"ดังนั้นคุณต้องการสร้าง Cube LED 8x8x8 RGB"

ฉันเล่นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และ Arduino มาระยะหนึ่งแล้วรวมถึงการสร้างตัวควบคุมสวิตช์สูงสำหรับรถยนต์ของฉันและ Pinewood Derby Judge Judge สำหรับกลุ่มลูกเสือของเราหกเลน

ดังนั้นฉันจึงรู้สึกทึ่งและติดงอมแงมเมื่อฉันพบเว็บไซต์ที่ยอดเยี่ยมของ Kevin Darrah พร้อมคำอธิบายโดยละเอียดของเขาและสร้างวิดีโอ

อย่างไรก็ตามมีบางส่วนของงานสร้างของเขาฉันคิดว่าฉันสามารถปรับปรุงได้

ในด้านบวก:

• คำอธิบายโดยละเอียดของ Kevin ในรหัส Arduino ที่จำเป็นสำหรับโปรแกรมที่ซับซ้อนนี้ทำให้การเขียนโค้ดด้านล่างของโครงสร้างง่ายขึ้น
• ฉันสนับสนุนการใช้งานของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวของเควินในการขับเคลื่อน 192 แคโทดแต่ละตัว ในขณะที่ต้องมีการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่มีส่วนประกอบมากมายมันช่วยให้คุณขับ LED แต่ละตัวได้โดยไม่เสี่ยงต่อการโอเวอร์โหลดชิปขับเดียวที่จัดการ LED 8 ตัว (หรือมากกว่า)

พื้นที่ที่ฉันต้องการปรับปรุง:

• จะต้องมีวิธีที่ดีกว่าในการสร้างลูกบาศก์ของตัวเองรวมทั้งมีข้อต่อบัดกรีมากกว่า 2,000 ข้อในลูก 8x8x8 RGB และถ้าใครล้มเหลว / แตกตรงกลางมันคงจะเข้าใกล้และแก้ไขไม่ได้
• สายไฟทั้งหมดที่ !!!! ฉันเคยมีประสบการณ์ในการออกแบบ PCB มาก่อนดังนั้นจึงมีจุดประสงค์เพื่อสร้าง PCB เดี่ยวให้กับโฮสต์ทั้งจำนวนชิ้นส่วนที่จำเป็นและคิวบ์เอง

การค้นหาเพิ่มเติมเผยให้เห็นการออกแบบลูกบาศก์เพิ่มเติมจากที่ฉันได้รับแรงบันดาลใจด้านอื่น ๆ

Nick Schulze ได้สร้างตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของบันทึกแม้ว่าด้วยวิธีฮาร์ดแวร์ STP16 ที่ง่ายขึ้นและชิป 32 บิต UNIT ฉันใช้ประโยชน์จากการออกแบบลูกบาศก์ของเขามากกว่าของเควิน

SuperTech-IT ได้มุ่งเน้นไปที่การทำให้ด้านฮาร์ดแวร์ง่ายขึ้นด้วยวิธี PCB เดียวที่รวมและขยายวิธีการเขียนโปรแกรมของ Kevin และ Nick โดยเน้นการกำจัดการเดินสายทั้งหมด

ดังนั้นจึงมีการตั้งแผน ด้วยโครงสร้างของ Cube ของ Nick โครงสร้างของ Nick ออกแบบ PCB เพียงแผ่นเดียวและพัฒนาวิธีแก้ปัญหาเพื่อให้การสร้างและเสริมกำลังคิวบ์ง่ายขึ้น

วัสดุ:

ขั้นตอนที่ 1: LED ทั้งหมดเหล่านั้น!

8x8x8 = ไฟ LED 512 RGB อีเบย์เป็นเพื่อนของคุณที่นี่และฉันซื้อ 1,000 จากซัพพลายเออร์จีน

การออกแบบที่ฉันเลือกใช้ 5 มม. RGB LED ขั้วบวกทั่วไป - ดังนั้นแต่ละ LED มีสาย Cathode (ลบ) สำหรับแต่ละสีหลักสามสี (แดง / เขียว / น้ำเงิน) และลวดขั้วบวก (บวก) เดียวที่เป็นเรื่องธรรมดาสำหรับแต่ละ สี

ทดสอบ LED

ในขณะที่ราคาถูกฉันกังวลเล็กน้อยเกี่ยวกับคุณภาพ สิ่งสุดท้ายที่คุณต้องการหา LED dud ที่อยู่ตรงกลางลูกบาศก์ของคุณดังนั้นฉันจึงตั้งค่าเกี่ยวกับการทดสอบแต่ละ LED 512 ที่ฉันจะใช้

เพื่อทำให้วิธีการง่ายขึ้นฉันออกแบบ breadboard เล็ก ๆ น้อย ๆ และโปรแกรม Arduino อย่างง่ายซึ่งจะช่วยขับ LED สองสีคือแดง> เขียว> น้ำเงินทีละตัวและจากนั้นทั้งหมดเป็นสีขาวโดยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว

หนึ่ง LED จะทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิงทั่วไปสำหรับคนอื่น ๆ ทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่า LED ทั้งหมดนั้นมีความสว่างร่วมกัน

เมื่อคุณเข้าสู่ขั้นตอนการผลัก LED ลงใน breadboard กดปุ่มและดูแฟลช LED ผ่านสีมันใช้เวลาไม่นานในการตรวจสอบทั้งหมด 512 รายการนอกจากนี้ฉันไม่พบข้อบกพร่องเดียวและเป็น ยินดีเป็นอย่างยิ่งกับคุณภาพของ LED

การเลือกค่าตัวต้านทาน จำกัด ในปัจจุบัน

ในขณะที่เขียงหั่นขนมออกมาเป็นเวลาที่ดีในการทดสอบและตรวจสอบตัวต้านทาน จำกัด กระแสไฟ LED ที่คุณจะต้องใช้ มีเครื่องคิดเลขมากมายที่จะช่วยให้คุณเลือกค่าที่ถูกต้องและมันจะไม่เหมือนกันสำหรับทุกสี (สีแดงจะมีความต้องการที่แตกต่างจากสีเขียวและสีน้ำเงิน)

พื้นที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องระวังคือสีขาวโดยรวมของ LED ที่ปล่อยออกมาเมื่อสี RGB ทั้งหมดเปิดอยู่ คุณสามารถปรับสมดุลค่าของตัวต้านทานเพื่อสร้างสีขาวสะอาดภายในขีด จำกัด ปัจจุบันของ LED

ขั้นตอนที่ 2: ลดความซับซ้อนของ Cube Build

จิ๊กเพื่อสร้างชิ้น 8x8 แต่ละชิ้น

การสร้างคิวบ์ของความซับซ้อนนี้จะไม่ถูกนำมาใช้อย่างเบามือ สิ่งนี้จะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากในเวลาของคุณ

วิธีที่ฉันออกแบบให้การบัดกรีของลูกบาศก์ "ชิ้น" แนวตั้งของลูกบาศก์ในรูปแบบเดียวง่ายขึ้นในเหตุการณ์เดียวซึ่งตรงข้ามกับการสร้างเส้นของ LED 8 ดวงในทางกลับกันจากนั้นทำการบัดกรี 8 ชิ้นด้วยกันในการปฏิบัติการแยกต่างหาก

คุณจะต้องใช้จิ๊กสำหรับวิธีการนี้และใช้เวลาเล็กน้อยในการเก็บเกี่ยวผลประโยชน์มากมายในภายหลัง

ภาพด้านบนแสดงความเรียบง่ายของการออกแบบนี้

• ฉันใช้ไม้เนื้ออ่อนขนาด 18 มม. x 12 มม. ที่มาจากร้านฮาร์ดแวร์ในท้องถิ่น
• เจาะรูขนาด 8 x 5 มม. ที่อยู่ตรงกลางของด้าน 18 มม. แยกออกจากกัน 30 มม. ที่ความยาว 8 มม. เพื่อเพิ่มความยาว 50 มม. ที่ปลายแต่ละด้าน
• ใช้ไม้สองความยาวในแต่ละด้านและแก้ไขส่วนที่เจาะ 8 ส่วนเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาขนานกันและห่างกัน 30 มม.
• ฉันขอแนะนำให้ใช้กาวไม้บางส่วนนอกเหนือไปจากตะปู / สกรูเมื่อประกอบเข้าด้วยกัน คุณไม่ต้องการให้จิ๊กนี้งอ
• ที่ปลายด้านบนและด้านล่างของจิ๊กฉันจะตั้งความยาวอีกอันและวางตะปูขนาดเล็ก / หมุดสามแผงลงในไฟล์ที่มีแต่ละคอลัมน์ของรูสำหรับ LED ศูนย์หนึ่งอยู่ในสายตรงและอีกสอง 5mm ห่างกันในแต่ละด้าน เราจะใช้ตะปูเหล่านี้เพื่อรักษาความยาวของสายตรงที่ใช้ในการก่อตัวลูกบาศก์ - เพิ่มเติมในภายหลัง
• คุณจะสังเกตเห็นภาพด้านบนของไม้ที่มีความยาวอื่น ๆ อันนี้จะมีความสำคัญในภายหลังเนื่องจากเราจะตัดลวดที่มีโครงสร้างตามมุมนี้ซึ่งจะทำให้การจัดตำแหน่งชิ้นส่วนแนวตั้งเหล่านี้ลงใน PCB ได้ง่ายขึ้นในภายหลัง

ใช้เวลาในการสร้างจิ๊กนี้ ยิ่งคุณอยู่ที่นี่แม่นยำเท่าไหร่ลูกบาศก์สุดท้ายของคุณก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 3: เตรียมไฟ LED

การเชื่อมต่อนำไปสู่ ​​LED

หนึ่งในข้อกังวลที่ฉันมีในตัวอย่างก่อนหน้านี้ที่ฉันได้อ่านคือการใช้รอยต่อชนที่เรียบง่ายเมื่อบัดกรี LED ของสายไฟที่เป็นกรอบ สิ่งนี้จะนำไปสู่ปัญหาสำคัญสองประการ

• มันยากมากและเสียเวลาในการถือครอง LED อยู่ในตำแหน่งถัดจากลวดเฟรมโดยที่มันไม่เคลื่อนไหวนานพอที่จะทำให้แน่ใจว่าคุณได้ข้อต่อที่ดี
• ข้อต่อก้นสามารถแตกได้ง่าย - สิ่งที่ฉันต้องการหลีกเลี่ยง

ดังนั้นฉันจึงออกแบบวิธีแก้ปัญหาโดย LED แต่ละตัวถูกเตรียมด้วยลูปที่ปลายของแต่ละตะกั่วซึ่งลวดเฟรมผ่านซึ่งทั้งสองจับสายไฟไว้ในตำแหน่งระหว่างการบัดกรีและยังให้การเชื่อมต่อเชิงกลเพิ่มเติมจากตัวประสานเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

ข้อเสียของการทำเช่นนี้คือการเตรียมการของแต่ละไฟ LED 512 ดวงใช้เวลานานขึ้น - ฉันทำแบบนี้เป็นครั้งละ 64 ชิ้นในแต่ละครั้งและลดลงไปประมาณ 3 ชั่วโมงต่อชิ้น

ในด้านบวกการบัดกรีจริงของชิ้นโดยใช้จิ๊กก่อนหน้านี้ใช้เวลาเพียงชั่วโมงกว่า

จิ๊กดัด LED

ฉันออกแบบจิ๊กเพื่อรองรับการเตรียม LED - ภาพด้านบนด้วยขนาดที่สำคัญ

• ฉันเอาราง 18x12 มม. ที่ใช้ก่อนหน้าหนึ่งเจาะรู 5 มม. ผ่านศูนย์กลางของด้าน 18 มม. แล้ววางรางนี้ลงบนแผง MDF เล็ก ๆ (คุณสามารถใช้เศษไม้ชิ้นนี้เป็นสิ่งที่ฉันต้องทำ มือ) และดำเนินการกับหลุม 5mm ในรถไฟผ่านไปยังศูนย์กลางของ MDF
• การใช้ดอกสว่านเพื่อให้แน่ใจว่าทั้งรูในรางและ MDF อยู่ในแนวเดียวกันใช้ดินสอและวาดเส้นตามแนวทั้งสองด้านของรางตาม MDF
• นำสว่านและรางออกและคุณมีรูขนาด 5 มม. ใน MDF และเส้นขนานสองเส้นที่ด้านข้างของมันตรงกับขนาดของราง (ห่างกัน 18 มม.)
• ลากเส้นอีกเส้นหนึ่งผ่านกึ่งกลางของรู 5 มม. ตั้งฉากกับทางรถไฟ
• ฉันใช้ลวดทองแดงกระป๋อง 22swg (ม้วน 500 กรัมก็เพียงพอแล้ว) ซึ่งมีความกว้าง 0.711 มม. ฉันพบทางออนไลน์ (eBay เพื่อช่วยเหลืออีกครั้ง) ดอกสว่าน 0.8 มม. บางตัวและใช้สิ่งเหล่านี้เป็นผู้สร้างรอบ ๆ ซึ่งฉันจะโค้งงอ LED นำไปสู่การวนซ้ำ
• เจาะดอกสว่านขนาด 0.8 มม. สามชิ้นส่วนตรงกลางบนเส้นกึ่งกลางของรู LED 5 มม. ส่วนอีก 5 มม. แยกกันและที่สำคัญอยู่ด้านนอกของรางรถไฟห่างจากรู LED บนแผ่น MDF ไม่ได้อยู่บนเส้น แต่ด้านเดียว ของสว่านเพียงแค่สัมผัสกับรางรถไฟ
• จากนั้นดอกสว่าน 0.8 มม. ที่สี่จะถูกเจาะอีกครั้งที่เส้นกึ่งกลางของรู LED 5 มม. บนรางรถไฟอื่นและในครั้งนี้จะอยู่ภายในรางรถไฟ ภาพด้านบนควรทำให้คำอธิบายนี้ชัดเจนขึ้นเล็กน้อย
• ปล่อยให้สว่านอยู่ในเนื้อไม้ด้วยก้านสว่านประมาณ 1-15 มม. ที่ยื่นออกมาจาก MDF

ตอนนี้คุณต้องมีเครื่องมือ - โครงการที่ดีมักจะเป็นที่ที่คุณต้องซื้อเครื่องมือพิเศษ:-) คุณจะต้องมีคีมปากแบน (อีเบย์อีกครั้งสำหรับ 2 - 3 ปอนด์) เหล่านี้มีจมูกยาวขนานและปลายแบน - ดูภาพ

ไฟ LED

ตอนนี้เป็นงานที่ยาวนานในการเตรียมไฟ LED แต่ละอัน 512 ตัว ฉันแนะนำให้คุณทำแบบแบตช์ รายละเอียดเพิ่มเติมในภาพด้านบน

• ถือ LED ในคีมโดยมีสี่ขั้วชี้ไปที่คุณ
• สำคัญ - ลำดับและทิศทางของผู้นำที่มีความสำคัญในขั้นตอนนี้ ขั้วบวกจะเป็นผู้นำที่ยาวที่สุดอันดับที่สองในสี่สาย ทำให้แน่ใจว่านี่เป็นหนึ่งในสองจากขวา. ทำสิ่งนี้ผิดและ LED ของคุณจะไม่สว่างขึ้นอย่างถูกต้องในขณะที่เราทดสอบในภายหลัง - ฉันรู้ว่าฉันได้ทำข้อผิดพลาด 2 ครั้งจาก 512 ข้อ
• ในขณะที่ถือ LED ในคีมใส่หลอด LED เข้าไปในรู 5 มม. ในแผ่น MDF ดังแสดงในภาพด้านบน คุณอาจต้องกวาดล้างรู 5 มม. สักเล็กน้อยที่ด้านบนเพื่อให้แน่ใจว่าคีมวางราบกับ MDF
• โค้งงอ LED ไปรอบ ๆ ดอกสว่านเพื่อสร้างวง ฉันพบว่าถ้าคุณถอยออกจากเงามืดเมื่อเสร็จแล้วมันจะเปิดลูปเป็นเงาและช่วยในการลบลูปออกจากดอกสว่านเมื่อทำการแยก LED จากจิ๊ก
• ตัดส่วนที่เกินจากสี่ขาที่ใกล้กับลูปด้วยมีดเล็ก ๆ
• โค้งแอโนดวนหนึ่งด้วยตัวเอง 90 องศาดังนั้นลูปจะหันตรงไปทางหลอดไฟ LED
• วาง LED ที่เสร็จแล้วลงบนพื้นผิวที่ราบเรียบและตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวนำทั้งหมดนั้นราบเรียบไปตามพื้นผิวความกดดันเล็กน้อยที่ LED จะจัดตำแหน่งพวกมันทั้งหมดเพียงแค่

แค่นี้แหละ …. ตอนนี้ทำซ้ำ 511 ครั้ง:-)

ขั้นตอนที่ 4: สร้างชิ้นส่วน

การยืดสายไฟให้ตรง

ดังนั้นตอนนี้เรามีจิ๊กที่จะทำให้ชิ้น 8x8 ของเราและมัด LED ทดสอบและเตรียมของ

สิ่งที่คุณต้องการในตอนนี้ก็คือการวางโครงลวด เพื่อเก็บ LED ทั้งหมดไว้ด้วยกัน ฉันใช้ม้วนลวดทองแดงกระป๋องขนาด 22swg จำนวน 500 กรัม (อีกครั้งจาก eBay)

แน่นอนว่าคุณจะต้องยืดลวดให้ตรงเมื่อม้วนออกมา ง่ายถ้าเป็นงานอื่นที่ต้องทำด้วยมือ ตัดส่วนของลวดให้ยาวและจับทั้งสองด้านไว้ในคีมสองคู่แล้วค่อย ๆ ดึงและยืดลวด หากความดีของคุณคุณจะรู้สึกถึงการยืดเส้นลวดและจากนั้นคุณสามารถหยุดถ้ามือที่หนักของคุณลวดจะแตกที่คีมเมื่อมันยืดพอ ทั้งสองวิธีนี้ใช้ได้ดีและคุณจะจบลงไม่เพียงแค่ยืดลวด แต่ยังทำให้มันแข็งขึ้นอีกเล็กน้อยดังนั้นมันจะยึดรูปร่างของมัน

สำหรับเฟรม 8x8 แต่ละเฟรมคุณจะต้องมีความยาว 24 พอที่จะวิ่งให้เต็มความยาวของจิ๊กของคุณด้วยอะไหล่ที่ปลายเพื่อพันรอบแผงยึดเพื่อค้างไว้ขณะบัดกรี นอกจากนี้คุณจะต้องใช้ความยาว 8 เส้นสำหรับสายแอโนดตั้งฉากซึ่งกว้างกว่าความกว้างของจิ๊กเล็กน้อย

สร้างชิ้น 8x8

ตอนนี้สายตรงเราไปถึงส่วนที่สนุกสนาน

• ด้วยการนั่งจิ๊กบนรางแนวตั้งสองรางและรางข้ามแบบเจาะทะลุ 8 ตัวหันหน้าไปทางคุณผลักหลอดไฟ LED 8 ดวงลงในคอลัมน์หนึ่งครั้งพร้อมกับขาทั้งสามของหลอดไฟ LED ชี้ไปทาง
• ตอนนี้ด้ายลวดกรอบตรงผ่าน LED กลางลูปของ LED 8 ทั้งหมดและผูกปลายแต่ละด้านโดยล้อมรอบหมุดแผง
• ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับสองสายโครงนอก
• จากนั้นทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นสำหรับคอลัมน์ 7 คอลัมน์อื่น ๆ

ตอนนี้คุณจะมี 64 LED ของเธรดพร้อมกับสายลวดแนวตั้ง 24 เส้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟ LED ทั้งหมดนั่งอยู่ชิดกับรางไม้และยืดขา LED ออกให้ตรงเพื่อขจัดความไม่สอดคล้องกัน

ตอนนี้แยกหัวแร้งออกและแก้ไขการเชื่อมต่อ 192 ทั้งหมดระหว่างลูป LED และสายไฟ ฉันจะไม่อธิบายวิธีการประสานที่นี่มีมากมายของบทเรียนที่ยอดเยี่ยมที่จะพบว่าอธิบายได้ดีกว่าที่ฉันสามารถ

เสร็จ? ใช้เวลาสักครู่เพื่อชื่นชมฝีมือของคุณในการพลิกจิ๊กเรายังต้องเพิ่มในสายการทำเฟรมแอโนด

ตอนนี้คุณสามารถเห็นได้ว่าทำไมเราจึงโค้งนำขั้วบวกไป 90 องศา

• ใช้สายไฟขั้วบวก 8 อันที่ต่อตรงแล้วต่อเกลียวอีก 8 ดวงในแต่ละแถว
• ฉันตัดลวดตามความกว้างของจิ๊ก แต่ไม่ได้พยายามแก้ไขสิ่งเหล่านี้ให้เป็นหมุดแผง
• เมื่อเสร็จแล้วใช้เวลาสักครู่เพื่อยืด LED ให้ตรงเพื่อให้แน่ใจว่าคุณทำงานได้อย่างต่อเนื่องและประสานจุดเชื่อมต่อ 64 จุดทั้งหมดอีกครั้ง

ทดสอบชิ้น 8x8

ฝานหนึ่งชิ้น แต่ก่อนที่คุณจะตัดออกจากจิ๊กให้ทดสอบก่อน สำหรับสิ่งนี้คุณจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 5v (จาก Arduino หรือบอร์ดทดสอบ LED ของคุณ) และตัวต้านทานเดี่ยว (จะทำอะไรประมาณ 100 โอห์ม)

• เชื่อมต่อสายหนึ่งสายเข้ากับกราวด์ซึ่งจะใช้กับสายโครงโครง 24 แคโทดทั้งหมด
• เชื่อมต่อสายอื่น ๆ เข้ากับ 5v ผ่านตัวต้านทาน
• จับสายไฟ 5v ไปที่หนึ่งในกรอบสายที่ระดับ 8 ขั้วบวก
• วิ่งกราวด์กราวด์ผ่านสายไฟทั้ง 24 เฟรมของแคโทด
• ตรวจสอบไฟ LED แต่ละดวงสว่างขึ้นเป็นสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินสำหรับแต่ละ LED 8 ดวงที่เชื่อมต่อกับสายขั้วบวกเดียวกัน
• ตอนนี้ย้ายสายไฟ 5v ไปยังระดับถัดไปและรันการตรวจสอบอีกครั้งจนกว่าคุณจะทดสอบแต่ละระดับแต่ละ LED และแต่ละสี

หากคุณพบว่า LED หนึ่งตัวไม่ทำงานคุณอาจจะผสมตะกั่วขั้วบวกกับ LED เมื่องอ LED ที่นำไปสู่ หากคุณพบว่าใช้งานไม่ได้ฉันขอแนะนำให้คุณตัด LED ออกใช้ LED ที่เตรียมไว้เปิดลูปบนหลอดไฟ LED กดหลอด LED ใหม่นี้ลงในจิ๊กและงอลูปกลับไปรอบ ๆ กรอบที่ดีที่สุด คุณสามารถ.

เมื่อทดสอบแล้วคุณสามารถตัดสไลด์ออกจากจิ๊กได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ให้ตัดลวดกรอบที่แถวบนสุดใกล้กับลูปนำของ LED และตัดสายของเฟรมด้านล่างตามแนวกรอบจิ๊กมุมเล็กน้อย

ออกจากปลายด้านยาวทั้งหมดของเส้นโครงสำหรับตอนนี้เราจะทำให้เป็นระเบียบในภายหลังเมื่อเราสร้างลูกบาศก์

ลงไปอีก 7 ไป

ฉันเชื่อว่าฉันได้บรรลุวัตถุประสงค์แรกของฉันและพัฒนาวิธีแก้ปัญหาเพื่อให้การสร้างชิ้นส่วนลูกบาศก์ง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 5: ไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การออกแบบ PCB

วัตถุประสงค์ที่สองของฉันคือการลบสายไฟทั้งหมด แต่ยังคงออกจากห้องเพื่อความยืดหยุ่นบางอย่าง

ด้วยเหตุนี้ฉันจึงตัดสินใจว่าฉันจะ:

• ถอดสายควบคุมโปรเซสเซอร์ 6 เส้นออกจากบอร์ดผ่านช่องเสียบ ไดร์เวอร์คิวบ์ส่วนใหญ่ที่ฉันเคยเห็นใช้อนุพันธ์ SPI สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลซึ่งต้องมีอินพุต 4 อินพุท - ข้อมูล, นาฬิกา, เปิดใช้งานเอาต์พุตและสลัก - บวกฉันเพิ่ม 5v และกราวด์เพื่อให้เราสามารถขับเคลื่อนโปรเซสเซอร์จากสายเคเบิลเดียวกัน
• ปล่อยให้เปิดการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเข้าและออกอนุกรมระหว่างชิปตัวเลื่อนการลงทะเบียน 74HC595 เพื่อให้คุณสามารถกำหนดลูปที่แตกต่างกันระหว่างชิปได้
  • แผนผังวงจร Kevins นั้นใช้สำหรับไดรเวอร์ขั้วบวกก่อนจากนั้นชิปทั้งหมด 8 ตัวจะขับสีเดียวถัดไปจากนั้นจะเปลี่ยนสีสองสีตามลำดับรวมกันเป็น 25 กะ
  • วงจรนิคมีวงแยกกลับไปที่โปรเซสเซอร์สำหรับแต่ละสี
• อนุญาตให้เลเยอร์ขั้วบวกถูกขับเคลื่อนโดย shift register ของตัวเองหรือโดยตรงจากโปรเซสเซอร์ที่มี 8 การเชื่อมต่อแยกต่างหาก

นอกจากนี้ฉันต้องการ

• ใช้ผ่านส่วนประกอบของรู (เช่นเดียวกับที่ฉันคุ้นเคย)
• จำกัด ตัวเองให้อยู่ในบอร์ด PCB สองชั้น (อีกครั้งตามประสบการณ์ของฉัน)
• มีส่วนประกอบทั้งหมดในด้านหนึ่งของ PCB (ด้านล่าง) และอนุญาตให้ชิ้นส่วน LED ถูกบัดกรีโดยตรงไปที่ด้านบนของ PCB

ดังนั้นมันจะจบลงด้วยการเป็นบอร์ดขนาดใหญ่ (270 มม. x 270 มม.) เพื่อรองรับลูกบาศก์ที่มีระยะห่าง 30 มม. ระหว่าง LED - แม้ว่ามันจะยังคงบีบให้พอดีกับส่วนประกอบและร่องรอยทั้งหมด

ฉันเคยใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB สองสามชุดในอดีตที่ประสบความสำเร็จ

เพื่อความสะดวกในการใช้งาน Pad2Pad นั้นยอดเยี่ยม แต่คุณถูกล็อคด้วยต้นทุนการผลิตที่แพงเนื่องจากคุณไม่สามารถส่งออกไฟล์ Gerber ได้ สำหรับงานสร้างนี้ฉันใช้ DesignSpark (ไม่ง่ายเหมือนใช้เป็น Pad2Pad แต่สามารถส่งออกไฟล์ gerber) และหลังจากนั้นได้ทำการทดลองกับ Eagle (เป็นเครื่องมือที่มีความสามารถมาก แต่ฉันยังคงอยู่ในช่วงการเรียนรู้)

ฉันไม่กล้าเพิ่มจำนวนชั่วโมงที่ใช้ไปกับการออกแบบซอฟต์แวร์ของ PCB มันใช้ความพยายามหลายครั้งเพื่อให้ถูกต้อง แต่ฉันก็พอใจกับผลลัพธ์มาก มีร่องรอยการหายไปสองสามอย่างในเวอร์ชันแรกของฉัน แต่มันง่ายที่จะแทนที่ สำหรับการผลิต PCBs ขนาดเล็กที่ฉันใช้และอยากจะแนะนำ SeeedStudio ตอบสนองต่อคำถามราคาแข่งขันและบริการที่รวดเร็ว

ฉันใคร่ครวญการออกแบบรุ่น SMD ซึ่งฉันสามารถทำกับส่วนประกอบทั้งหมดที่วางและบัดกรีได้แล้ว

ส่วนประกอบมากมาย

สำหรับองค์ประกอบที่ฉันใช้ต่อไปนี้ (สอดคล้องกับแผนผังของเควิน)

• 200 NPN 2N3904 ทรานซิสเตอร์
• 25 ตัวเก็บประจุ 100nF
• 8 ตัวเก็บประจุ 100 ยูเอฟ
• 8 IRF9Z34N มอสเฟต
• ทะเบียน 25 74HC595 กะ
• ตัวต้านทาน 128 82 Ohm 1 / 8W (ตัวต้านทาน จำกัด กระแสไฟ LED สีแดง)
• ตัวต้านทาน 64 130 โอห์ม 1 / 8W (ตัวต้านทาน จำกัด กระแสไฟ LED สีเขียวและสีน้ำเงิน)
• ตัวต้านทาน 250 1k Ohm 1 / 8W (พร้อมอุปกรณ์เสริมบางอย่าง)
• ตัวต้านทาน 250 10k Ohm 1 / 8W (พร้อมอุปกรณ์เสริมบางอย่าง)
• แหล่งจ่ายไฟ 1 5v 20A (เกินพอ)
• 1 Arduino Mega (หรือโปรเซสเซอร์ที่คุณเลือก)
• หมุดส่วนหัวแถวเดี่ยวบางอันเพื่อเชื่อมต่อกับ Arduino
• สายจัมเปอร์บางตัวเพื่อสร้างลูปเข้า / ออกอนุกรมระหว่างรีจิสเตอร์การเปลี่ยนแปลง
• สายหัวต่อ 6 พินเข้ากับช่องต่อบอร์ด
• สายไฟและปลั๊กไฟ 240v

ฉันใช้และขอแนะนำองค์ประกอบของ Farnell สำหรับการสั่งซื้อสิ่งเหล่านี้ในสหราชอาณาจักรโดยเฉพาะอย่างยิ่งการให้บริการในวันถัดไปและราคาที่แข่งขันได้

บัดกรี … บัดกรีจำนวนมาก

จากนั้นเป็นเวลาหลายชั่วโมงในการบัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดลงบนกระดาน ฉันจะไม่อ่านรายละเอียดที่นี่ แต่มีสองบทเรียนที่ฉันได้เรียน:

• ให้ปั๊มประสานและประสานไส้ตะเกียงประสานมือ - คุณจะต้องการมัน
• ปากกาฟลักซ์ใช้งานได้จริงแม้ว่ามันจะยุ่งในการทำความสะอาดหลังจากนั้น
• ใช้การบัดกรีขนาดเล็ก - ฉันพบว่าดีที่สุดที่จะเป็น 0.5mm 60/40 ดีบุก / ตะกั่ว 2.5% ฟลักซ์บัดกรี
• แว่นขยายมีประโยชน์ในการมองเห็นสะพานบัดกรี
• ใช้เวลาของคุณทำชุดในเวลาและตรวจสอบข้อต่อทั้งหมดก่อนที่จะดำเนินการในพื้นที่ต่อไป
• รักษาหัวแร้งให้สะอาดอยู่เสมอ

เมื่อพิจารณาจากสีแดงของ LED อาจต้องใช้ค่าความต้านทานที่แตกต่างกับสีเขียวและสีฟ้าฉันทำเครื่องหมายตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันบน PCB A, B และ C ตอนนี้เป็นเวลาที่จะกำหนดทิศทางสุดท้ายของชิ้นในการเปรียบเทียบ ไปยัง PCB เพื่อกำหนดว่าตะกั่วของ LED เกี่ยวข้องกับตำแหน่งของตัวต้านทาน จำกัด ในปัจจุบัน

เมื่อฉันทำความสะอาดบอร์ดด้วย PCB Cleaner ให้ล้างมันด้วยสบู่และน้ำแล้วเช็ดให้แห้ง

ทดสอบ PCB สำเร็จรูปของคุณ

ก่อนที่เราจะวางสิ่งนี้ไว้ข้างหนึ่งเราต้องทดสอบว่ามันใช้งานได้จริง

ฉันโหลดรหัส Arduino ของ Kevin (สำหรับเมกะคุณจะต้องทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย) และพัฒนาโปรแกรมทดสอบอย่างง่ายที่จะเปิดและปิดไฟ LED ทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง

ทดสอบ:

• ฉันทำสายการทดสอบ LED โดยใช้ LED สีเดียวถือตัวต้านทาน 100 โอห์มหนึ่งสายต่อจากนั้นจึงเพิ่มสายยาวให้กับปลายเปิดแต่ละด้าน เทปไฟฟ้ารอบ ๆ ที่เปิดกว้างจะนำไปสู่การหยุดกางเกงขาสั้นและทำเครื่องหมายสายบวก (ขั้วบวก) จาก LED
• เชื่อมต่อโปรเซสเซอร์ของคุณ (ในกรณีของฉันคือ Arduino ตัวใหญ่) เข้ากับบอร์ดด้วยขั้วต่อ 6 ตัว
• เชื่อมต่อพลังงานเข้ากับบอร์ดจากแหล่งจ่ายไฟ
• เชื่อมต่อสายทดสอบ Anode กับแหล่งจ่ายไฟ 5v บนบอร์ด
• จากนั้นนำลวด Cathode จากสายการทดสอบ LED ไปยังขั้วต่อลูกบาศก์คิวบ์ PCB แต่ละอัน
• ทุกอย่างดี LED ในการทดสอบควรกะพริบและปิดถ้าย้ายไปที่ถัดไป
• หากไม่กะพริบคุณจะพบความผิด ก่อนอื่นฉันจะตรวจสอบข้อต่อบัดกรีของคุณเพื่อหาข้อต่อที่แห้งแล้วนอกจากนั้นฉันขอแนะนำให้คุณหลีกเลี่ยงการลงทะเบียนกะการตรวจสอบส่วนประกอบในแต่ละครั้ง

ทดสอบ 192 แคโทดทั้งหมดจากนั้นปรับเปลี่ยนรหัสของคุณเพื่อทดสอบไดร์เวอร์แอโนดเลเยอร์สลับการทดสอบ LED ของคุณและเชื่อมต่อกับกราวด์และทดสอบไดรเวอร์เลเยอร์ 8 แต่ละอัน

เมื่อคุณเสร็จสิ้นและทดสอบ PCB แล้วความสนุกจะเริ่มขึ้นทันที - ตอนนี้เพื่อสร้างคิวบ์

ขั้นตอนที่ 6: สร้าง Cube

การเตรียมการเชื่อมต่อระดับขั้วบวกของคุณ - จิ๊กอีก

เรามีอีกหนึ่งรายการที่จะประดิษฐ์ก่อนที่เราจะเริ่มประสานชิ้น 8x8 ของคุณลงบน PCB

เมื่อเราเพิ่มสไลซ์เราจะต้องเพิ่มเครื่องหมายปีกกาไปที่ด้านนอกของแต่ละสไลซ์เข้าด้วยกันเป็นชิ้นแนวนอนด้วยกัน

เนื่องจากเราเชื่อมต่อ LED ทั้งหมดด้วยลูปไปที่สายไฟเฟรมทำให้ไม่หยุดตอนนี้

วิธีสร้างวงเล็บปีกกาขั้วบวก:

• ใช้ความยาวของไม้อีกอันที่คุณใช้กับทางรถไฟและลากเส้นตามแนวกึ่งกลางของราง
• ทำเครื่องหมาย 8 เส้นตามเส้นนี้ 30 มม.
• ใช้ดอกสว่าน 8 ดอกจาก 0.8 มม. 8 ดอกแล้วเจาะเข้าไปในไม้ทิ้งดอกสว่านไว้ในเนื้อไม้ด้วยก้านที่ยื่นออกมาประมาณ 10 มม. จากพื้นผิว
• ตัดความยาวของเส้นลวดแล้วยืดให้ตรงก่อน
• ตัดปลายด้านหนึ่งของเส้นลวดรอบดอกสว่านแรกก่อลูปจากนั้นวนลวดรอบดอกสว่านแต่ละอันที่ตามมาก่อตัวเป็นเส้นตรงโดยมี 8 ลูปตามความยาว

วิธีนี้ใช้เวลาฝึกบ้าง แต่พยายามจัดการลวดหลังจากสร้างห่วงทั้งหมดเพื่อให้ได้ลวดตรงที่สุด ค่อยๆหมุนลวดออกจากสว่านแล้วค่อยๆยืดออกจนสุด

สำหรับลูกบาศก์สุดท้ายคุณจะต้องมีสายยาว 16 เส้นแต่ละเส้นมี 8 ลูป แต่ในระหว่างการก่อสร้างมันมีประโยชน์ที่จะมีความยาวห่วงสองและสามห่วงเพื่อสนับสนุนชิ้นใหม่แต่ละชิ้นกับเพื่อนบ้าน

ในที่สุดเราก็สามารถสร้างลูกบาศก์ได้

เราจะต้องยก PCB ออกจากพื้นผิวเพื่อจัดแนวและลดการแบ่งแต่ละส่วนลงบน PCB ฉันใช้กล่องพลาสติกขนาดเล็กสองสามกล่องที่ด้านข้างของ PCB

การจดจำการวางแนวของชิ้นที่เลือกไว้ก่อนหน้านี้เมื่อกำหนดตำแหน่งของตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันคุณสามารถลดชิ้นส่วนแรกลงในรูใน PCB ที่ปลายด้านหนึ่ง ฉันขอแนะนำให้คุณเริ่มต้นด้วยหลุมที่ไกลที่สุดจากคุณและทำงานเพื่อตัวคุณเอง

นี่คือที่เราเห็นประโยชน์ของการตัดสายไฟแคโทดที่มุม วิธีนี้จะทำให้คุณสามารถค้นหาสายแคโทดทั้ง 24 เส้นแยกกัน

เพื่อรองรับชิ้นงานและกำหนดตำแหน่งในแนวตั้งฉันใช้รางไม้ที่เราใช้ในการสร้างขั้วต่อขั้วบวกและวางสิ่งนี้ตาม PCB ภายใต้ชุดไฟ LED ชุดแรก ด้วยสแควร์วิศวกรที่ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นเป็นแนวตั้งฉากกับ PCB และระดับตั้งแต่ต้นจนจบคุณสามารถประสานสายไฟขั้วลบใน PCB

คุณสามารถทดสอบชิ้นนี้ได้ในตอนนี้ แต่ฉันคิดว่าควรวางแผ่น PCB สองแผ่นแรกลงบนแผ่น PCB และใช้ขั้วต่อขั้วบวก 2 อันสั้น ๆ สองแห่งในสถานที่สองแห่งก่อนการทดสอบครั้งแรกเพื่อทำให้แผ่นสองชิ้นแรกมีความเสถียรมากขึ้น หลังจากการทดสอบครั้งแรกของทั้งสองเหล่านี้ในแต่ละชิ้นก่อนที่จะเพิ่มต่อไป

ทดสอบชิ้น

แอโนดตัวขับอยู่ด้านหนึ่งของ PCB และมีรูใน PCB ซึ่งในที่สุดเราจะเชื่อมต่อแต่ละเลเยอร์กับตัวขับ ตอนนี้เราจะใช้สิ่งเหล่านี้กับสายล็อกและคลิปจระเข้ขนาดเล็ก 8 คลิปเพื่อแนบกับแต่ละเลเยอร์ในแต่ละส่วน

ด้วยแคโทดบัดกรีลงบน PCB และขั้วบวกที่เชื่อมต่อกับไดรเวอร์ด้วยสายไฟและคลิปเราสามารถทดสอบชิ้นโดยแก้ไขรหัสที่เราใช้ทดสอบ PCB ด้วยแอนิเมชันใหม่

• เขียนแอนิเมชั่นที่เรียบง่ายเพื่อส่องสว่างไฟ LED ทั้งหมดในชิ้นงานของคุณในแต่ละครั้ง (สีแดงทั้งหมดจากนั้นสีเขียวและสีเขียวจากนั้นจึงเปิดสีขาว คุณสามารถกำหนดหมายเลขชิ้นเป็นตัวแปรเพื่อให้คุณสามารถแก้ไขสิ่งนี้ในขณะที่คุณทดสอบแต่ละชิ้นในทางกลับกัน
• เชื่อมต่อโปรเซสเซอร์และพลังงานกับ PCB และเปิด
• ตรวจสอบไฟ LED ทั้งหมดติดสว่างทุกสี

ข้อบกพร่องเดียวที่ฉันสังเกตเห็นที่นี่คือเนื่องจากข้อต่อแห้งบนหนึ่งในสายไฟแนวตั้งแคโทด

บัดกรีและทดสอบแต่ละชิ้นตามลำดับ

เกือบที่นั่นแล้ว มีองค์ประกอบอีกสองอย่างที่เราต้องเพิ่มในลูกบาศก์ตอนนี้เราได้ทำการบัดกรีและทดสอบทั้ง 8 ชิ้น

ขั้วต่อชั้นขั้วบวก

ตอนนี้เราสามารถแบ่งขั้วต่อแอโนดออกเป็น 8 ลูปที่คุณเตรียมไว้ก่อนหน้านี้

หัวข้อเหล่านี้ทั่วชิ้นเข้าร่วมชั้นเดียวกันในแต่ละชิ้นบนภาพนิ่งทั้งสอง ฉันเคลื่อนย้ายของฉันจนกว่าพวกเขาจะอยู่ห่างจากลวดแคโทด LED ที่ใกล้ที่สุดประมาณ 5 มม. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขามองตรงและระดับก่อนที่จะบัดกรีลูปทั้งหมดและเข้าร่วม 8 ชั้นแต่ละขั้วบวกด้วยกัน

ขั้วต่อไดรเวอร์ขั้วบวก

นำสายไฟทั้งหมดที่ใช้ในการทดสอบชิ้นส่วนออกจากรูไดรฟ์ขั้วบวกใน PCB และตรวจสอบให้แน่ใจว่าหลุมไม่มีรอยประสาน - ไส้ตะเกียงบัดกรีเป็นเพื่อนของคุณที่นี่

ไดรเวอร์แอโนด 8 ตัวแต่ละตัวบน PCB จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับเลเยอร์เดี่ยวบน PCB ไดรเวอร์แอโนดที่ใกล้ที่สุดกับการเชื่อมต่อพลังงานบน PCB ควรเชื่อมต่อกับระดับต่ำสุดจากนั้นกลับไปทำงานเพิ่มขึ้นทางด้านหลังของ PCB และเลเยอร์ที่ 8

งอมุมฉากเล็ก ๆ ในชิ้นส่วนของเส้นลวดทำเฟรมตรงและลดด้านยาวของเส้นลวดผ่านลูกบาศก์เข้าไปในรูไดรเวอร์ขั้วบวกบน PCB ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลวดอยู่ในแนวตรงและระดับโดยไม่ต้องสัมผัสกับลวดอื่น ๆ ในลูกบาศก์จากนั้นประสานเข้ากับชั้นขั้วบวกของลูกบาศก์และบน PCB

สมบูรณ์สำหรับไดรเวอร์ 8 ขั้วบวกทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 7: เสร็จสมบูรณ์

สร้างเสร็จคุณทำเสร็จแล้ว

ด้วยการเตรียมการทั้งหมดการสร้างการทดสอบที่คุณทำเสร็จแล้วตอนนี้กลายเป็นเรื่องง่าย

• เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับ PCB
• เชื่อมต่อโปรเซสเซอร์กับ PCB
• เปิดเครื่อง.
• โหลดหรือเปิดใช้งานภาพเคลื่อนไหวในซอฟต์แวร์ของคุณอัปโหลดไปยังโปรเซสเซอร์และปล่อยให้มันทำ

ทำคดี

คุณจะต้องปกป้องการลงทุนของคุณหลังจากใส่ในทุกชั่วโมงเหล่านี้

เราสร้างเคสออกมาจากบอร์ดโอ๊คและแผ่นเล็ก ๆ และสร้างการดึงเข้าไปด้านหลังซึ่งเราสามารถเข้าถึงแหล่งจ่ายไฟและ Arduino รวมทั้งเสียบปลั๊ก USB เข้ากับด้านหลังของเคสเพื่อให้สามารถเข้าถึงการเขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้น.

จากนั้นเราก็ทำมันออกมาด้วยเคสอะคริลิคจาก acrylicdisplaycases.co.uk ขอแนะนำอย่างดีมาก

ไปยังคุณ

ขณะนี้มีสองสิ่งที่คุณสามารถเปลี่ยนความคิดของคุณเป็น:

• การสนับสนุน / กล่องแบบไหนที่คุณต้องการออกแบบและสร้างเพื่อรองรับ PCB และเป็นแหล่งจ่ายไฟและโปรเซสเซอร์ - ฉันจะปล่อยให้คุณจินตนาการ
• รับโค้ดและเริ่มออกแบบและเขียนภาพเคลื่อนไหวของคุณเอง Kevin, Nick และ SuperTech-IT ได้ทำงานที่ยอดเยี่ยมบางอย่างที่นี่เพื่อเริ่มต้นคุณในแบบของคุณ

ขั้นตอนที่ 8: คลิปของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายในการดำเนินการ

หนึ่งในแอนิเมชั่นของฉันที่จะแบ่งปันโดยใช้รหัสของ Kevin Darrah

เรียกสิ่งต่อไปนี้ใน void Loop

งู (200); // การวนซ้ำ

ขั้นตอนที่ 10: เมื่อคุณเข้าสู่ร่อง

พี่ชายของฉันและฉันได้สร้างมันขึ้นมาตอนนี้และเรากำลังทำงานในหนึ่งในสาม:-)

อัพเดท - คิวบ์ที่สามเสร็จสมบูรณ์แล้วและเราจะวางขายใน eBay พร้อมกับบอร์ด PCB สำรองสองชุด (และคำแนะนำ)

เราจะทำการแก้ไขบางอย่างบน PCB เป็นหลักเพื่อสนับสนุนการพัฒนาโครงการต่อไปของเรา - ลูกบาศก์ LED 16x16x16 RGB

ขั้นตอนที่ 11: My Arduino Mega Code รุ่นล่าสุด

คุณจะพบรหัสล่าสุดของฉันที่แนบมากับที่นี่

นี่เป็นส่วนใหญ่นำมาจากโซลูชั่นที่พัฒนาโดย Kevin Darrah ที่นี่ แต่ฉันได้แจ้งเรื่องนี้ไปยัง Arduino Mega และเพิ่มภาพเคลื่อนไหวจากแหล่งอื่นหรือพัฒนาตัวเอง

หมุดบน Arduino Mega คือ:

• สลัก - พิน 44
• ช่องว่าง - ขา 45
• ข้อมูล - พิน 51
• นาฬิกา - พิน 52