DIY एलईडी क्यूब: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

एलईडी क्यूब कुछ और नहीं बल्कि विभिन्न रूपों और पैटर्नों में रोशनी करने के लिए एलईडी की एक 3-आयामी सरणी है। यह आपके सोल्डरिंग, सर्किट डिजाइनिंग, 3डी प्रिंटिंग और प्रोग्रामिंग कौशल को सीखने या बेहतर बनाने के लिए एक दिलचस्प परियोजना है। हालांकि मैं एक आरजीबी क्यूब का निर्माण करना चाहूंगा, मुझे लगता है कि मैं अनुभव हासिल करने के लिए सबसे पहले एक साधारण रंग के क्यूब के साथ शुरुआत करूंगा।

मैं इंस्ट्रक्शंस से चार के प्रोजेक्ट से सुपर प्रभावित और प्रेरित था, अगर आपको समय मिले तो आपको इसकी जांच करनी चाहिए।

मैं एक 8x8x8 एलईडी क्यूब का निर्माण करने जा रहा हूं, जो कि 8 पंक्तियों, 8 स्तंभों और एलईडी की 8 परतों के अलावा और कुछ नहीं है। यह कुल मिलाकर 512 एलईडी है। अब, सबसे महत्वपूर्ण वस्तु एलईडी है, सबसे छोटा आकार चुनें ताकि घन कॉम्पैक्ट हो। इसके अलावा, पारभासी वाले पर विसरित एलईडी प्राप्त करना बेहतर है क्योंकि पारभासी प्रकाश बिखेरते हैं और बहुत आकर्षक नहीं होते हैं।

चरण 1: आवश्यक घटक

एल ई डी - 512 पीसी

प्रतिरोधों 1k, 220E - कुछ

स्पर्श स्विच - 1 पीसी

स्विच ऑन करने के लिए पुश करें - 1 पीसी

शीर्षलेख एम/एफ - कुछ

अरुडिनो प्रो मिनी - 1 पीसी

कैपेसिटर 0.1uF - 9pc

परफ़बोर्ड (15 सेमी x 15 सेमी) - 2 पीसी

एलईडी - 1 पीसी

७४एचसी५९४ - ८पीसी

2N2222 ट्रांजिस्टर - 16pc

74LS138D - 1pc

आईसी सॉकेट 20 पिन - 9 पीसी

आईसी सॉकेट 16 पिन - 1 पीसी

रिबन केबल्स - 5 मीटर

यूएआरटी प्रोग्रामर

आर पी एस

3डी प्रिंटर तक पहुंच

चरण 2: एलईडी क्यूब की संरचना को इकट्ठा करना

मैंने १००० विसरित एलईडी का एक पैकेट उठाया है, जिसमें से मैं ५१२ का उपयोग करूंगा। अब, हमें प्रत्येक एलईडी को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करने में सक्षम होना होगा, तभी हम दिलचस्प पैटर्न बना सकते हैं।

मैं एलईडी को नियंत्रित करने के लिए एक Arduino Pro Mini बोर्ड का उपयोग करने जा रहा हूं, लेकिन इस बोर्ड में LED को नियंत्रित करने के लिए केवल 21 पिन हैं। लेकिन मैं 21 पिन के माध्यम से सभी 512 एलईडी को चलाने के लिए एक मल्टीप्लेक्सर का उपयोग कर सकता हूं।

इससे पहले कि हम ड्राइवर सर्किट के डिजाइन में उतरें, आइए एलईडी क्यूब के लिए संरचना का निर्माण करें। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि हम घन को अच्छा दिखने के लिए समरूपता प्राप्त करें, इसलिए पहले एक टमटम तैयार करें जो हमें समरूपता बनाए रखने में मदद करेगा।

मैं क्यूब के निर्माण के लिए 120x120x2mm बेस 3डी प्रिंट करने जा रहा हूं। मैं इसका उपयोग एलईडी की प्रत्येक परत बनाने के लिए करने जा रहा हूं, जो प्रति परत लगभग 64 एलईडी होगी। अब, मुझे पूरे बोर्ड में समान रूप से एलईडी लगाने की आवश्यकता है। चूंकि कैथोड लगभग 17 मिमी है, सोल्डरिंग के लिए 2 मिमी छोड़कर, मैं छेदों को 15 मिमी अलग करने जा रहा हूं। आइए 3डी प्रिंटिंग शुरू करें।

मैं पहले एलईडी को एक पंक्ति में व्यवस्थित कर रहा हूं और कैथोड को छोटा कर रहा हूं। इसी तरह, मैं एलईडी की 8 पंक्तियों को उनके कैथोड को छोटा करके व्यवस्थित करने जा रहा हूं। एक बार हो जाने के बाद, मेरे पास 1 कैथोड पिन और 64 एनोड पिन हैं, यह 1 परत बनाता है।

ऐसी 8 परतों को एक दूसरे के ऊपर व्यवस्थित करने से यह अस्थिर हो जाएगी और संरचना विकृत हो जाएगी। इसलिए मैं इसे कुछ अतिरिक्त समर्थन देने जा रहा हूं। ऐसा करने के कुछ तरीके हैं और ऐसा ही एक तरीका सिल्वर प्लेटेड तांबे के तार का उपयोग करना है, लेकिन चूंकि मेरे पास यह नहीं है, इसलिए मैं एक कच्चा तरीका आजमाने जा रहा हूं। सोल्डरिंग वायर को स्ट्रेच करने से यह सख्त हो जाता है, इसलिए मैं इसे सपोर्ट के लिए इस्तेमाल करने जा रहा हूं। समर्थन देने के लिए तार का उपयोग करने से पहले कैथोड पिन पर कुछ सोल्डरिंग लागू करें। उम्मीद है कि इसे केंद्र और पक्षों में उपयोग करने से क्यूब को वह ताकत मिलनी चाहिए जिसकी उसे जरूरत है। हमें लगभग 16 तारों की आवश्यकता होगी और यह बहुत महत्वपूर्ण है कि हम इस भाग को ठीक से प्राप्त करें।

मैं उन्हें सममित बनाने के लिए एनोड पिन को सीधा करने जा रहा हूं।

सोल्डरिंग हीट के कारण एल ई डी कई बार क्षतिग्रस्त हो सकते हैं, इसलिए बेहतर है कि हर परत का निर्माण करने के बाद उनकी जांच की जाए। एक बार हो जाने के बाद, परतों को एक दूसरे के ऊपर इकट्ठा किया जा सकता है और इस बार एनोड पिन को मिलाया जा सकता है। अंत में, आपके पास प्रति परत 64 एनोड पिन और एक कैथोड पिन होना चाहिए। तो इन ६४ + ८ = ७२ पिनों के साथ, हमें इस क्यूब में प्रत्येक एल ई डी को नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए।

अब, हमें एक दूसरे के ऊपर परतों को असेंबल करने के लिए एक समर्थन संरचना की आवश्यकता है।

मैंने भूल की। मैं थोड़ा बहुत उत्साहित था और मैंने यह नहीं देखा कि एनोड पिन एक दूसरे के साथ संरेखित हैं या नहीं। मुझे एनोड पिनों को 2 मिमी से मोड़ना चाहिए था ताकि प्रत्येक परत को एक दूसरे से मिलाया जा सके और एक सीधी रेखा बनाई जा सके। चूंकि मैंने ऐसा नहीं किया, इसलिए मुझे उन सभी पिनों को मैन्युअल रूप से मोड़ना होगा जिन्हें मैंने मिलाप किया है और यह अंत में मेरी समरूपता को प्रभावित कर सकता है। लेकिन जब आप इसे बनाते हैं, तो ध्यान रखें कि वही गलती न हो। अब निर्माण पूरा हो गया है, हमें ड्राइवर सर्किट पर काम करना होगा।

चरण 3: ड्राइवर सर्किट - पिनों की संख्या कम करें

जैसा कि मैंने शुरुआत में उल्लेख किया है, हमें नियंत्रक से 72 आईओ पिन की आवश्यकता होगी, लेकिन यह एक ऐसी विलासिता है जिसे हम बर्दाश्त नहीं कर सकते। तो चलिए एक मल्टीप्लेक्सिंग सर्किट बनाते हैं और पिनों की संख्या कम करते हैं। आइए एक उदाहरण देखें, आइए एक फ्लिप-फ्लॉप आईसी लें। यह एक डी प्रकार का फ्लिप-फ्लॉप है, आइए इस बिंदु पर तकनीकी के बारे में चिंता न करें। IC का मूल कार्य 8 पिनों को याद रखना है, जिनमें से 2 बिजली की आपूर्ति के लिए हैं, D0 - D7 डेटा प्राप्त करने के लिए इनपुट पिन हैं और Q0 - Q7 संसाधित डेटा भेजने के लिए आउटपुट पिन हैं। आउटपुट सक्षम पिन एक सक्रिय कम पिन है, यानी जब हम इसे 0 बनाते हैं तो इनपुट डेटा आउटपुट पिन में दिखाई देगा। एक क्लॉक पिन भी है, आइए देखें कि हमें इसकी आवश्यकता क्यों है।

अब, मैंने एक ब्रेडबोर्ड पर IC को ठीक कर दिया है और आउटपुट से जुड़े 8 एलईडी के साथ इनपुट को 10101010 पर सेट कर दिया है। अब, इनपुट के आधार पर एल ई डी चालू या बंद है। मुझे इनपुट को 10101011 में बदलने दें और आउटपुट देखें। मुझे एलईडी के साथ कोई बदलाव नहीं दिख रहा है। लेकिन जब मैं क्लॉक पिन के माध्यम से कम से उच्च पल्स भेजता हूं, तो नए इनपुट के आधार पर आउटपुट बदल जाता है।

हम अपने ड्राइवर सर्किट बोर्ड को विकसित करने के लिए इस अवधारणा का उपयोग करने जा रहे हैं। लेकिन हमारा IC केवल 8 इनपुट पिन डेटा को याद रख सकता है, इसलिए हम 64 इनपुट को सपोर्ट करने के लिए कुल 8 ऐसे IC का उपयोग करने जा रहे हैं।

चरण 4: चालक सर्किट डिजाइन

मैं आईसी के सभी इनपुट पिनों को माइक्रोकंट्रोलर के 8 डेटा पिनों में मल्टीप्लेक्सिंग के साथ शुरू करता हूं। यहां ट्रिक 8 पिन के 64-बिट डेटा को 8 बिट्स डेटा में विभाजित करने की है।

अब, जब मैं पहले आईसी में डेटा के 8 बिट पास करता हूं, उसके बाद क्लॉक पिन में निम्न से उच्च पल्स सिग्नल होता है, तो मैं आउटपुट पिन में इनपुट डेटा को प्रतिबिंबित करता हुआ देखूंगा। इसी तरह, बाकी IC को 8 बिट डेटा भेजकर और क्लॉक पिन को नियंत्रित करके, मैं सभी IC को 64 बिट डेटा भेज सकता हूं। अब दूसरी समस्या कंट्रोलर में क्लॉक पिन की कमी है। इसलिए मैं क्लॉक पिन कंट्रोल को मल्टीप्लेक्स करने के लिए 3 से 8 लाइन डिकोडर IC का उपयोग करने जा रहा हूं। माइक्रोकंट्रोलर के साथ संयोजन में डिकोडर में 3 एड्रेस पिन का उपयोग करके मैं डिकोडर के 8 आउटपुट पिन को नियंत्रित कर सकता हूं। इन 8 आउटपुट पिनों को IC में क्लॉक पिन से जोड़ा जाना है। अब हमें सभी आउटपुट सक्षम पिनों को छोटा करना होगा और माइक्रोकंट्रोलर पर एक पिन से कनेक्ट करना होगा, इसका उपयोग करके हम सभी एल ई डी को चालू या बंद करने में सक्षम होना चाहिए।

हमने अभी तक जो किया है वह केवल एक परत के लिए है, अब हमें प्रोग्रामिंग के माध्यम से कार्यक्षमता को अन्य परतों तक विस्तारित करने की आवश्यकता है। एक एलईडी लगभग 15mA करंट की खपत करता है, इसलिए उस संख्या से जाने पर हमें एक परत के लिए लगभग 1 Amp करंट की आवश्यकता होगी। अब Arduino प्रो मिनी बोर्ड केवल 200 mA तक का स्रोत या सिंक कर सकता है। चूँकि हमारा स्विचिंग करंट बहुत अधिक है, इसलिए हमें LED की परत को नियंत्रित करने के लिए BJT या MOSFET का उपयोग करना होगा। मेरे पास कई MOSFETs नहीं हैं, लेकिन मेरे पास कुछ NPN और PNP ट्रांजिस्टर हैं। सैद्धांतिक रूप से, हमें प्रति परत 1 amp वर्तमान तक स्विच करना पड़ सकता है। मुझे जो ट्रांजिस्टर मिले, उनमें से उच्चतम केवल 800mA करंट, 2N22222 ट्रांजिस्टर को स्विच कर सकता है।

तो चलिए 2 ट्रांजिस्टर लेते हैं और समानांतर में जोड़कर उनकी वर्तमान क्षमता बढ़ाते हैं। बहुत से लोग जब इस पद्धति को अपनाते हैं तो केवल आधार सीमा अवरोधक का उपयोग करते हैं, लेकिन यहां समस्या यह है कि तापमान में परिवर्तन के कारण ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट असंतुलित हो जाता है और स्थिरता के मुद्दों का कारण बनता है। समस्या को कम करने के लिए, हम एमिटर में समान 2 प्रतिरोधों का उपयोग कर सकते हैं और साथ ही तापमान में परिवर्तन होने पर भी करंट को नियंत्रित कर सकते हैं। इस अवधारणा को उत्सर्जक अध: पतन कहा जाता है। एमिटर रेसिस्टर ट्रांजिस्टर के लाभ को स्थिर करने के लिए एक प्रकार की प्रतिक्रिया प्रदान करता है।

मैं केवल आधार में प्रतिरोधों का उपयोग करने जा रहा हूं। यह भविष्य में समस्याएं पैदा कर सकता है, लेकिन चूंकि यह केवल एक प्रोटोटाइप है, मैं इसे बाद में संभालूंगा।

चरण 5: घटकों को मिलाप करना

अब, सर्किट को एक परफ़ॉर्मर पर असेंबल करते हैं। आइए फ्लिपफ्लॉप आईसी से शुरू करें और इस उद्देश्य के लिए एक आईसी धारक का उपयोग करें। हमेशा पहले और आखिरी पिन से शुरू करें, स्थिरता की जांच करें, फिर बाकी पिनों को मिलाएं। आइए वर्तमान सीमित प्रतिरोधों के प्लग एंड प्ले के लिए और क्यूब से कनेक्टिविटी के लिए कुछ पुरुष हेडर का भी उपयोग करें। अब IC के डिकूपिंग कैपेसिटर को IC के पावर सप्लाई पिन के करीब कनेक्ट करें।

अगला, माइक्रोकंट्रोलर पर काम करते हैं। इसे प्लग एंड प्ले करने के लिए, आइए एक होल्डर का उपयोग करें और पहले फीमेल पिन्स को कनेक्ट करें, फिर माइक्रोकंट्रोलर लगाएं।

ट्रांजिस्टर पर काम करने का समय। 16 1K ओम प्रतिरोधों को ट्रांजिस्टर के आधार से जोड़ने की आवश्यकता होती है। एलईडी क्यूब के सामान्य कैथोड पिन को डिफ़ॉल्ट तर्क स्थिति में रखने के लिए, मैं एक 8 K ओम ज़िप रोकनेवाला का उपयोग करने जा रहा हूं, जिसमें 8 प्रतिरोधक हैं। अंत में एड्रेस डिकोडर IC पर काम करने देता है। अब सर्किट को सर्किट डिजाइन के समान तैयार किया जाता है।

चरण 6: 3डी प्रिंटिंग

हमें सर्किट बोर्ड और एलईडी क्यूब के आवास के लिए एक बाड़े की आवश्यकता है, इसलिए एक 3 डी प्रिंटेड का उपयोग करें। असेंबलिंग में आसानी के लिए मैं इसे 3 भागों में बनाने जा रहा हूं।

सबसे पहले, नेतृत्व वाली संरचना को धारण करने के लिए एक बेस प्लेट। दूसरा, इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक केंद्रीय निकाय। तीसरा, आवास बंद करने के लिए एक ढक्कन।

चरण 7: रैपिंग अप

आइए एलईडी संरचना को माउंट करने के साथ शुरू करें। आप छेद के माध्यम से पिन को धक्का दे सकते हैं और इसे सीधे सर्किट बोर्ड में मिला सकते हैं, लेकिन स्थिरता के लिए, मैं पहले एक पूर्ण बोर्ड का उपयोग करने जा रहा हूं, फिर इसे सर्किट में मिलाप करूंगा। मैं एलईडी को मिलाप करने के लिए एक रिबन केबल का उपयोग कर रहा हूं, फिर दूसरे छोर को संबंधित फ्लिप-फ्लॉप आईसी आउटपुट पिन से कनेक्ट करें।

ट्रांजिस्टर और एलईडी क्यूब परतों के बीच जुड़ने के लिए, हमें कैथोड पिन से कनेक्ट करने के लिए स्वतंत्र पिन की आवश्यकता होती है। इससे पहले कि हम इसे चालू करें, बिंदुओं के बीच निरंतरता और वोल्टेज की जांच करना महत्वपूर्ण है। एक बार सब कुछ ठीक हो जाने पर, IC को जोड़ा जा सकता है और फिर चालू किया जा सकता है। फिर से, यह जांचना अच्छा है कि सर्किट के माध्यम से कनेक्ट करने से पहले सभी एल ई डी इसे सीधे बिजली से जोड़कर चमकते हैं या नहीं। यदि सभी अच्छे पाए जाते हैं, तो एलईडी केबल्स को संबंधित फ्लिप-फ्लॉप पॉइंट से जोड़ा जा सकता है।

चलो कुछ सफाई का काम करते हैं - माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग केबल को डिस्कनेक्ट करें, प्रोट्रूइंग पिन को काटें, आदि। अब प्रोग्रामिंग केबल को हाउसिंग के बॉडी से कनेक्ट करें, एक स्टेटस एलईडी, एक पावर स्विच और अंत में एक रीसेट स्विच को ठीक करें। हम इसे खत्म करने के करीब हैं, तो चलिए 3 भागों को एक साथ रखते हैं। एलईडी बेस से बॉडी तक शुरू करें, फिर एक बार केबल अच्छी तरह से बैठ जाने के बाद नीचे का ढक्कन बंद कर दें।

Arduino Pro Mini में कोड डाउनलोड करें और बस!

उनके उत्कृष्ट निर्देश और कोड के लिए Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ को धन्यवाद।