhỏ mà tôi thấy hữu ích là dùng mỏ hàn ấn xuống dây để làm chảy chất hàn, sau đó dùng kìm để kẹp các sợi trong dây lại với nhau và đẩy dây đến gần đầu nối tiêu đề hơn. Di chuyển mỏ hàn ra xa và mối nối hàn sẽ nguội đi và giữ lại hình dạng của nó rất sớm.

Bước 7: Gắn khối lập phương

Thay vì luồn dây dẫn catốt cứng nhắc qua 64 lỗ khá khó khăn trong thực tế, chúng ta có thể hàn dây dẫn vào dây dẫn trước rồi kéo dây qua các lỗ. Để cho phép dây đi ra từ bên dưới giá đỡ, hãy khoan 9 lỗ trên mặt của giá treo (8 lỗ đối với cực âm và 1 lỗ đối với cực dương).

Đầu tiên, cắt các xiên để có độ dài xấp xỉ bằng nhau. Cắt các dây dẫn catốt sao cho chúng có chiều cao gần như bằng chiều cao của xiên. Bây giờ uốn cong chì để tạo thành một cái móc nhỏ bằng cách sử dụng kìm. Dải khoảng nửa inch dây của bạn và uốn cong cả dây. Móc chì và dây điện với nhau và đóng các móc bằng kìm. Điều này giúp tiếp xúc tốt giữa dây và dây dẫn, đồng thời giúp bạn giải phóng tay khi hàn. Đảm bảo đặt một kẹp tản nhiệt trước mối hàn LED gần nhất để mối hàn đó không tỏa ra từ nhiệt mới. Nếu bạn không có kẹp tản nhiệt, kẹp cá sấu cũng hoạt động.

Cách tốt là bạn nên kiểm tra các mối nối (tôi đã đo điện trở của mối nối hàn) sau khi bạn hàn xong từng lớp, mặc dù tôi nhận thấy rằng phương pháp "móc" cho các mối hàn thực sự chắc chắn.

Bây giờ luồn dây qua các lỗ. Nhẹ nhàng kéo dây và đẩy giá đỡ tiếp xúc với xiên. Luồn mỗi bộ gồm 8 dây qua một lỗ ở mặt bên của giá đỡ và cố định bó bằng một miếng băng dính điện. Vì bốn cạnh của khối lập phương là tương đương nhau, nên việc nhóm dây của bạn dọc theo bên nào không quan trọng. Tôi khuyên bạn nên tạo trước các đầu nối dây trên những đầu nối này, để bạn có thể nhanh chóng lắp ráp vỏ dây.

Đối với các kết nối cực dương, hàn một dây vào mỗi mức và luồn dây đó ra khỏi một trong các lỗ. Bạn sẽ cần hai kẹp tản nhiệt để ngăn mối hàn hàng xóm bị chảy.

Sau khi bạn lắp khối lập phương, hãy kiểm tra lại từng đèn LED để đảm bảo rằng chúng ổn.

Lời khuyên:

Đừng tiết kiệm chiều dài dây! Tôi nghĩ rằng dây của tôi dài 12 inch một cách dễ dàng, nhưng chúng vẫn được chứng minh là ngắn hơn một chút.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để kết nối mọi thứ và chạy khối lập phương!

Bước 8: Mã và ghép kênh

Do thời gian thực hiện dự án ngắn, tôi đã mượn mã của Darrah và chỉ thực hiện những thay đổi nhỏ đối với nó. Tôi đang đính kèm phiên bản mà tôi đã sử dụng. Anh ấy đã đưa ra những nhận xét tuyệt vời cho mã của mình và tôi khuyên bạn nên đọc qua chúng để hiểu rõ hơn về cách nó thực sự hoạt động. Ở đây tôi sẽ mô tả hai tính năng chính của mã của anh ấy, ghép kênh và điều chế góc bit.

Ghép kênh

Tất cả các dự án khối LED mà tôi đã đọc đều sử dụng phương pháp ghép kênh và đây là kỹ thuật cho phép chúng tôi điều khiển ánh sáng riêng lẻ. Với tính năng ghép kênh, chỉ một lớp đèn LED sáng lên cùng một lúc. Tuy nhiên, vì các lớp được tuần hoàn với tần số rất cao, hình ảnh sẽ "ở lại" trong tầm nhìn của chúng ta một lúc và chúng ta nghĩ rằng ánh sáng vẫn ở đó. Trong phần mềm, chúng tôi kéo một lớp lên CAO cùng một lúc và tất cả các lớp khác xuống THẤP, vì vậy chỉ các đèn LED trong lớp này mới có thể sáng. Để xác định xem cái nào sáng lên, chúng tôi đã sử dụng các thanh ghi dịch chuyển để kiểm soát cái nào trong số 64 cực âm được kéo CAO. Trước khi thắp sáng lớp tiếp theo, chúng ta đặt cực dương của lớp này thành LOW để không có đèn nào trong lớp này có thể phát sáng. Sau đó, chúng tôi kéo cực dương trên lớp tiếp theo lên CAO.

Điều chế góc bit

Kỹ thuật BAM cho phép chúng tôi kiểm soát độ sáng của mỗi đèn LED trên thang điểm từ 0 đến 15. Nếu bạn không cần thay đổi độ sáng, bạn không cần thực hiện điều này. Về cơ bản, chúng ta có một điều khiển bốn bit và điều khiển này tương ứng với 15 chu kỳ đi từ lớp dưới cùng lên lớp trên cùng (hãy nhớ rằng để ghép kênh, chúng ta chiếu sáng từng lớp tại một thời điểm?). Nếu chúng ta ghi 1 vào bit đầu tiên, đèn LED này sẽ bật khi chúng ta chuyển qua các lớp lần đầu tiên. Nếu chúng ta ghi 1 vào bit thứ hai, đèn LED này sẽ bật trong hai chu kỳ tiếp theo. Bit thứ 3 tương ứng với 4 chu kỳ tiếp theo và bit thứ tư tương ứng với 8 chu kỳ tiếp theo (vì vậy chúng ta có 15 chu kỳ trong một tập hợp hoàn chỉnh). Giả sử, chúng tôi muốn đặt đèn LED ở 1/3 độ sáng đầy đủ của nó, là 5/15. Để thực hiện điều này, chúng tôi ghi 1 vào bit đầu tiên và bit thứ ba và 0 vào hai bit còn lại để đèn LED bật trong chu kỳ đầu tiên, tắt trong hai chu kỳ tiếp theo, bật trong bốn tiếp theo và tắt cho 8. Kể từ chúng ta đang đi qua nó quá nhanh, tầm nhìn của chúng ta "trung bình" độ sáng và chúng ta nhận được 1/3 độ sáng đầy đủ.

Khối LED làm màn hình cho các chức năng sóng?

Một khả năng mà chúng tôi đã nghĩ đến khi bắt đầu dự án này là sử dụng màn hình này để hiển thị các chức năng sóng của các hạt trong một hộp vuông. Tôi đã viết một phương thức trong mã Arduino để vẽ biểu đồ trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích đầu tiên, nhưng hóa ra độ phân giải không hoàn toàn phù hợp. Trạng thái cơ bản có vẻ ổn, nhưng trạng thái kích thích đầu tiên đòi hỏi một số diễn giải. Tuy nhiên, nếu bạn nheo mắt, bạn có thể biết rằng chức năng này trông giống như một vết sưng khi bạn nhìn vào nó từ một hướng và nó trông giống như một chu kỳ sóng hình sin đầy đủ nếu bạn nhìn từ hướng khác. Đây là biên độ hàm sóng sẽ như thế nào! Vì ngay cả trạng thái kích thích đầu tiên cũng yêu cầu một số diễn giải nhận thức muộn, tôi đã không viết mã cho những trạng thái khác phức tạp hơn.

Bước 9: Chạy thử nghiệm

Chúc mừng bạn đã hoàn thành khối lập phương! Bây giờ hãy thử viết chức năng hiển thị của riêng bạn và chia sẻ công việc của bạn với gia đình và bạn bè:)

Sau khi khối lập phương của bạn hoạt động bình thường, hãy dán mặt sau của PCB bằng băng dính không dẫn điện, vì lúc này các kết nối đều đã lộ ra ngoài và chúng có thể làm chập nhau.