8x8x8 Led Cube: 9 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ในคำแนะนำนี้ เราจะแสดงวิธีสร้าง Led Cube 8x8x8 ทั้งหมดเริ่มต้นจากแนวคิดสำหรับหัวข้อ 'Creative Electronics' ซึ่งเป็นโมดูลปีที่ 4 ของ Electronics Engineering ที่ University of Málaga School of Telecommunications:

โครงการโดยทั่วไปประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ร่วมออกแบบ ส่วนฮาร์ดแวร์ประกอบด้วย Cube และการเชื่อมต่อทั้งหมด รวมทั้งฐานที่รองรับการออกแบบ ส่วนของซอฟต์แวร์ประกอบด้วยไลบรารีที่ปรับขนาดได้ ซึ่งถูกนำไปใช้เพื่อเป็นประโยชน์สำหรับโครงการอื่นๆ

ควบคุมโดย Arduino Uno ไฟ LED ห้าร้อยสิบสองดวงสร้างลูกบาศก์นี้ และเนื่องจากพวกมันถูกแยกออกเป็นคอลัมน์และเลเยอร์ แต่ละอันสามารถเปิดทีละอันได้

เรานำเสนอขั้นตอนบางอย่างที่สามารถทำให้โครงการง่ายขึ้น แม้ว่าจะใช้เวลาหลายวันในการบัดกรี สำหรับโครงการนี้ เราใช้ Blue Leds และทรานซิสเตอร์ NPN

ที่นี่เราแนบรายการด้วยวัสดุที่จำเป็น:

• ไฟ LED 512 ดวง
• 64 ความต้านทาน 220 โอห์ม
• 9 กะลงทะเบียน 74HC595
• 16 2N222 ทรานซิสเตอร์
• โฟมบอร์ด.
• ลวดละเอียดหลายเมตร (1.2 มม.)
• ลวดสลิง.
• ขั้วต่อ (ชายและหญิง)
• พาวเวอร์ซัพพลาย.
• แผ่นเจาะล่วงหน้า (PCB)
• รองรับโครงสร้าง
• กล่องไม้สำหรับโครงสร้าง

เราหวังว่าทุกคนจะชอบคำแนะนำนี้

ขั้นตอนที่ 1: การวาดเทมเพลตสำหรับ LED

ขั้นตอนแรกคือการวาดเทมเพลตเพื่อให้กระบวนการของทหารง่ายขึ้น ในกระดานโฟม เราต้องวาดสี่เหลี่ยมจัตุรัสแล้วหารด้วยสี่เหลี่ยมเล็กๆ 64 อัน ทั้งหมดแยกกันหนึ่งนิ้ว ในทางแยกของสี่เหลี่ยมเล็กๆ กับอีกอัน เราต้องทำรูด้วยไขควง ตัวอย่างเช่น เพื่อใส่ไฟ LED ข้างในพวกมันสำหรับทหาร

ขั้นตอนที่ 2: สร้างฐาน

เราต้องทำฐานที่ไฟ LED จะพัก ควรใช้แผ่นไม้ซึ่งไม่หนักแต่ไม่อ่อนแรง หลังจากได้รับบอร์ดแล้วเราต้องทำซ้ำขั้นตอนที่ 1 แต่ตอนนี้ที่นี่ เราต้องทำเครื่องหมายไม้วาดสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 8 นิ้วโดยด้านในจะวาดอีก 64 ตารางนิ้ว

เมื่อวาดครบแล้ว ก็ถึงเวลาใช้เครื่องเจาะ ด้วยขนาดเล็กน้อย 1 มม. เราจะทำรูที่เจาะไม้ตรงทางแยกของแต่ละสี่เหลี่ยม เพื่อใส่สายไฟที่จะยึดโครงสร้างไว้ข้างใน

นำเครื่องเจาะของคุณและเจาะออกไป!

เราได้สร้างวิดีโอเพื่อแสดงวิธีการทำ ผลลัพธ์ที่ได้ควรมีลักษณะเหมือนรูปภาพเหล่านี้

ขั้นตอนที่ 3: วางสายไฟให้ตรง

จะดีกว่าสำหรับโครงสร้างที่จะใช้สายไฟระหว่างไฟ LED เพราะจะทำให้โครงสร้างมีความแข็งหรือไม่ยืดหยุ่นมากขึ้น ตามปกติลวดจะขายเป็นม้วน เราต้องวางให้ตรง เราจำเป็นต้องมีเครื่องเจาะสำหรับขั้นตอนนี้ด้วย

เราต้องตัดลวดแล้วใส่สไลซ์เข้าไปในเครื่องเจาะ หลังจากที่ยึดเข้ากับมันแล้ว เราต้องจับส่วนอื่นของลวดแล้วเปิดเครื่องเจาะ ในไม่กี่วินาที ลวดจะตรงเหมือนเทียน!

เราแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีทำกระบวนการนี้ในวิดีโอ และเราให้กุญแจสำคัญในการทำให้กระบวนการเร็วขึ้น: คุณสามารถตัดลวดที่ยาวกว่า ยืดให้ตรงครั้งเดียว แล้วตัดออก

ขั้นตอนที่ 4: ประสาน Layer

เมื่อเราแน่ใจว่าไฟ LED ทั้งหมดติดสว่างดีแล้ว ก็ถึงเวลาบัดกรีพวกมัน เราต้องแยกแคโทดและแอโนดออก เพื่อให้กระบวนการเร็วขึ้น

ในขั้นตอนนี้ แคโทดทั้งหมดจะเชื่อมต่อกัน จะใช้ไฟ LED 64 ดวงและสายไฟ 11 อัน: หนึ่งอันสำหรับแต่ละแถวและอีก 3 อันสำหรับการยึดโครงสร้าง คุณสามารถดูว่าเราทำมันได้อย่างไร เราใส่เหรียญ 10 เซ็นต์ 3 เหรียญเพื่อวางสายไฟทั้งหมดที่ความสูงเท่ากัน จากนั้นกระบวนการก็เริ่มต้นขึ้น

มันสำคัญมากที่จะต้องตรวจสอบหลังจากกระบวนการบัดกรีว่าไฟ LED ทั้งหมดเชื่อมได้ดี คุณสามารถทำได้โดยใช้ Arduino เชื่อมต่อสายไฟเข้ากับ GND และตรวจวัดด้วยรายการ 5V แต่ละ LED ดังที่คุณเห็นในวิดีโอ

อย่าลืมตัดส่วนของแคโทดที่ยังไม่ผ่านการทหาร

และตอนนี้คุณทำเสร็จแล้ว ดำเนินการต่อด้วยอีกเจ็ดรายการ!

เราทำรูปถ่ายเพื่อแสดงกระบวนการด้วย

ขั้นตอนที่ 5: สร้างโครงสร้างลูกบาศก์

หากคุณบัดกรีเสร็จแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างโครงสร้างคิวบ์ เราจะเชื่อมชั้นหนึ่งเหนือชั้นอื่นโดยแยกด้วยแผ่นโฟมบางแผ่นตามที่แสดงในภาพ

ในขั้นตอนนี้ ต้องเชื่อมขั้วบวกทั้งหมดเข้ากับสายไฟ กุญแจสำคัญคือการยึดสายไฟแนวตั้งเมื่อถึงเวลาที่จะนำเลเยอร์เข้าไปในโครงสร้าง และงานของคุณจะไม่ซับซ้อนมาก

ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การตรวจสอบหลังจากบัดกรีการทำงานที่ถูกต้องของไฟ LED เป็นสิ่งสำคัญมาก อย่าลืมในขั้นตอนนี้เพื่อเอาขาแอโนดส่วนเกินออก ทำได้ง่ายกว่าตอนนี้ แทนที่จะทำในตอนท้าย

กระบวนการนี้จะแล้วเสร็จเมื่อชั้นทั้ง 8 อยู่ทับกันโดยขั้วบวก หลังจากนั้นจะทำการบัดกรีขั้วบวกกับ PCB

จำเป็นต้องเชื่อมต่อสายเคเบิลแนวตั้งจากฐานไปยังชั้นแนวตั้งของไฟ LED แต่ละชั้นเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องในแต่ละชั้นและเพื่อปรับทิศทางบนแกน x, y และ z คุณสามารถเห็นได้ในภาพถ่าย

ขั้นตอนที่ 6: ต่อสายฐาน

เราต้องเชื่อมชั้นที่สอดคล้องกันโดยใช้สายไฟซึ่งเราจะเพิ่มตัวเชื่อมต่อที่จะเข้าสู่แผงวงจรพิมพ์เพื่อให้แสงสว่างแก่ลูกบาศก์ในที่สุด

แต่ละคอลัมน์จะมีสายเชื่อม และทุกๆ 8 คอลัมน์ซึ่งเป็นชั้นแนวตั้งจะเชื่อมต่อกับขั้วต่อตัวผู้ตัวเดียวกัน ซึ่งจะถูกเสียบเข้าไปในขั้วต่อตัวเมียใน PCB เลเยอร์แนวนอนจะมีตัวเชื่อมต่อเพื่อให้มีแคโทดร่วมกันเพื่อเชื่อมต่อกับ PCB

ขั้นตอนที่ 7: ประสานวงจร

ตามแผนผังของวงจร เราจะเชื่อมส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับเพลตที่มีรูพรุน เชื่อมการเชื่อมต่อที่จำเป็น และดึงสายเคเบิลในกรณีที่ไม่มีที่สำหรับเชื่อม

สำหรับขั้นตอนนี้เราต้องการ:

• แผ่นเจาะรู (เป็นแถบหรือไม่มีลวดลายก็ได้) เราใช้แบบไม่มีลาย
• แนวต้าน
• ขั้วต่อชาย
• บันทึก
• ทรานซิสเตอร์ NPN
• สายเคเบิลของแถบ

ขั้นตอนที่ 8: รองรับ Cube

เราจะอธิบายการสนับสนุนในกรณีของไม้อย่างละเอียด โดยเราจะแนะนำวงจรและรองรับลูกบาศก์

เราทำอย่างไร? กล่องกว้าง 26 ซม. ยาว 31 ซม. สูง 10 ซม. เราใส่อุปกรณ์รองรับขนาดเล็กที่จะป้องกันไม่ให้ลูกบาศก์ตกลงไปที่ด้านล่างของกล่อง ซึ่งจะสร้างความเสียหายให้กับวงจรที่อยู่ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 9: รหัสและการเขียนโปรแกรม

รหัสประกอบด้วยอาร์เรย์บูลีน 512 ค่าที่แสดงสถานะของแต่ละ led

แบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งมีหน้าที่เปลี่ยนสถานะของแต่ละ led โดยเปลี่ยนค่าในอาร์เรย์ อีกส่วนหนึ่งรับผิดชอบในการส่งข้อมูลไปยังรีจิสเตอร์

สำหรับการส่งข้อมูลไปยังรีจิสเตอร์ ฟังก์ชัน shiftOut () จะถูกใช้ เมื่อป้อนข้อมูลประเภทไบต์ จะสร้างนาฬิกาและสัญญาณข้อมูลสำหรับการส่งข้อมูลแบบอนุกรมด้วยรีจิสเตอร์

ความจำเป็นในการแปลอาร์เรย์บูลีนเป็นอาร์เรย์ประเภทไบต์ปรากฏขึ้น แต่ละไบต์แสดงถึงระเบียน ขึ้นอยู่กับขนาดคิวบ์เพื่อออกแบบจำนวนของ shift register ในการเปลี่ยนแปลงโปรเจ็กต์ โค้ดส่วนนี้ปรับขนาดได้เพื่ออำนวยความสะดวกในการส่งข้อมูลไปยังคิวบ์ที่มีขนาดต่างกัน

สำหรับการสร้างแอนิเมชั่นในคิวบ์ เราใช้ฟังก์ชัน voxelWrite () ฟังก์ชันนี้ช่วยให้เราเปลี่ยนสถานะของ led ตามพิกัด x, y, z

ในลิงก์ต่อไปนี้ไปยังหน้า GitHub ของเรา คุณสามารถค้นหาข้อมูลที่เป็นประโยชน์: