Arduino Mega 8x8x8 RGB LED Cube: 11 bước (có hình ảnh)

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

"Vì vậy, bạn muốn xây dựng một khối LED RGB 8x8x8"

Tôi đã chơi xung quanh với thiết bị điện tử và Arduino trong một thời gian, bao gồm cả việc xây dựng một bộ điều khiển công tắc amp cao cho ô tô của tôi và một người phán xử Pinewood Derby sáu làn cho nhóm Hướng đạo sinh của chúng tôi.

Vì vậy, tôi đã bị hấp dẫn và sau đó bị cuốn hút khi tôi tìm thấy trang web tuyệt vời của Kevin Darrah với những lời giải thích chi tiết và xây dựng video của anh ấy.

Tuy nhiên, có một vài khía cạnh trong bản dựng của anh ấy mà tôi nghĩ tôi có thể cải thiện.

Về mặt tích cực:

• Các giải thích chi tiết của Kevin về mã Arduino cần thiết cho chương trình phức tạp này đã đơn giản hóa khía cạnh mã hóa của bản dựng.
• Tôi ủng hộ việc Kevin sử dụng bóng bán dẫn riêng lẻ để điều khiển từng trong số 192 cực âm. Trong khi điều này đòi hỏi một thiết kế phần cứng giàu thành phần, nó cho phép bạn điều khiển từng đèn LED mà không có nguy cơ làm quá tải một chip trình điều khiển duy nhất quản lý 8 (hoặc nhiều hơn) đèn LED.

Các lĩnh vực tôi muốn cải thiện:

• Phải có một cách tốt hơn để xây dựng chính khối lập phương cộng với hơn 2000 mối nối hàn trong một khối 8x8x8 RGB và nếu một khối bị hỏng / vỡ ở giữa thì sẽ rất khó để truy cập và sửa chữa
• Tất cả dây đó !!!! Tôi đã có một số kinh nghiệm trong việc thiết kế PCB trong quá khứ vì vậy nhằm mục đích xây dựng một PCB duy nhất để lưu trữ số lượng lớn các thành phần cần thiết và bản thân khối lập phương

Tìm kiếm thêm đã phát hiện ra các thiết kế hình khối khác mà từ đó tôi đã lấy các lĩnh vực cảm hứng khác.

Nick Schulze đã xây dựng một ví dụ tuyệt vời về ghi chú mặc dù với cách tiếp cận phần cứng STP16 đơn giản hơn và một ĐƠN VỊ chipKIT 32 bit. Tôi tận dụng thiết kế hình khối của anh ấy hơn là của Kevin.

SuperTech-IT đã tập trung vào việc đơn giản hóa mặt phần cứng với một cách tiếp cận PCB duy nhất tích hợp và mở rộng cả phương pháp lập trình của Kevin và Nick với trọng tâm là loại bỏ tất cả hệ thống dây điện.

Vì vậy, một kế hoạch đã được đặt ra. Sử dụng sơ đồ của Kevin, cấu trúc Khối lập phương của Nick, thiết kế một PCB duy nhất và phát triển một giải pháp để vừa đơn giản hóa việc xây dựng vừa tăng cường sức mạnh cho khối lập phương.

Bước 1: Tất cả các đèn LED đó

8x8x8 = 512 đèn LED RGB. eBay là bạn của bạn ở đây và tôi đã mua 1000 chiếc từ một nhà cung cấp Trung Quốc.

Thiết kế tôi đã chọn sử dụng đèn LED RGB cực dương chung 5mm - vì vậy mỗi đèn LED có một dây Cathode (âm) cho mỗi màu trong số ba màu cơ bản (Đỏ / Xanh lá cây / Xanh lam) và một dây Anode (dương) chung cho mỗi màu màu sắc.

Kiểm tra đèn LED

Trong khi giá rẻ, tôi hơi lo ngại về chất lượng. Điều cuối cùng bạn muốn tìm thấy một đèn LED mờ ở giữa khối lập phương của bạn, vì vậy tôi bắt đầu thử nghiệm từng đèn LED trong số 512 đèn LED mà tôi sẽ sử dụng.

Để đơn giản hóa cách tiếp cận, tôi đã thiết kế một breadboard nhỏ và một chương trình Arduino đơn giản sẽ điều khiển hai đèn LED Red> Green> Blue riêng lẻ và sau đó bật tất cả cho White chỉ bằng một nút bấm.

Một đèn LED sẽ hoạt động như một tham chiếu chung cho tất cả các đèn khác để đảm bảo rằng tất cả các đèn LED đều có độ sáng chung.

Khi bạn bắt đầu đẩy đèn LED vào breadboard, nhấn nút, xem đèn LED nhấp nháy qua các màu, không mất quá nhiều thời gian để xem lại tất cả 512. Ngoài ra, tôi không tìm thấy một khuyết điểm nào và đã rất hài lòng với chất lượng của đèn LED.

Chọn giá trị điện trở giới hạn dòng điện

Mặc dù bảng mạch không hoạt động, đây là thời điểm thích hợp để kiểm tra và xác nhận các điện trở giới hạn dòng điện LED mà bạn sẽ cần sử dụng. Có rất nhiều máy tính giúp bạn chọn giá trị phù hợp và nó sẽ không giống nhau cho tất cả các màu (Màu đỏ gần như chắc chắn sẽ có yêu cầu khác với Màu xanh lá cây và Màu xanh lam).

Một khu vực chính cần chú ý là màu Trắng tổng thể mà đèn LED phát ra khi tất cả các màu RGB được bật. Bạn có thể cân bằng giá trị của các điện trở để tạo ra màu Trắng sạch trong giới hạn hiện tại của đèn LED.

Bước 2: Đơn giản hóa việc xây dựng khối lập phương

Đồ gá để xây dựng mỗi lát 8x8

Không thể coi thường việc xây dựng một khối lập phương phức tạp này. Điều này sẽ đòi hỏi một sự đầu tư đáng kể về thời gian của bạn.

Cách tiếp cận mà tôi thiết kế đã đơn giản hóa việc hàn từng "lát" thẳng đứng 8x8 của khối lập phương trong một sự kiện duy nhất, trái ngược với việc tạo các đường lần lượt gồm 8 đèn LED và sau đó hàn 8 trong số này lại với nhau trong một thao tác riêng biệt.

Bạn sẽ yêu cầu một đồ gá cho cách tiếp cận này và một chút thời gian đầu tư vào đây sẽ gặt hái được những lợi ích to lớn sau này.

Hình trên cho thấy sự đơn giản của thiết kế này.

• Tôi đã sử dụng một số loại gỗ mềm 18mm x 12mm có nguồn gốc từ một cửa hàng kim khí địa phương.
• Khoan các lỗ 8 x 5mm ở giữa cạnh 18mm, cách nhau 30mm trên 8 chiều dài cho phép mỗi đầu thêm 50mm.
• Sử dụng hai đoạn gỗ dài mỗi bên và cố định 8 đoạn đã khoan này đảm bảo chúng song song với nhau và cách nhau chính xác 30mm.
• Tôi khuyên bạn nên sử dụng một số keo dán gỗ ngoài đinh / vít khi cố định chúng với nhau. Bạn không muốn đồ gá này bị uốn.
• Ở đầu trên và dưới cùng của đồ gá, tôi đặt một chiều dài khác và đặt ba đinh / chốt bảng nhỏ vào tệp với mỗi cột lỗ cho đèn LED. Tâm một nằm thẳng hàng và hai tâm còn lại cách nhau 5mm ở mỗi bên. Chúng tôi sẽ sử dụng những chiếc đinh này để cố định độ dài thẳng của dây được sử dụng để tạo thành hình khối - nhiều hơn sau.
• Bạn sẽ nhận thấy trên các bức tranh phía trên một chiều dài khác của gỗ ở một góc nhỏ so với những hình khác. Điều này sẽ rất quan trọng sau này vì chúng tôi sẽ cắt dây cấu trúc của chúng tôi phù hợp với góc độ này sẽ đơn giản hóa đáng kể việc định vị từng lát dọc này vào PCB vào một ngày sau đó.

Hãy dành thời gian của bạn trong việc xây dựng đồ gá này. Bạn ở đây càng chính xác thì hình khối cuối cùng của bạn sẽ càng chính xác.

Bước 3: Chuẩn bị đèn LED

Kết nối dây dẫn LED

Một trong những mối quan tâm mà tôi có trong các ví dụ trước đây mà tôi đã đọc là việc sử dụng các khớp nối đơn giản khi hàn đèn LED vào dây khung. Điều này sẽ dẫn đến hai vấn đề chính

• Rất khó và tốn thời gian để giữ một dây dẫn LED ở vị trí bên cạnh dây khung mà nó không di chuyển đủ lâu để đảm bảo bạn có được mối hàn tốt.
• Các khớp ở mông có thể bị gãy dễ dàng - điều mà tôi muốn tránh.

Vì vậy, tôi đã thiết kế một giải pháp theo đó mỗi đèn LED được chuẩn bị với một vòng lặp ở cuối mỗi dây dẫn, qua đó dây khung đi qua vừa giữ các dây ở vị trí trong quá trình hàn và cũng cung cấp kết nối cơ học ngoài chất hàn để tăng độ bền.

Nhược điểm của điều này là việc chuẩn bị mỗi trong số 512 đèn LED mất nhiều thời gian hơn - tôi đã làm điều này theo lô 64, một lát mỗi lần và giảm xuống khoảng 3 giờ mỗi lát.

Về mặt tích cực, việc hàn thực tế của lát cắt bằng cách sử dụng đồ gá trước đó chỉ mất hơn một giờ.

Đồ gá uốn LED

Tôi đã thiết kế một đồ gá để hỗ trợ việc chuẩn bị đèn LED - hình trên với các kích thước chính.

• Tôi lấy một trong những đường ray 18x12mm đã sử dụng trước đó, khoan một lỗ 5mm qua tâm của cạnh 18mm và sau đó đặt thanh ray này xuống một tấm ván MDF nhỏ (bạn có thể sử dụng bất kỳ mảnh gỗ vụn nào, đây chỉ là những gì tôi phải làm tay) và được thực hiện trên lỗ 5mm trên thanh ray đến tâm của tấm MDF.
• Sử dụng mũi khoan để đảm bảo cả lỗ trên thanh ray và tấm MDF đều được căn chỉnh, lấy bút chì và vẽ một đường dọc theo hai bên của thanh ray dọc theo tấm MDF.
• Tháo mũi khoan và thanh ray ra và bạn còn lại một lỗ 5MM trên tấm MDF và hai đường thẳng song song ở hai bên khớp với kích thước đường ray (cách nhau 18mm).
• Vẽ một đường thẳng khác qua tâm của lỗ 5mm vuông góc với các đường ray.
• Tôi đã sử dụng dây đồng đóng hộp 22swg (một cuộn 500g là đủ) có chiều rộng 0,711mm. Tôi đã tìm thấy trực tuyến (eBay để giải cứu một lần nữa) một số mũi khoan 0,8mm và sử dụng chúng làm bộ rèn xung quanh mà tôi sẽ uốn cong các dây dẫn LED xung quanh để tạo thành một vòng lặp.
• Khoan ba mũi khoan 0,8mm, mũi khoan ở giữa nằm trên đường chính giữa của lỗ LED 5mm, các mũi khác cách nhau 5mm và quan trọng là ngay bên ngoài đường ray cách xa lỗ LED trên tấm ván MDF- không phải trên đường thẳng mà bằng một mặt của mũi khoan vừa chạm vào đường ray.
• Mũi khoan 0,8mm thứ tư sau đó được khoan lại trên đường tâm của lỗ LED 5mm trên đường ray khác và lần này là ngay bên trong đường ray. Hình trên sẽ làm cho mô tả này rõ ràng hơn một chút.
• Để mũi khoan trong gỗ với khoảng 1-15mm của mũi khoan nhô ra khỏi ván MDF.

Bây giờ bạn cần một công cụ - một dự án tốt luôn là nơi bạn cần mua một công cụ đặc biệt:-). Bạn sẽ cần một cặp kìm nhỏ mũi bằng (eBay lại với giá £ 2 - £ 3). Chúng có mũi dài thẳng song song và đầu bằng - xem hình.

LED preperation

Bây giờ đến nhiệm vụ dài của việc chuẩn bị mỗi 512 đèn LED. Tôi đề nghị bạn làm chúng theo từng đợt. Thêm chi tiết trong các hình ảnh trên

• Giữ đèn LED trong kìm với bốn dây dẫn hướng về phía bạn.
• QUAN TRỌNG - Thứ tự và định hướng của các khách hàng tiềm năng rất quan trọng trong bước này. Cực dương sẽ là dây dẫn dài nhất đứng thứ hai trong số 4 dây dẫn. ĐẢM BẢO ĐÂY LÀ LẦN THỨ HAI TRONG TỪ PHẢI. Làm sai điều này và đèn LED của bạn sẽ không sáng chính xác khi chúng tôi kiểm tra chúng sau này - Tôi biết mình đã mắc 2 lỗi trong số 512.
• Trong khi giữ đèn LED trong kìm đặt bóng đèn LED vào lỗ 5mm trên tấm ván MDF như trong hình trên. Bạn có thể cần phải khoét lỗ 5mm một chút ở trên cùng để đảm bảo Kìm nằm phẳng trên MDF.
• Lần lượt uốn cong các dây dẫn xung quanh các mũi khoan để tạo thành một vòng lặp. Tôi thấy rằng nếu bạn lùi lại chỗ uốn, một bóng râm khi hoàn thành, nó sẽ mở ra một bóng râm và giúp loại bỏ các vòng lặp khỏi các mũi khoan khi trích xuất đèn LED khỏi đồ gá
• Cắt bỏ phần thừa từ bốn dây dẫn gần với vòng lặp bằng một cặp máy cắt dây nhỏ.
• Uốn vòng Anode, một vòng riêng, 90 độ để vòng lặp hướng thẳng đứng về phía bóng đèn LED
• Đặt đèn LED đã hoàn thiện xuống một bề mặt phẳng và đảm bảo tất cả các dây dẫn nằm phẳng dọc theo bề mặt, một chút áp lực lên đèn LED sẽ căn chỉnh tất cả một cách đơn giản

Đó là nó…. bây giờ lặp lại 511 lần:-)

Bước 4: Xây dựng các lát

Làm thẳng dây khung

Vì vậy, bây giờ chúng tôi có một đồ gá để tạo các lát 8x8 của chúng tôi và một gói đèn LED đã được thử nghiệm và chuẩn bị.

Tất cả những gì bạn cần bây giờ là một số dây khung. để giữ tất cả các đèn LED lại với nhau. Tôi đã sử dụng một cuộn 500g dây đồng đóng hộp 22swg (lại từ eBay)

Tất nhiên bây giờ bạn sẽ muốn làm thẳng dây khi nó ra khỏi cuộn. Một nhiệm vụ thủ công dễ dàng nếu chưa có. Cắt một đoạn dây theo chiều dài và giữ hai đầu bằng kìm và kéo nhẹ và kéo căng dây. Nếu bạn tốt, bạn sẽ cảm thấy dây căng và sau đó bạn có thể dừng lại, nếu bạn nặng tay, dây sẽ bị đứt ở kìm khi nó đủ căng. Cả hai cách đều ổn và bạn sẽ không chỉ làm thẳng dây mà còn làm cứng nó một chút để nó giữ nguyên hình dạng.

Đối với mỗi khung 8x8, bạn sẽ cần 24 chiều dài đủ để chạy hết chiều dài của đồ gá của bạn với một số phụ tùng ở các đầu để quấn quanh các chân bảng điều khiển để giữ trong khi hàn. Ngoài ra, bạn sẽ cần 8 chiều dài cho các dây Anode vuông góc, chỉ rộng hơn chiều rộng của đồ gá một chút.

Xây dựng lát 8x8

Bây giờ dây được thẳng ra, chúng ta sẽ đến phần thú vị.

• Với đồ gá nằm trên hai thanh ray thẳng đứng và 8 thanh ray chéo được khoan hướng về phía bạn, bạn đẩy 8 đèn LED vào một cột cùng một lúc với ba chân của đèn LED hướng về phía bạn.
• Bây giờ, luồn một dây khung đã được làm thẳng qua các vòng dây dẫn LED ở giữa của tất cả 8 đèn LED và buộc mỗi đầu xuống bằng cách quấn quanh các chân bảng điều khiển.
• Lặp lại điều này cho hai dây khung bên ngoài.
• Sau đó, lặp lại các bước trên cho 7 cột khác.

Bây giờ bạn sẽ có 64 đèn LED được nối với nhau với 24 dây khung dọc. Đảm bảo rằng tất cả các đèn LED đều nằm thẳng hàng với thanh ray bằng gỗ và duỗi thẳng mọi chân đèn LED ra để loại bỏ bất kỳ sự mâu thuẫn nào.

Bây giờ hãy tháo mỏ hàn của bạn ra và sửa tất cả 192 kết nối giữa các vòng LED và dây khung. Tôi sẽ không giải thích cách hàn ở đây, có rất nhiều hướng dẫn tuyệt vời có thể giải thích điều này tốt hơn nhiều so với khả năng của tôi.

Hoàn thành? Hãy dành một chút thời gian để chiêm ngưỡng tác phẩm tiện dụng của bạn khi lật đồ gá lên. Chúng ta vẫn cần thêm vào các dây khung Anode.

Bây giờ bạn có thể thấy lý do tại sao chúng tôi uốn cong vòng dây dẫn cực dương 90 độ.

• Lấy 8 dây khung cực dương đã được làm thẳng của bạn và một lần nữa luồn qua mỗi trong số 8 đèn LED trong mỗi hàng.
• Tôi cắt dây theo chiều rộng của đồ gá nhưng không cố gắng cố định chúng xuống các chân bảng điều khiển.
• Sau khi hoàn tất, hãy dành một chút thời gian để chỉnh thẳng bất kỳ đèn LED nào để đảm bảo bạn có các hoạt động ổn định thẳng hàng và một lần nữa hàn tất cả 64 điểm kết nối.

Kiểm tra lát 8x8

Một lát cắt xuống nhưng trước khi bạn cắt nó ra khỏi đồ gá, hãy kiểm tra nó trước. Đối với điều này, bạn sẽ cần một nguồn 5v (từ Arduino hoặc breadboard của trình thử nghiệm LED của bạn) và một điện trở duy nhất (bất cứ thứ gì xung quanh 100 ohms sẽ làm được).

• Kết nối một dây với đất, dây này sẽ được sử dụng trên tất cả 24 dây khung catốt.
• Nối dây kia với 5v qua điện trở.
• Giữ dây 5v vào một trong các dây khung ở 8 mức cực dương
• Chạy dây nối đất qua mỗi trong số 24 dây đóng khung catốt.
• Kiểm tra từng đèn LED sáng lên Đỏ, Xanh lục và Xanh lam cho mỗi đèn LED trong số 8 đèn LED được kết nối với cùng một dây anốt.
• Bây giờ di chuyển dây 5v lên cấp độ tiếp theo và chạy kiểm tra lại cho đến khi bạn đã kiểm tra từng cấp độ, từng đèn LED và từng màu.

Nếu bạn thấy một đèn LED không hoạt động thì có thể bạn đã trộn lẫn cực dương chì trên đèn LED khi uốn các dây dẫn LED. NẾU bạn thấy một cái không hoạt động thì tôi khuyên bạn nên cắt bỏ một đèn LED, lấy một đèn LED dự phòng đã chuẩn bị sẵn, mở các vòng trên dây dẫn LED, đẩy đèn LED mới này vào đồ gá và uốn cong lại các vòng xung quanh dây khung là tốt nhất bạn có thể.

Sau khi tất cả được kiểm tra, bây giờ bạn có thể cắt slide khỏi đồ gá. Để làm điều này, hãy cắt dây khung ở hàng trên cùng gần với các vòng dây dẫn của đèn LED và cắt dây khung phía dưới dọc theo khung đồ gá có góc cạnh một chút.

Bây giờ hãy để lại tất cả các đầu dài của dây khung, chúng ta sẽ làm gọn chúng sau khi chúng ta tạo hình khối.

Còn một chiếc nữa, còn 7 chiếc nữa.

Tôi tin rằng tôi đã đạt được mục tiêu đầu tiên của mình và phát triển một giải pháp để đơn giản hóa việc xây dựng các lát hình khối.

Bước 5: Đến Điện tử

Thiết kế PCB

Mục tiêu thứ hai của tôi là loại bỏ tất cả hệ thống dây điện nhưng vẫn để lại chỗ cho sự linh hoạt.

Cuối cùng, tôi quyết định rằng tôi sẽ:

• Đưa 6 dây điều khiển bộ xử lý ra khỏi bo mạch thông qua một đầu nối. Hầu hết các trình điều khiển hình khối mà tôi đã thấy sử dụng một dẫn xuất SPI để truyền dữ liệu yêu cầu 4 đầu vào - Dữ liệu, Đồng hồ, Kích hoạt đầu ra và Chốt - ngoài ra, tôi đã thêm 5v và Nối đất để chúng tôi có thể cấp nguồn cho bộ xử lý từ cùng một cáp.

• Để mở các kết nối nối tiếp vào và ra nối tiếp giữa các chip thanh ghi dịch chuyển 74HC595 để bạn có thể xác định các vòng lặp khác nhau giữa các chip.

  • Sơ đồ Kevins dành cho trình điều khiển cực dương trước tiên là tất cả 8 chip điều khiển một màu duy nhất và sau đó là hai màu tiếp theo tuần tự với tổng số 25 thanh ghi dịch chuyển.
  • Sơ đồ Nicks có một vòng lặp riêng biệt trở lại bộ xử lý cho mỗi màu.
• Cho phép các lớp cực dương được điều khiển bởi thanh ghi dịch chuyển riêng của nó hoặc trực tiếp từ bộ xử lý với 8 kết nối riêng biệt.

Ngoài ra, tôi muốn

• Sử dụng thông qua các thành phần lỗ (vì đó là những gì tôi đã quen).
• Giới hạn bản thân với một bảng PCB hai lớp (một lần nữa theo kinh nghiệm của tôi).
• Đặt tất cả các thành phần trên một mặt của PCB (mặt dưới) và cho phép các lát LED được hàn trực tiếp vào mặt trên của PCB.

Vì vậy, nó sẽ trở thành một bảng lớn (270mm x 270mm) để hỗ trợ một khối lập phương với khoảng cách 30mm giữa các đèn LED - ngay cả khi vậy nó vẫn là một cái bóp để vừa với tất cả các thành phần và dấu vết.

Tôi đã sử dụng một vài phần mềm thiết kế PCB khác nhau trong quá khứ và thành công.

Để dễ sử dụng, Pad2Pad là một lựa chọn tuyệt vời nhưng bạn bị bó buộc vào chi phí sản xuất đắt đỏ của chúng vì bạn không thể xuất các tệp Gerber. Đối với bản dựng này, tôi đã sử dụng DesignSpark (không đơn giản để sử dụng như Pad2Pad nhưng có thể xuất các tệp tin nhảy) và kể từ đó đã thử nghiệm với Eagle (một công cụ rất có khả năng nhưng tôi vẫn đang tiếp tục nghiên cứu).

Tôi không dám cộng số giờ dành cho việc thiết kế phần mềm của PCB, phải mất nhiều lần thử để làm đúng nhưng tôi rất hài lòng với kết quả. Có một vài dấu vết bị thiếu trong phiên bản đầu tiên của tôi nhưng chúng rất đơn giản để thay thế. Để sản xuất một loạt PCB nhỏ, tôi đã sử dụng và muốn giới thiệu SeeedStudio. Trả lời tốt các câu hỏi, giá cả cạnh tranh và dịch vụ nhanh chóng.

Tôi đang suy nghĩ về việc thiết kế một phiên bản SMD mà sau đó tôi có thể tạo ra với tất cả các thành phần đã được đặt và hàn.

Rất nhiều thành phần

Đối với các thành phần tôi đã sử dụng sau đây (căn chỉnh theo sơ đồ của Kevin)

• 200 bóng bán dẫn NPN 2N3904
• 25 tụ điện 100nF
• 8 tụ điện 100uF
• 8 MOSFETS IRF9Z34N
• 25 thanh ghi dịch chuyển 74HC595
• 128 82 Điện trở 1 / 8W (Điện trở giới hạn dòng LED màu đỏ)
• Điện trở 64 130 Ohm 1 / 8W (Điện trở giới hạn dòng điện LED xanh lục & xanh lam)
• Điện trở 250 1k Ohm 1 / 8W (với một số tính năng bổ sung)
• Điện trở 250 10k Ohm 1 / 8W (với một số tính năng bổ sung)
• 1 nguồn điện 5v 20A (quá đủ)
• 1 Arduino Mega (hoặc bộ xử lý bạn chọn)
• một số chân tiêu đề hàng đơn để kết nối với Arduino
• một số cáp jumper để tạo các vòng lặp vào / ra nối tiếp giữa các thanh ghi shift
• cáp tiêu đề 6 chân với đầu nối bo mạch
• cáp và phích cắm nguồn điện 240v

Tôi đã sử dụng và muốn giới thiệu Farnell Components để đặt hàng những thứ này ở Vương quốc Anh, đặc biệt là với dịch vụ vào ngày hôm sau và giá cả cạnh tranh của họ.

Hàn … rất nhiều hàn

Sau đó là vài giờ hàn tất cả các thành phần lên bo mạch. Tôi sẽ không trình bày chi tiết ở đây nhưng một số bài học tôi đã học được là:

• Giữ một máy bơm hàn và bấc hàn trong tay - bạn sẽ cần nó.
• Một cây bút thông lượng thực sự hoạt động mặc dù nó rất lộn xộn để dọn dẹp sau đó
• Sử dụng vật hàn có đường kính nhỏ - tôi thấy tốt nhất là loại hàn 0,5mm 60/40 Thiếc / Chì 2,5% thông lượng.
• Kính lúp rất tiện dụng để phát hiện bất kỳ cầu hàn nào.
• Hãy dành thời gian của bạn, làm một loạt một lần và kiểm tra tất cả các khớp trước khi tiếp tục khu vực tiếp theo.
• Luôn giữ cho đầu mỏ hàn của bạn sạch sẽ.

Với màu Đỏ của đèn LED có thể sẽ cần một giá trị điện trở khác với Màu xanh lá cây và Màu xanh lam, tôi đã đánh dấu các điện trở giới hạn dòng điện trên PCB A, B và C. Bây giờ là lúc để xác định hướng cuối cùng của các lát so sánh đến PCB để xác định dây dẫn nào của đèn LED liên quan đến vị trí điện trở hạn chế dòng điện nào.

Sau khi hoàn tất, tôi làm sạch bo mạch bằng chất tẩy PCB, rửa sạch bằng xà phòng và nước rồi lau khô kỹ lưỡng.

Kiểm tra PCB đã hoàn thành của bạn

Trước khi đặt nó sang một bên, chúng ta cần kiểm tra xem nó có hoạt động không.

Tôi đã tải lên mã Arduino của Kevin (đối với cực lớn, bạn sẽ cần thực hiện một số thay đổi nhỏ) và phát triển một chương trình thử nghiệm đơn giản có thể bật và tắt tất cả các đèn LED liên tục.

Để kiểm tra:

• Tôi đã tạo một dây thử nghiệm LED bằng cách lấy một đèn LED màu đơn, giữ một điện trở 100 Ohm vào một trong các dây dẫn và sau đó thêm một dây dài vào mỗi đầu hở. Một chút băng dính điện xung quanh các dây dẫn mở để ngăn chặn bất kỳ sự ngắn nào và đánh dấu dây dương (cực dương) khỏi đèn LED.
• Kết nối bộ xử lý của bạn (trong trường hợp của tôi là mega Arduino) với bo mạch bằng 6 đầu nối
• Kết nối nguồn với bo mạch từ nguồn điện
• Kết nối dây thử nghiệm Anode với nguồn 5v trên bo mạch
• Sau đó lần lượt đặt dây Cathode từ dây thử nghiệm LED lên từng đầu nối cathode của khối lập phương PCB.
• Tất cả đều tốt, đèn LED trên dây dẫn thử nghiệm sẽ nhấp nháy và tắt, nếu vậy, hãy chuyển sang đèn tiếp theo.
• Nếu nó không nhấp nháy thì việc tìm ra lỗi của bạn. Đầu tiên tôi sẽ kiểm tra các mối hàn của bạn xem có bị khô khớp nào không, ngoài ra tôi khuyên bạn nên làm việc lần lượt từ các thanh ghi dịch chuyển để kiểm tra một thành phần tại một thời điểm.

Kiểm tra tất cả 192 cực âm sau đó sửa đổi mã của bạn để kiểm tra trình điều khiển lớp anôt, hoán đổi dây dẫn thử nghiệm LED của bạn và kết nối nó với đất và kiểm tra từng trình điều khiển trong số 8 trình điều khiển lớp.

Khi bạn đã hoàn thành và kiểm tra PCB, niềm vui thực sự bắt đầu - bây giờ là xây dựng khối lập phương.

Bước 6: Xây dựng khối lập phương

Chuẩn bị các đầu nối mức Anode của bạn - một đồ gá khác

Chúng tôi có một mục nữa để chế tạo trước khi bắt đầu hàn các lát 8x8 của bạn lên PCB.

Khi chúng ta thêm các lát cắt, chúng ta sẽ cần thêm các dấu ngoặc nhọn bên ngoài mỗi lát cắt nối các lát ngang với nhau.

Vì chúng tôi đã kết nối tất cả các đèn LED với các vòng lặp với dây khung, không dừng lại ngay bây giờ.

Để xây dựng các thanh giằng chéo cực dương:

• Lấy một đoạn gỗ dài khác mà bạn đã dùng làm đường ray và vẽ một đường thẳng xuống giữa đường ray.
• Tạo 8 dấu dọc theo đường này cách nhau 30mm.
• Lấy 8 trong số các mũi khoan 0,8mm và khoan chúng vào gỗ, để lại mũi khoan trong gỗ với chuôi nhô ra khỏi bề mặt khoảng 10mm.
• Cắt bỏ một đoạn dây khung dài và duỗi thẳng như cũ.
• Quấn một đầu dây xung quanh mũi khoan đầu tiên tạo thành một vòng và sau đó vòng dây xung quanh mỗi mũi khoan tiếp theo tạo thành một dây thẳng có 8 vòng dọc theo chiều dài của nó.

Điều này cần một chút thực hành nhưng hãy thử và thao tác với dây sau khi tạo thành tất cả các vòng để dây thẳng nhất có thể. Nhẹ nhàng tháo dây ra khỏi các mũi khoan và sau đó cố gắng làm thẳng nó ra hoàn toàn.

Đối với hình khối cuối cùng, bạn sẽ cần 16 đoạn dây dài, mỗi đoạn có 8 vòng nhưng trong quá trình xây dựng, thật tiện lợi để có một số độ dài vòng hai và ba vòng để hỗ trợ mỗi lát mới với người hàng xóm của nó.

Cuối cùng chúng ta có thể xây dựng khối lập phương

Chúng ta sẽ cần nâng PCB ra khỏi bề mặt để căn chỉnh và hạ thấp từng lát trên PCB. Tôi đã sử dụng một vài hộp nhựa nhỏ ở hai bên của PCB.

Ghi nhớ hướng lát cắt của bạn đã chọn trước đây khi xác định vị trí của các điện trở giới hạn dòng điện, giờ đây bạn có thể hạ thấp lát cắt đầu tiên vào các lỗ trên PCB ở một đầu. Tôi khuyên bạn nên bắt đầu với tập hợp các lỗ xa nhất và cố gắng hướng tới bản thân.

Đây là nơi chúng ta thấy lợi thế của việc cắt các dây đóng khung catốt ở một góc. Điều này sẽ cho phép bạn xác định vị trí của từng dây trong số 24 dây cathode riêng lẻ.

Để hỗ trợ lát cắt và xác định vị trí thẳng đứng của nó, tôi đã sử dụng thanh ray bằng gỗ mà chúng tôi đã sử dụng để làm các đầu nối cực dương và đặt nó dọc theo PCB dưới bộ đèn LED đầu tiên. Với một hình vuông kỹ sư được sử dụng để đảm bảo lát cắt vuông góc với PCB và từ đầu đến cuối, giờ đây bạn có thể hàn các dây đóng khung catốt vào PCB.

Bạn có thể kiểm tra lát cắt này ngay bây giờ nhưng tôi thấy tốt nhất là đặt hai lát đầu tiên lên PCB và sử dụng các đầu nối cực dương 2 vòng ngắn ở một vài vị trí dọc theo hai lát trước khi thử nghiệm ban đầu để làm cho hai lát đầu tiên này ổn định hơn. Sau hai lát đầu tiên, hãy thử lần lượt từng lát trước khi thêm lát tiếp theo.

Kiểm tra các lát

Các trình điều khiển cực dương nằm dọc theo một trong các mặt của PCB và có các lỗ trên PCB, nơi cuối cùng chúng tôi sẽ kết nối từng lớp với trình điều khiển của nó. Bây giờ chúng ta sẽ sử dụng chúng với một số dây gỗ và 8 kẹp cá sấu mini để lần lượt gắn vào từng lớp trong mỗi lát.

Với các cực âm được hàn xuống PCB và các cực dương được kết nối với các trình điều khiển bằng dây và clip, sau đó chúng tôi có thể kiểm tra lát cắt bằng cách sửa đổi mã chúng tôi đã sử dụng để kiểm tra PCB bằng một hình ảnh động mới.

• Viết một hình ảnh động đơn giản để làm sáng tất cả các đèn LED trong lát cắt của bạn từng màu tại một thời điểm (tất cả là Đỏ, sau đó là Xanh lục rồi đến Đỏ rồi bật tất cả cho Trắng). Bạn có thể xác định số lát cắt dưới dạng một biến để bạn có thể sửa đổi điều này khi lần lượt kiểm tra từng lát cắt.
• Kết nối bộ xử lý và nguồn với PCB và bật.
• Kiểm tra tất cả các đèn LED sáng lên ở tất cả các màu.

Khiếm khuyết duy nhất mà tôi quan sát được ở đây là do mối nối bị khô trên một trong các dây dẫn khung catốt thẳng đứng.

Hàn và thử lần lượt từng lát.

Chúng ta gần đến rồi. Có hai phần tử nữa mà chúng ta cần thêm vào khối lập phương bây giờ chúng ta đã hàn và kiểm tra tất cả 8 lát cắt.

Đầu nối lớp cực dương

Bây giờ chúng ta có thể phá vỡ các đầu nối cực dương với 8 vòng lặp mà bạn đã chuẩn bị trước đó.

Luồn chúng qua các lát ghép cùng một lớp trong mỗi lát trên cả hai trang chiếu. Tôi di chuyển của mình cho đến khi chúng cách dây catốt của đèn LED gần nhất khoảng 5mm. Đảm bảo chúng trông thẳng và bằng phẳng trước khi hàn tất cả các vòng và nối từng lớp trong số 8 lớp cực dương lại với nhau.

Đầu nối trình điều khiển cực dương

Tháo tất cả các dây trước đây được sử dụng để kiểm tra các lát từ các lỗ của trình điều khiển cực dương trong PCB và đảm bảo rằng các lỗ không có chất hàn - bấc hàn là bạn của bạn ở đây.

Mỗi trình điều khiển trong số 8 trình điều khiển cực dương trên PCB cần được kết nối với một lớp riêng lẻ trên PCB. Trình điều khiển cực dương gần các kết nối nguồn trên PCB nên được kết nối ở mức thấp nhất, sau đó hoạt động trở lại tăng dần về phía sau của PCB và lớp thứ 8.

Uốn một góc nhỏ bên phải trong một đoạn dây có khung thẳng và hạ cạnh dài của dây qua khối lập phương vào lỗ trình điều khiển cực dương trên PCB. Đảm bảo dây thẳng và bằng phẳng, không chạm vào bất kỳ dây nào khác trong khối và sau đó hàn dây này lên lớp cực dương của khối và lên PCB

Hoàn thành cho tất cả 8 trình điều khiển cực dương.

Bước 7: Hoàn thành

Quá trình xây dựng đã kết thúc, bạn đã hoàn thành.

Với tất cả sự chuẩn bị, xây dựng, kiểm tra mà bạn đã thực hiện phần này giờ trở nên đơn giản.

• Kết nối nguồn điện với PCB
• Kết nối bộ xử lý với PCB.
• Bật nguồn.
• Tải hoặc bật các hoạt ảnh trong phần mềm của bạn, tải lên bộ xử lý và để nó làm việc đó

Làm một trường hợp

Bạn sẽ muốn bảo vệ khoản đầu tư của mình sau khi bỏ ra tất cả những giờ này.

Chúng tôi đã tạo một hộp đựng từ một số bảng gỗ sồi và một tấm ván nhỏ và xây dựng một ngăn kéo ở phía sau nơi chúng tôi có thể truy cập nguồn điện và Arduino cũng như lắp một phích cắm USB vào mặt sau của hộp để cho phép truy cập dễ dàng hơn để lập trình lại.

Sau đó, chúng tôi hoàn thành nó với một hộp acrylic từ acrylicdisplaycase.co.uk. Rất tốt được khuyến khích.

Dành cho bạn

Bây giờ có hai điều bạn có thể hướng đến:

• Loại hỗ trợ / hộp nào bạn muốn thiết kế và xây dựng để hỗ trợ PCB và chứa bộ nguồn và bộ xử lý - Tôi sẽ để điều đó cho trí tưởng tượng của bạn.
• Nhập mã và bắt đầu thiết kế và viết hoạt ảnh của riêng bạn. Kevin, Nick và SuperTech-IT đã thực hiện một số công việc tuyệt vời ở đây để bắt đầu con đường của bạn.

Bước 8: Clip sản phẩm cuối cùng đang hoạt động

Tôi gửi lời cảm ơn đến Kevin và SuperTech-IT về các hình ảnh động cộng với một số hình ảnh của riêng tôi mà tôi đã tạo cho đến nay

Bước 9: Hoạt hình - Rắn

Một trong những hoạt ảnh của riêng tôi để chia sẻ bằng cách sử dụng mã của Kevin Darrah

Gọi nội dung sau trong void Loop

rắn (200); // Lặp lại

Bước 10: Khi bạn vào rãnh

Anh trai tôi và tôi hiện đã xây dựng mỗi người một cái và chúng tôi đang làm việc trên một cái thứ ba:-)

CẬP NHẬT - Khối thứ ba hiện đã hoàn thành và chúng tôi sẽ đưa khối này lên bán trên eBay cùng với hai bảng PCB dự phòng (và hướng dẫn).

Chúng tôi sẽ thực hiện một số sửa đổi chủ yếu đối với PCB để hỗ trợ sự phát triển của dự án tiếp theo của chúng tôi - một khối LED RGB 16x16x16

Bước 11: Phiên bản mới nhất của mã Mega Arduino của tôi

Đính kèm, bạn sẽ tìm thấy ở đây phiên bản mới nhất của mã của tôi.

Điều này chủ yếu được lấy từ giải pháp được phát triển bởi Kevin Darrah ở đây nhưng tôi đã chuyển nó sang Arduino Mega và thêm vào các hoạt ảnh từ các nguồn khác hoặc do chính tôi phát triển.

Các chân trên Arduino Mega là:

• Chốt - chốt 44
• Trống - chốt 45
• Dữ liệu - pin 51
• Đồng hồ - chân số 52