एलईडी क्यूब 4x4x4: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

अद्भुत 3 आयामी एलईडी डिस्प्ले। ६४ एल ई डी इस ४ बाई ४ ब ४ क्यूब का निर्माण करते हैं, जिसे एटमेल एटमेगा१६ माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। प्रत्येक एलईडी को सॉफ्टवेयर में व्यक्तिगत रूप से संबोधित किया जा सकता है, जिससे यह अद्भुत 3 डी एनिमेशन प्रदर्शित कर सकता है! लोकप्रिय मांग के अनुसार 8x8x8 एलईडी क्यूब अब उपलब्ध:https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/

चरण 1: आपको क्या चाहिए

सबसे पहले, आपको ६४ एलईडी को एक साथ मिलाप करने के लिए काफी समय चाहिए;) ज्ञान सूची:

• बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स और सोल्डरिंग कौशल
• जानिए AVR माइक्रोकंट्रोलर को कैसे प्रोग्राम करें - मैं इस निर्देश में इसे कवर नहीं करूंगा।

घटक सूची:

• प्रोटोबार्ड। तांबे के हलकों के साथ प्रकार।
• Atmel AVR Atmega16 माइक्रोकंट्रोलर
• Atmega16. प्रोग्राम करने के लिए प्रोग्रामर
• 64 एल ई डी
• 2 स्थिति का नेतृत्व किया। मैंने लाल और हरे रंग का इस्तेमाल किया। (वैकल्पिक)
• Max232 rs-232 चिप, या समकक्ष।
• एलईडी के लिए 16 प्रतिरोधक। (100-400ohms) इस पर वापस आ जाएंगे।
• 2x रोकनेवाला 470 ओम। स्थिति का नेतृत्व करने के लिए
• 1x रोकनेवाला 10k
• 4x रोकनेवाला 2.2k
• 4x NPN ट्रांजिस्टर BC338 (या 250-ish mA स्विच करने में सक्षम अन्य ट्रांजिस्टर)
• 1x 10uF संधारित्र
• 1x 1000uF संधारित्र
• 6x 0.1uF सिरेमिक कैपेसिटर
• 2x 22pF सिरेमिक कैपेसिटर
• 1x क्रिस्टल 14.7456 मेगाहर्ट्ज
• 2x स्पर्श बटन
• वैकल्पिक पीडब्लूआर स्विच
• 12 वी पावर के लिए कनेक्टर
• 5v पावर के लिए वैकल्पिक कनेक्टर

चरण 2: बहुसंकेतन

64 अलग-अलग तारों का उपयोग किए बिना 64 एल ई डी को कैसे नियंत्रित करें? बहुसंकेतन!

प्रत्येक एलईडी के एनोड पर एक तार चलाना स्पष्ट रूप से अव्यावहारिक होगा, और वास्तव में खराब लगेगा। इसे दूर करने का एक तरीका है, क्यूब को 16x16 एलईडी की 4 परतों में विभाजित करना। एक ऊर्ध्वाधर स्तंभ में संरेखित सभी एल ई डी एक सामान्य एनोड (+) साझा करते हैं। एक क्षैतिज परत पर सभी एल ई डी एक सामान्य कैथोड (-) साझा करते हैं। अब अगर मैं पीछे (0, 0, 3) में ऊपरी बाएं कोने में एलईडी को रोशन करना चाहता हूं, तो मैं सिर्फ ऊपरी परत को GND (-) और बाएं कोने में कॉलम को VCC (+) की आपूर्ति करता हूं। अगर मैं एक समय में केवल एक एलईडी को प्रकाश में लाना चाहता हूं, या एक ही समय में केवल एक से अधिक परतों को प्रकाश में लाना चाहता हूं.. यह ठीक काम करता है। हालांकि, अगर मैं भी सामने के निचले दाएं कोने (3, 3, 0) को रोशन करना चाहता हूं, तो मुझे समस्याओं का सामना करना पड़ता है। जब मैं निचली परत को GND और सामने के बाएं कॉलम में VCC की आपूर्ति करता हूं, तो मैं सामने की ओर ऊपरी दाएं (3, 3, 3), और निचले बाएं एलईडी को पीछे (0, 0, 0) में भी रोशनी देता हूं।. ६४ अलग-अलग तारों को जोड़े बिना इस भूतिया प्रभाव को हल करना असंभव है। इसके इर्द-गिर्द काम करने का तरीका यह है कि एक समय में केवल एक परत को रोशन किया जाए, लेकिन इसे इतनी तेजी से करें कि आंख को यह पता न चले कि किसी भी समय केवल एक परत ही जलती है। यह एक घटना पर निर्भर करता है जिसे पर्सिस्टेंस ऑफ विजन कहा जाता है। प्रत्येक परत एक 4x4 (16) छवि है। यदि हम एक बार में 4 16 एलईडी छवियों को फ्लैश करते हैं, तो वास्तव में तेज़, हमें 4x4x4 3डी छवि मिलती है!

चरण 3: घन बनाना, खाका

4x4 एल ई डी फ्रीहैंड के सोल्डरिंग ग्रिड भयानक लगेंगे! एल ई डी के 4 सही 4x4 ग्रिड प्राप्त करने के लिए, हम उन्हें जगह में रखने के लिए एक टेम्पलेट का उपयोग करते हैं। मैं क्यूब को जितना संभव हो सके बनाना चाहता था, इसलिए मैंने एल ई डी का उपयोग करना चुना जितना हो सके खुद के पैर। ग्रिड में लाइनों के बीच की दूरी एलईडी पैरों की लंबाई से तय की गई थी। मैंने पाया कि 25 मिमी (लगभग एक इंच) तार जोड़ने या काटने के बिना सोल्डरिंग को सक्षम करने के लिए प्रत्येक एलईडी (प्रत्येक एलईडी के केंद्र के बीच) के बीच इष्टतम दूरी थी।

• लकड़ी का एक टुकड़ा खोजें जो 2, 5 सेमी की 4x4 ग्रिड बनाने के लिए पर्याप्त हो।
• लाइनों का 4x4 ग्रिड बनाएं।
• एक सेंटर पंच से सभी चौराहों पर डेंट बना लें।
• एक ड्रिल बिट खोजें जो छेदों को इतना छोटा बना दे कि लेड मजबूती से अपनी जगह पर रहे, और इतना बड़ा हो कि लेड को आसानी से बाहर निकाला जा सके (तारों को झुकाए बिना..)।
• 16 छेद ड्रिल करें।
• आपका लेडक्यूब टेम्प्लेट तैयार हो गया है।

चरण 4: क्यूब बनाना, परतों को मिलाप करना

हम क्यूब को 4x4 एलईडी की 4 परतों में बनाते हैं, फिर उन्हें एक साथ मिलाते हैं। एक परत बनाएं:

• एल ई डी को पीछे और एक तरफ लगाएं, और उन्हें एक साथ मिलाप करें
• एल ई डी की एक और पंक्ति डालें और उन्हें एक साथ मिलाप करें। टांका लगाने वाले लोहे के लिए जगह छोड़ने के लिए एक समय में एक पंक्ति करें!
• उपरोक्त चरण 2 को और बार दोहराएं।
• सामने की ओर क्रॉस ब्रेसिंग जोड़ें जहां एलईडी पंक्तियाँ जुड़ी नहीं हैं।
• 4 बार दोहराएं।

चरण 5: घन बनाना, परतों को जोड़ना

अब जब हमारे पास वे 4 परतें हैं, तो हमें केवल उन्हें एक साथ मिलाप करना है।

टेम्पलेट में एक परत वापस रखें। यह शीर्ष परत होगी, इसलिए सबसे सुंदर चुनें:) ऊपर एक और परत लगाएं, और पहली परत के ऊपर एक कोने को ठीक 25 मिमी (या अपने ग्रिड में जितनी भी दूरी का उपयोग किया है) को संरेखित करें। यह कैथोड तारों के बीच की दूरी है। मदद करने वाले हाथ से कोने को पकड़ें और पहली परत के कोने के एनोड को दूसरी परत के कोने के एनोड में मिला दें। इसे सभी कोनों के लिए करें। जांचें कि क्या परतें सभी आयामों में पूरी तरह से संरेखित हैं। यदि समायोजित करने के लिए थोड़ा झुकें नहीं। या इसे फिर से मिलाप ऊंचाई की दूरी है जो बंद है। जब वे पूरी तरह से संरेखित हो जाते हैं, तो शेष 12 एनोड को एक साथ मिला दें। 3 बार दोहराएं।

चरण 6: प्रतिरोधी मान चुनना

अपने एल ई डी के लिए एक प्रतिरोधक मान चुनते समय दो बातों का ध्यान रखना चाहिए।

1) एल ई डी 2) एवीआर एवीआर की अधिकतम संयुक्त वर्तमान रेटिंग 200 एमए है। यह हमें प्रति एलईडी के साथ काम करने के लिए 12mA देता है। आप उस अधिकतम करंट को भी पार नहीं करना चाहते हैं, जिस पर आपके एलईडी को रेट किया गया है। मैंने अपने क्यूब पर 220 ओम रेसिस्टर्स का इस्तेमाल किया। इसने मुझे प्रति नेतृत्व लगभग 12mA दिया।

चरण 7: नियंत्रक

एलईडी क्यूब को नियंत्रित करने वाले सर्किट संलग्न योजनाबद्ध छवि में वर्णित हैं।

RS-232 इंटरफ़ेस वैकल्पिक है। और छोड़ा जा सकता है। यानी IC2 और इससे जुड़े सभी कंपोनेंट्स। भविष्य के फर्मवेयर पीसी संचार को सक्षम करेंगे.. सर्किट बोर्ड पर सभी घटकों को एक लेआउट में रखकर शुरू करें जो सभी घटकों को तारों की न्यूनतम मात्रा से कनेक्ट करने में सक्षम बनाता है। यदि सब कुछ फिट बैठता है, तो सर्किट को मिलाप करें। मैं इस पर और कोई निर्देश नहीं दूंगा, क्योंकि सर्किट बोर्ड के आकार आदि के आधार पर सर्किट शायद क्यूब से क्यूब में बहुत अलग दिखाई देगा। क्यूब को कंट्रोलर सर्किट में कैसे वायर किया जाए, इसकी जानकारी अगले में है कदम।

चरण 8: घन को तार दें

चित्र इसे शब्दों से बेहतर समझाते हैं। कृपया तस्वीरें देखें।

चरण 9: संकलन और कार्यक्रम

अब आपके पास एक एलईडी क्यूब है। इसका उपयोग करने के लिए, इसे कुछ सॉफ़्टवेयर की आवश्यकता है। मैंने क्यूब पर एक 3 डी डेटा स्थान प्रदान करने के लिए एक ड्राइवर बनाया है, और क्यूब पर कुछ अच्छे दृश्य प्रभाव प्रदर्शित करने के लिए कार्य करता है। आप मेरे कोड का उपयोग कर सकते हैं, अपना खुद का लिख सकते हैं या निर्माण कर सकते हैं मेरा कोड और अधिक प्रभाव। यदि आप अपना प्रभाव स्वयं बनाते हैं, तो कृपया मुझे कोड भेजें। मैं यह देखने के लिए उत्सुक हूँ कि तुम लोग क्या बनाते हो!कार्यक्रम को संकलित करने के लिए। बस एक कमांड प्रॉम्प्ट खोलें, कमांड लाइन पर स्रोत कोडटाइप "मेक" के साथ निर्देशिका दर्ज करें। यदि आप ATMega16 के बजाय ATMega32 का उपयोग करना चाहते हैं, तो बस Makefile में mcu सेटिंग बदलें और पुनः संकलित करें (टाइप करें)। यदि आप m32 का उपयोग करते हैं और यह चरण नहीं करते हैं, तो क्यूब ठीक से बूट नहीं होगा (लाल और हरी बत्तियाँ हमेशा झपकाती रहेंगी)। अब आपके पास स्रोत निर्देशिका में main.hex नाम की एक फ़ाइल होनी चाहिए। अगला चरण आपको दिखाएगा कि उस कोड को अपने क्यूब में कैसे लाया जाए।

चरण 10: माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम करें

यदि आप गति और/या कुछ एल ई डी के प्रकाश में नहीं आने की समस्या का सामना कर रहे हैं। कृपया इस चरण को ध्यान से पढ़ें। माइक्रोकंट्रोलर को प्रोग्राम करने के लिए, मैं avrdude और USBTinyISP प्रोग्रामर का उपयोग करता हूं।

• https://savannah.nongnu.org/projects/avrdude/
• https://www.ladyada.net/make/usbtinyisp/
• https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=16

मेरे उदाहरण उबंटू लिनक्स सिस्टम पर होंगे। विंडोज़ पर प्रक्रिया काफी समान होनी चाहिए, लेकिन मैं इसमें आपकी मदद नहीं कर सकता। यदि आप किसी अन्य प्रोग्रामर का उपयोग करते हैं, तो उस प्रोग्रामर और avrdude के लिए मैनुअल पढ़ें। सबसे पहले, आइए देखें कि क्या हम AVR से संपर्क कर सकते हैं। प्रोग्रामर को अपने क्यूब और अपने कंप्यूटर से कनेक्ट करें। कमांड है "avrdude -c usbtiny -p m16", जहाँ -c प्रोग्रामर को निर्दिष्ट करता है, और -p AVR मॉडल। आप नीचे दी गई छवियों में आउटपुट देख सकते हैं। अब, फर्मवेयर अपलोड करें: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash:w:main.hex"। अब तक, क्यूब को रीबूट करना चाहिए और सामान करना शुरू करना चाहिए। यह अपने आंतरिक थरथरानवाला का उपयोग करके 1mhz (बहुत धीमी गति से) पर चल रहा होगा। और कुछ एलईडी काम नहीं करेंगे, क्योंकि कुछ GPIO पोर्ट डिफ़ॉल्ट रूप से JTAG के लिए उपयोग किए जाते हैं। बाहरी थरथरानवाला को सक्षम करने और JTAG को अक्षम करने के लिए, हमें फ़्यूज़ बाइट्स को प्रोग्राम करने की आवश्यकता है: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse" चलाएं।:w:0xef:m" और "avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse:w:0xc9:m"। इस चरण को करते समय सावधान रहें! यदि आप इसे गलत पाते हैं, तो आप अपने माइक्रोकंट्रोलर को स्थायी रूप से नष्ट कर सकते हैं! यदि आप ATMega16 के अलावा किसी अन्य माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर रहे हैं, तो फ़्यूज़ बाइट्स को बदलने से पहले डेटाशीट को ध्यान से पढ़ना सुनिश्चित करें! सही फ़्यूज़ बाइट्स लिखने के बाद, क्यूब को रीबूट करना चाहिए और सभी एलईडी के संचालन के साथ नियमित गति से काम करना शुरू कर देना चाहिए। अपने नए क्यूब का आनंद लें: डी

चरण 11: बड़े जाओ - 8x8x8

यह काफी फैंसी 4x4x4 क्यूब बनाने के बाद, मैंने एक विशाल 8x8x8 क्यूब भी बनाया है। मेरे पास समय होने पर मैं उसके लिए एक निर्देश योग्य बनाऊंगा। इस बीच, तस्वीरें देखें:-)

आप यहां 8x8x8 संस्करण पा सकते हैं: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ यदि आप इसे पसंद करते हैं तो कृपया इस निर्देश को रेट करें!:)