شاشة LED مكعب: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

في هذا المشروع ، ستقوم ببناء مكعب 8x8x8 LED كشاشة عرض. بعد بناء المكعب وتعلم أساسيات الكود ، ستتمكن من كتابة الرسوم المتحركة للعرض الخاصة بك. إنها بصرية رائعة للأغراض العلمية وستكون إضافة زخرفية جميلة إلى غرفتك! أثناء عملية بناء المكعب ، ستكتسب مجموعة كاملة من المهارات الإلكترونية الأساسية ، والتي تمهد الطريق لمشاريع أكثر تعقيدًا في المستقبل.

هذا هو مشروعي الفردي لدورة الإلكترونيات ، وقد استغرق الأمر حوالي خمسة أسابيع. أمضيت 12 ساعة في هذا المشروع أسبوعيًا ، وكان بإمكاني الوصول إلى الأجزاء والأدوات الموجودة عادةً في مختبر الإلكترونيات بالكلية. قد يكون من الجيد أيضًا معرفة أنه على الرغم من أن عبء العمل ليس قطعة حلوى ، فلا يلزم وجود خبرة عملية. بدلاً من ذلك ، ستكتسب الكثير من الخبرة وتتعلم من أخطائك على طول الطريق.

إخلاء المسؤولية: لقد اقترضت التصميم والرمز من Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/؟cat=99) الذي قام ببناء مكعب 8x8x8 RGB (وبالتالي مضاعفة العمل ثلاث مرات!). عرض الشكل الموجي هو عملي الخاص. أوصي بشدة بمشاهدة جميع مقاطع فيديو LED الخاصة به قبل بدء المشروع! إنها مفيدة للغاية في فهم كيفية عمل كل شيء ، وهو أمر بالغ الأهمية لهذا المشروع المعقد! لقد قدمت تفسيرات موجزة حول الدوائر والبنية العامة عندما أناقش اتصالات الدائرة والرمز ، لذلك لا تتردد في القفز إلى هذا الجزء أولاً لاكتساب فهم نظري:)

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

• مصابيح LED DIFFUSED أحادية اللون x512 مع حوالي 30 قطعة غيار (قد تلاحظ أنني استخدمت ثلاثة ألوان بنفسي. تم تصميم هذا في الأصل للمساعدة في عكس سعة شكل الموجة (على سبيل المثال ، الأحمر يعني سعة أعلى) ، لكنني لم ألحم الشرائح بشكل صحيح ، لذلك في النهاية تعاملت معهم على أنهم متشابهون. إذا كنت لا تزال مهتمًا بعمل اختلافات لونية في الاتجاه الرأسي ، فيرجى قراءة الملاحظات على خطوة الشرائح الرأسية:))
• لوحات الكمبيوتر الشخصي ، متوسطة x7 وصغيرة x2 (هذه هي اللوحات المتوفرة في مختبري ، ولكن لا تتردد في تعديل الحجم وفقًا لما هو متاح لك بسهولة! يرجى قراءة قسم الدوائر للرجوع إليها. لقد وجدت ذلك للمبتدئين ، PCBs بدون أي شرائح متصلة تكون أكثر ملاءمة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه يمكنك إضافة وقطع الوصلات حسب الرغبة. يمكن أن يكون فك اللحام أمرًا صعبًا!)
• NPN 2N3904 الترانزستورات x72
• مقاومات 1 كيلو × 150
• مقاومات 100 أوم × 72
• P-channel MOSFETs IRF9Z34 x8 plus 8 أحواض حرارية مثبتة
• 100 ميكرو مكثفات فاراد x8
• 74HC595 سجلات التحول x9
• اردوينو أونو + درع برغي (استخدمت مجموعة حاجب برغي R3)
• سلك مع عزل 8 ألوان (أوصي بشدة باستخدام ألوان مختلفة! سيكون لديك الكثير من الأسلاك بجوار بعضها البعض ، والألوان تساعد حقًا عندما نتحقق من الدائرة.)
• مصدر طاقة 5 فولت 2.8 أمبير (طالما أن الحد الحالي لمصدر الطاقة لديك أعلى من 64 * (التيار من خلال 1 LED) ، يجب أن يعمل بشكل جيد:))
• محطات الأسلاك
• رؤوس Molex ذات 8 دبابيس و 6 دبابيس.
• مبيت سلك موليكس مع 8 دبابيس و 6 دبابيس (ستختلف كمية هذه وفقًا لحجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتصميم دائرتك ، لذا يرجى قراءة Instructable بالكامل (خاصة جزء الدائرة) قبل اتخاذ قرار بشأن الرقم الذي تحتاجه:))
• جندى
• الأسلاك النحاسية العارية (لتكون في الجانب الآمن ، قم بإعداد 50 مترًا من هذا)
• لوح خشبي كبير (حوالي 9 بوصات على كل جانب)
• أسياخ خشبية مقاس 12 بوصة (اختياري ؛ إذا وجدت طريقة لعمل أسلاك مستقيمة ، فلن تحتاج إلى ذلك)
• شريط لاصق من نوع سكوتش
• مسامير طويلة x16

أدوات

• لحام حديد
• قاطع الاسلاك
• كماشة
• مسدس الغراء (اختياري ؛ إذا وجدت طريقة لصنع أسلاك مستقيمة ، فلن تحتاج إلى ذلك)
• مكشكش
• مشابك بالوعة الحرارة x2 (تعمل مقاطع التمساح أيضًا)
• متجرد الأسلاك

الخطوة 2: عمل صفوف LED

أولاً وقبل كل شيء ، اختبر كل المصابيح! لقد قمت بتركيب دائرة كهربائية بمصباح LED ومقاوم 100 أوم. ثم اختبرت مؤشر LED واحدًا في كل مرة وأضفته بالتوازي مع مؤشر LED الآخر. نريد تجاهل 1) المصابيح المكسورة ، 2) المصابيح ذات الأنود والكاثود إلى الوراء (لا تريد فقط "تذكر" أيهما انقلب!) 3) مصابيح LED باهتة.

بعد ذلك ، صنعنا الرقصة الخشبية ، وهي أيضًا الحامل الأخير للمكعب. حفر شبكة 8x8 مع 1 بوصة بين مركز الثقوب. حدد لقم الثقب بقطر أعلى بقليل من قطر مصابيح LED الخاصة بك ، بحيث يمكن وضعها في الثقوب وتظل مستقيمة. لقد قمنا بتثبيت شرائط خشبية إضافية على المحيط ، مما أبقى سطح اللوحة مسطحًا (استخدمنا الخشب الرقائقي للوح ، لذا فقد حصل على قدر معقول من المرونة فيه). بالإضافة إلى ذلك ، أدى هذا إلى رفع المناطق التي بها فتحات بحيث يمكن لمصابيح LED أن تخترق الثقوب. حدد جانبًا واحدًا وضع مسمارين طويلين على نفس الخط مثل مراكز الثقوب. سنربط الأسلاك على هذه المسامير.

يمكننا الآن البدء في عمل صفوف LED! لم أجد طريقة فعالة لصنع أسلاك مستقيمة ، لذلك قمت فقط بفك الأسلاك باستخدام كتلة خشبية. ضع السلك عبر حافة الكتلة ؛ أمسك السلك لأسفل بإبهامك على جانب واحد من الكتلة واسحب السلك من خلاله ؛ ستعمل حافة الكتلة على فك السلك. أوصي بارتداء قفاز لحماية إبهامك:(ضع 8 مصابيح LED في هذا الصف بحيث تكون "الساق" الطويلة ، الأنود ، في اتجاه واحد. سنقوم بلحامهم على السلك. لاحظ أن المستوى الذي يتكون من ساق الأنود وساق الكاثود يجب أن يكونا متعامدين على خط السلك ، ويجب أن تكون ساق الكاثود بعيدة عن السلك. اربط السلك على مسمار واسحبه لتتخطى مصابيح LED حتى تصبح مستقيمة ومشدودة. اربطه على الظفر الآخر. اضبط ارتفاع السلك (لاحظت وجود مساحة صغيرة مسطحة على ساق LED ، وقمت بتعديل السلك بحيث يلامس هذه المنطقة لجميع مصابيح LED). هذا الارتفاع تعسفي ، لكن يرجى أن تكون متسقًا. ضع في اعتبارك: 1) سيكون فرق ارتفاع المستوى في المكعب حوالي 1 بوصة (لذلك لا يمكن أن تكون الأسلاك عالية جدًا) ؛ 2) قد تنكسر مصابيح LED تحت حرارة مكواة اللحام (لذا لا يمكن أن تكون الأسلاك منخفضة جدًا) (على الرغم من أنني لم أواجه أي مشكلة شخصيًا من هذا). الآن يجب أن يلامس السلك الخاص بك الساق الطويلة لجميع مصابيح LED ، مكونًا تقاطعًا. قم بلحام السلك وأسلاك الأنود وقم بقص الخيوط بعد ذلك.

في هذا المشروع ، جربت تكوينين مختلفين لجهة اتصال اللحام. أحدهما هو التلامس المتقاطع الموصوف أعلاه ، والآخر هو ثني ساق LED بحيث تكون الأسلاك الملامسة متوازية. من الناحية النظرية ، تكون مفاصل التلامس المتوازية أكثر مقاومة للإجهاد ، ولكن بالنظر إلى مدى إضاءة مصابيح LED ، فربما لا تكون الوصلات المتقاطعة ضارة إلى هذا الحد. ستحصل على الكثير من التدريب على لحام السلك وأرجل LED ، لذلك لا تتردد في تجربة تقنيات مختلفة! لقد استخدمت مكواة لحام ذات طرف مسطح ، وأعتقد شخصيًا أنها توفر تحكمًا أفضل في نقاط اللحام ومساحة سطح ملامسة للحرارة أكبر.

بعد أن تقوم باللحام ، استخدم اللوح لفحص LED للتحقق من التوصيلات (مهم). ثبت السلك الموجب على السلك واكتسح الرصاص السالب من خلال أرجل LED القصيرة. يجب أن يضيء كل منهم! بعد أن نتحقق من أنها جميعًا على ما يرام ، ادفع مصابيح LED برفق من أسفل اللوحة لخلعها وحرك السلك أعلى المسامير. يمكنك تقليم النهايات الحلقية ، لكن بالتأكيد توفر بعض الطول!

ماذا لو لم يضيء مصباح LED الخاص بي؟

أول الأشياء التي قد تتحقق منها هي ما إذا كنت قد حصلت على الكاثود وانقلب الأنود. ثم حاول قص السلك الإيجابي إلى ساق LED بدلاً من السلك بالكامل. إذا كان مصباح LED الخاص بك يضيء بهذه الطريقة ، فيمكنك إعادة لحام LED. إذا كان مؤشر LED الخاص بك لا يزال لا يضيء ، فاستبدله بآخر.

نحتاج إلى عمل 64 صفًا من صفوف LED:)

الخطوة 3: لحام الشرائح العمودية

كمعاينة ، يتم توصيل جميع الأنودات في كل طبقة ، ويتم توصيل جميع الكاثودات في كل عمود رأسي. الآن نحن بحاجة إلى عمل شرائح عمودية. هل تتذكر المسمارين اللذين وضعناهما في السبورة لربط الأسلاك؟ الآن ضعي 14 من هؤلاء بطريقة مماثلة:) (تنبيه: بردي أطراف الأظافر جيدًا! سوف تضغطين بأصابعك حول هذه النصائح كثيرًا.)

الآن ضع 8 صفوف LED على السبورة وتأكد من أن أرجلهم تواجه نفس الاتجاه. لاحظ أن الأسلاك يجب أن تكون موازية لصفوف المسامير! اضغط على مصابيح LED لأسفل بحيث تكون جميعها على نفس الارتفاع. إذا استمرت بعض مصابيح LED في الظهور (ربما بسبب الانحناء في السلك الخاص بك) ، فقم بشريط سكوتش أسفل طرفي اللوحة. الآن ، مرري الأسلاك عبر المسامير كما كان من قبل. يمكنني فقط أن أراقب الأسلاك لتكون على نفس الارتفاع تقريبًا ، لكن هذا جيد لأن ما تهتم به حقًا هو أن المصابيح على نفس الارتفاع.

لحام يؤدي الكاثود على الأسلاك. ستلاحظ هنا أنني استخدمت تكوين اللحام بالتلامس المتوازي ، ووجدت أنه أكثر صلابة وأفضل مظهرًا من المفاصل المتقاطعة ، لكنه كان يستغرق وقتًا أطول ، لأنك تحتاج إلى 1) ثني الأسلاك باستخدام الزردية ؛ 2) تأكد من أن الجزء المثني يلامس السلك الرئيسي ؛ 3) ثني هذا القسم ليكون في الارتفاع المناسب ، لأن مكواة اللحام ستأتي بزاوية وتحتاج إلى أن تلمس المكواة كلا السلكين في نفس الوقت.

إذا كنت تريد استخدام ألوان مختلفة في طبقات مختلفة…

تأكد من أن كل شريحة تعكس نظام الألوان. على سبيل المثال ، إذا أردت أن تكون الطبقات الثلاث العلوية عبارة عن مصابيح LED صفراء ، والطبقتان الأوسطتان عبارة عن مصابيح LED برتقالية ، والثلاثة السفلية عبارة عن مصابيح LED حمراء ، فسأضع ثلاثة أعمدة LED صفراء ، واثنان برتقاليان وثلاثة أعمدة حمراء بهذا الترتيب. تأكد من أن ترتيب الألوان واتجاه LED متناسق لجميع الشرائح الثمانية!

استخدم إعداد اللوح لاختبار جميع مصابيح LED في كل شريحة. من المؤكد أنه من الأسهل إعادة اللحام هنا عندما تكون مصابيح LED الخاصة بك مؤمنة بدلاً من وضعها في منتصف الهواء.

إذا لم تكن الأسلاك الخاصة بك مستقيمة على نفسها ، فلا تسحب الشريحة من الأظافر الآن! اقرأ الخطوة التالية

إذا كان لديك بالفعل أسلاك مستقيمة ، ادفع المصابيح برفق من الأسفل وحرك الشريحة من الأظافر. لا تقص النهايات بعد:)

الخطوة 4: دعم الشرائح العمودية

إذا كانت الأسلاك الخاصة بك بها بعض الانحناءات ، كما فعلت أنا ، فيمكننا إصلاحها لتكون على مستوى مسطح عن طريق إضافة دعم صلب على طول المحيط. لقد اخترت أسياخ خشبية مقاس 12 بوصة لأنها متوفرة بسهولة على أمازون. لقد قمت بلصق الأسياخ على المحيط وأضفت قطعًا صغيرة في الزوايا لتقوية الإطار. انظر الصور للحصول على التفاصيل. لاحظ أن سيخين اثنين فقط متصلان بالكامل بالأسلاك ، والآخران سيخان فوق الشبكة بالكامل. أوصي باختبار الإطار بدون قطع الزوايا أولاً. لقد وجدت أن العصي القصيرة الإضافية تعترض طريق مصابيح LED عندما كنت أقوم بتكديس الشرائح لأعلى ، ومن المحتمل أن تكون وصلات الغراء قوية بما يكفي لتثبيت شبكة LED على أي حال. إذا كانت الشبكة لا تزال منتفخة قليلاً ، فاضغط لأسفل على الجانبين غير الملصقين والصق الأسلاك بالأسياخ في عدة نقاط. لا تقص الأطراف السائبة الآن! على وجه الخصوص ، احتفظ بطول لا بأس به من الأسياخ على الجانب الذي سيكون في الجزء السفلي من المكعب ، حتى نتمكن من إبعاد مصابيح LED عن الأرض.

الخطوة 5: تجميع المكعب

الآن بعد أن أصبح لدينا الشرائح ، يمكننا صنع المكعب! لقد وجدت أنه من الأسهل تكديسها بدلاً من لصق الشرائح الرأسية معًا ، ولكن إذا كان لديك متعاون ، فلا تتردد في الارتجال! لتجنب الأخطاء ، قم أولاً بلصق الشرائح بمجموعة أخرى من الأسياخ وأضف أسلاك التوصيل لاحقًا. كما ترى في الصورة ، لقد قمت بلصق أربعة أسياخ في الزوايا للمساعدة في محاذاة الطبقات ودعمها. ضع في اعتبارك أنه من الناحية المثالية ، تكون الطبقات متباعدة بمقدار بوصة واحدة. لقد وجدت أن مصابيح LED الخاصة بي استقرت على الإطار الخشبي من الطبقة السابقة ، لذلك لا يتعين علي تعليقها أثناء لصقها ، ولكن إذا كانت شرائحك على ارتفاع منخفض ، فإن أحد المتعاونين أو بعض الأشرطة الخشبية (انظر الصورة) يساعد. قبل لصق الشرائح ، تأكد من صحة اتجاهها! تريد أن ينتهي الكاثود والأنود للإشارة في اتجاهات متسقة. تحقق أيضًا من اتجاه مصابيح LED.

من المهم جدًا التأكد من إضاءة مصابيح LED عند تكديس كل طبقة! سيكون من المستحيل فعليًا الوصول إلى مركز المكعب بمجرد تجميعه بالكامل.

قد تلاحظ أن إطاراتي الخشبية لا تتوافق بالضرورة مع بعضها البعض ، ولكن إذا نظرت إلى مصابيح LED ، فإنها تتماشى بشكل أفضل! نظرًا لأننا سنرى هذا المكعب في بيئة مظلمة ، فإن المحاذاة الخاطئة للإطار مقبولة.

بعد ذلك ، استخدم أسلاكًا إضافية لحام خيوط الأنود على نفس المستوى معًا. إذا وجدت صعوبة في الاحتفاظ بالأسلاك هناك ، فحاول "نسج" السلك من خلال الخيوط (قم بتبديل الطريقة التي يتقاطع بها السلك مع الخيوط ، من أعلى إلى من أسفل). لا بأس إذا لم تكن هذه الأسلاك مستقيمة تمامًا ، لأن هيكل LED الرئيسي مضبوط بالفعل ، والأسلاك الجانبية غير مرئية جدًا بمجرد تشغيل مصابيح LED.

فقط لكي نكون آمنين (نفضل أن نخطئ في الجانب الحذر ، نعم؟) ، اختبر جميع مصابيح LED مرة أخرى. في هذه المرحلة ، إذا لم يضيء أحد الأضواء في وسط المكعب ، فأنا لست متأكدًا مما إذا كانت هناك طريقة بسيطة لمعالجة ذلك: (ومع ذلك ، إذا كنت دقيقًا بشأن فحص مصابيح LED عند تكديسها الطبقات ، يجب أن تظل المصابيح جيدة.

يمكننا الآن قطع السلك الزائد من جميع الجوانب باستثناء الجانب السفلي. الآن يمكننا وضع المكعب بعيدًا مؤقتًا! تهانينا! نحن الآن أكثر من نصف الطريق إلى هناك:)

الخطوة 6: توصيلات الدائرة

يرجى قراءة مخططات pdf قبل ترتيب عناصر الدائرة على لوحات الكمبيوتر الشخصي. هذا المخطط مخصص لمكعب RGB بواسطة Kevin Darrah ، وبما أن المكعب الخاص بنا يحتوي على مصابيح LED ملونة واحدة ، فإن عبء العمل لدينا هو في الواقع ثلث ذلك (لدينا ثلث عناصر التحكم في الكاثود ، على وجه التحديد). أوصي بشدة بوضع جميع عناصر الدائرة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لاختبار التباعد أولاً. امنح نفسك مساحة أكبر للعمل بها ، خاصة بالنسبة للوحات تسجيل الإزاحة ولوحات التحكم في الأنود. ثم قم بتفريغ مكونات الدائرة ولحام عدد قليل منها فقط في كل مرة ، حيث يكون اللحام أقل صعوبة بدون وجود الكثير من أرجل مكونات الدائرة في الطريق.

دوائر الأنود والكاثود

تصميم الدارة لدينا هو أنه عندما تكون مدخلات دائرة الأنود ودائرة الكاثود على حد سواء 5 فولت (أو عالية) ، يتم تشغيل LED. دعنا نذهب أولاً عبر دائرة الأنود. عندما يكون الإدخال مرتفعًا ، يصبح الترانزستور مشبعًا بسرعة ، وينخفض جهد المجمع إلى ما يقرب من 0 ، مما يعني أن بوابة MOSFET يتم سحبها إلى LOW. نظرًا لأن مصدر MOSFET متصل بجهد 5 فولت ، فإن انخفاض الجهد في البوابة يعني أن جهد التصريف مضبوط على مرتفع. يساعد المكثف عبر المصدر في الحفاظ على استقرار النظام.

عندما يكون دخل التحكم في الكاثود مرتفعًا ، يتشبع الترانزستور مرة أخرى ويذهب جهد المجمع إلى 0 فولت. تتصل محطة التجميع بمصباح LED من خلال المقاوم الحالي المحدد. يمكنك اختيار المقاوم المحدد الحالي بناءً على خصائص LED الخاصة بك. نظرًا لأنني أستخدم مصابيح LED باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر ، فقد استخدمت 100 أوم. نرى الآن أن الجانب الإيجابي من LED مرتفع ، والجانب السلبي منخفض ، ويضيء مؤشر LED.

نظرًا لأن لدينا 64 خيوطًا كاثودًا (كل عمود) و 8 خيوط أنود (كل طبقة) ، نحتاج إلى 64 مجموعة من التحكم في الكاثود و 8 مجموعات من عنصر التحكم في الأنود. أوصي بأن تكون مجموعات كاملة من 8 عناصر تحكم على نفس اللوحة ، حيث أن كل سجل تحول يتصل بـ 8 عناصر تحكم ، ويبدو أكثر تنظيماً إذا انتقلت أسلاك التوصيل الثمانية إلى نفس المكان. احرص على عدم ازدحام الألواح! سنقوم بتشغيل الكثير من الأسلاك ، لذا تأكد من توفير مساحة كافية لنفسك! جندى جميع مكونات اللوحة. تتمثل إحدى الحيل لزيادة ثبات سطح العمل في لحام المكونات بنفس الارتفاع (على سبيل المثال ، لحام الترانزستورات بعد لحام جميع المقاومات لتجنب سقوط المقاومات). لكل مجموعة من 8 دارات تحكم كاثود ، تأكد من لحام رأس واحد مكون من 8 سنون والذي يقوم بإخراج البيانات إلى مكعب LED.

إنه ليس واضحًا من المخططات ، ولكن أينما كان هناك ترانزستور ، نحتاج إلى توصيله بـ GND و 5V

دوائر تسجيل التحول

يتم توصيل مسجلات النقل ببعضها البعض عبر 6 أسلاك. وهي متصلة بالتوازي مع 5V و GND و CLOCK و LATCH و BLANK وفي سلسلة من أجل DATA. عند توصيل الأسلاك ، تأكد من أن سجلات إزاحة الكاثود في نهاية التسلسل ، لأن البيانات تنتقل دائمًا إلى نهاية السطر التسلسلي. بشكل أساسي ، يرسل Arduino سلسلة من التعليمات البرمجية الثنائية التي تتدفق عبر اتصال خط البيانات. ثم يتم تقسيم الكود الثنائي إلى 8 بتات لكل سجل نوبة. يتم بعد ذلك توصيل أطراف تسجيل الإزاحة الثمانية بمجموعة من 8 عناصر تحكم في الكاثود / الأنود. يعمل 5V على تشغيل المكعب بالكامل ، وبما أن لدينا 64 مصباحًا LED مضاءًا كحد أقصى في نفس الوقت ، فتأكد من أن التيار الإجمالي لا يتجاوز حد مصدر الطاقة الخاص بك. تتحكم المسامير الأخرى بشكل أساسي عندما تدخل البيانات في سجلات التحول وعندما يتم تحرير البيانات إلى عناصر التحكم في الدائرة من سجلات التحول. تأكد من أن كل سجل تحويل يحتوي على رأس 8 سنون خاص به وأن كل لوحة تسجيل إزاحة (باستثناء اللوحة الأخيرة) بها رأس 6 سنون يمكن من خلاله الانتقال إلى سلك 5V و GND و CLOCK و LATCH و BLANK و DATA لوحة تسجيل التحول التالي.

دائرة اردوينو

الدوائر في Arduino بسيطة للغاية. في الأساس ، لدينا 6 أسلاك تخرج من Arduino (5V و GND و CLOCK و LATCH و BLANK و DATA). تأكد من أن عميل GND الخاص بك متصل بـ GND الخاص بـ Arduino (في الواقع ، يجب توصيل كل GND في هذا المشروع) ، لكن العميل المتوقع بجهد 5 فولت ليس كذلك! لاحظ أن Arduino في مخطط Darrah يُظهر فعليًا أطراف شريحة ATMEGA. شاهد إحدى الصور المرفقة للمحطات المقابلة بين الشريحة و Arduino.

استخدمنا حاجبًا لولبيًا لتجنب توصيل الأسلاك مباشرة في Arduino. الأجزاء التي تحتاج إلى لحامها على الحاجب اللولبي هي دبابيس رأس التراص للمنافذ الرقمية ورأس واحد بستة أسنان وكتلة طرفي ثنائية المنافذ. يمكنك إضافة صف آخر من دبابيس رأس التراص على الجانب الآخر لتحقيق التوازن. (لاحظ أن الكتل الطرفية الزرقاء الموضحة في الصور لا تفعل شيئًا في الواقع). جندى وفقا للخطط. ملاحظة مهمة: فقط لكي تكون آمنًا ، قم بتوصيل المحطة الطرفية 5 فولت الموجودة في الرأس ذي 6 سنون بجهد 5 فولت لمصدر الطاقة (وهو الكتلة الطرفية الخضراء) ، وليس 5 فولت في Arduino. بهذه الطريقة ، يتم تشغيل Arduino بواسطة جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، ويتم توفير كل 5 فولت في دائرتك بواسطة مصدر الطاقة. ومع ذلك ، قم بتوصيل جميع GNDs معًا. قد تخبر من الصورة أنني قمت بلحام دبوس GND الخاص بالرأس ذي 6 سنون ودبوس GND الخاص بالكتلة الطرفية على شريط GND على الدرع اللولبي.

على الرغم من أنني لا أعرف طرقًا للتحقق من دوائر تسجيل الإزاحة ، يمكننا ويجب علينا التحقق من دائرة التحكم في الأنود والكاثود باستخدام لوح التجارب. انظر الصور للحصول على التفاصيل. في الأساس ، نقوم بتوصيل مدخلات اللوحة لتكون جميعها 5 فولت. ثم يمكننا استخدام مقياس متعدد للتحقق من الفولتية الناتجة. لقد وجدنا أن جهد الخرج من عناصر التحكم في الأنود يبلغ حوالي 4 فولت فقط ، ولكن هذه نتيجة متوقعة من MOSFET.

نصائح الأسلاك:

• لا تبخل على طول أسلاك التوصيل بين الألواح! سيكون لديك العديد من الألواح والكثير من الأسلاك ، وسيكون الأمر أكثر وضوحًا وأسهل في حل المشاكل إذا كانت الألواح منفصلة جيدًا.
• استخدم ألوانًا مختلفة للتمييز بين السلك. هذا مهم للغاية خاصة بالنظر إلى عدد الأسلاك التي ستحتاجها. ثم نضع هذه الأسلاك في غلاف السلك بتسلسل ثابت. استخدم مكشكشًا جيدًا لعمل أطراف سلكية آمنة.
• كن متسقًا مع استخدام الرؤوس ومبيت الأسلاك! في مشروعي ، بالنسبة للوحة معينة ، تأتي جميع المدخلات من علب الأسلاك وتخرج المخرجات من خلال الرؤوس.
• نظرًا لأن أطراف التوصيل قريبة جدًا من بعضها ، كن حذرًا من عدم لحام الأسلاك معًا ، خاصة إذا كنت عديم الخبرة نسبيًا في اللحام مثلي! كانت الحيلة التي وجدتها مفيدة هي الضغط على السلك باستخدام مكواة اللحام لإذابة اللحام ، ثم استخدام الزردية لتثبيت الخيوط في السلك معًا ودفع السلك بالقرب من طرف الرأس. ابتعد عن مكواة اللحام ويجب أن يبرد مفصل اللحام ويحتفظ بشكله قريبًا جدًا.

الخطوة 7: تركيب المكعب

بدلاً من تمرير خيوط الكاثود الصلب من خلال 64 ثقبًا ، وهو أمر صعب جدًا من الناحية العملية ، يمكننا لحام الأسلاك إلى الخيوط أولاً ثم سحب الأسلاك من خلال الفتحات. للسماح للأسلاك بالخروج من أسفل منصة التثبيت ، قم بحفر 9 ثقوب على جانب الحامل (8 للكاثود و 1 للأنود).

أولاً ، قم بقص الأسياخ لتكون بنفس الطول تقريبًا. قم بقطع خيوط الكاثود بحيث تكون تقريبًا بنفس ارتفاع الأسياخ. الآن ثني الرصاص لتشكيل خطاف صغير باستخدام الزردية. قم بلف حوالي نصف بوصة من السلك وثني السلك أيضًا. اربط السلك والسلك معًا وأغلق الخطافات بالكماشة. يوفر هذا اتصالًا جيدًا بين السلك والسلك ، كما أنه يحرر يديك من أجل اللحام. تأكد من وضع مشبك بالوعة الحرارة قبل أقرب وصلة لحام LED بحيث لا ينفصل مفصل اللحام عن الحرارة الجديدة. إذا لم يكن لديك مشابك بالوعة الحرارة ، فإن مشابك التمساح تعمل أيضًا.

من الممارسات الجيدة التحقق من التوصيلات (قمت بقياس مقاومة مفصل اللحام) بعد الانتهاء من لحام كل طبقة ، على الرغم من أنني وجدت أن طريقة "الخطاف" تعطي وصلات لحام قوية حقًا.

الآن قم بربط الأسلاك من خلال الفتحات. شد الأسلاك برفق وادفع منصة التركيب لتتصل بالأسياخ. قم بربط كل مجموعة من 8 أسلاك من خلال فتحة واحدة على جانب منصة التركيب وقم بتأمين الحزمة بقطعة من الشريط الكهربائي. نظرًا لأن الجوانب الأربعة للمكعب متكافئة ، فلا يهم على طول جانب مجموعتك الأسلاك. أقترح عمل أطراف الأسلاك مسبقًا على هذه ، بحيث يمكنك تجميع غلاف السلك بسرعة.

لتوصيلات الأنود ، قم بلحام سلك واحد على كل مستوى وقم بتمرير هذا السلك من أحد الثقوب. سوف تحتاج إلى اثنين من المشابك بالوعة الحرارة لمنع مفصل اللحام المجاور من الذوبان.

بعد تركيب المكعب ، اختبر كل مؤشر LED مرة أخرى للتأكد من أنه على ما يرام.

نصائح:

لا تبخل على طول السلك! أعتقد أن أسلاكي يبلغ طولها 12 بوصة بسهولة ، لكنها لا تزال أقصر قليلاً.

أنت الآن جاهز لتوصيل كل شيء وتشغيل المكعب!

الخطوة 8: الكود والمضاعفة

نظرًا لقصر وقت المشروع ، اقترضت كود دارا وقمت بإجراء تغييرات طفيفة عليه. أنا أرفق الإصدار الذي استخدمته. لقد أدلى بتعليقات ممتازة على الكود الخاص به ، وأوصي بقراءتها للحصول على فهم أفضل لكيفية عملها بالفعل. سأصف هنا سمتين رئيسيتين في الكود الخاص به ، وهما مضاعفة الإرسال وتعديل زاوية البت.

مضاعفة

جميع مشاريع مكعبات LED التي قرأت عنها تستفيد من تعدد الإرسال ، وهذه هي التقنية التي تسمح لنا بالتحكم في الضوء الفردي. مع تعدد الإرسال ، تضاء طبقة واحدة فقط من مصابيح LED في وقت واحد. ومع ذلك ، نظرًا لأن الطبقات يتم تدويرها بتردد عالٍ جدًا ، فإن الصورة "تظل" في رؤيتنا لفترة من الوقت ، ونعتقد أن الضوء لا يزال موجودًا. في البرنامج ، نقوم بسحب طبقة واحدة إلى HIGH في وقت واحد وجميع الطبقات الأخرى إلى LOW ، لذلك يمكن فقط لمصابيح LED في هذه الطبقة أن تضيء. لتحديد تلك التي تضيء فقط ، استخدمنا مسجلات الإزاحة للتحكم في أي من الكاثودات الـ64 يتم سحبها بدرجة عالية. قبل إضاءة الطبقة التالية ، قمنا بتعيين أنود هذه الطبقة على LOW بحيث لا تضيء أي أضواء في هذه الطبقة. ثم نقوم بسحب الأنود الموجود على الطبقة التالية إلى المستوى العالي.

تعديل زاوية البت

تتيح لنا تقنية BAM التحكم في سطوع كل مؤشر LED على مقياس بين 0 و 15. إذا لم تكن بحاجة إلى تغيير السطوع ، فلن تحتاج إلى تنفيذ ذلك. في الأساس ، لدينا تحكم من أربعة بتات ، وهذا التحكم يتوافق مع 15 دورة من الانتقال من الطبقة السفلية إلى الطبقة العليا (تذكر أنه بالنسبة لتعدد الإرسال ، فإننا نضيء كل طبقة في وقت واحد؟). إذا كتبنا 1 إلى البتة الأولى ، فسيتم تشغيل هذا LED عندما نتنقل عبر الطبقات لأول مرة. إذا كتبنا 1 إلى البتة الثانية ، فسيتم تشغيل هذا LED للدورتين التاليتين. يتوافق البتة الثالثة مع الدورات الأربع التالية ، والرابع يتوافق مع الدورات الثماني التالية (لذلك لدينا 15 دورة في مجموعة كاملة). لنفترض أننا نريد ضبط LED على 1/3 من سطوعه الكامل ، وهو 5/15. لإنجاز ذلك ، نكتب 1 إلى البتة الأولى والثالثة و 0 إلى البتة الأخرى بحيث يتم تشغيل مؤشر LED للدورة الأولى ، وإيقافه للدورة الثانية التالية ، وتشغيله للأربعة التالية وإيقاف تشغيله للثمانية التالية. نحن نسير عبر هذا بسرعة كبيرة ، رؤيتنا "متوسط" السطوع ، ونحصل على ثلث السطوع الكامل.

مكعب LED كشاشة لوظائف الموجة؟

كان أحد الاحتمالات التي فكرنا فيها في بداية هذا المشروع هو استخدام هذا العرض لإظهار الوظائف الموجية للجسيمات في مربع مربع. لقد كتبت طريقة في كود Arduino ترسم الحالة الأساسية والحالة الأولى المثارة ، لكن اتضح أن الدقة ليست كافية تمامًا. تبدو الحالة الأساسية جيدة ، لكن الحالة المثارة الأولى تتطلب بعض التفسير. ومع ذلك ، إذا قمت بالتحديق ، يمكنك معرفة أن الوظيفة تبدو وكأنها نتوء واحد عندما تنظر إليها من اتجاه واحد ، وتبدو وكأنها دورة موجة جيبية كاملة إذا نظرت من الاتجاه الآخر. هذا ما يجب أن يبدو عليه اتساع الدالة الموجية! نظرًا لأن الحالة المثارة الأولى تتطلب بعض التفسير المتأخر ، لم أقم بتشفير غيرها من الحالات الأكثر تعقيدًا.

الخطوة 9: اختبار التشغيل

مبروك لإكمال المكعب! حاول الآن كتابة وظيفة العرض الخاصة بك ومشاركة عملك مع العائلات والأصدقاء:)

بعد أن يعمل المكعب بشكل صحيح ، قم بربط الجزء الخلفي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشريط غير موصل ، نظرًا لأن جميع الاتصالات مكشوفة الآن وقد تقصر بعضها البعض.