एलईडी क्यूब डिस्प्ले: 9 चरण (चित्रों के साथ)

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

इस प्रोजेक्ट में आप डिस्प्ले के तौर पर 8x8x8 LED क्यूब बनाएंगे। क्यूब बनाने और कोड की मूल बातें सीखने के बाद, आप अपने स्वयं के प्रदर्शन एनिमेशन लिखने में सक्षम होंगे। यह वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए एक शानदार दृश्य है और यह आपके कमरे में एक अच्छा सजावटी जोड़ होगा! क्यूब-बिल्डिंग की प्रक्रिया के दौरान, आप पूरी तरह से बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स कौशल हासिल करेंगे, जो भविष्य में और अधिक जटिल परियोजनाओं का मार्ग प्रशस्त करता है।

यह इलेक्ट्रॉनिक्स पाठ्यक्रम के लिए मेरी व्यक्तिगत परियोजना है, और इसमें लगभग पाँच सप्ताह लगे। मैंने प्रति सप्ताह इस परियोजना पर १२ घंटे बिताए, और मेरे पास आमतौर पर कॉलेज इलेक्ट्रॉनिक्स लैब में पाए जाने वाले पुर्जों और उपकरणों तक पहुंच थी। यह जानना भी अच्छा हो सकता है कि, भले ही कार्यभार केक का एक टुकड़ा नहीं है, किसी भी व्यावहारिक विशेषज्ञता की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, आप बहुत अनुभव प्राप्त करेंगे और रास्ते में अपनी गलतियों से सीखेंगे।

अस्वीकरण: मैंने केविन दाराह (https://www.kevindarrah.com/?cat=99) से डिजाइन और कोड उधार लिया था, जिन्होंने एक 8x8x8 आरजीबी क्यूब (इस प्रकार काम को तीन गुना) बनाया था। तरंग प्रदर्शन मेरा अपना काम है। प्रोजेक्ट शुरू करने से पहले मैं उनके सभी एलईडी वीडियो देखने की जोरदार सलाह देता हूं! वे यह समझने में बेहद मददगार हैं कि सब कुछ कैसे काम करता है, जो इस जटिल परियोजना के लिए महत्वपूर्ण है! जब मैं सर्किट कनेक्शन और कोड पर चर्चा करता हूं तो मैंने सर्किटरी और सामान्य वास्तुकला के बारे में संक्षिप्त स्पष्टीकरण दिया, इसलिए सैद्धांतिक समझ हासिल करने के लिए पहले उस हिस्से पर कूदने के लिए स्वतंत्र महसूस करें:)

चरण 1: भाग सूची

• ~ 30 पुर्जों के साथ सिंगल-कलर डिफ्यूज्ड एलईडी x512 (आप देख सकते हैं कि मैंने स्वयं तीन रंगों का उपयोग किया है। यह मूल रूप से तरंग आयाम (जैसे लाल का अर्थ उच्च आयाम) को प्रतिबिंबित करने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन मैंने स्लाइस को सही ढंग से नहीं मिलाया, इसलिए अंतत: मैंने उन्हें वही माना। यदि आप अभी भी लंबवत दिशा में रंग भिन्नता बनाने में रुचि रखते हैं, तो कृपया लंबवत स्लाइस चरण पर नोट्स पढ़ें:))
• पीसी बोर्ड, मध्यम x7 और छोटे x2 (ये मेरी प्रयोगशाला में उपलब्ध हैं, लेकिन कृपया बेझिझक जो आपके लिए उपलब्ध है उसके आधार पर आकार को समायोजित करें! कृपया अपने संदर्भ के लिए सर्किटरी अनुभाग पढ़ें। मैंने पाया कि शुरुआती लोगों के लिए, पीसीबी बिना किसी कनेक्टेड स्ट्रिप्स के अधिक मिलनसार होते हैं, मुख्यतः क्योंकि आप अपनी मर्जी से कनेक्शन जोड़ और काट सकते हैं। डी-सोल्डरिंग मुश्किल हो सकता है!)
• NPN 2N3904 ट्रांजिस्टर x72
• 1k रेसिस्टर्स x 150
• १०० ओम रेसिस्टर्स x ७२
• पी-चैनल MOSFETs IRF9Z34 x8 प्लस 8 क्लिप-ऑन हीट सिंक
• 100 माइक्रो फैराड कैपेसिटर x8
• 74HC595 शिफ्ट रजिस्टर x9
• Arduino Uno + स्क्रू शील्ड (मैंने एक प्रोटो-स्क्रूशील्ड R3 किट का इस्तेमाल किया)
• 8 रंगों के इन्सुलेशन के साथ तार (मैं अत्यधिक विभिन्न रंगों का उपयोग करने की सलाह देता हूं! आपके पास एक दूसरे के ठीक बगल में बहुत सारे तार होंगे, और जब हम सर्किट की जांच करते हैं तो रंग वास्तव में मदद करते हैं।)
• 5V 2.8A बिजली की आपूर्ति (जब तक आपकी बिजली आपूर्ति वर्तमान सीमा 64 * (1 एलईडी के माध्यम से वर्तमान) से अधिक है, इसे ठीक काम करना चाहिए:))
• तार टर्मिनल
• Molex हेडर 8 पिन और 6 पिन के साथ।
• 8-पिन और 6-पिन के साथ मोलेक्स वायर हाउसिंग (इनकी मात्रा आपके पीसीबी आकार और आपके सर्किट डिज़ाइन के आधार पर भिन्न होगी, इसलिए कृपया अपनी ज़रूरत की संख्या तय करने से पहले पूरे निर्देश योग्य (विशेषकर सर्किटरी भाग) को पढ़ें:))
• मिलाप
• नंगे तांबे के तार (सुरक्षित पक्ष पर रहने के लिए, इसका 50 मीटर तैयार करें)
• बड़ा लकड़ी का बोर्ड (प्रत्येक तरफ लगभग 9 इंच)
• 12 इंच लकड़ी के कटार (वैकल्पिक; यदि आप सीधे तार बनाने का कोई तरीका ढूंढते हैं, तो आपको इसकी आवश्यकता नहीं है)
• स्कॉच टेप
• लंबे नाखून x16

उपकरण

• सोल्डरिंग आयरन
• तार काटने वाला
• चिमटा
• गोंद बंदूक (वैकल्पिक; यदि आप सीधे तार बनाने का कोई तरीका ढूंढते हैं, तो आपको इसकी आवश्यकता नहीं है)
• crimper
• हीट सिंक क्लैम्प्स x2 (मगरमच्छ क्लिप भी काम करते हैं)
• वायर स्ट्रिपर

चरण 2: एलईडी पंक्तियाँ बनाना

सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण, सभी एल ई डी का परीक्षण करें! मैंने एक एलईडी और एक 100 ओम रोकनेवाला के साथ एक सर्किट को ब्रेडबोर्ड किया। मैंने फिर एक समय में एक एलईडी का परीक्षण किया और इसे दूसरी एलईडी के समानांतर जोड़ा। हम १) टूटे हुए एल ई डी, २) एनोड के साथ एलईडी और पीछे की ओर कैथोड (आप केवल "याद रखना" नहीं चाहते हैं जो इसे फ़्लिप किया गया है!) 3) डिमर एल ई डी।

इसके बाद, हमने लकड़ी का जिग बनाया, जो क्यूब के लिए मेरा अंतिम माउंट भी है। छेद के केंद्र के बीच 1 इंच के साथ 8x8 ग्रिड ड्रिल करें। अपने एलईडी के व्यास के ठीक ऊपर एक व्यास के साथ ड्रिल बिट्स का चयन करें, जैसे कि वे छेद में फिट हो सकते हैं और फिर भी सीधे रह सकते हैं। हमने परिधि के लिए अतिरिक्त लकड़ी की पट्टियों को खींचा, जिससे बोर्ड की सतह सपाट रही (हमने बोर्ड के लिए प्लाईवुड का इस्तेमाल किया, इसलिए इसमें थोड़ा सा फ्लेक्स मिला है)। इसके अलावा, इसने छिद्रों वाले क्षेत्रों को इस तरह ऊंचा किया कि एल ई डी छिद्रों के माध्यम से प्रहार कर सकें। एक तरफ का चयन करें और दो लंबी कीलों को एक ही लाइन पर छेद के केंद्रों के रूप में रखें। हम इन कीलों पर तार बांध देंगे।

अब हम एलईडी पंक्तियाँ बनाना शुरू कर सकते हैं! मुझे सीधे तार बनाने का कोई प्रभावी तरीका नहीं मिला, इसलिए मैंने केवल लकड़ी के ब्लॉक का उपयोग करके तारों को अन-किंक किया। तार को ब्लॉक के किनारे पर रखें; ब्लॉक के एक तरफ अपने अंगूठे से तार को नीचे रखें और तार को खींचे; ब्लॉक का किनारा तार को अन-किंक कर देगा। मैं आपके अंगूठे की सुरक्षा के लिए दस्ताने पहनने की सलाह देता हूं:(इस पंक्ति में 8 एल ई डी को लंबे "पैर", एनोड के साथ, एक दिशा का सामना करना पड़ रहा है। हम उन्हें तार पर मिलाप करने जा रहे हैं। ध्यान दें कि एनोड लेग और कैथोड लेग द्वारा बनाया गया प्लेन तार की लाइन के लंबवत होना चाहिए, और कैथोड लेग तार से दूर होना चाहिए। तार को एक कील पर बांधें और इसे तब तक खींचे जब तक कि यह सीधा और तना हुआ न हो जाए। इसे दूसरे नाखून पर बांधें। तार की ऊंचाई को समायोजित करें (मैंने एलईडी पैर पर एक छोटा सा सपाट क्षेत्र देखा, और मैंने तार को इस तरह समायोजित किया कि यह सभी एल ई डी के लिए इस क्षेत्र को छू रहा है)। यह ऊंचाई मनमानी है, लेकिन कृपया सुसंगत रहें। ध्यान रखें: 1) आपके क्यूब में स्तर की ऊंचाई का अंतर लगभग 1 इंच होने वाला है (इसलिए तार बहुत अधिक नहीं हो सकते); 2) टांका लगाने वाले लोहे की गर्मी के तहत एल ई डी टूट सकता है (इसलिए तार बहुत कम नहीं हो सकते हैं) (हालांकि मुझे व्यक्तिगत रूप से इससे कोई समस्या नहीं हुई है)। अब आपका तार एक क्रॉस बनाते हुए सभी एल ई डी के लंबे पैर को छूना चाहिए। तार और एनोड को मिलाएं और बाद में लीड को ट्रिम करें।

इस परियोजना में, मैंने दो अलग-अलग मिलाप संयुक्त संपर्क विन्यास के साथ प्रयोग किया। एक ऊपर वर्णित क्रॉस कॉन्टैक्ट है, और दूसरा एलईडी लेग को इस तरह झुका रहा है कि कॉन्टैक्टिंग वायर समानांतर हैं। सैद्धांतिक रूप से, समानांतर संपर्क जोड़ अधिक तनाव-प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन यह देखते हुए कि एल ई डी कितने हल्के हैं, क्रॉस जोड़ शायद उतने हानिकारक नहीं हैं। आपको तार और एलईडी पैरों को टांका लगाने का बहुत अभ्यास मिलेगा, इसलिए विभिन्न तकनीकों के साथ प्रयोग करने में संकोच न करें! मैंने एक फ्लैट टिप सोल्डरिंग आयरन का उपयोग किया, और मुझे व्यक्तिगत रूप से लगता है कि यह सोल्डर ब्लॉब्स और एक बड़े ताप संपर्क सतह क्षेत्र पर बेहतर नियंत्रण प्रदान करता है।

सोल्डरिंग करने के बाद, कनेक्शन (महत्वपूर्ण) की जांच के लिए एलईडी-चेकिंग के लिए ब्रेडबोर्ड का उपयोग करें। सकारात्मक लीड को तार से जकड़ें और छोटे एलईडी पैरों के माध्यम से नकारात्मक लीड को स्वीप करें। उन सभी को प्रकाश करना चाहिए! यह जांचने के बाद कि वे सभी ठीक हैं, उन्हें हटाने के लिए बोर्ड के नीचे से एलईडी को धीरे से धक्का दें और तार को नाखूनों तक स्लाइड करें। आप लूप वाले सिरों को ट्रिम कर सकते हैं, लेकिन निश्चित रूप से कुछ लंबाई बचा सकते हैं!

अगर मेरी एलईडी नहीं जलती है तो क्या होगा?

सबसे पहले आप जांच सकते हैं कि क्या आपको कैथोड मिला है और एनोड फ़्लिप हो गया है। फिर पूरे तार के बजाय सकारात्मक लीड को एलईडी लेग पर क्लिप करने का प्रयास करें। यदि आपकी एलईडी इस तरह से रोशनी करती है, तो आप एलईडी को फिर से मिला सकते हैं। यदि आपकी एलईडी अभी भी नहीं जलती है, तो इसे दूसरे से बदल दें।

हमें ऐसी 64 एलईडी पंक्तियाँ बनाने की आवश्यकता है:)

चरण 3: वर्टिकल स्लाइस को टांका लगाना

पूर्वावलोकन के रूप में, प्रत्येक परत में सभी एनोड जुड़े हुए हैं, और प्रत्येक लंबवत कॉलम में सभी कैथोड जुड़े हुए हैं। अब हमें लंबवत स्लाइस बनाने की जरूरत है। तारों को बांधने के लिए बोर्ड में लगाए गए दो कीलों को याद रखें? अब इसी तरह से उनमें से 14 और डालें:) (सावधान: नाखून के सुझावों को अच्छी तरह से दर्ज करें! आप अपनी उंगलियों को उन युक्तियों के चारों ओर बहुत दबा रहे होंगे।)

अब 8 एलईडी पंक्तियों को बोर्ड पर रखें और सुनिश्चित करें कि उनके पैर एक ही दिशा में हैं। ध्यान दें कि तार नाखूनों की पंक्तियों के समानांतर होने चाहिए! एल ई डी को इस तरह से दबाएं कि वे सभी एक ही ऊंचाई पर हों। यदि कुछ एल ई डी बाहर निकलते रहते हैं (शायद आपके तार में वक्रता के कारण), बोर्ड के सिरों को स्कॉच-टेप करें। अब, पहले की तरह कीलों के आर-पार तार चलाएँ। मैं केवल तारों को लगभग समान ऊंचाई पर देख सकता था, लेकिन यह ठीक है क्योंकि आप वास्तव में जिस चीज की परवाह करते हैं वह यह है कि एलईडी समान ऊंचाई पर हैं।

कैथोड मिलाप तारों पर जाता है। आप देखेंगे कि यहां मैंने समानांतर-संपर्क सोल्डरिंग कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया था, और मैंने पाया कि क्रॉस जोड़ों की तुलना में अधिक ठोस और बेहतर दिख रहा था, लेकिन यह अधिक समय लेने वाला था, क्योंकि आपको 1) सरौता के साथ तारों को मोड़ना होगा; 2) सुनिश्चित करें कि मुड़ा हुआ खंड मुख्य तार को छूता है; 3) उस खंड को सही ऊंचाई पर मोड़ें, क्योंकि आपका सोल्डरिंग आयरन एक कोण पर आएगा और आपको एक ही समय में दोनों तारों को छूने के लिए लोहे की आवश्यकता होगी।

यदि आप अलग-अलग परतों में अलग-अलग रंगों का उपयोग करना चाहते हैं…।

सुनिश्चित करें कि आपकी प्रत्येक स्लाइस रंग योजना को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, यदि मैं चाहता हूं कि शीर्ष तीन परतें पीली एलईडी हों, बीच की दो नारंगी एलईडी हों और नीचे की तीन लाल एलईडी हों, तो मैं उस क्रम में तीन पीले एलईडी कॉलम, दो नारंगी वाले और तीन लाल वाले रखूंगा।. सुनिश्चित करें कि आपका रंग क्रम और एलईडी अभिविन्यास सभी आठ स्लाइस के अनुरूप है!

प्रत्येक स्लाइस में सभी एल ई डी का परीक्षण करने के लिए ब्रेडबोर्ड सेटअप का उपयोग करें। यहां फिर से मिलाप करना निश्चित रूप से आसान है जब आपके एल ई डी हवा के बीच के बजाय सुरक्षित होते हैं।

यदि आपके तार अपने आप सीधे नहीं हैं, तो स्लाइस को अभी तक नाखूनों से न खींचे! अगला चरण पढ़ें।

यदि आपके पास पहले से ही सीधे तार हैं, तो एल ई डी को नीचे से धीरे से धक्का दें और स्लाइस को नाखूनों से स्लाइड करें। अभी तक सिरों को ट्रिम न करें:)

चरण 4: लंबवत स्लाइस का समर्थन

यदि आपके तारों में कुछ वक्रता है, जैसा कि मेरा था, तो हम परिधि के साथ कठोर समर्थन जोड़कर उन्हें एक सपाट विमान पर होने के लिए ठीक कर सकते हैं। मैंने 12 इंच के लकड़ी के कटार चुने क्योंकि वे अमेज़न पर आसानी से उपलब्ध हैं। मैंने परिधि पर कटार चिपकाए और फ्रेम को मजबूत करने के लिए कोनों में छोटे टुकड़े जोड़े। विवरण के लिए तस्वीरें देखें। ध्यान दें कि केवल दो कटार पूरी तरह से तारों से जुड़े होते हैं, और अन्य दो कटार पूरे ग्रिड के ऊपर होते हैं। मैं पहले कोनों के टुकड़ों के बिना फ्रेम का परीक्षण करने की सलाह देता हूं। मैंने पाया कि जब मैं स्लाइस को ढेर कर रहा था तो एल ई डी के रास्ते में अतिरिक्त छोटी छड़ें मिलीं, और गोंद जोड़ शायद एलईडी ग्रिड को पकड़ने के लिए पर्याप्त मजबूत हैं। यदि ग्रिड अभी भी थोड़ा उभारता है, तो दो गैर-चिपके हुए पक्षों पर नीचे दबाएं और तारों को कई बिंदुओं पर तारों को गोंद दें। ढीले सिरों को अभी तक ट्रिम न करें! विशेष रूप से, क्यूब के नीचे की तरफ होने वाले कटार की एक उचित लंबाई रखें, ताकि हम एल ई डी को फर्श से दूर रख सकें।

चरण 5: घन को इकट्ठा करना

अब जब हमारे पास स्लाइस हैं, तो हम क्यूब बना सकते हैं! मुझे लंबवत स्लाइस को एक साथ चिपकाने के बजाय उन्हें ढेर करना आसान लगता है, लेकिन यदि आपके पास सहयोगी है, तो सुधार करने में संकोच न करें! गलतियों से बचने के लिए, पहले स्लाइस को कटार के दूसरे सेट पर चिपकाएं और बाद में कनेक्शन तार जोड़ें। जैसा कि आप फोटो में देख सकते हैं, मैंने परतों को संरेखित करने और समर्थन करने में मदद करने के लिए कोनों पर चार कटार चिपकाए। ध्यान रखें कि, आदर्श रूप से, परतें 1 इंच अलग होती हैं। मैंने पाया कि मेरी एल ई डी पिछली परत से लकड़ी के फ्रेम पर टिकी हुई है, इसलिए मुझे उन्हें चिपकाते समय उन्हें पकड़ने की ज़रूरत नहीं है, लेकिन अगर आपके स्लाइस कम ऊंचाई पर आराम करते हैं, तो एक सहयोगी या कुछ लकड़ी की स्ट्रिप्स (फोटो देखें) मदद। इससे पहले कि आप स्लाइस को गोंद दें, सुनिश्चित करें कि उनका अभिविन्यास सही है! आप चाहते हैं कि कैथोड और एनोड लगातार दिशाओं में इंगित करें। एल ई डी के उन्मुखीकरण की भी जाँच करें।

जब आप प्रत्येक परत को ढेर करते हैं तो यह सुनिश्चित करना बहुत महत्वपूर्ण है कि एल ई डी प्रकाश करता है! एक बार जब आप यह सब इकट्ठा कर लेंगे तो घन के केंद्र तक पहुंचना लगभग असंभव होगा।

आप देख सकते हैं कि मेरे लकड़ी के फ्रेम एक दूसरे के साथ संरेखित नहीं हैं, लेकिन यदि आप एल ई डी को देखते हैं, तो वे बेहतर तरीके से संरेखित होते हैं! चूंकि हम इस घन को एक अंधेरे वातावरण में देख रहे होंगे, फ्रेम का गलत संरेखण स्वीकार्य है।

अगला, एनोड लीड को एक साथ समान स्तर पर मिलाप करने के लिए अतिरिक्त तारों का उपयोग करें। यदि आपको तारों को वहां रखना मुश्किल लगता है, तो तार को लीड के माध्यम से "बुनाई" करने का प्रयास करें (वैकल्पिक रूप से जिस तरह से तार ऊपर से नीचे तक तार को पार करता है)। यह ठीक है अगर ये तार पूरी तरह से सीधे नहीं हैं, क्योंकि मुख्य एलईडी संरचना पहले से ही सेट है, और जब हम एल ई डी चालू करते हैं तो साइड वायर बहुत दिखाई नहीं देते हैं।

बस सुरक्षित रहने के लिए (हम सतर्क पक्ष पर गलती करेंगे, हाँ?), सभी एल ई डी का फिर से परीक्षण करें। इस बिंदु पर, यदि घन के केंद्र में रोशनी में से एक प्रकाश नहीं करता है, तो मुझे यकीन नहीं है कि इसे संबोधित करने का एक आसान तरीका है: (हालांकि, यदि आप एल ई डी की जांच के बारे में सावधानी बरतते हैं जब आप ढेर हो जाते हैं परतें, एल ई डी अभी भी ठीक होना चाहिए।

अब हम नीचे की तरफ को छोड़कर सभी पर अतिरिक्त तार काट सकते हैं। अब हम अस्थायी रूप से घन को दूर रख सकते हैं! बधाई हो! अब हम आधे से ज्यादा रास्ते में हैं:)

चरण 6: सर्किट कनेक्शन

कृपया पीसी बोर्ड पर सर्किट तत्वों को व्यवस्थित करने से पहले पीडीएफ़ स्कीमैटिक्स पढ़ें। यह योजनाबद्ध केविन दाराह द्वारा आरजीबी क्यूब के लिए है, और चूंकि हमारे क्यूब में एकल रंगीन एलईडी हैं, हमारा कार्यभार वास्तव में इसका केवल एक तिहाई है (हमारे पास कैथोड नियंत्रण का एक तिहाई है, विशेष रूप से)। मैं पहले रिक्ति का परीक्षण करने के लिए सभी सर्किट तत्वों को पीसीबी पर डालने की दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं। अपने आप को काम करने के लिए और अधिक जगह दें, खासकर शिफ्ट रजिस्टर बोर्ड और एनोड कंट्रोल बोर्ड के लिए। फिर सर्किट घटकों को बाहर निकालें और एक समय में केवल कुछ ही मिलाप करें, क्योंकि इतने सारे सर्किट घटक पैरों के रास्ते में आने के बिना मिलाप करना कम मुश्किल है।

एनोड और कैथोड सर्किट

हमारा सर्किट डिज़ाइन ऐसा है कि जब एनोड सर्किटरी और कैथोड सर्किटरी में इनपुट 5V (या हाई) दोनों होते हैं, तो एलईडी चालू हो जाती है। आइए पहले एनोड सर्किट्री के माध्यम से चलते हैं। जब इनपुट उच्च होता है, तो ट्रांजिस्टर जल्दी से संतृप्त हो जाता है, और कलेक्टर वोल्टेज 0 के करीब गिर जाता है, जिसका अर्थ है कि MOSFET का गेट LOW पर खींच लिया जाता है। चूंकि MOSFET स्रोत 5V से जुड़ा है, गेट में LOW का मतलब है कि ड्रेन वोल्टेज उच्च पर सेट है। स्रोत भर में संधारित्र प्रणाली को स्थिर रखने में मदद करता है।

जब कैथोड नियंत्रण इनपुट उच्च होता है, तो ट्रांजिस्टर फिर से संतृप्त हो जाता है और कलेक्टर वोल्टेज 0V हो जाता है। कलेक्टर टर्मिनल एक वर्तमान सीमित रोकनेवाला के माध्यम से एलईडी से जुड़ता है। आप अपने एलईडी गुणों के आधार पर वर्तमान सीमित अवरोधक चुन सकते हैं। चूंकि मैं लाल, नारंगी और पीले रंग की एलईडी का उपयोग कर रहा हूं, इसलिए मैंने 100 ओम का उपयोग किया। हम देखते हैं कि अब एलईडी का सकारात्मक पक्ष ऊंचा उठा हुआ है और नकारात्मक पक्ष कम खींचा गया है, और एलईडी रोशनी है।

चूंकि हमारे पास 64 कैथोड लीड (प्रत्येक कॉलम) और 8 एनोड लीड (प्रत्येक परत) हैं, इसलिए हमें कैथोड नियंत्रण के 64 सेट और एनोड नियंत्रण के 8 सेट चाहिए। मैं अनुशंसा करता हूं कि 8 नियंत्रणों के पूर्ण सेट एक ही बोर्ड पर हों, क्योंकि प्रत्येक शिफ्ट रजिस्टर 8 नियंत्रणों से जुड़ता है, और यह अधिक व्यवस्थित लगता है यदि 8 कनेक्शन तार एक ही स्थान पर जाते हैं। सावधान रहें कि बोर्डों को अधिक भीड़ न दें! हम बहुत सारे तार चलाने जा रहे हैं इसलिए अपने आप को पर्याप्त जगह देना सुनिश्चित करें! बोर्ड के सभी घटकों को मिलाएं। अपने काम की सतह की स्थिरता को बढ़ाने के लिए एक चाल समान ऊंचाई वाले घटकों पर मिलाप करना है (उदाहरण के लिए सभी प्रतिरोधों को मिलाप करने के बाद ट्रांजिस्टर को मिलाप करना ताकि प्रतिरोधों को गिरने से बचाया जा सके)। 8 कैथोड नियंत्रण सर्किट के प्रत्येक सेट के लिए, एक 8-पिन हेडर को मिलाप करना सुनिश्चित करें जो एलईडी क्यूब को डेटा आउटपुट करता है।

यह योजनाबद्ध से स्पष्ट नहीं है, लेकिन जहां भी एक ट्रांजिस्टर है, हमें इसे GND और 5V से जोड़ने की आवश्यकता है।

शिफ्ट रजिस्टर सर्किट

शिफ्ट रजिस्टर 6 तारों के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े होते हैं। वे 5V, GND, CLOCK, LATCH और BLANK के समानांतर और डेटा के लिए श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। जब आप तारों को जोड़ते हैं, तो सुनिश्चित करें कि कैथोड शिफ्ट रजिस्टर अनुक्रम के अंत में हैं, क्योंकि डेटा हमेशा सीरियल लाइन के बहुत अंत तक जाता है। मूल रूप से, Arduino बाइनरी कोड की एक स्ट्रिंग भेजता है जो डेटा लाइन कनेक्शन से नीचे बहती है। बाइनरी कोड तब 8 बिट्स प्रति शिफ्ट रजिस्टर में पार्सल हो जाता है। 8 शिफ्ट रजिस्टर टर्मिनलों को तब 8 कैथोड/एनोड नियंत्रणों के एक सेट से जोड़ा जाता है। 5V पूरे क्यूब को पावर देता है, और चूंकि हमारे पास एक ही समय में अधिकतम 64 LED जलते हैं, इसलिए सुनिश्चित करें कि कुल करंट आपके पावर स्रोत की सीमा से अधिक न हो। अन्य पिन मूल रूप से तब नियंत्रित करते हैं जब डेटा शिफ्ट रजिस्टर में आता है और जब डेटा शिफ्ट रजिस्टर से सर्किट नियंत्रण में जारी किया जाता है। सुनिश्चित करें कि प्रत्येक शिफ्ट रजिस्टर का अपना 8-पिन हेडर है और प्रत्येक शिफ्ट रजिस्टर बोर्ड (पिछले एक को छोड़कर) में 6-पिन हेडर है जिसके माध्यम से 5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK और DATA वायर जा सकते हैं। अगली पाली का रजिस्टर बोर्ड।

Arduino सर्किट

Arduino पर सर्किटरी बहुत सरल है। मूल रूप से, हमारे पास Arduino (5V, GND, CLOCK, LATCH, BLANK और DATA) से निकलने वाले 6 तार हैं। सुनिश्चित करें कि आपका GND लीड Arduino के GND से जुड़ा है (वास्तव में, इस प्रोजेक्ट के सभी GND को जोड़ा जाना चाहिए), लेकिन यह कि आपका 5V लीड नहीं है! ध्यान दें कि दाराह के योजनाबद्ध में Arduino वास्तव में ATMEGA चिप के टर्मिनलों को दिखाता है। चिप और Arduino के बीच संबंधित टर्मिनलों के लिए संलग्न छवियों में से एक देखें।

हमने Arduino में सीधे चलने वाले तारों से बचने के लिए एक स्क्रूशील्ड का उपयोग किया। स्क्रूशील्ड पर आपको जिन हिस्सों की आवश्यकता होती है, वे हैं डिजिटल पोर्ट के लिए स्टैकिंग हेडर पिन, 1 6-पिन हेडर और 1 2-पोर्ट टर्मिनल ब्लॉक। आप संतुलन के लिए दूसरी तरफ स्टैकिंग हेडर पिन की एक और पंक्ति जोड़ सकते हैं। (ध्यान दें कि चित्रों में दिखाए गए नीले टर्मिनल ब्लॉक वास्तव में कुछ नहीं करते हैं)। योजनाबद्ध के अनुसार मिलाप। महत्वपूर्ण नोट: बस सुरक्षित रहने के लिए, 6-पिन हेडर पर 5V टर्मिनल को पावर स्रोत के 5V (जो कि ग्रीन टर्मिनल ब्लॉक है) से कनेक्ट करें, Arduino के 5V से नहीं। इस तरह, आपका Arduino आपके कंप्यूटर द्वारा संचालित होता है, और आपके सर्किट के सभी 5V को शक्ति स्रोत द्वारा आपूर्ति की जाती है। हालाँकि, सभी GND को एक साथ कनेक्ट करें। आप चित्र से बता सकते हैं कि मैं 6-पिन हेडर के GND पिन और टर्मिनल ब्लॉक के GND पिन को स्क्रूशील्ड पर GND स्ट्रिप पर मिलाता हूं।

जबकि मुझे शिफ्ट रजिस्टर सर्किट की जांच करने के तरीके नहीं पता हैं, हमें ब्रेडबोर्ड का उपयोग करके एनोड और कैथोड कंट्रोल सर्किट की जांच करनी चाहिए। विवरण के लिए तस्वीरें देखें। मूल रूप से, हम बोर्ड इनपुट को सभी 5V से जोड़ते हैं। फिर हम आउटपुट वोल्टेज की जांच के लिए एक मल्टीमीटर का उपयोग कर सकते हैं। हमने पाया कि एनोड नियंत्रण से आउटपुट वोल्टेज केवल 4V है, लेकिन यह MOSFET से अपेक्षित परिणाम है।

तारों की युक्तियाँ:

• बोर्डों के बीच अपने कनेक्शन तारों की लंबाई पर कंजूसी न करें! आपके पास कई बोर्ड और बहुत सारे तार होंगे, और अगर बोर्ड अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं तो यह परेशानी की शूटिंग के लिए स्पष्ट और आसान होगा।
• कौन सा तार कौन सा है, यह अंतर करने के लिए विभिन्न रंगों का उपयोग करें। यह बहुत महत्वपूर्ण है विशेष रूप से यह देखते हुए कि आपको कितने तारों की आवश्यकता होगी। फिर हम इन तारों को एक निश्चित क्रम में वायर हाउसिंग में लगाते हैं। सुरक्षित वायर टर्मिनल बनाने के लिए एक अच्छे क्रिम्पर का उपयोग करें।
• हेडर और वायर हाउसिंग के उपयोग के अनुरूप रहें! मेरी परियोजना में, एक निश्चित बोर्ड के लिए, सभी इनपुट वायर हाउसिंग से आते हैं और आउटपुट हेडर के माध्यम से बाहर जाते हैं।
• क्योंकि हेडर टर्मिनल एक साथ काफी करीब हैं, सावधान रहें कि आप तारों को एक साथ नहीं मिलाते हैं, खासकर यदि आप मेरे जैसे सोल्डरिंग में अपेक्षाकृत अनुभवहीन हैं! एक तरकीब जो मुझे मददगार लगी, वह थी सोल्डर को पिघलाने के लिए टांका लगाने वाले लोहे के साथ तार को नीचे धकेलना, फिर सरौता का उपयोग करके तार में तारों को एक साथ दबाना और तार को हेडर टर्मिनल के करीब धकेलना। सोल्डरिंग आयरन को हटा दें और सोल्डर जॉइंट को ठंडा होना चाहिए और बहुत जल्द अपना आकार बनाए रखना चाहिए।

चरण 7: घन को माउंट करना

कठोर कैथोड को फैलाने के बजाय 64 छेदों के माध्यम से जाता है, जो व्यवहार में काफी कठिन है, हम तारों को पहले लीड में मिला सकते हैं और फिर छिद्रों के माध्यम से तारों को खींच सकते हैं। बढ़ते प्लेटफॉर्म के नीचे से तारों को बाहर आने देने के लिए, माउंट के किनारे पर 9 छेद ड्रिल करें (कैथोड के लिए 8 और एनोड के लिए 1)।

सबसे पहले, कटार को लगभग समान लंबाई में ट्रिम करें। कैथोड लीड को इस तरह काटें कि वे लगभग उसी ऊंचाई पर हों जैसे कि कटार। अब सरौता का उपयोग करके थोड़ा सा हुक बनाने के लिए सीसे को मोड़ें। अपने तार का लगभग आधा इंच भाग पट्टी करें और तार को भी मोड़ें। सीसा और तार को एक साथ जोड़ दें और हुक को सरौता से बंद कर दें। यह तार और सीसा के बीच अच्छा संपर्क प्रदान करता है, और यह आपके हाथों को टांका लगाने के लिए मुक्त करता है। निकटतम एलईडी सोल्डर जॉइंट से पहले हीट सिंक क्लैंप लगाना सुनिश्चित करें ताकि सोल्डर जॉइंट नई गर्मी से न निकले। यदि आपके पास हीट सिंक क्लैम्प्स नहीं हैं, तो एलीगेटर क्लैम्प्स भी काम करते हैं।

प्रत्येक परत को टांका लगाने के बाद कनेक्शनों की जांच करना (मैंने मिलाप जोड़ के प्रतिरोध को मापा) की जांच करना अच्छा है, हालांकि मैंने पाया है कि "हुक" विधि वास्तव में मजबूत मिलाप जोड़ देती है।

अब तारों को छेदों में पिरोएं। धीरे से तारों को खींचे और बढ़ते प्लेटफॉर्म को स्क्यूवर्स के संपर्क में आने के लिए धक्का दें। बढ़ते प्लेटफॉर्म के किनारे पर एक छेद के माध्यम से 8 तारों के प्रत्येक सेट को थ्रेड करें और बंडल को बिजली के टेप के टुकड़े से सुरक्षित करें। चूँकि क्यूब की चारों भुजाएँ समान हैं, इससे कोई फ़र्क नहीं पड़ता कि आपके समूह के तार किस तरफ हैं। मेरा सुझाव है कि इन पर वायर टर्मिनलों को पहले से तैयार कर लें, ताकि आप वायर हाउसिंग को जल्दी से इकट्ठा कर सकें।

एनोड कनेक्शन के लिए, प्रत्येक स्तर पर एक तार मिलाप करें और उस तार को एक छेद से बाहर निकालें। पड़ोसी मिलाप के जोड़ को पिघलने से रोकने के लिए आपको दो हीट सिंक क्लैंप की आवश्यकता होगी।

क्यूब को माउंट करने के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे ठीक हैं, प्रत्येक एलईडी का फिर से परीक्षण करें।

सुझाव:

तार की लंबाई पर कंजूसी मत करो! मुझे लगता है कि मेरे तार आसानी से 12 इंच लंबे होते हैं, लेकिन फिर भी वे थोड़े छोटे साबित होते हैं।

अब आप सब कुछ कनेक्ट करने और क्यूब चलाने के लिए तैयार हैं!

चरण 8: कोड और बहुसंकेतन

लघु परियोजना समय के कारण, मैंने दाराह का कोड उधार लिया और उसमें केवल मामूली बदलाव किए। मैं उस संस्करण को संलग्न कर रहा हूं जिसका मैंने उपयोग किया था। उन्होंने अपने कोड पर उत्कृष्ट टिप्पणियां कीं, और मैं उनके माध्यम से पढ़ने की सलाह देता हूं ताकि यह बेहतर ढंग से समझ सकें कि यह वास्तव में कैसे काम करता है। यहां मैं उनके कोड की दो प्रमुख विशेषताओं, मल्टीप्लेक्सिंग और बिट एंगल मॉड्यूलेशन का वर्णन करूंगा।

बहुसंकेतन

सभी एलईडी क्यूब प्रोजेक्ट जिनके बारे में मैंने पढ़ा है, वे मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग करते हैं, और यही वह तकनीक है जो हमें व्यक्तिगत प्रकाश को नियंत्रित करने की अनुमति देती है। मल्टीप्लेक्सिंग के साथ, एक बार में एलईडी की केवल एक परत ही जलाई जाती है। हालाँकि, चूंकि परतें बहुत उच्च आवृत्ति के साथ चक्रित होती हैं, इसलिए छवि कुछ समय के लिए हमारी दृष्टि में "रहती है", और हम सोचते हैं कि प्रकाश अभी भी है। सॉफ्टवेयर में, हम एक परत को एक बार में उच्च और अन्य सभी परतों को कम तक खींचते हैं, इसलिए इस परत में केवल एल ई डी ही प्रकाश कर सकते हैं। यह निर्धारित करने के लिए कि कौन से प्रकाश करते हैं, हमने शिफ्ट रजिस्टरों का उपयोग यह नियंत्रित करने के लिए किया कि 64 कैथोड में से कौन सा उच्च खींचा गया है। अगली परत को रोशन करने से पहले, हम इस परत के एनोड को LOW पर इस प्रकार सेट करते हैं कि इस परत की कोई भी रोशनी प्रकाश न कर सके। फिर हम अगली परत पर एनोड को हाई पर खींचते हैं।

बिट कोण मॉडुलन

बीएएम तकनीक हमें प्रत्येक एलईडी की चमक को 0 और 15 के बीच के पैमाने पर नियंत्रित करने की अनुमति देती है। यदि आपको चमक परिवर्तन की आवश्यकता नहीं है, तो आपको इसे लागू करने की आवश्यकता नहीं है। मूल रूप से, हमारे पास चार बिट नियंत्रण है, और यह नियंत्रण नीचे की परत से शीर्ष परत तक जाने के 15 चक्रों से मेल खाता है (याद रखें कि मल्टीप्लेक्सिंग के लिए, हम एक समय में प्रत्येक परत को रोशन कर रहे हैं?) यदि हम पहली बिट पर 1 लिखते हैं, तो यह एक एलईडी तब चालू होती है जब हम पहली बार परतों के माध्यम से साइकिल चलाते हैं। यदि हम दूसरे बिट में 1 लिखते हैं, तो यह एक एलईडी अगले दो चक्रों के लिए चालू हो जाती है। तीसरा बिट अगले 4 चक्रों से मेल खाता है, और चौथा अगले 8 चक्रों से मेल खाता है (इसलिए हमारे पास एक पूर्ण सेट में 15 चक्र हैं)। मान लीजिए, हम एलईडी को उसकी पूर्ण चमक के 1/3 पर सेट करना चाहते हैं, जो कि 5/15 है। इसे पूरा करने के लिए, हम पहले और तीसरे बिट के लिए 1 और अन्य दो को 0 लिखते हैं ताकि एलईडी पहले चक्र के लिए चालू हो, अगले दो के लिए बंद हो, अगले चार के लिए चालू हो और अगले 8 के लिए बंद हो जाए। हम इसके माध्यम से इतनी तेजी से साइकिल चला रहे हैं, हमारी दृष्टि चमक "औसत" है, और हमें पूर्ण चमक का 1/3 मिलता है।

वेवफंक्शन के लिए डिस्प्ले के रूप में एलईडी क्यूब?

एक संभावना है कि हमने इस परियोजना की शुरुआत में सोचा था कि इस डिस्प्ले का उपयोग स्क्वायर बॉक्स में कणों के तरंगों को दिखाने के लिए करना था। मैंने Arduino कोड में एक विधि लिखी थी जो जमीनी स्थिति और पहली उत्तेजित अवस्था को प्लॉट करती है, लेकिन यह पता चला है कि संकल्प काफी पर्याप्त नहीं है। जमीनी अवस्था ठीक लगती है, लेकिन पहले उत्तेजित अवस्था में कुछ व्याख्या की आवश्यकता होती है। हालांकि, यदि आप झुकते हैं, तो आप बता सकते हैं कि जब आप इसे एक दिशा से देखते हैं तो फ़ंक्शन एक टक्कर जैसा दिखता है, और यदि आप दूसरी दिशा से देखते हैं तो यह पूर्ण साइन लहर चक्र जैसा दिखता है। वेवफंक्शन आयाम इस तरह दिखना चाहिए! चूँकि पहले उत्तेजित अवस्था में भी कुछ हद तक व्याख्या की आवश्यकता होती है, इसलिए मैंने अन्य अधिक जटिल लोगों के लिए कोड नहीं किया।

चरण 9: टेस्ट रन

घन पूरा करने के लिए बधाई! अब अपना खुद का प्रदर्शन समारोह लिखने का प्रयास करें और अपने काम को परिवारों और दोस्तों के साथ साझा करें:)

आपके क्यूब के ठीक से काम करने के बाद, पीसीबी के पिछले हिस्से को नॉन-कंडक्टिंग टेप से टेप करें, क्योंकि कनेक्शन अब सभी उजागर हो गए हैं और वे एक दूसरे को छोटा कर सकते हैं।