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Si ha incursionado en algunos proyectos de Arduino para principiantes, pero está buscando algo un poco permanente y en un nivel completamente diferente de asombroso, entonces el humilde cubo LED de 4 x 4 x 4 es una elección natural. La construcción es mucho más fácil de lo que piensas, y usando una multiplexación podemos controlar todos los LED directamente desde una sola placa Arduino Uno. Es una excelente práctica de soldadura y el costo total de los componentes no debería superar los $ 40.
Hoy detallaré a fondo el lado de la construcción de las cosas y proporcionaré un software para ejecutarlo que se ve impresionante y le enseña los conceptos básicos.
¿Por qué imessage no dice entregado?
Necesitará
- UnArduino. El código suministrado asume un Arduino Uno, pero también podría ajustarse a un modelo más grande.
- 64 LEDs - la elección exacta depende de usted, pero utilicé estos LED azules superbrillantes de 3 mm ( 3,2 v 30ma ) @ £ 2.64 por 50.
- 16 resistencias del valor apropiado para sus LED. Para los LED anteriores, 99 centavos compraron 100 de estos. Usar ledcalc.com - ingrese 5v para el voltaje de suministro, el voltaje de los LED (en mi caso 3.2) y la corriente en miliamperios (3.2). Su resistencia deseada se mostrará en el cuadro etiquetado Resistencia nominal más alta más cercana , luego busque ese valor en eBay.
- Algunos alambre artesanal para fortalecer la estructura básica y para la decoración - usé 0,8 mm espesor.
- A tablero de creación de prototipos de algún tipo al que puedas soldar todos tus bits. Usé uno que no tenía orugas completas porque no tengo un cortador de orugas, pero use lo que más le convenga. Sin embargo, un escudo de creación de prototipos de Arduino es un poco demasiado pequeño, a menos que realmente aprietes los LED.
- Alambre de componente aleatorio - Algunos hilos de cables de red y algunos de los cables de prototipos de un kit funcionarán bien.
- Pinzas de cocodrilo o las manos amigas son útiles para mantener las brocas en su lugar.
- Soldador y soldadura.
- Un poco de madera de desecho.
- Un taladro, con la broca del mismo tamaño que sus LED.
Nota: los dibujos en 3D de este tutorial se realizaron en minutos usando TinkerCAD . Seguí una compilación existente detallada en Instructables por usuarioforte1994, que es posible que también desee leer antes de intentar esto.
Asegúrese de leer todas estas instrucciones primero antes de intentar esto por ti mismo.
El principio de este diseño
Antes de comenzar la construcción, es importante tener una descripción general completa de cómo va a funcionar esto para que pueda improvisar e identificar errores a medida que avanza. Algunos cubos de LED usan un solo pin de salida para cada LED; sin embargo, en un cubo de 4x4x4, eso necesitaría 64 pins - que ciertamente no tenemos en un Arduino Uno. Una solución sería utilizar registros de desplazamiento, pero esto es innecesariamente complicado.
Para controlar todos esos LED en solo 20 pines, usaremos una técnica llamada multiplexación. Al dividir el cubo en 4 capas separadas, solo necesitamos pines de control para 16 LED, por lo que para encender un LED específico, debemos activar tanto la capa como el pin de control, lo que nos da un requisito total de 16 + 4 pines. Cada capa tiene un cátodo común, la parte negativa del circuito, por lo que todas las patas negativas están unidas y conectadas a un solo pin para esa capa.
En el ánodo (positivo) lateral, cada LED se conectará al LED correspondiente en la capa superior e inferior. Esencialmente, tenemos 16 columnas de piernas positivas y 4 capas de negativas. A continuación, se muestran algunas vistas en 3D de las conexiones para ayudarlo a comprender:
Construcción
Dado que no usaremos una estructura de metal completa para soldar, queremos que todas las patas de los LED se superpongan en aproximadamente un cuarto y den rigidez a la estructura. Doble el cátodo de sus LED, el lado con la muesca plana en la cabeza y la pierna más corta, como se muestra en el diagrama. (Realmente no importa si lo dobla hacia la izquierda o hacia la derecha, siempre que sea consistente y nunca toque el ánodo)
La primera parte crítica de este proyecto es hacer una plantilla de madera. Esto sostendrá una capa de LED mientras suelda las patas, por lo que debe ser preciso y no demasiado suelto. Con una broca del mismo tamaño que los LED, mida y luego perfore una matriz de 4x4 de equidistante agujeros. Tenga en cuenta que desea que aproximadamente una cuarta parte de la pierna se superponga con su vecino, y use una regla real. Revise cada orificio para asegurarse de que un LED se ajuste perfectamente, pero no tan apretado que no pueda volver a sacarlo, o tendrá problemas al intentar quitar una capa completamente soldada.
Suelde los cátodos de 4 filas de LED. Tenga cuidado de no quemar los LED: desea una buena plancha caliente y estar dentro y fuera. Aquí están mis primeras cuatro filas completadas.
Ahora, para fortalecer la rigidez de la capa, corte y suelde dos trozos rectos de alambre artesanal en cada extremo, asegurándose de que se conecten con cada fila. Esta es tu primera capa completa. Deje todo el exceso de piernas sobresaliendo a un lado por ahora.
Ahora sería un buen momento para probar: simplemente cargue la aplicación de parpadeo Arduino predeterminada y, con una resistencia conectada, coloque la tierra en el marco de la capa y presione el cable positivo a cada LED a su vez.
Con suerte, todos se encenderán. Si no es así, asegúrese de que no se haya perdido una junta de soldadura en alguna parte y, si es necesario, reemplace el LED.
Retire esa capa de la plantilla y repita el proceso. 3 veces más .
No se preocupe si su soldadura no es perfecta, siempre que no se rompa y la conexión sea sólida, no afectará el producto final. Lo admito, mi soldadura fue bastante inútil, mi plantilla estaba apagada y todo se parecía a la torre inclinada de Pisa. Aún así, estoy orgulloso del cubo terminado, y cuando los LED estén encendidos, ¡de todos modos no verás las juntas de soldadura!
Unión de capas
Una vez que haya completado 4 capas, querrá unir todas las patas verticales. Descubrí que esta era la parte más difícil de la construcción y, para ayudar en el proceso, corté una tarjeta vertical.
Esto mantuvo las capas a la altura adecuada, pero muchas de las patas aún no se alineaban perfectamente; para esto, usé algunas pinzas de cocodrilo para mantenerlas en su lugar.
1er error tonto a evitar
Solo después de completar una capa completa me di cuenta de que mi tarjeta vertical estaba atascada en su lugar, ¡así que tuve que cortarla! No cometa el mismo error que yo: alargue la contrahuella lateral y una las piezas de cartón fuera del cubo, de modo que cuando haya completado la capa, pueda deconstruir la contrahuella y sacar la tarjeta.
Segundo error tonto a evitar
No suelde la pata vertical al marco del cátodo, obviamente. Las patas verticales solo deben conectarse a otras patas verticales y nada más.
Nuevamente, pruebe después de que se haya adjuntado cada capa. Pruebe todas las capas, de hecho, solo toque el cable positivo con la punta de la capa superior, asegurándose así de tener un buen contacto atravesando todas las capas.
Cuando las 4 capas se soldaron juntas, me dispuse a limpiar un poco, dejé una sola pierna extendida fuera de cada capa en una especie de trampolín, esto se dejaría caer al tablero más tarde. Se cortaron otros trozos extraños de estructura de metal y patas. Obviamente, no corte ninguna de las patas verticales; tenemos que colocarlas en nuestro tablero de prototipos.
Fijación al tablero
¿Recuerdas cuando dije que arreglar cada capa sobre sí misma era la parte más difícil? Mentí. Tratar de encajar 16 patas LED en pequeños orificios en una placa de prototipos es realmente más difícil. La forma más fácil que encontré fue pinchar 4 a la vez, asegurarlos debajo con pinzas de cocodrilo, luego pasar a la siguiente fila de 4. Use un rotulador para marcar el espacio de antemano si ayuda.
En retrospectiva, primero habría colocado las resistencias en el protoboard. Tal como están las cosas, primero soldé todas las patas del cubo en el tablero, luego traté de apretar delicadamente las resistencias entre cada una. Aprenda de mi error y coloque sus resistencias primero.
Intenté espaciarlos por igual de forma escalonada para poder usar un lado completo del cubo para todas las conexiones finales al Arduino. Aquí está el diagrama de circuito con el que fui:
Para las cuatro capas negativas, dejé caer un solo cable de cada capa y luego las tiré hacia un lado, así:
Finalmente, agregué algunos cables de enchufe que luego pude colocar en los pines correspondientes de Arduino. Utilice el tipo más largo que tenga. Tenga en cuenta que arruiné el pedido en algunos lugares debido a una mala planificación. Sin embargo, cada fila de LED estaba codificada por colores.
Eso es todo. ¡Finalizado!
Programando su cubo
Sé que no puedes esperar a que esto se encienda, así que conecta las 4 capas negativas en E / S analógicas puertos A2 (capa inferior) mediante A5 (capa superior) (estos también pueden actuar como E / S digitales) . Luego conecte los 16 pines de control LED, comenzando con +1 en el extremo derecho para digital I/O puerto 0 , con +15 y +16 entrando en analógico A0 y A1 . (No use AREF y GND)
Descargar el patrones y código de demostración del usuario instructable forte1994 . También ha proporcionado un útil herramienta en línea para diseñar los patrones de bytes para personalizar su propia secuencia. Aquí hay un video de este código en acción en mi cubo (Ajusté la velocidad a 5, en lugar de la predeterminada 20) .
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Esta no es la única forma de programar su cubo, por supuesto, así que permítame dedicar unos minutos a enseñarle los conceptos básicos para crear sus propios patrones. programáticamente , en lugar de reproducir patrones predefinidos como lo hace la demostración anterior.
Hay algunas cosas que debe saber al intentar programar su cubo:
- Para direccionar un solo LED, usa un plano (capa) número 0–3 y un pin de LED número 0–15. Gire el avión a la salida BAJA (ya que este es el tramo negativo) y el número de pin del LED ALTO (el tramo positivo) para activar el LED.
- Antes de activar un solo LED, asegúrese de que todos los demás planos estén apagados, es decir, configúrelos en salida ALTA. Si no lo hace, se encenderá una columna de LED en lugar de un solo LED.
Con eso en mente, he creado dos secuencias programáticas muy simples para que las examines: descarga el código desde aquí. El primero simplemente enciende todos los LED uno por uno, en secuencia. Usamos dos bucles for para esto, iterando sobre cada capa y cada pin de control.
El segundo es un ciclo aleatorio (deberá comentar el primero y habilitarlo en el ciclo principal para probarlo). Simplemente elige una capa aleatoria y un pin de control aleatorio, activándolos y desactivándolos.
Resumen
No se deje intimidar por esta construcción: me faltan seriamente las habilidades de soldadura, y lo logré bien (¿Creo?) . El tiempo total de construcción fue de aproximadamente una hora al día durante una semana. La próxima vez, intentaré enseñarte una programación más ambiciosa para el cubo, así que espero que te unas a mí para construir tu propio cubo esta semana y cargar un código nuevo la próxima semana, y si lo haces, crea el tuyo propio. aplicaciones o secuencias increíbles, cárguelas en Pastebin y háganoslo saber en los comentarios.
Cuota Cuota Pío Correo electrónico 3 formas de comprobar si un correo electrónico es real o falsoSi ha recibido un correo electrónico que parece un poco dudoso, siempre es mejor verificar su autenticidad. Aquí hay tres formas de saber si un correo electrónico es real.
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- Arduino
James tiene una licenciatura en Inteligencia Artificial y está certificado por CompTIA A + y Network +. Cuando no está ocupado como editor de revisiones de hardware, disfruta de LEGO, la realidad virtual y los juegos de mesa. Antes de unirse a MakeUseOf, fue técnico de iluminación, profesor de inglés e ingeniero de centros de datos.
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