500 LED-Pixel RGB-Brick: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เมื่อไม่นานมานี้ ฉันสร้าง 10x10 LED-Coffetable ด้วย WS2812 LED บางตัว แต่ถึงแม้จะเป็นไปได้ที่จะเล่นเกม Snake แบบเก่าด้วยสมาร์ทโฟนที่เชื่อมต่ออยู่ ฉันก็ต้องการบางอย่างที่พิเศษกว่านี้ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเพิ่มไฟ LED อีกสองสามแบบโดยจัดเรียงเป็นลูกบาศก์เพื่อเพิ่มความเป็นไปได้ในการสร้างแอนิเมชั่นรวมถึงเกม และนี่คือ RGB-Brick

ฉันขอขอบคุณทีมงาน LED-STUDIEN ทุกคนที่ให้ทุนสนับสนุนโครงการนั้น แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Dennis Jackstien ที่เป็นผู้ติดต่อของฉัน หากปราศจากความช่วยเหลือจากพวกเขา ฉันก็ไม่สามารถสร้าง LED-Cube อันสวยงามนี้ได้

ขั้นตอนที่ 1: รับแรงบันดาลใจ

ต่อไปนี้คือรูปภาพบางส่วนและวิดีโอขนาดเล็กที่มีความสามารถบางอย่างของ Brick รวมถึงอนิเมชั่นมากมาย ไฟ (อยู่ในระหว่างดำเนินการ) สำหรับบรรยากาศที่ร้อนระอุ วิชวลไลเซอร์เพลง และเกม Snake เช่นเดียวกับ Tetris

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่คุณต้องการ

นี่คือรายการวัสดุทั้งหมดที่คุณต้องการ บางอย่างไม่จำเป็น และวัสดุอื่นๆ สามารถแลกเปลี่ยนได้ตามความชอบของคุณ:

1. ไฟ LED 500 WS2812 30px/m
2. แหล่งจ่ายไฟ 5V 30A
3. Teensy 3.2
4. ESP8266 wifi โมดูล

5. ไม้บางชิ้น:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1, 0cm สำหรับฝา
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1, 0cm สำหรับแผงด้านข้างขนาดใหญ่
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1, 0cm สำหรับแผงด้านข้างขนาดเล็ก
   4. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 1, 9cm สำหรับด้านล่าง
   5. 8x: 34, 0cm x 4, 6cm x 0, 3cm สำหรับขอบของตาราง LED
   6. 100x: 34, 0 ซม. x 3, 3 ซม. x 0, 3 ซม. สำหรับกริด LED

6. แก้วอะครีลิคบางชิ้น:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0, 3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   4. 1x: 10, 0 ซม. x 7, 5 ซม. x 0, 3 ซม. (อุปกรณ์เสริม สำหรับเทอร์มินัล)
7. แผ่นเสียง Teensy (ไม่จำเป็น)
8. สายไฟ, ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า, ที่หนีบสายไฟ, ออด, ปุ่ม, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (อุปกรณ์เสริม)
9. กาวติดไม้ กาวแก้วอะครีลิค สกรู และอื่นๆ

หากคุณต้องการเทอร์มินัลที่ด้านล่างของคิวบ์ (เป็นตัวเลือกสำหรับแจ็คไฟ):

1. แจ็คไฟ 230V
2. สวิตช์ 230V
3. แจ็คเสียง
4. สายต่อ USB

ขั้นตอนที่ 3: สร้างกล่อง

ขั้นแรกเราจะสร้างกล่องไม้และตะแกรง LED ขนาดของลูกบาศก์ถูกกำหนดโดยระยะห่างของพิกเซลบนแถบ LED ในกรณีนี้ พิกเซลจะมีระยะห่าง 3, 4 ซม. ดังนั้นลูกบาศก์จะต้องมีขนาด 34 x 34 x 34 ซม. คุณจะประหยัดเวลาได้มากโดยใช้มิติข้อมูลนี้ เพราะคุณไม่จำเป็นต้องตัดแถบหลังจากทุกพิกเซลแล้วประกอบกลับเข้าด้วยกันด้วยสายเคเบิลขนาดเล็ก

ทั้งหมดมาพร้อมกับกาวไม้ คุณต้องทำงานอย่างถูกต้องทำให้กล่องไม้อะครีลิคเข้ากันอย่างลงตัวบนกล่องไม้ มันง่ายขึ้นมากเมื่อมีอาสาสมัครรอบตัวคุณ หรือเพียงแค่ใช้ตัวปรับความตึงเฟรมเหมือนที่ฉันทำ

ขอบของกริดและตัวกริดทำจากแผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นสูง (HDF) การใช้โต๊ะเลื่อยเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดเพราะคุณต้องตัดมันมากกว่า 100 ชิ้น คุณสามารถค้นหาขนาดในภาพด้านบน ตารางต้องการช่องว่างเล็ก ๆ (ประมาณ 0, 3 ซม.) ทุก ๆ 3, 4 ซม. เพื่อรวมขอบ x และ y เข้าด้วยกัน เมื่อเสร็จแล้ว คุณสามารถเอาขอบไปที่ลูกบาศก์แล้วติดด้วยกาวไม้จำนวนมาก มันค่อนข้างยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพราะมันควรมีมุมเกือบ 45 องศา ก่อนที่คุณจะสามารถแนบกริดกับคิวบ์ได้ คุณต้องเพิ่มแถบ LED

ขั้นตอนที่ 4: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แถบ LED ที่ด้านข้างจะพันรอบลูกบาศก์หนึ่งครั้ง จึงตัด 10 แถบที่มีความยาว 40 พิกเซล สำหรับไฟ LED ที่ด้านบนของลูกบาศก์ตัด 10 แถบที่มีความยาว 10 พิกเซล ระมัดระวังในการจัดแนวแถบให้ถูกต้องโดยคำนึงถึงลูกศรบนแถบนั้น เมื่อคุณแกะแถบกาวออกจากลูกบาศก์แล้ว มันจะไม่คงอยู่เหมือนครั้งแรก

แหล่งจ่ายไฟได้รับการแก้ไขด้วยสกรูบางตัวที่ด้านข้างของภายใน สายไฟจาก LED เข้าไปในกล่องโดยรูเล็กๆ ใกล้กับแถบ LED ทุกเส้น

คอนโทรลเลอร์ประกอบด้วย Teensy 3.2, ESP8266 และบอร์ดเสียง Teensy ซึ่งไม่จำเป็นต้องเรียกใช้คิวบ์ DHT11 ใช้สำหรับตรวจสอบอุณหภูมิภายในลูกบาศก์เท่านั้น แต่หลังจากการทดสอบหลายครั้งประมาณสองสามชั่วโมง บอกได้เลยว่าคุณสามารถปล่อยมันไว้ได้

คุณจะพบแจ็คเสียบปลั๊กและสวิตช์เปิดปิดที่เทอร์มินัล (เมื่อฉันรู้ว่านี่ไม่ใช่ที่ที่ดีที่สุดสำหรับสวิตช์ มันสายเกินไป) ช่องเสียบ USB ใช้สำหรับตั้งโปรแกรม Teensy อินพุตเสียงไปที่บอร์ดเสียง Teensy สำหรับการแสดงไฟ LED กับเสียงเพลง ทั้งหมดนี้มารวมกันบนกระจก aryl ขนาดเล็กที่ยึดด้วยโปรไฟล์อะลูมิเนียมสองอัน เพิ่งพบสิ่งนี้ในโรงรถ คุณสามารถใช้อะไรก็ได้ที่คุณต้องการเพราะมันปิดด้วยแผงไม้ด้านล่างและไม่ส่งผลต่อรูปลักษณ์ของลูกบาศก์

โปรดทราบว่า LED หนึ่งดวงใช้ 60mA รวมเป็น 30A! ระวังเมื่อคุณเชื่อมต่อพวกเขา! คุณต้องตรวจสอบวงจรทั้งหมดของคุณก่อนที่จะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ!

ขั้นตอนที่ 5: การเชื่อมต่อและการเข้ารหัส

ไฟ LED เชื่อมต่อเป็นเมทริกซ์สองตัวบนพิน 3 และ 20 บน Teensy อันแรกคือเมทริกซ์ที่ด้านบน (10x10, 100pixels) และอันที่สองคือด้านข้าง (40x10, 400pixels) ไฟ LED ของเมทริกซ์ด้านบนจัดอยู่ในรูปแบบซิกแซก ซึ่งหมายความว่าลูกศรบนแถบจะต้องอยู่ในทิศทางที่ต่างกันสำหรับแถบแต่ละเส้น ในขณะที่แถบ LED ที่ด้านข้างจัดวางในทิศทางเดียวกัน ลองดูที่รูปภาพ เส้นสีแดงจะแสดงวิธีเชื่อมต่อ Dout ของแถบแรกกับ Din ของแถบถัดไป หวังว่าจะช่วยให้คุณเข้าใจการจัดตำแหน่ง

สำหรับแอนิเมชั่นและเกม ฉันกำลังแปลงเมทริกซ์ทั้งสองเป็นหนึ่งเดียวด้วยขนาด 10x50 โดยใช้ฟังก์ชันต่อไปนี้:

เป็นโมฆะ setXYPixel (ไบต์ x, ไบต์ y, CRGB c) {

ถ้า (x <= 39) matrix_bottom(x, y) = c; อย่างอื่น matrix_top(x - 40, y) = c; }//สิ้นสุด setXYPixel()

สำหรับเกม Snake คุณต้องใช้กรณีพิเศษบางอย่าง:

• เมื่อหัวงูกระทบแถวบนของเมทริกซ์ด้านข้าง มันจะต้องสลับไปที่เมทริกซ์ด้านบน
• เมื่อหัวงูกระทบปลายด้านหนึ่งของเมทริกซ์บน จะต้องสลับไปที่เมทริกซ์ด้านล่าง
• เมื่อหัวงูชนกับคอลัมน์สุดท้ายหรือคอลัมน์แรกของเมทริกซ์ด้านข้าง จะต้องสลับไปที่คอลัมน์แรกตามลำดับสุดท้ายตามลำดับ

สำหรับเกม Tetris คุณต้องมีสิ่งที่คล้ายกันนี้สำหรับฟิลด์เริ่มต้นที่มุมซ้ายบน:

เป็นโมฆะ setXYPixel (ไบต์ x, ไบต์ y, CRGB c) {

ถ้า (y < 10) matrix_top(x, y) = c; อื่น matrix_bottom(x + 10, 19 - y) = c; }//สิ้นสุด setXYPixel()

ขั้นตอนที่ 6: ปกอะคริลิค

ยากกว่ากล่องไม้เนื่องจากมีความหนาน้อยกว่า แต่ด้วยเวลาและแนวคิดที่ดีในการเก็บลูกบาศก์ไว้ด้วยกันในขณะที่กาวแข็งตัว คุณก็จะได้มันมารวมกัน ฉันประหลาดใจกับความแข็งแรงของกาวอะคริลิก (Acrifix) นี้ ฉันคิดว่าคุณไม่ต้องกังวลว่ากล่องจะแตก

ขั้นตอนที่ 7: นำมารวมกัน

หลังจากทำครบทุกขั้นตอนแล้ว ก็ถึงเวลานำทุกส่วนมารวมกัน เมื่อคุณยังไม่ได้รวมกริด LED ตอนนี้ก็ถึงเวลาที่ต้องทำเช่นนั้น ฉันไม่ได้ติดกริดกับลูกบาศก์เพราะไม่จำเป็นสำหรับมันและในกรณีที่ LED เสียคุณสามารถแลกเปลี่ยนได้โดยไม่มีปัญหาอย่างไรก็ตามคุณต้องมีมากกว่าสองมือเพื่อจับห้ากริดกับลูกบาศก์แล้ววาง มันอยู่ในปกอะครีลิค สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด คุณสามารถขันสกรูแผงไม้ด้านล่างเข้ากับลูกบาศก์ได้ ฝาครอบยึดติดกับแผงไม้ด้านล่างด้วยสกรูขนาดเล็กมากแปดตัว

ขั้นตอนที่ 8: ซอฟต์แวร์และการควบคุม

ภาพสเก็ตช์บน Teensy ขึ้นอยู่กับไลบรารี FastLED ซึ่งรวมถึงแอนิเมชั่นพื้นฐานหลายอย่าง การเพิ่มแพ็คเกจไลบรารี RGBLEDS ให้กับภาพสเก็ตช์ของคุณจะนำพีชคณิตเมทริกซ์อันทรงพลังสำหรับการแสดงข้อความและ 'สไปรท์' พร้อมตัวอย่างสเก็ตช์มากมายเช่นกัน หากคุณต้องการเล่น Tetris ด้วย ให้อ้างอิงถึงคำสั่งจาก jollifactory แม้ว่าจะใช้เมทริกซ์สองสีเท่านั้น

แอพสมาร์ทโฟนนั้นใช้ NetIO โดย David Eickhoff ซึ่งมีเอกสารที่ดีมาก ด้วย NetIO-UI-Designer คุณสามารถสร้างอินเทอร์เฟซผู้ใช้ของคุณเองด้วยปุ่ม ตัวเลื่อน ป้ายกำกับ และอื่นๆ อีกมากมาย คุณสามารถเลือกโปรโตคอลสำหรับข้อความขาออกในตัวออกแบบได้ ในกรณีของฉันฉันใช้ UDP ที่ง่ายที่สุด ข้อความจะถูกส่งไปยัง ESP8266 โดยเครือข่ายในบ้านของฉัน และ Teensy จะประเมินเนื้อหาและจัดการคำสั่งที่ระบุ คุณสามารถใช้ไฟล์แนบเพื่อเริ่มต้นสร้างอินเทอร์เฟซของคุณเองหรือเพียงแค่ใช้แอปที่คุณเลือก

ขั้นตอนที่ 9: สร้างของคุณเองและสนุก

ตอนนี้ได้เวลาหาชิ้นส่วนและสร้างอิฐของคุณเองแล้ว หากคุณมีคำถามใด ๆ อย่าลังเลที่จะถาม

สำหรับวิดีโอเพิ่มเติมคุณสามารถตรวจสอบ Youtube-Channel ของฉัน ยังอยู่ในระหว่างดำเนินการ ดังนั้นจะมีเนื้อหาเพิ่มเติมในอนาคต

ขอบคุณที่อ่านและสนุกกับการเล่น Tetris หรือเกมดีๆ อื่นๆ บน Brick ของคุณเอง!

รางวัลรองชนะเลิศการประกวดโคมไฟและแสงสว่างประจำปี 2559

รางวัลใหญ่ในการประกวด LED