Arduino RGB LED Cube อย่างง่าย (3x3x3): 18 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ฉันได้ตรวจสอบ LED Cubes และสังเกตว่าส่วนใหญ่มีความซับซ้อนหรือมีราคาแพง หลังจากดูลูกบาศก์ต่างๆ มากมาย ในที่สุดฉันก็ตัดสินใจว่า LED Cube ของฉันควรเป็น:

• ง่ายและง่ายต่อการสร้าง
• ซื้อได้
• มีสไตล์และฟุ่มเฟือยมาก

หลังจากสร้าง Arduino LED Cube หลายตัวแล้ว ฉันสามารถพูดได้อย่างมีความสุขว่าฉันได้สร้าง Cube ที่ไม่ธรรมดาที่ดูเจ๋งจริงๆ ที่เหมาะกับเป้าหมายของฉัน

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้าง RGB LED Cube ของคุณเอง

เวลาที่ต้องการ:

เกี่ยวกับวันหยุดสุดสัปดาห์

ค่าใช้จ่าย:

20-50$ ขึ้นอยู่กับว่าคุณซื้อจากที่ไหน

ขั้นตอนที่ 1: อุปกรณ์และวัสดุ

เครื่องมือ:

• หัวแร้ง
• คีมตัด (สำหรับตัดลวด)
• คีมจมูกเข็ม (เพื่องอไฟ LED และลวด)
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (ตัวเลือก)
• Helping Hands (ไม่จำเป็น แต่แนะนำอย่างแน่นอน)

อะไหล่:

• ไฟ LED 27 x ws2812b

  • อเมซอน (50 ชิ้น)
  • Aliexpress (50 ชิ้น)

• ตัวต้านทาน 1 x 150 โอห์ม

  • อเมซอน (200 ชิ้น)
  • Aliexpress (100 ชิ้น)

• 1 x Arduino นาโน

  • อเมซอน (3 ชิ้น)
  • Aliexpress

• ม้วนลวดทองแดงชุบเงิน

  ~2$ ในร้านขายงานฝีมือในพื้นที่ของคุณ

• กาว

• การสร้างต้นแบบบอร์ด pcb / แผ่นพลาสติก

  • อเมซอน
  • Aliexpress

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของลูกบาศก์ 3x3x3 นี้อยู่ที่ประมาณ 18 เหรียญหากคุณซื้อทุกอย่างจาก Aliexpress

ซอฟต์แวร์:

• Arduino IDE (ฟรี)
• CUDA (หรือตัวแบ่งส่วนข้อมูลของคุณเองสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณ)

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมการบัดกรี

อันดับแรก เราต้องสร้างเทมเพลต ดังนั้นจะง่ายกว่าในการประสาน LED เข้าด้วยกัน ฉันใช้บอร์ด pcb ต้นแบบสำหรับสิ่งนี้และทำเครื่องหมายสองรูสำหรับหมุดตรงกลางของ LED ซึ่งใช้สำหรับแหล่งจ่ายไฟ (ตามที่เห็นในภาพ)

เมื่อฉันสร้างคิวบ์เวอร์ชัน 5x5x5 นี้ ฉันใช้แผ่นพลาสติกสำหรับเทมเพลต ซึ่งทำงานได้ดีมากเช่นกัน หากคุณใช้พลาสติกหรือไม้ คุณควรเจาะรูให้ห่างกันประมาณ 2, 4 ซม. (หรือ 0, 95 นิ้ว)

ขั้นตอนที่ 3: การดัดและวาง LEDs

ชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับขั้นตอนนี้:

• 27 ws2812b ไฟ LED 8 มม.
• ลวดทองแดงชุบเงิน
• การสร้างต้นแบบบอร์ด pcb

ในขั้นตอนนี้ คุณต้องงอหมุดของ LED 18 ดวงตามที่แสดงในภาพด้านบน ไฟ LED ที่เหลืออีก 9 ดวงจะต้องโค้งงอเพื่อให้ "ด้านแบน" หันไปทางอื่น หลังจากนั้นไฟ LED 9 ดวงที่มีด้านแบนอยู่ด้านเดียวกันจะต้องวางบนเขียงหั่นขนม / แผ่นพลาสติก

นอกจากนี้ต้องตัดลวด 18 ชิ้น ต้องยาวกว่าไฟ LED ของคุณสูงประมาณ 2 ซม. สำหรับฉัน มันกลายเป็นประมาณ 6 ซม. (หรือ 2, 4 นิ้ว)

ขั้นตอนที่ 4: บัดกรีพลัง

ตอนนี้คุณประสานปลายลวดเข้ากับ LED ด้านบนดังแสดงในภาพแรก จากนั้นคุณบัดกรีลวดกับไฟ LED ด้านล่าง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีสายไฟแตะกัน มิฉะนั้นจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร จากนั้นประสานสายไฟอื่นๆ เข้ากับ LED

ขั้นตอนที่ 5: การบัดกรีพินข้อมูล

นี้ควรจะเป็นเรื่องง่าย คุณเพียงแค่ต้องจัดตำแหน่งหมุดข้อมูลจาก LED และประสานเข้าด้วยกันตามที่แสดงในภาพ

ขั้นตอนที่ 6: การถอด LED และการตัด LED Pins

คุณสามารถลบไฟ LED ออกจากแม่แบบได้โดยเพียงแค่กดลงบนพื้นผิวเรียบดังแสดงในภาพที่หนึ่ง

หลังจากถอด LED แล้ว คุณต้องตัดส่วนปลายที่เหลือของพิน LED หลังจากนั้นควรมีลักษณะเหมือนในรูปที่ 3 และ 4

ขั้นตอนที่ 7: การประสาน Data Lines ของ Layers เข้าด้วยกัน

ก่อนอื่นคุณต้องวางเลเยอร์แนวตั้งที่บัดกรีไว้ก่อนหน้านี้ในรูปแบบ ในขณะที่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระยะห่างระหว่างแถวเท่ากัน คุณประสานหมุดข้อมูลเข้าด้วยกันตามที่แสดงในรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 8: เชื่อมต่อสายไฟ

ตอนนี้คุณดัดปลายลวดทองแดงชุบเงินตามที่แสดงในภาพ การข้ามสายไฟเป็นสิ่งสำคัญมากเพื่อให้ GND เชื่อมต่อกับ GND และ 5V ถึง 5V

สายไฟที่ชั้นนอกควรงอออกด้านนอก

หลังจากที่คุณงอสายไฟทั้งหมดแล้ว ให้ทำการบัดกรีเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 9: เชื่อมต่อส่วนสายไฟ: II

ตอนนี้ได้เวลาเชื่อมต่อหมุดจ่ายไฟที่บัดกรีไว้ก่อนหน้านี้ เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ให้งอลวดสองชิ้นตามที่แสดงในรูปภาพ

หมายเหตุ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีลวดเหลืออยู่มากมายที่มุมซ้าย เพราะนี่คือสิ่งที่เราจะใช้เชื่อมต่อกับฐานของเรา

หลังจากดัดลวดให้เป็นรูปร่างที่ถูกต้องแล้ว คุณก็บัดกรีมันเข้ากับหมุด

จากนั้นประสานชิ้นส่วนเพิ่มเติมเข้ากับสายไฟเส้นใดเส้นหนึ่ง (อันสีแดงในภาพ)

สุดท้ายคุณตัดหมุดที่เหลือตามที่แสดงในภาพสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 10: การเดินสายข้อมูล ตอนที่ 1: การดัดหมุด LED

ในขั้นตอนนี้ คุณเพียงแค่งอหมุดข้อมูลที่เหลือทั้งหมดตามที่แสดงในรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 11: การเดินสายข้อมูล ตอนที่ II: การเชื่อมต่อชั้นแรกกับชั้นที่สอง

หลังจากที่คุณงอหมุดของไฟ LED ws2812b ตอนนี้คุณกำลังจะเชื่อมต่อ Data OUT จากเลเยอร์แรกกับ Data IN ของเลเยอร์ที่สอง

ในการทำให้สำเร็จคุณต้องดัดลวดให้เป็นรูปทรงที่แสดงในรูปที่ 2 ซึ่งจะใช้เพื่อเชื่อมเลเยอร์ตามที่วาดไว้ในภาพแรก

ขั้นตอนต่อไปคือการบัดกรีปลายสายด้านหนึ่งเข้ากับขา Data OUT ของเลเยอร์แรก พิน Data OUT คือพินที่ด้านแบนของ LED

ปลายอีกด้านจะถูกบัดกรีเข้ากับ Data IN ของเลเยอร์ที่สอง ซึ่งเป็นหนึ่งในหมุด LED ที่โค้งงอก่อนหน้านี้ที่ด้านกลมของ LED

ขั้นตอนที่ 12: การเดินสายข้อมูล ตอนที่ III: การเชื่อมต่อชั้นที่สองกับชั้นที่สาม

ถัดไปคุณเชื่อมต่อชั้นที่สองกับชั้นที่สาม

เช่นเดียวกับขั้นตอนก่อนหน้านี้ ตอนนี้คุณดัดลวดให้เป็นรูปทรงดังแสดงในภาพที่ 2 ลวดควรโค้งงอในลักษณะนี้เพื่อไม่ให้บังแสงของ LED และเพื่อรับประกันรูปลักษณ์ที่สวยงามของลูกบาศก์

จากนั้นคุณเริ่มประสานปลายสายสั้นเข้ากับพิน Data OUT ของเลเยอร์ที่สองและปลายอีกด้านหนึ่งกับพิน Data IN LED (อันหนึ่งอยู่ด้านกลม)

เสร็จแล้วก็ตัดปลายลวดที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 13: Data Wiring Part IV: การบัดกรี LED สุดท้าย

ในการสิ้นสุดการเดินสายข้อมูล คุณต้องงอหมุด Data OUT ที่ด้านแบนของ LED ชั้นบนสุด (ดังแสดงในภาพแรก) เพื่อให้สัมผัสกับขากราวด์

จากนั้นคุณทำการบัดกรีหมุดเข้าด้วยกันแล้วตัดส่วนปลายที่เหลือออก

ขั้นตอนที่ 14: การเดินสายข้อมูล V: ผลลัพธ์ที่เสร็จสมบูรณ์

ตอนนี้คุณสร้างคิวบ์ LED เสร็จแล้ว ต่อไปนี้คือรูปภาพอ้างอิงบางส่วนหากคุณมีปัญหาในการทำความเข้าใจขั้นตอนก่อนหน้านี้

ขั้นตอนที่ 15: การพิมพ์ฐาน 3 มิติ

สำหรับคำแนะนำนี้ ฉันได้ออกแบบฐานที่เรียบง่ายแต่สง่างาม ซึ่งทำหน้าที่เป็นกรณีของ Arduino nano แต่ถ้าคุณต้องการ ฉันจะขอบคุณถ้าคุณแบ่งปันความคิด/ ไฟล์ของคุณสำหรับเคสอื่น อย่างไรก็ตาม ตอนนี้คุณต้องเข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ หากคุณไม่มีที่บ้าน คุณสามารถไปที่พื้นที่ผู้ผลิตในพื้นที่ของคุณ ฉันได้เชื่อมโยงไฟล์ให้คุณด้านล่าง ดังนั้นคุณต้องทำสิ่งต่อไปนี้:

1. ดาวน์โหลดไฟล์.stl สองไฟล์จากด้านล่าง
2. นำเข้ามาไว้ในซอฟต์แวร์สไลซ์ที่คุณหรือพื้นที่ผู้ผลิตของคุณใช้
3. หั่นโดยใช้การตั้งค่าด้านล่าง
4. แปลงเป็น gcode
5. เริ่มพิมพ์

การตั้งค่าตัวแบ่งส่วนข้อมูล:

• ความสูงของชั้น: 0.1 mm
• เติม >20%
• จำนวนเส้นผนัง > 2
• การตั้งค่าความเร็วในการพิมพ์คุณภาพสูง (ขึ้นอยู่กับเครื่องพิมพ์ของคุณ)

คุณต้องพิมพ์แต่ละส่วนเพียงครั้งเดียว! หลังจากเริ่มพิมพ์แล้ว ฉันแนะนำให้ผ่อนคลายหรือทำขั้นตอนอื่นๆ ต่อ เนื่องจากงานพิมพ์จะใช้เวลาประมาณ 2-3 ชั่วโมงรวมกัน

หากคุณไม่ได้เป็นเจ้าของหรือมีสิทธิ์เข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เราขอแนะนำให้คุณสร้างเคสง่ายๆ โดยใช้อะคริลิกหรือไม้ เช่นในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 16: เชื่อมต่อ Cube ของคุณกับ Arduino Nano

ชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับขั้นตอนนี้:

• Arduino นาโน
• ตัวต้านทาน 150 โอห์ม
• ก้อน LED บัดกรีก่อนหน้านี้
• ลวดทองแดงแผ่นเงิน

ตอนนี้งอหมุดของลูกบาศก์นำของคุณตามภาพด้านบน

หลังจากนั้นคุณสามารถติดมันเข้าไปในรูของฐานพิมพ์ 3 มิติของคุณ

จากนั้นคุณประสาน GND ของ LED (พินซึ่งอยู่ด้านแบนของ LED) กับ GND ของ Arduino และ 5V ของ LED กับ VIN

Data IN ของ LED ตัวแรกควรบัดกรีกับตัวต้านทาน 150 Ohm และตัวต้านทานเป็น D4 บน Arduino

ขั้นตอนที่ 17: ปิดฐาน

ก่อนที่คุณจะปิดฐานให้เพิ่มกาวบนพื้นผิว

ขณะปิดฐานตรวจสอบให้แน่ใจว่าพอร์ต USB ของ Arduino อยู่ในรู

ขั้นตอนที่ 18: ตั้งโปรแกรม Arduino ของคุณ

ตอนนี้คุณเสร็จสิ้นกระบวนการสร้าง Arduino RGB LED Cube ของคุณแล้ว ตอนนี้ได้เวลาตั้งโปรแกรมแล้ว ในการทำเช่นนี้ คุณควรทำตามขั้นตอนเหล่านี้:

1. ดาวน์โหลด Arduino IDE
2. ดาวน์โหลดไลบรารี FastLED
3. นำเข้าไลบรารี FastLED นี่เป็นคำแนะนำที่ยอดเยี่ยมสำหรับสิ่งนั้น
4. ดาวน์โหลดตัวอย่างของฉันจากด้านล่างหรือเริ่มเขียนโปรแกรมด้วยตัวเอง ฉันชอบที่จะเห็นความคิดของคุณ (หมายเหตุ: อย่าตั้งค่าความสว่างเกิน 40 เนื่องจากอาจใช้แอมแปร์มากกว่าค่าสูงสุด 200mA ที่ Arduino nano กำหนดไว้)
5. รวบรวมและอัปโหลดโค้ด: ตอนนี้คุณสามารถอัปโหลดโค้ดของคุณได้โดยคลิกที่ลูกศรที่มุมบนซ้าย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เลือก "Arduino Nano" และพอร์ตที่ถูกต้องในจุดเมนู "เครื่องมือ"