Arduino Tabanlı 3x3 LED Küp: 7 Adım (Resimli)

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

Merhaba ve ilk Eğitilebilirliğime hoş geldiniz.

Yeni başlayanlar için 3x3x3 LED küp için basit, temiz bir tasarım sunuyorum. İnşa etmeyi kolaylaştırmak için, özel bir PCB'nin ayrıntılarını veriyorum, kendiniz yapabilirsiniz veya satın alabilirsiniz, talimatlar ve benim gibi, bu harika Arduino kütüphanesi LED küpü ve arduino lib'deki yazılımı yeniden kullanabilirsiniz.

Tasarım amaçlarından biri, sadece delikli parçaları kullanmaktı, yeni başlayanlar için daha kolay lehimleniyor ve her şey internet üzerinden en sevdiğiniz açık artırma/alışveriş sitelerinde hazır.

Tasarım, bir USB kablosundan veya 7.5-12V DC güç adaptöründen güç alabilir.

Devre, kısaltılmış bir Arduino çekirdek tasarımı kullanır ve ucuz bir Devre Sisteminde Programlanabilir (ICSP) programlayıcı veya hazır bir USB - TTL adaptörü kullanarak devrede programlayabilirsiniz. İhtiyacınız olan tek yazılım, saygıdeğer Arduino IDE'dir.

Bu tasarım devrim niteliğinde değil, sadece önceki bazı çalışmalara dayanıyor ve onu özenle paketledim. Beğenmenizi ümit ederim.

Adım 1: Gerekli Parçalar

Bu tasarım, yaygın olarak bulunan delikli parçaları kullanır. Favori yerel distribütörünüz, ihtiyacınız olan parçaları stoklamalıdır.

Arduino bootloader'ın flaşlı olduğu bir Atmega 168p veya Atmega 328p'ye ihtiyacınız var. Bunları Ebay'de bulabilir, "arduino bootloader" aratabilir, Dual In Line (DIL) varyantını satın aldığınızdan emin olabilirsiniz. Ayrıca normal, eski, şişman olan bir USB B tipi sokete de ihtiyacınız var. Lehimlemesi kolay olduğu için bunu seçtim. Transistörler, T1-T3 genel amaçlı NPN transistörlerdir, ayrıca listelenen türleri de kullanabilirsiniz, BC108, 2N2222, 2N3904 vb. Kullanabilirsiniz, yine de transistör pinoutunu her zaman PCB'ye karşı kontrol edin.

Tüm önemli LED'ler için, yüksek parlaklıkta veya ultra parlak LED'ler satın aldığınızdan emin olun. Burada gösterilen örnek küp için Ebay'deki bir satıcıdan 10000-12000mcd LED kullandım. Küpü normal oda aydınlatmasında görebilmeniz için parlak olanları istersiniz. Öğe açıklaması, tipik olarak 20 derece olan görüş açısını detaylandırıyorsa ancak daha geniş bir görüş açısına sahip bir tane bulabilirseniz, bunu düşünün. Bu ultra parlak LED'ler yandan bakıldığında en net değiller. İhtiyaçlarınıza uygun olanı bulmadan önce farklı tedarikçilerden birkaç LED denemeniz gerekebilir.

Komple parça listesi:

Parça Değer AçıklamaPCB Güzel yeşil PCB, yapın veya satın alın.27 3mm LED, seçtiğiniz renk. C1 100n 100nF, 25V, 7.5mm aralıklı seramik kondansatör C2 22p 22pF, 25V, 4.4mm adımlı seramik kondansatör

C3 22p 22pF, 25V, 4.4mm adımlı seramik kondansatör C4 100n 100nF, 25V, 7.5mm adımlı seramik kondansatör C5 100n 100nF, 25V, 7.5mm adımlı seramik kondansatör C6 10u 10uF 16V, 5.5mm kasa Elektrolitik kondansatör, 16V C7 22u 10uF 16V, 5.5mm kasa Elektrolitik kondansatör, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 veya ATMEGA328, Arduino önyükleyicili IC2 L7805T L7805CV 5V, 100mA lineer regülatör, TO92 paketi ICSP ICSP Pin başlık şeridi, 0.1" adım, 2x3 yollu. J1 DCJ0202 DC güç soketi, 2.1mm iç çap. JP1 Pin başlık şeridi, 0.1" adım, 1x3 yol. Q2 16MHz 16MHz, HC49 kasa kristali, 50ppm, düşük profilli R1 10k 10K 1/4W metal film direnci %1 R2 1k 1K 1/4W metal film direnci %1 R3 1k 1K 1/4W metal film direnci %1 R4 1k 1K 1/ 4W metal film direnci %1 R5 470 470 1/4W metal film direnci %1 R6 1k 1K 1/4W metal film direnci %1 R8 100 100R 1/4W metal film direnci %1 R9 100 100R 1/4W metal film direnci %1 R10 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R11 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R12 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R13 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R14 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R15 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R16 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R17 470 470R 1/4W metal film direnci %1 R18 1k 1K 1/4W metal film direnci %1 R19 LDR Opsiyonel LDR S1 S1 4 pin, 6x6mm PCB montajlı PTH anahtarı. T1 BC547 BC547/BC548 düşük güçlü NPN transistör, TO92 T2 BC547 BC547/BC548 düşük güçlü NPN transistör, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 düşük güçlü NPN transistör, TO92 X4 USB tip B soket, delikten PCB montajı.4 x 3-5mm yüksekliğinde lastik ayaklara yapıştırın.

Adım 2: Devre Şeması ve Çalışma Açıklaması

Şematik yukarıda gösterilmiştir.

Tasarım, Arduino Duemilanove şemasına dayanmaktadır ve temel unsurlara indirgenmiştir. USB'den seri aygıta bağlantı kaldırıldı, ancak bir USB'den TTL'ye adaptörün aygıtı programlamasına izin veren bir seri başlık, JP1 var, daha sonra programlama hakkında daha fazla bilgi. ICSP başlığı da var.

Kart, PC'deki uygun 5V beslemeyi veya ucuz bir pound/dolarlık cep telefonu şarj cihazı paketini kullanarak USB fişinden çalışabilir. Diğer seçenek DC fiş girişini kullanır, bu, sahip olduğunuz herhangi bir fiş adaptörünü kullanabilmeniz için 7-15V DC girişi kabul eder. Devre sadece 30mA kullanır, bu nedenle ölü bir gadget'tan atılan adaptör çalışmalıdır, önemsiz kutunuzu kontrol edin.

Dirençler R12 - R17, LED'lerin parlaklığını ayarlayan akımı ayarlar. KIRMIZI ledler ve gösterilen 470R dirençleri ile akım, LED başına ~5mA'dır. LED akımını hesaplamak için Atmega cihazının çıkış voltajına (4.2V) ve LED'in ileri voltaj düşüşüne ihtiyacınız vardır, kırmızı bir LED için bu 1,7V'dir. Formül:

LED akımı = (Atmega çıkış gerilimi - LED Gerilimi)/I Led

Kullandığım parçalar ile:LED akımı = (4.2-1.7)/470LED akımı = 5.31mA

Akımı Atmega 168/328'den 10mA ile sınırlayın

Bazı yaygın LED voltaj düşüşleri:

Kırmızı 1,7VSarı 2,1Varalık 2,1VYeşil 2,2VMavi 3,2VSüper mavi 3,6VBeyaz soğuk 3,6V

Böylece yüksek parlaklıkta mavi bir LED kullanabilirsiniz, direnç 270R'ye düşer. Akımı 10mA'ya yükseltebilirsiniz, testlerimde 5mA'nın yeterli olduğunu gördüm.

Transistörler T1-T3, yaygın NPN BJT transistörleridir, BC547/BC548/2N2222 vb. Üç katmanın her birinin anahtarlanmasını kontrol ederler. Dirençler R2-R4, direncin temel akımını sınırlar.

R6 ve PWR LED'i isteğe bağlıdır, Arduino'dan kopyalanmıştır, gücün LED küpüne açık olup olmadığı açıktır.

C2, C3 ve Q2, önyükleyici ile önceden programlanmış Atmega 168/328p cihazı için saat devresini oluşturur. 22pF kapasitörlerini buraya taktığınızdan ve çipin başka hiçbir yerinde çalışmadığından emin olun. C1, C4 ve C5 güç kaynağı ayırmadır. IC2, C6 ve C7 basit bir lineer regülatör devresi oluşturur. Bu konuda söylenecek fazla bir şey yok ama kapasitörleri doğru şekilde taktığınızdan emin olun. PCB çiziminde ve serigrafide + sembolleri vardır.

SK1 ve R8 ve R9 seri arabirimdir. Bir USB - TTL adaptörü kullanarak, buradaki örneği kullanarak cihazı programlayabilirsiniz

Adım 3: Tasarım Dosyalarının Alınması ve PCB'nin Yapılması

PCB tasarım verileri Github'dan https://github.com/istedman/LED_Cube3x3 adresinden indirilebilir.

Bir PCB üreticisine gönderilmek üzere işlenmiş Gerber dosyaları, şematik ve-p.webp

PCB evde üretilebilirdi, bunu yapardım ama Etchant'ım bitti. Tasarım, tek taraflı bir PCB kullanılarak üretilebilir ve üst katman (resimlerde KIRMIZI) kalaylı bakır tel bağlantılar kullanılarak uygulanabilir. Elecrow kullandığım prototipler için uygun bir satıcı bulmak için https://pcbshopper.com/ adresini kullandım.

Github'daki PCB tasarımında, burada gösterilen prototip tasarımında 3 değişiklik var:

1. 7805CV regülatörü, daha küçük bir 78L05 regülatörü ile değiştirildi.
2. PCB 5 mm küçüldü.
3. Çoklu sigortayı USB +5V beslemesinden çıkardım.

Adım 4: PCB'nin Montajı

PCB montajı oldukça basittir. Birleştirilmiş PCB'nin bir fotoğrafını ve referans için yukarıdaki düzeni ekledim. Her zaman önce en küçük parçaları takarak ve yukarı doğru çalışarak başlarım, özellikle bir PCB standınız yoksa önemlidir.

1. Önce dirençleri takarak başlayın, henüz lehimlemeyin. Doğru bileşeni doğru yere taktığınızdan emin olun. Kontrol kolaylığı için, bunları tolerans bandı ile sağa/alta takın, daha sonra kontrol etmeyi kolaylaştırır. Direnç renk kodlarını tanımlama konusunda yardıma ihtiyacınız varsa buraya bakın. Doğru parçaların doğru yerde olduğunu doğruladıktan sonra parçaları lehimleyin.
2. Q2 kristalini ve C2 ve C3 kapasitörlerini lehimleyin.
3. Atmega168/328 için 28 pinli soketi yerine lehimleyin, pin 1 çentiğinin en üstte olduğundan emin olun, bu, cihazın geriye doğru takılmasını önlemeye yardımcı olur.
4. ICSP ve JP1 konektörlerini takın.
5. C1, C4 ve C5 kapasitörlerini tamamı 100nF'ye takın (parça kodu 104).
6. Doğrusal regülatör IC2.
7. T1, T2 ve T3 transistörlerini takın. Hepsi aynı pakette olduğundan T1/T2/T23 ve IC1'i değiştirmediğinizden emin olun.
8. S1'i sığdırın, oryantasyon önemli değil.
9. C6 ve C7'yi takın, polariteyi doğru aldığınızdan emin olun!
10. USB konektörü X4'ü takın.
11. DC güç fişi J1'i takın.

Birleştirilecek son parça, SIL döndürülmüş pim başlığıdır. Şeridin her bir piminden plastiği dikkatlice çıkarmak için bir çift ince kesici kullanıyorum, bunu 12 döndürülmüş pim soketine sahip olana kadar tekrarlıyorum, sonra bir pense ve 3 elim kullanarak her birini sırayla PCB'ye lehimliyorum. Çoğu insanın 3 eli olmadığı için, pedi örtmek için her deliği bir miktar lehimle kalaylayın, soğumaya bırakın. Ardından lehimi eritmek için havya uygulayın ve pimi sokun, bir bağlantı için havyayı çıkarın. Kuru bir bağlantınız varsa, biraz taze lehime ihtiyacınız olabilir.

Lehimlemenizi kontrol etmeden önce, belki bir içecek için kısa bir mola verin? Lehiminizi kontrol edin, pinler birbirine yakın olduğundan ve Atmega168/328 cihazındaki pinler arasında USB konektörünü kontrol edin.

Lehimlemenizden memnun kaldığınızda, kendinden yapışkanlı ayakları PCB'nin alt tarafına yapıştırın.

Adım 5: LED Küpün Montajı

Bu, montajın en zor kısmıdır. Zaman ayırın, korkmayın.

Bir resim bin kelime söylediği için yukarıdaki resimlere notlar ekledim.

Birkaç önemli nokta.

1. Tasarım, +V'yi her katmandaki 9 LED'e değiştirirken, pozitif ucun (uzun bacak) aşağıyı gösterdiğinden emin olun.
2. Yatay çubukları yapmak için negatif ucun LED'e 90 derece büküldüğünden emin olun.
3. Her katmanı ayrı ayrı oluşturun ve yapıyı iki/üç kez kontrol edin.
4. Kullanıldığında, kalaylı bakır telin her bir LED sırası arasında yarı yolda olduğundan emin olun, bu, katman anahtar telini tutturmayı kolaylaştırır.

Adım 6: Test Etme ve Son Küp Montajı

LED küp tertibatını veya Atmega168/328 cihazını takmadan önce birkaç basit kontrol yapabilirsiniz.

Bir DMM'niz varsa (bunun gibi bir proje inşa ederseniz bir tane olmalıdır), 28 pinli soketin 7 (pozitif) ve 8 (negatif) pinlerindeki direnci ölçün,> 1K'ya sahip olmalısınız. Bundan daha düşükse, lehimlemenizi kontrol edin.

Daha sonra J1'e 7-15V giriş uygulayın, 28 pinli soketin 7 ve 8 pinlerine geri dönün, voltajı ölçün, 5V görmelisiniz, ancak 4.90V ile 5.1V arasında herhangi bir yerde olabilir, bu iyi. R6 ve PWR LED'ini taktıysanız, bu yanmalıdır.

J1'i çıkarın, bir USB kablosunu X4'e takın, kabloyu bir hub'a veya ana şebekeyi 5V USB adaptörüne takın, 28 pinli soketin 7 ve 8 pinlerindeki voltaj okumasını tekrarlayın, okuma 5V civarında mı?

Yukarıdaki kontroller, besleme voltajlarının doğru ve doğru polaritede olduğundan emin olmak içindi.

Ardından, Atmega168p/328p cihazını dikkatlice yerleştirin. Gerekirse, sokete oturması için pimleri biraz bükün. J1'i ve 7-15V kaynağınızı kullanarak gücü açın, güç açıldıktan hemen sonra IC2'nin ısınıp ısınmadığına bakın. Varsa, gücü kapatın ve IC1'in yönünü kontrol edin.

Ardından, LED dizisinin ilk sırasını dikkatlice yerleştirin. Kalaylı bakır tel destek çubuklarından birinin PADL1, PADL2 ve PADL3'e yakın olduğundan emin olun, daha sonra her katman için teli lehimlerken buna ihtiyacınız olacaktır. Bir köşe pimi ile başlamak ve bir çift kargaburun kullanarak, soketi PCB'ye oturtmak için her bir pimi sırayla hafifçe bükün. Yukarıdaki ilk birleştirilmiş katmanın bir fotoğrafını ekledim. Bir parça tek telli 1/0.6 tel kullanarak, onu PADL1/PADL2 veya PADL3'ten küpün her katmanına gitmeye uygun bir uzunlukta kesin. İlk LED sırasını PCB'ye yerleştirmeyi ve ilk katman kontrol telini (beyazla gösterilen) lehimlemeyi, ardından önceki adıma geri dönmeyi, başka bir sıra oluşturmayı ve ardından her katmanı PCB'ye monte etmeyi daha kolay buldum, çünkü bu kararlı bir şekilde sağladı. temel.

Köşe LED'lerinden birini lehimleyerek bir sonraki katmanı lehimleyerek başlayın, Ardından karşı köşeyi lehimleyin. Artık lehimlemeden önce katmanın düz olduğunu kontrol edin. Katmanı ayarladıktan sonra, diğer iki köşe LED'ini lehimleyin, dizi düz olmalı, ancak tekrar kontrol edin. Kalan LED'leri lehimleyin. Son katman için katman montajını tekrarlayın.

Adım 7: Programlama

Atmega cihazınıza bağlı olarak, önyükleyiciyi programlamanız veya sadece kodu indirmeniz gerekebilir. Önyükleyici önceden programlanmış bir çipiniz varsa, bir USB - TTL adaptörü kullanabilirsiniz. Bu kılavuzu izleyin:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

Ayrıca 2x3 pin In Circuit System Programmable (ICSP) konnektörünü de kullanabilirsiniz, bunun için başka bir Arduino kullanabilirsiniz:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Arduino IDE ile çalışan bir Usbasp programcısı kullanıyorum, bunu Araçlar-> Programcı menüsü aracılığıyla yapılandırıyorum. Arduino/Atmel AVR programlayıcılarını Ebay veya diğer açık artırma siteleri aracılığıyla ucuza satın alabilirsiniz.

LED küp kitaplığını https://github.com/gzip/arduino-ledcube adresinden indirin, Github'daki talimatları izleyin ve 'arduino-led-cube->ledcube' için Örnekler dizininize bakın.

ICSP programlayıcı kullanıyorsanız, Arduino IDE'ye programlayıcıyı kullanma talimatı vermek için karşıya yüklemeyi tıklamadan önce shift tuşunu basılı tutun. USB'den TTL'ye adaptör kullanıyorsanız, IDE derlemeyi bitirdiğinde sıfırlamaya basın ve bırakın.

Örnek kod programlandıktan sonra, güzel desenlere sahip bir LED küpünüz olmalıdır.

Bu benim ilk talimatım, yorum ve geri bildirimlerinizi bekliyoruz.