DIY LED текшесі: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Жарықдиодты текше-бұл әр түрлі пішіндер мен үлгілерде жарықтандыратын үш өлшемді светодиодтар жиынтығы. Бұл сіздің дәнекерлеу, схеманы жобалау, 3D басып шығару және бағдарламалау дағдыларын үйрену немесе жақсарту үшін қызықты жоба. Мен RGB текшесін құрғым келеді, бірақ тәжірибе алу үшін алдымен қарапайым түсті бір түсті текшеден бастаймын деп ойлаймын.

Маған Char нұсқаулығының Instructables жобасы қатты әсер етті және шабыттандырды, егер сізде уақыт болса, оны тексеруіңіз керек.

Мен 8x8x8 жарықдиодты текшені саламын, ол 8 жолдан, 8 бағаннан және 8 жарықдиодты қабаттардан басқа ештеңе емес. Бұл барлығы 512 жарық диоды. Енді, ең маңызды элемент - жарық диоды, текше ықшам болу үшін ең кіші өлшемді таңдаңыз. Сондай -ақ, жарықдиодты мөлдір жарықтандырғыштардан артық алу жақсы, өйткені мөлдірлер жарық шашыратады және тартымды емес.

1 -қадам: Қажетті компоненттер

Жарықдиодты шамдар - 512 дана

Резисторлар 1k, 220E - аз

Тактильді қосқыш - 1 дана

ҚОСУ қосқышына басыңыз - 1 дана

M/F тақырыптары - аз

Arduino Pro Mini - 1 дана

Конденсаторлар 0.1uF - 9pc

Толық тақта (15см x 15см) - 2 дана

Жарықдиодты - 1 дана

74HC594 - 8 дана

2N2222 транзистор - 16 дана

74LS138D - 1 дана

IC розеткалары 20 істікшелі - 9 дана

IC розеткалары 16 істікшелі - 1 дана

Таспалы кабельдер - 5 метр

UART бағдарламашысы

RPS

3D принтеріне қол жеткізу

2 -қадам: LED текшесінің құрылымын жинау

Мен 1000 диффузиялық светодиодты алдым, оның ішінде мен 512 -ді қолданамын. Енді біз светодиодтардың әрқайсысын дербес басқара білуіміз керек, сонда ғана біз қызықты үлгілер жасай аламыз.

Мен светодиоды басқару үшін Arduino Pro Mini тақтасын қолданамын, бірақ бұл тақтада светодиодты басқаратын 21 түйреуіш бар. Бірақ мен мультиплексорды қолдана отырып, барлық 512 жарықдиодты 21 түйреуіш арқылы өткізе аламын.

Драйвер тізбегінің дизайнына кіріспес бұрын, LED текшесінің құрылымын құрайық. Текшенің жақсы көрінуі үшін симметрияны дұрыс алу өте маңызды, сондықтан алдымен бізге симметрияны сақтауға көмектесетін концерт дайындауға рұқсат етіңіз.

Мен текшені құруға арналған 120x120x2 мм негізді 3D басып шығарамын. Мен мұны әр жарықдиодты қабатты жасау үшін қолданамын, ол бір қабатқа шамамен 64 жарықдиодты құрайды. Енді маған жарық диодты тақтаға біркелкі орналастыру керек. Катод шамамен 17 мм болғандықтан, дәнекерлеу үшін 2 мм қалдырады, мен тесіктерді 15 мм қашықтықта орналастырамын. 3D басып шығаруды бастайық.

Мен алдымен жарықдиодты қатарынан реттеп, катодты қысқартып жатырмын. Дәл осылай мен катодтары қысқартылған светодиодтардың 8 қатарын ұйымдастырамын. Аяқтағаннан кейін менде 1 катодты түйреуіш пен 64 анодты түйреуіш бар, бұл 1 қабатты құрайды.

Осындай 8 қабатты бір -бірінің үстіне қою оны тұрақсыз етеді және құрылымы деформацияланады. Сондықтан мен оған қосымша қолдау көрсетемін. Мұны істеудің көптеген әдістері бар және олардың бірі - күміс жалатылған мыс сымды қолдану, бірақ менде болмағандықтан мен шикі әдісті қолданамын. Дәнекерлеу сымын созу оны қатайтады, сондықтан мен оны қолдау үшін қолданамын. Қолдау үшін сымды қолданар алдында катодты түйреуіштерге аздап дәнекерлеңіз. Оны орталықта және бүйірде қолдану текшеге қажетті күш беруі керек деп үміттенемін. Бізге шамамен 16 сым қажет және бұл бөлікті дұрыс алу өте маңызды.

Мен анодты түйреуіштерді симметриялы етіп түзетемін.

Светодиодтар дәнекерлеу жылуына байланысты зақымдалуы мүмкін, сондықтан әр қабатты жасағаннан кейін оларды тексерген жөн. Аяқтағаннан кейін қабаттарды бір -бірінің үстіне жинауға болады және бұл жолы анодты түйреуіштерді дәнекерлеуге болады. Ақыр соңында, сізде бір қабатта 64 анодты түйреуіш пен бір катодты түйреуіш болуы керек. Осы 64 + 8 = 72 түйреуіштердің көмегімен біз осы текшедегі светодиодтардың әрқайсысын басқара аламыз.

Енді бізге қабаттарды бір -бірінің үстіне жинайтын тірек құрылымы қажет.

Мен қателік жасадым. Мен шамалы ынталы болдым және анод түйреуіштерінің бір -біріне сәйкес келетінін тексермедім. Мен анодты түйреуіштерді 2 мм бүктеуім керек еді, сонда әр қабат бір -біріне дәнекерленіп, түзу сызық пайда болады. Мен мұны жасамағандықтан, мен дәнекерленген түйреуіштерді қолмен бүгуге тура келеді және бұл менің симметрияға әсер етуі мүмкін. Бірақ сіз оны жасаған кезде, қатені қайталамауға тырысыңыз. Енді құрылыс аяқталды, біз жүргізуші схемасында жұмыс істеуіміз керек.

3 -қадам: Драйвер тізбегі - түйреуіш санын азайтыңыз

Басында айтқанымдай, бізге контроллерден 72 IO түйреуіші қажет болады, бірақ бұл біз көтере алмайтын салтанат. Сонымен, мультиплекстеу тізбегін құрып, түйреуіштердің санын азайтайық. Мысалды қарастырайық, флип-флопты алып тастайық. Бұл D типті флип-флоп, қазіргі уақытта техникалық ерекшеліктер туралы алаңдамайық. IC -дің негізгі міндеті - 8 түйреуішті есте сақтау, олардың 2 -уі электрмен жабдықтауға арналған, D0 - D7 - деректерді қабылдауға арналған кіріс түйреуіштері, ал Q0 - Q7 - өңделген деректерді жіберуге арналған шығыс түйреуіштері. Шығуды қосатын түйреуіш - бұл белсенді төмен түйреуіш, яғни біз оны 0 еткенде ғана кіріс деректері шығыс түйреуіштерінде пайда болады. Сондай -ақ, сағат штыры бар, бізге не үшін қажет екенін көрейік.

Енді мен IC -ді тақтаға орнаттым және кіріс мәнін шығысқа қосылған 8 жарықдиодты 10101010 деп қойдым. Енді жарық диодтары кіріс негізінде қосылады немесе сөнеді. Кірісті 10101011 деп өзгертуге және шығуды тексеруге рұқсат етіңіз. Мен светодиодтарда ешқандай өзгерісті көрмеймін. Бірақ мен төмен және жоғары импульсті сағат штыры арқылы жібергенде, шығыс жаңа кіріс негізінде өзгереді.

Біз бұл ұғымды драйверлердің тақтасын жасау үшін қолданамыз. Бірақ біздің IC тек 8 кіріс түйінінің деректерін есте сақтай алады, сондықтан біз 64 кірісті қолдау үшін осындай 8 IC -ді қолданамыз.

4 -қадам: жүргізуші тізбегінің дизайны

Мен микроконтроллердің 8 деректер түйініне IC -тің барлық кіріс түйреуіштерін мультиплекстеуден бастаймын. Мұндағы амал-8 істікшенің 64 биттік деректерін 8 битке бөлу.

Енді мен 8 разрядты бірінші IC -ге жібергенде, содан кейін импульс сигналында төменнен жоғарыға дейін импульс сигналын енгізгенде, кіріс деректері шығыс түйреуіштерінде көрінетінін көремін. Сол сияқты, қалған АЖ -ге 8 бит мәлімет жіберу және сағат түйреуіштерін басқару арқылы мен барлық АЖ -ге 64 биттік деректерді жібере аламын. Енді басқа мәселе - контроллердегі сағат түйреуіштерінің жетіспеушілігі. Сондықтан мен 3 -тен 8 -ге дейінгі кодты декодерді қолданып, сағат тілінің басқару элементтерін мультиплекске қолданамын. Микроконтроллермен бірге декодердегі 3 адрестік түйреуішті қолдана отырып, мен декодердің 8 шығыс түйреуішін басқара аламын. Бұл 8 шығыс түйреуіштердегі IC сағаттарына қосылуы керек. Енді біз барлық шығыс қосқыш түйреуіштерді қысқартып, микроконтроллердегі түйреуішке қосылуымыз керек, осының көмегімен біз барлық светодиодтарды қосуға немесе өшіруге тиіспіз.

Осы уақытқа дейін біз жасаған нәрсе тек бір қабатқа ғана қатысты, енді біз функционалдылықты бағдарламалау арқылы басқа қабаттарға кеңейтуіміз керек. One Led шамамен 15 мА токты тұтынады, сондықтан бұл сан бойынша біз бір қабат үшін шамамен 1 ампер ток қажет болады. Енді Arduino pro шағын тақтасы 200 мА дейін токты ғана алады немесе түсіре алады. Біздің ауыспалы ток тым көп болғандықтан, жарықдиодты қабатты басқару үшін BJT немесе MOSFET қолдануға тура келеді. Менде MOSFET көп емес, бірақ менде бірнеше NPN және PNP транзисторлары бар. Теориялық тұрғыдан алғанда, біз бір қабатқа 1 амперге дейін ток ауыстыруға тура келуі мүмкін. Мен алған транзисторлардың ішіндегі ең жоғарысы шамамен 800мА токты 2N22222 транзисторына ауыстыра алады.

Сонымен, 2 транзисторды алып, оларды параллель қосу арқылы олардың ағымдағы мүмкіндіктерін арттырайық. Көптеген адамдар бұл әдісті қолданған кезде тек базалық шекті резисторды қолданады, бірақ мұндағы мәселе температураның транзисторлар арқылы өтетін ток теңгерімсіздігіне және тұрақтылық мәселелерін тудыруына байланысты. Мәселені жеңілдету үшін біз эмиттердегі ұқсас 2 резисторды қолдана аламыз, тіпті температура өзгергенде де токты реттеу үшін. Бұл тұжырым эмиттерлік дегенерация деп аталады. Эмитент резисторы транзистордың пайда болуын тұрақтандыру үшін өзіндік кері байланыс береді.

Мен резисторларды тек базада қолданамын. Бұл болашақта қиындықтар тудыруы мүмкін, бірақ бұл тек прототип болғандықтан, мен оны кейінірек шешемін.

5 -қадам: Компоненттерді дәнекерлеу

Енді тізбекті перформат тақтасына жинайық. Флипфлопты IC -ден бастайық және осы мақсат үшін IC ұстағышын қолданайық. Әрқашан бірінші және соңғы түйреуіштерден бастаңыз, тұрақтылықты тексеріңіз, содан кейін қалған PIN кодтарын дәнекерлеңіз. Сонымен қатар ток шектеу резисторларының қосылуы мен текшеге қосылу үшін ерлер тақырыбын қолданайық. Енді IC ажыратқыш конденсаторларын IC қуат көзіне жақын қосыңыз.

Әрі қарай, микроконтроллермен жұмыс жасайық. Оны қосу және қосу үшін алдымен ұстағышты қолданып, аналық түйреуіштерді қосамыз, содан кейін микроконтроллерді орналастырамыз.

Транзисторлармен жұмыс жасайтын уақыт. Транзисторлар негізіне қосылу үшін 16 1К Ом резисторы қажет. Жарықдиодты текшенің жалпы катодты түйреуіштерін әдепкі логикалық күйде ұстау үшін мен 8 резисторы бар 8 К ом қысымды резисторды қолданамын. Соңында IC адрестік декодермен жұмыс істеуге рұқсат етіңіз. Енді схема конструкцияға ұқсас дайын күйге келтірілді.

6 -қадам: 3D басып шығару

Бізге электронды тақтаны және жарықдиодты текшені орналастыру үшін қоршау қажет, сондықтан 3D басып шығаруды қолдануға рұқсат етіңіз. Мен құрастыруды жеңілдету үшін оны 3 бөлікке бөлемін.

Біріншіден, жетекші құрылымды ұстауға арналған негізгі табақ. Екіншіден, электрониканың орталық корпусы. Үшіншіден, корпусты жабуға арналған қақпақ.

7 -қадам: орау

Жарықдиодты құрылымды орнатудан бастайық. Сіз түйреуіштерді тесіктерден итеріп, оны тікелей тақтаға дәнекерлей аласыз, бірақ тұрақтылық үшін мен алдымен перформиналды тақтаны қолданамын, содан кейін оны схемаға дәнекерлеймін. Мен таспалы кабельді светодиодтарға дәнекерлеу үшін қолданамын, содан кейін екінші ұшын тиісті флип-флоп-IC шығыс түйреуіштеріне жалғаңыз.

Транзистор мен жарықдиодты текше қабаттары арасында қосылу үшін бізде катод түйреуіштеріне қосылатын тәуелсіз түйреуіштер болуы керек. Біз оны қоспас бұрын, нүктелер арасындағы үздіксіздікті және кернеуді тексеру маңызды. Барлығы жақсы болғаннан кейін, IC -ді қосуға болады, содан кейін оны қосуға болады. Тағы да, барлық светодиодтардың тізбек арқылы қосылмас бұрын оны тікелей қуат көзіне қосу арқылы жанып тұрғанын тексеру жақсы. Егер бәрі жақсы деп табылса, онда сымдарды тиісті аудару нүктелеріне қосуға болады.

Біраз тазарту жұмыстарын жасайық - микроконтроллердің бағдарламалау кабелін ажыратыңыз, шығыңқы түйреуіштерді кесіңіз және т. Біз оны аяқтауға жақынбыз, сондықтан 3 бөлікті біріктірейік. Жарықдиодты негізден корпусқа бастаңыз, содан кейін кабельдер жақсы отырғаннан кейін қақпақты астыңғы жағына жабыңыз.

Кодты Arduino Pro Mini -ге жүктеп алыңыз, осымен!

Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ -ке керемет нұсқаулық пен код үшін рахмет.