DIY LED Küp: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

LED Küp, farklı form ve desenlerde yanan 3 boyutlu bir LED dizisinden başka bir şey değildir. Lehimleme, Devre Tasarımı, 3D Baskı ve Programlama becerilerinizi öğrenmek veya daha iyi hale getirmek için ilginç bir proje. Her ne kadar RGB küp yapmak istesem de deneyim kazanmak için ilk önce basit bir tek renkli led küp ile başlamayı düşünüyorum.

Char'ın Instructables'taki projesinden çok etkilendim ve ilham aldım, vaktiniz varsa kontrol etmelisiniz.

8 sıra, 8 sütun ve 8 kat LED'den başka bir şey olmayan 8x8x8 ledli bir küp inşa edeceğim. Bu toplamda 512 LED'dir. Şimdi, en önemli öğe LED'dir, küpün kompakt olması için en küçük boyutu seçin. Ayrıca, dağınık LED'leri yarı saydam olanlara tercih etmek daha iyidir çünkü yarı saydam olanlar ışığı dağıtır ve çok çekici değildir.

Adım 1: Gerekli Bileşenler

LED'ler - 512 adet

Dirençler 1k, 220E - birkaç

Dokunsal Anahtar - 1 adet

ON Anahtarına Bas - 1 adet

Başlıklar M/F - Birkaç

Arduino Pro Mini - 1 adet

Kapasitörler 0.1uF - 9pc

Perfboard (15cm x 15cm) - 2 adet

LED - 1 adet

74HC594 - 8 adet

2N2222 Transistör - 16 adet

74LS138D - 1 adet

IC Soketleri 20 pin - 9 adet

IC Soketleri 16 pin - 1 adet

Şerit Kablolar - 5 Metre

UART Programcısı

RPS

3D Yazıcıya Erişim

Adım 2: LED Küp Yapısının Montajı

512'sini kullanacağım 1000 dağınık LED'lik bir paket aldım. Şimdi, LED'lerin her birini bağımsız olarak kontrol edebilmemiz gerekiyor, ancak o zaman ilginç desenler yapabiliriz.

LED'leri kontrol etmek için bir Arduino Pro Mini kartı kullanacağım, ancak bu kartta LED'leri kontrol etmek için sadece 21 pin var. Ancak 512 LED'in tümünü 21 pin üzerinden sürmek için bir çoklayıcı kullanabilirim.

Sürücü devresinin tasarımına geçmeden önce, LED küpün yapısını oluşturalım. Küpün iyi görünmesi için simetriyi doğru elde etmemiz çok önemlidir, bu yüzden önce simetriyi korumamıza yardımcı olacak bir konser hazırlayalım.

Küpü oluşturmak için 120x120x2mm'lik bir tabanı 3D olarak yazdıracağım. Bunu, katman başına yaklaşık 64 LED olacak her bir LED katmanını oluşturmak için kullanacağım. Şimdi, LED'leri pano boyunca eşit olarak yerleştirmem gerekiyor. Katot yaklaşık 17 mm olduğundan, lehimleme için 2 mm bırakarak, delikleri 15 mm aralıklarla yerleştireceğim. 3d baskıya başlayalım.

Önce LED'leri arka arkaya düzenliyorum ve katodu kısa devre yapıyorum. Benzer şekilde, katotları kısa devre olacak şekilde 8 sıra LED ayarlayacağım. Bittiğinde 1 katot pinim ve 64 anot pinim var, bu 1 katman oluşturuyor.

Bu tür 8 katmanı üst üste yerleştirmek onu kararsız hale getirecek ve yapı deforme olacaktır. Bu yüzden ona biraz daha destek vereceğim. Bunu yapmanın birkaç yolu var ve bunlardan biri de gümüş kaplı bakır tel kullanmaktır, ancak bu yanımda olmadığı için kaba bir yöntem deneyeceğim. Lehim telini germek onu sertleştirir, bu yüzden bunu destek için kullanacağım. Destek vermek için teli kullanmadan önce katot pimlerine biraz lehim uygulayın. Umarım merkezde ve yanlarda kullanmak, küpün ihtiyaç duyduğu gücü verir. Yaklaşık 16 kabloya ihtiyacımız olacak ve bu kısmı doğru yapmamız çok önemli.

Anot pimlerini simetrik hale getirmek için düzelteceğim.

Lehimleme ısısı nedeniyle LED'ler zaman zaman hasar görebilir, bu nedenle her katmanı oluşturduktan sonra kontrol etmek daha iyidir. Bir kez yapıldıktan sonra katmanlar üst üste monte edilebilir ve bu sefer anot pimleri lehimlenebilir. Sonunda, her katmanda 64 anot pimi ve bir katot pimi olmalıdır. Yani bu 64 + 8 = 72 pin ile bu küpteki LED'lerin her birini kontrol edebilmeliyiz.

Şimdi katmanları üst üste monte etmek için bir destek yapısına ihtiyacımız var.

Bir hata yaptım. Biraz fazla hevesliydim ve anot pinlerinin birbiriyle hizalı olup olmadığını kontrol etmedim. Anot pimlerini 2 mm bükmüş olmalıyım ki her katman birbirine lehimlenebilsin ve düz bir çizgi oluşturulabilsin. Bunu yapmadığım için lehimlediğim tüm pinleri manuel olarak bükmem gerekecek ve bu sonunda simetrimi etkileyebilir. Ama inşa ederken aynı hatayı yapmamaya özen gösterin. Şimdi inşaat tamamlandı, sürücü devresi üzerinde çalışmamız gerekecek.

Adım 3: Sürücü Devresi - Pin Sayısını Azaltın

Başta bahsettiğim gibi, denetleyiciden 72 IO pinine ihtiyacımız olacak, ancak bu karşılayamayacağımız bir lüks. Öyleyse bir çoğullama devresi kuralım ve pin sayısını azaltalım. Bir örneğe bakalım, bir flip-flop IC'yi ele alalım. Bu bir D tipi parmak arası terlik, bu noktada teknik detaylar hakkında endişelenmeyelim. IC'nin temel görevi, 2'si güç kaynağı için, D0 - D7, verileri almak için giriş pinleri ve Q0 - Q7, işlenmiş verileri göndermek için çıkış pinleri olmak üzere 8 pini hatırlamaktır. Çıkış etkinleştirme pini aktif bir düşük pindir, yani sadece 0 yaptığımızda giriş verileri çıkış pinlerinde görünecektir. Bir de saat iğnesi var, bakalım neden ihtiyacımız var.

Şimdi IC'yi bir breadboard üzerine sabitledim ve çıkışa bağlı 8 LED ile giriş değerlerini 10101010 olarak ayarladım. Şimdi, girişe bağlı olarak LED'ler açık veya kapalı. Girdiyi 10101011 olarak değiştirip çıktıyı kontrol edeyim. LED'lerde herhangi bir değişiklik görmüyorum. Ancak saat piminden düşükten yükseğe bir darbe gönderdiğimde, çıkış yeni girişe göre değişir.

Sürücü devre kartımızı geliştirmek için bu konsepti kullanacağız. Ancak IC'miz yalnızca 8 giriş pin verisini hatırlayabilir, bu nedenle 64 girişi desteklemek için toplam 8 tür IC kullanacağız.

Adım 4: Sürücü Devre Tasarımı

IC'nin tüm giriş pinlerini mikrodenetleyicinin 8 veri pinine çoğullayarak başlıyorum. Buradaki hile, 8 pinin 64 bitlik verilerini 8 bitlik verilere bölmek.

Şimdi, 8 bitlik veriyi ilk IC'ye ilettiğimde, ardından saat pininde düşükten yükseğe bir darbe sinyali izlediğimde, giriş verilerinin çıkış pinlerinde yansıdığını göreceğim. Benzer şekilde, diğer IC'lere 8 bit veri göndererek ve saat pinlerini kontrol ederek, tüm IC'lere 64 bit veri gönderebilirim. Şimdi diğer sorun, kontrolördeki saat pimlerinin eksikliğidir. Bu yüzden saat pimi kontrollerini çoğaltmak için 3 ila 8 hat kod çözücü IC kullanacağım. Dekoderdeki 3 adres pinini mikrodenetleyici ile birlikte kullanarak dekoderin 8 çıkış pinini kontrol edebilirim. Bu 8 çıkış pininin IC'lerdeki saat pinlerine bağlanması gerekir. Şimdi tüm çıkış etkinleştirme pinlerini kısaltmamız ve mikrodenetleyici üzerindeki bir pin'e bağlanmamız gerekiyor, bunu kullanarak tüm LED'leri açıp kapatabiliriz.

Şimdiye kadar yaptığımız sadece tek bir katman içindi, şimdi programlama yoluyla işlevselliği diğer katmanlara genişletmemiz gerekiyor. Bir Led yaklaşık 15mA akım tüketir, bu yüzden bu sayıya kadar tek bir katman için yaklaşık 1 Amper akıma ihtiyacımız olacak. Artık Arduino pro mini kartı yalnızca 200 mA'ya kadar akım sağlayabilir veya azaltabilir. Anahtarlama akımımız çok fazla olduğu için LED katmanını kontrol etmek için bir BJT veya MOSFET kullanmamız gerekecek. Çok fazla MOSFET'im yok ama birkaç NPN ve PNP transistörüm var. Teorik olarak, katman başına 1 amp'e kadar akım değiştirmemiz gerekebilir. Aldığım transistörlerden en yükseği sadece yaklaşık 800mA akımı değiştirebilir, 2N22222 transistör.

O halde 2 transistör alalım ve bunları paralel bağlayarak akım kapasitelerini artıralım. Pek çok insan bu yöntemi benimsediğinde sadece taban limit direncini kullanır, ancak buradaki sorun, sıcaklığın değişmesi nedeniyle transistörlerden geçen akımın dengesiz hale gelmesi ve stabilite sorunlarına neden olmasıdır. Sorunu azaltmak için, sıcaklık değiştiğinde bile akımı düzenlemek için emitörde benzer 2 direnç kullanabiliriz. Bu kavram emiter dejenerasyonu olarak adlandırılır. Yayıcı direnç, transistörün kazancını stabilize etmek için bir tür geri besleme sağlar.

Dirençleri sadece tabanda kullanacağım. Bu ileride sorunlara neden olabilir, ancak bu sadece bir prototip olduğu için daha sonra ele alacağım.

Adım 5: Bileşenleri Lehimleme

Şimdi devreyi bir perfboard üzerinde birleştirelim. İki duraklı IC'lerle başlayalım ve bu amaç için bir IC tutucu kullanalım. Daima ilk ve son pimlerle başlayın, kararlılığı kontrol edin ve ardından kalan PIN'leri lehimleyin. Akım sınırlayıcı dirençleri tak ve çalıştır ve Küp'e bağlantı için bazı erkek başlıklar da kullanalım. Şimdi IC'nin ayırma kapasitörlerini IC'nin güç kaynağı pinlerine yakın bağlayın.

Şimdi mikrodenetleyici üzerinde çalışalım. Tak çalıştır yapmak için bir tutucu kullanalım ve önce dişi pinleri bağlayalım, ardından mikrodenetleyiciyi yerleştirelim.

Transistörler üzerinde çalışma zamanı. Transistörlerin tabanına bağlanmak için 16 adet 1K ohm direnç gereklidir. LED Küpün ortak katot pinlerini varsayılan mantık durumunda tutmak için 8 direnç içeren 8 K ohm zip direnç kullanacağım. Son olarak adres kod çözücü IC üzerinde çalışalım. Artık devre tasarımına benzer şekilde devre hazır hale getirilmiştir.

Adım 6: 3D Baskı

Devre kartını ve led küpü yerleştirmek için bir muhafazaya ihtiyacımız var, bu yüzden 3d baskılı olanı kullanalım. Montaj kolaylığı için 3 parçaya ayıracağım.

İlk olarak, led yapıyı tutmak için bir taban plakası. İkincisi, elektronik için merkezi bir yapı. Üçüncüsü, muhafazayı kapatmak için bir kapak.

Adım 7: Tamamlamak

Led yapının montajı ile başlayalım. Pimleri deliklerden geçirebilir ve doğrudan devre kartına lehimleyebilirsiniz, ancak stabilite uğruna, önce bir mükemmel kart kullanacağım, sonra devreye lehimleyeceğim. LED'lere lehimlemek için bir şerit kablo kullanıyorum, ardından diğer ucunu ilgili flip-flop IC'lerin çıkış pinlerine bağlayın.

Transistör ve LED küp katmanları arasında bağlantı kurmak için katot pinlerine bağlanmak için bağımsız pinlere ihtiyacımız var. Açmadan önce, noktalar arasındaki sürekliliği ve voltajı kontrol etmek önemlidir. Her şey yolunda olduğunda, IC'ler bağlanabilir ve ardından açılabilir. Yine, devreye bağlamadan önce tüm LED'lerin doğrudan güce bağlayarak yandığını kontrol etmek iyidir. Hepsi iyi bulunursa, led kablolar ilgili flip-flop noktalarına bağlanabilir.

Şimdi biraz temizlik yapalım – mikrodenetleyici programlama kablosunu ayırın, çıkıntılı pimleri kesin, vb. Şimdi programlama kablosunu muhafazanın gövdesine bağlayalım, bir durum ledini, bir güç anahtarını ve son olarak bir sıfırlama anahtarını sabitleyelim. Bitirmeye yakınız, o yüzden 3 parçayı bir araya getirelim. Gövdeye LED tabanı ile başlayın, ardından kablolar iyice oturduktan sonra alttaki kapağı kapatın.

Kodu Arduino Pro Mini'ye indirin ve hepsi bu kadar!

Mükemmel Eğitilebilirliği ve Kodu için Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/'e teşekkürler.