Como hacer un arduino pulsante llevó cubo que parece que salió desde el futuro

Si ha incursionado con algunos proyectos de Arduino para principiantes, pero está buscando algo un poco más permanente y en otro nivel de impresionante, entonces el humilde 4 x 4 x 4 LED cubo es una elección natural. La construcción es mucho más fácil de lo que parece, y usando una multiplexación podemos controlar todos los LEDs directamente de una sola placa Arduino Uno. Es un gran ejercicio de soldadura, y el costo total de los componentes no debe llegar a más de alrededor de $ 40.

Hoy voy a estar detallando minuciosamente el lado de la construcción de las cosas, y proporcionando algún software para correr en él que tanto se ve impresionante y te enseña lo básico.

Necesitará

• Un Arduino. El código suministrado asume un Arduino Uno, pero se podría ajustar a un modelo más grande también.
• 64 LEDs - la elección exacta depende de usted, pero he usado estos LEDs azules 3mm superluminosos (30ma 3.2v) @ £ 2.64 por 50.
• 16 Resistencias del valor apropiado para sus LEDs. Para los LEDs encima, 99 peniques compró 100 de estos. Utilice ledcalc.com - introducir 5v para la tensión de alimentación, la tensión de los LEDs (en mi caso 3.2) y la corriente en miliamperios (3.2). Su resistencia deseada se mostrará en la casilla “Más cercano resistencia superior clasificado”, a continuación, sólo la búsqueda de ese valor en eBay.
• Algunos alambre de artesanía para fortalecer la estructura básica y para la decoración - Solía 0.8mm espesor.
• UN placa de prototipos de algún tipo que se puede soldar todos sus bits a. Tenía uno que no tiene pistas llenas lo largo de ella, ya que no tengo un cortador de pista, pero lo utilizo más le convenga. Un escudo de prototipos Arduino es un poco demasiado pequeña, sin embargo, a menos que realmente apretar los LEDs juntos.
• alambre componente aleatorio - algunos ramales de cable de red y algunos de los cables de prototipado de un kit funciona bien.
• pinzas de cocodrilo o “manos amigas” son útiles para la celebración de los bits en su lugar.
• soldador y soldadura.
• Algunos restos de madera.
• Un taladro, con el mismo tamaño que sus bits LED.

Nota: los dibujos 3D en este tutorial se realizaron en minutos usando TinkerCAD. He seguido un construcción existente se detalla en Instructables por el usuario forte1994, que también desee leer antes de intentar esto.

Asegúrese de leer todas las instrucciones primero antes de hacer esto por sí mismo.

El principio de este diseño

Antes de comenzar la construcción, es importante tener una visión completa de cómo esto va a funcionar para que pueda improvisar e identificar los errores a medida que avanza. Algunos cubos LED utilizan un pin de salida única para cada solo LED - sin embargo, en un cubo 4x4x4, que necesitaría 64 pines - el cual ciertamente no tenemos en un Arduino Uno. Una solución sería utilizar registros de desplazamiento, pero esto es innecesariamente complicado.Arduino Programación - El jugar con Registros de cambio (a.k.a Incluso más LEDs)Arduino Programación - El jugar con Registros de cambio (a.k.a Incluso más LEDs)Hoy voy a tratar de enseñarle un poco sobre Registros de cambio. Estos son una parte bastante importante de la programación de Arduino, básicamente porque amplían el número de salidas puede utilizar, a cambio de ...Lee mas

Con el fin de controlar todos los LEDs en sólo 20 pines, estaremos utilizando una técnica denominada multiplexación. Al romper el cubo abajo en 4 capas separadas, sólo tenemos pines de control de 16 LED - por lo que para encender un LED concreto, hay que activar tanto la capa, y el pasador de control, que nos da un requerimiento total de 16 + 4 pines. Cada capa tiene un cátodo común - la parte negativa del circuito de - por lo que todas las patas negativos se unen entre sí, y se conectan a un único PIN para esa capa.

En el ánodo (positivo) lado, cada LED se conectará a la LED correspondiente en la capa de encima y debajo de él. Esencialmente, tenemos 16 columnas de las piernas positivos, y 4 capas de la negativa. He aquí algunos puntos de vista en 3D de las conexiones para ayudarle a entender:

Construcción

Puesto que no va a utilizar una estructura metálica completa para soldar a, queremos que todas las patas de los LEDs se solapen en una cuarta parte y dar rigidez a la estructura. Doblar el cátodo de sus LEDs - el lado con la muesca plana en la cabeza y la pierna más corta - más como se muestra en el diagrama. (En realidad, no importa si lo dobla hacia la izquierda o la derecha, siempre y cuando eres consistente y nunca toca el ánodo)

Vídeo: Cubo de led 4x4x4 Con Arduino + Codigo y explicación paso a paso + Muy sencillo

La primera parte fundamental de este proyecto es hacer una plantilla de madera. Esto mantendrá una capa de LEDs, mientras que soldar las piernas juntas, por lo que debe ser precisa y no demasiado suelto. Utilizando la misma broca tamaño que sus LEDs, mida y luego perforar una matriz 4 x 4 de equidistante agujeros. Tenga en cuenta que usted quiere una cuarta parte de la pierna para solaparse con su vecino, y hace uso de un gobernante real. Compruebe cada agujero para asegurar un LED puede encajar cómodamente, pero no tanto que usted no será capaz de hacerlo de nuevo, o tendrás problemas al intentar quitar una capa totalmente soldada.

Soldar los cátodos de 4 filas de LEDs. Tenga cuidado de no quemar los LED - quieres un buen hierro caliente, y para entrar y salir. Aquí están mis cuatro primeras filas completadas.

Ahora, para reforzar la rigidez de la capa, cortar y soldar dos bits consecutivos de alambre de artesanía a cualquier extremo, asegurándose de que se conectan con cada fila. Esta es la primera capa completa. Deje todos los exceso de piernas que salen en el lado por el momento.

Ahora sería un buen momento para probar - simplemente carga la aplicación Arduino abrir y cerrar de forma predeterminada, y con una resistencia conectada, poner la tierra a la estructura de capas, y presione el cable positivo a cada LED a su vez.

Vídeo: CUBO DE LED 3X3X3X - FUTURO PROJETO COM ARDUÍNO.

Con suerte, lo harán toda la luz hacia arriba. Si no es así, asegúrese de que no sólo ha perdido una unión de soldadura en alguna parte, y en caso de necesidad reemplazar el LED.

Eliminar la capa de la plantilla, y repetir el proceso 3 veces más.

No se preocupe si su soldadura no es perfecto - siempre que no va a romper y la conexión es sólida, que no afectará al producto final. Lo admito, mi soldador era bastante desesperada, mi plantilla estaba apagado, y todo se parecía a la torre inclinada de Pisa. Aún así, estoy orgullosa del cubo terminado, y cuando se encienden los LEDs que no van a estar mirando a las juntas de soldadura de todos modos!

Capas de unirse

Una vez que tenga 4 capas necesarias, debe seguir desee unirse a todas las patas verticales juntos. He encontrado que esto es lo más difícil de la construcción, y para ayudar al proceso corté un elevador de tarjeta.

Esto mantuvo las capas a la altura adecuada, pero una gran cantidad de las piernas todavía no se alinearía perfectamente - para esto, he utilizado algunas pinzas de cocodrilo para mantenerlos en su lugar.

Primero error tonto Para Evitar

Sólo después de completar una capa completa me di cuenta de mi tarjeta vertical fue pegado en su lugar, así que tuve que cortar! No cometas el mismo error que yo - tomar el elevador en el lado más largo, y se une a las piezas de tarjeta fuera del cubo, así que cuando se haya completado la capa, se puede desmontar el tubo de subida y extraiga la tarjeta.

Segundo error tonto Para Evitar

No suelde la pierna vertical en el bastidor catódico, obviamente. patas verticales sólo deben conectarse a otras patas verticales, y nada más.

Una vez más, la prueba después de cada capa se ha unido. Pruebe todas las capas, de hecho, sólo tocar el cable positivo a la punta de la capa superior, asegurando de este modo que tenga un buen contacto de pasar por todas las capas.

Cuando los 4 capas se sueldan juntos, me puse a limpiar un poco - Salí de una sola pierna extendida hacia fuera de cada capa en una especie de paso a paso la moda de piedra - esto se dejó caer a la placa posterior. Otros bits de extrañas de estructura metálica y las piernas se cortaron. Obviamente, no cortar ninguna de las patas verticales - necesitamos que los pongan en nuestra junta protoytping.

Fijación al cuadro

¿Recuerdas cuando dije fijación de cada capa para sí era la parte más difícil? Mentí. Tratando de encajar 16 piernas LED en pequeños agujeros en una placa de prototipos es en realidad más difícil. La forma más sencilla que encontré fue a empujar a través de 4 a la vez, asegurarlos debajo con pinzas de cocodrilo, a continuación, pasar a la siguiente fila de 4. Utilice un rotulador para marcar el espaciamiento de anticipación si ayuda.

En retrospectiva, habría colocado las resistencias a la placa de prototipos primero, en realidad. Como es, Soldé todas las patas del cubo en el tablero primero, y luego trató de apretar delicadamente resistencias entre cada uno. Aprender de mi error, y colocar las resistencias primera.

Traté de espacio por igual de una manera paso a paso lo que entonces podría utilizar todo un lado del cubo para todas las conexiones finales a la Arduino. Aquí está el diagrama del circuito Fui con:

Para las cuatro capas negativos, se me cayó un único cable hacia abajo desde cada capa, a continuación, sólo se los puso a un lado, como este:

Finalmente, añadí algunos cables de conexión que entonces podría colocar en los pasadores Arduino pertinentes. Utilice el tipo más larga que tiene. Tenga en cuenta que metí el orden en lugares debido a la mala planificación. Cada fila de LEDs fue un código de colores sin embargo.

Eso es. ¡Terminado!

Programación de su Cubo

Sé que no puede esperar para conseguir esta cosa encendió, así colmar las 4 capas negativas en E / S analógica puertos A2 (capa inferior) mediante A5 (capa superior) (Estos también pueden actuar I / O como digital). Luego enchufe en los pasadores de control 16 de LED, a partir de +1 en el extremo derecho a E / S digital el puerto 0, con +15 y +dieciséis entrar en analógico A0 y A1. (No utilice AREF y GND)

Descargar los patrones de demostración y el código de usuario instructable forte1994. También ha proporcionado una herramienta en línea útiles para el diseño de los patrones de bytes para personalizar su propia secuencia. He aquí un video de este código en acción en mi cubo (Ajusté la velocidad a 5, en lugar del predeterminado 20).

Esta no es la única manera de programar el cubo, por supuesto, así que vamos a dedicar unos minutos a la enseñanza de los conceptos básicos de la fabricación de sus propios patrones mediante programación, en lugar de la reproducción de patrones predefinidos como la demo anterior.

Hay algunas cosas que debe saber cuando se trata de programar su cubo:

1. Para hacer frente a un solo LED, se utiliza una avión (Capa) número 0-3, y un número de 0-15 pin LED. Girar el plano de salida BAJA (ya que es el polo negativo) y el número de pin LED ALTA (la pierna positivo) para activar el LED.
2. Antes activaba un solo LED, asegurar que todos los otros planos están fuera - que les significa preparado para dar salida ALTA. De no hacerlo, se da como resultado una columna de LEDs está iluminado en lugar de un único LED.

Con esto en mente, he hecho dos secuencias programáticas muy simple para que usted pueda examinar - descargar el código desde aquí. La primera simplemente ilumina a cada LED de una en una, en secuencia. Utilizamos dos bucles for para esto, se itera sobre cada capa y cada pin de control.

El segundo es un bucle al azar (que necesita para comentar la primera y permitir esto en el bucle principal para probarlo). Simplemente recoge una capa de azar, y el pasador de control aleatorio, el parpadeo ellos encendido y apagado.

Resumen

No se intimiated por esta acumulación - Estoy muy deficiente conocimientos de soldadura, y logré esta bien (¿Creo?). El tiempo total de construcción fue una hora más o menos al día durante una semana. La próxima vez, voy a estar tratando de enseñarle un poco de programación más ambiciosa para el cubo, así que espero que se unan a mí en la construcción de su propio cubo de esta semana y la carga de un código nuevo en la próxima semana - y si usted hace su propio aplicaciones o secuencias impresionantes, por favor subirlos a Pastebin y háganos saber en los comentarios!