Arduino негизделген 3x3 LED кубу: 7 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Саламатсызбы жана менин биринчи инструкцияма кош келиңиз.

Мен 3x3x3 LED кубун үйрөнчүктөр үчүн жөнөкөй, тыкан дизайнды сунуштайм. Курууну жеңилдетүү үчүн, мен acustom PCB деталдарын берем, сиз өзүңүз жасай аласыз же сатып ала аласыз, көрсөтмөлөрдү жана сиз мага окшоп, бул улуу Arduino китепканасынын LED кубу жана arduino lib программасын кайра колдоно аласыз.

Дизайн максаттарынын бири тешик бөлүктөр аркылуу гана колдонуу болчу, алар башталгычты оңой оңдоп, баардыгы интернет аркылуу сүйүктүү аукциондо/соода сайттарында жеткиликтүү.

Дизайн USB кабелинен же 7.5-12V DC ток адаптеринен иштесе болот.

Бул схема Arduino негизги дизайнын колдонот жана сиз аны схемада арзан схемада программалоочу (ICSP) программист же TTL адаптерине жеткиликтүү USB аркылуу программалай аласыз. Сизге керек болгон жалгыз программа - бул урматтуу Arduino IDE.

Бул дизайн револгоциялык эмес, ал мурунку кээ бир жумуштарга негизделген жана мен аны тыкан пакеттеп койгом. Сизге жагат деп ишенем.

1 -кадам: Тетиктер талап кылынат

Бул дизайн тешик бөлүктөрү аркылуу кеңири жеткиликтүү колдонот. Сүйүктүү жергиликтүү дистрибьюторуңуз сизге керектүү тетиктерди камдашы керек.

Сизге Arduino жүктөгүчү жаркыраган Atmega 168p же Atmega 328p керек. Сиз муну Ebayден таба аласыз, "arduino bootloader" издеп, Dual In Line (DIL) вариантын сатып алууну камсыздаңыз. Ошондой эле сизге USB түрүндөгү В розеткасы керек, кадимки, улгайган, семиз. Мен муну оңой эле тандадым. Транзисторлор, T1-T3 жалпы максаттагы NPN транзисторлору, ошондой эле тизмеленген түрлөрү, сиз BC108, 2N2222, 2N3904 ж.б колдонсоңуз болот, бирок дайыма транзистордук түйүндү ПХБга каршы текшериңиз.

Баардык маанилүү Светодиоддор үчүн, сиз жогорку жарыктыкты же өтө жаркыраган диоддорду сатып алууну камсыз кылыңыз. Мен бул жерде көрсөтүлгөн мисал куб үчүн Ebayдеги сатуучудан 10000-12000mcd светодиоддорун колдондум. Сиз жарыкты каалайсыз, андыктан кубаны кадимки бөлмө жарыкында көрө аласыз. Эгерде нерсенин сүрөттөмөсү көрүү бурчун майда -чүйдөсүнө чейин көрсөтсө, адатта анын 20 градус, бирок сиз кененирээк көрүү бурчу менен таба аласыз, аны эске алыңыз. Бул ультра ачык LED диапазонунда кароодо эң туура эмес. Сиз керектөөлөрүңүзгө ылайыктуусун тапканга чейин ар кандай жеткирүүчүлөрдүн бир нече LED диоддорун сынап көрүшүңүз керек болот.

Бөлүктөрдүн толук тизмеси:

Part Наркы Description PCB Жакшы жашыл PCB, аны жаса же сатып ал.27 3мм LED, тандоо түсү. C1 100n 100nF, 25V, 7.5мм чайыр керамикалык конденсатор C2 22p 22pF, 25V, 4.4мм чайыр керамикалык конденсатор

C3 22p 22pF, 25V, 4.4mm чайыр керамикалык конденсатор C4 100n 100nF, 25V, 7.5мм чайыр керамикалык конденсатор C5 100n 100nF, 25V, 7.5мм чайыр керамикалык конденсатор C6 10u 10uF 16V, 5.5мм Электролиттик конденсатор, 16V C7 22u 10uF 16V, 5.5мм электролитикалык конденсатор, 16V IC1 ATMEGA ATEMEGA168 же ATMEGA328, Arduino жүктөгүч IC2 L7805T L7805CV 5V, 100мА линиялык жөнгө салуучу, TO92 пакети ICSP ICSP Pin баш тилкеси, 0.1 дюйм, 2x3 жол. J1 DCJ0202 DC диаметри, ички диаметри. JP1 Pin баш тилкеси, 0,1 дюйм, 1x3 жол. Q2 16MHz 16MHz, HC49 case crystal, 50ppm, төмөн профиль R1 10k 10K 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R2 1k 1K 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R3 1k 1K 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R4 1k 1K 1/ 4W металл пленка каршылыгы 1% R5 470 470 1/4W металл пленкасы 1% R6 1k 1K 1/4W металл пленкасы 1% R8 100 100R 1/4W металл пленкасы 1% R9 100 100R 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R10 470 470R 1/4W металл пленка резистору 1% R11 470 470R 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R12 470 470R 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R13 470 470R 1/4W металл пленка каршылыгы 1% R14 470 470R 1/4W металл пленка резистору 1% R15 470 470R 1/4W металл пленкасы 1% R16 470 470R 1/4W металл пленкасы 1% R17 470 470R 1/4W металл пленкасы 1% R18 1k 1K 1/4W металл пленкасы 1% R19 LDR Кошумча LDR S1 S1 4 пин, 6x6mm PCB монтаж PTH которгуч. T1 BC547 BC547/BC548 аз кубаттуу NPN транзистору, TO92 T2 BC547 BC547/BC548 аз кубаттуулуктагы NPN транзистору, TO92 T3 BC547 BC547/BC548 аз кубаттуу NPN транзистору, TO92 X4 USB түрү B розеткасы, ПХБ тешик аркылуу орнотулат.4 x 3-5мм бийик резина бутка жабышыңыз.

2 -кадам: Райондук диаграмма жана иштин түшүндүрмөсү

Схема жогоруда көрсөтүлгөн.

Дизайн Arduino Duemilanove схемасына негизделген, жылаңач нерселерге чейин жок кылынган. USB сериялык түзмөк алынып салынды, бирок JP1 сериялык аталышы бар, ал USB -TTL адаптерине түзмөктү программалоого, кийинчерээк программалоо боюнча көбүрөөк маалымат берет. ICSP аталышы дагы бар.

Такта компьютердеги 5В ыңгайлуу жабдууну же арзан фунт/доллар дүкөнүнүн уюлдук телефондорунун заряддагыч пакетин колдонуп, USB сайгычтан иштей алат. Башка вариант DC сайгычын киргизүүнү колдонот, бул 7-15В DC кирүүсүн кабыл алат, андыктан сизде болгон плагин адаптерин колдоно аласыз. Райондо 30 мА гана колдонулат, андыктан өчүрүлгөн адаптер иштеши керек, керексиз кутуңузду текшериңиз.

Резисторлор R12ден R17ге чейин LEDлердин жарыктыгын орнотуучу токту коюшат. RED leds жана көрсөтүлгөн 470R каршылыгы менен, учурдагы диаметри ~ 5mA. LED токун эсептөө үчүн сизге Atmega түзмөгүнүн (4.2V) чыгыш чыңалуусу жана LEDдин алдыга чыңалуусунун төмөндөшү керек, кызыл LED үчүн бул 1,7В. Формула мындай:

LED ток = (Атмега чыгаруу чыңалуусу - LED чыңалуусу)/I Led

Мен колдонгон бөлүктөр менен: LED ток = (4.2-1.7)/470LED ток = 5.31mA

Atmega 168/328 агымын 10мАга чейин чектегиле

Кээ бир жалпы LED чыңалуу төмөндөйт:

Кызыл 1.7V Сары 2.1В Апельсин 2.1В Жашыл 2.2V Көк 3.2V Супер көк 3.6V Ак салкын 3.6V

Ошентип, сиз жогорку жарыктык көк LEDди колдонсоңуз болот, каршылык 270Rге чейин түшөт. Сиз токту 10мАга чейин көбөйтө аласыз, менин тестимде 5мА жетиштүү экенин байкадым.

Транзисторлор T1-T3-жалпы NPN BJT транзисторлору, BC547/BC548/2N2222 ж. R2-R4 каршылыгы резистордун базалык токун чектейт.

R6 жана PWR LED милдеттүү эмес, Arduinoдон көчүрүлгөн, эгерде кубаттуулук LED кубуна күйүп турган болсо, бул айдан ачык.

C2, C3 жана Q2 жүктөөчү менен алдын ала программаланган Atmega 168/328p түзмөгүнүн саат схемасын түзөт. Сиз бул жерде 22pF конденсаторуна туура келгениңизди текшериңиз, башка жерде эмес, чип башталбайт. Бул тууралуу көп нерсе айта албайм, бирок конденсаторлорду туура жолго салууну камсыз кыл. PCB чийиминде жана жибек экранда + белгилери бар.

SK1 жана R8 жана R9 сериялык интерфейс. USB менен TTL адаптерин колдонуп, бул жердеги мисалды колдонуп, аппаратты программалоого болот

3 -кадам: Дизайн файлдарын алуу жана ПХБ жасоо

ПХБнын дизайнын Githubдан https://github.com/istedman/LED_Cube3x3 дарегинен көчүрүп алса болот

PCB фабрикасына жөнөтүү үчүн иштетилген Gerber файлдары бар-p.webp

ПХБны үйдө жасоого болот, мен муну жасамакмын, бирок Etchant түгөндү. Дизайнды бир тараптуу ПХБнын жардамы менен жасоого болот жана үстүңкү катмар (сүрөттөрдөгү КЫЗЫЛ) калай жез зым шилтемелерди колдонуу менен ишке ашырылышы мүмкүн. Мен https://pcbshopper.com/ аркылуу ылайыктуу сатуучуну табуу үчүн, Elecrow колдонгон прототиптер үчүн колдондум.

Githubдагы PCB дизайнында бул жерде көрсөтүлгөн прототип дизайнына 3 өзгөртүү киргизилген:

1. 7805CV регулятору кичирээк 78L05 регулятору менен алмаштырылган.
2. ПХБ 5 мм кыскарды.
3. Мен USB +5V каналынан полифузаны алып салдым.

4 -кадам: ПХБны чогултуу

PCB акылга сыярлык түрдө алдыга чогулат. Мен шилтеме үчүн чогултулган ПХБнын сүрөтүн жана макеттин үстүн коштум. Мен ар дайым эң кичинекей бөлүктөрдү орнотуп, жогору карай иштөө менен баштайм, эгер сизде ПХБ стенди жок болсо, өзгөчө маанилүү.

1. Адегенде резисторлорду орнотуу менен баштаңыз, бирок аларды эритип койбоңуз. Туура компонентти керектүү жерге киргизиңиз. Текшерүүнүн оңойлугу үчүн, аларды оңго/ылдыйга толеранттуулук боосу менен жабыштырыңыз, кийин текшерүүнү жеңилдетет. Эгер каршылыктын түстүү коддорун аныктоого жардам керек болсо бул жакты караңыз. Туура тетиктер керектүү жерде экенин текшергенден кийин, тетиктерди ширеткиле.
2. Кристалл Q2 менен C2 жана C3 конденсаторлорун ширеткиле.
3. Atmega168/328 үчүн 28 пин розеткасын ээрчиңиз, эң жогору жагыңызда пин бар экенин текшериңиз, бул түзмөктү артка коюунун алдын алууга жардам берет.
4. ICSP жана JP1 туташтыргычтарын тууралаңыз.
5. C1, C4 жана C5 конденсаторлорун, баардыгы 100nF (бөлүк коду 104) туура келет.
6. Сызыктуу жөнгө салуучу IC2.
7. Т1, Т2 жана Т3 транзисторлорун тууралаңыз. T1/T2/T23 жана IC1ди алмаштырбаганыңызды текшериңиз, анткени баары бир пакетте.
8. Fit S1, ориентация мааниге ээ эмес.
9. Fit C6 жана C7, полярдыктын туура болушун камсыз кылыңыз!
10. USB туташтыргычы X4 туура.
11. J1 токтун сайгычын орнотуңуз.

Чогултуучу акыркы бит SIL бурулган пин башы. Пластикти кылдаттык менен тилкенин ар бир казыгынан алып салуу үчүн, мен бир жуп майда кескичти колдоном, мен муну 12 бурулган оюкчалуу розеткага чейин кайталайм, андан кийин бир кычкачты жана 3 колду колдонуп, ПХБга кезек менен ширетем. Көпчүлүктүн 3 колу болбогондуктан, ар бир тешикти калбыр менен жабыңыз, муздатып коюңуз. Андан кийин ширетүүнү эритип, төөнөгүчтү салыңыз, муун үчүн ширеткичти алып салыңыз. Эгерде сизде кургак муун болсо, жаңы ширетүү керек болушу мүмкүн.

Сиздин ширетүүңүздү текшерүүдөн мурун, бир аз тыныгуу алыңыз, балким суусундук үчүнбү? Сиздин ширетүүңүздү текшериңиз, USB туташтыргычын текшериңиз, анткени казыктар бири -бирине жакын жана Atmega168/328 түзмөгүндөгү казыктар.

Сиз ширетүүңүзгө ыраазы болгондон кийин, ПХБнын астына өз алдынча жабышуучу буттарды чаптаңыз.

5 -кадам: LED кубун чогултуу

Бул жыйындын эң татаал бөлүгү. Шашпа, коркпо.

Сүрөт миң сөздү айткандай, мен жогорудагы сүрөттөргө жазууларды коштум.

Бир нече маанилүү пункттар.

1. Позитивдүү коргошун (узун буту) ылдый караганын камсыз кылыңыз, анткени дизайн +V ар бир катмардагы 9 LEDге которулат.
2. Горизонталдык тилкелерди жасоо үчүн терс коргошундун LEDге 90 градуска бүгүлгөндүгүн текшериңиз.
3. Ар бир катмарды жекече куруңуз жана курулушту эки эсе/үч жолу текшериңиз.
4. Калайланган жез зым колдонулганда, ар бир LED диодунун ортосунда жайгашкандыгын текшериңиз, бул катмардын которуштуруучу зымына жабышууну жеңилдетет.

6 -кадам: Текшерүү жана акыркы кубаларды чогултуу

LED куб түзүлүшүн же Atmega168/328 түзмөгүн туташтыруудан мурун, сиз бир нече жөнөкөй текшерүүлөрдү жасай аласыз.

Эгерде сизде DMM бар болсо (эгер сизде ушундай долбоорду курсаңыз, анда болушу керек), 28 пин розеткасынын 7 (оң) жана 8 (терс) казыктары боюнча каршылыкты өлчөңүз, сизде> 1K болушу керек. Эгерде бул төмөн болсо, анда сиздин ширетүүңүздү текшериңиз.

Кийинки, J1ге 7-15V киргизүүнү колдонуңуз, 28 пин розеткасынын 7 & 8 төөнөгүчтөрүнө кайрылып, чыңалууну өлчөңүз, сиз 5В көрүшүңүз керек, бирок ал 4.90V менен 5.1V ортосунда болушу мүмкүн, бул жакшы. Эгерде сиз R6 жана PWR LEDин орноткон болсоңуз, анда бул жарык болушу керек.

J1 сууруп, X4 USB кабелин туташтырыңыз, кабелди 5В USB адаптерине түйүнгө же түйүнгө туташтырыңыз, 28 пин оюкчасынын 7 & 8 пиндериндеги чыңалуу көрсөткүчүн кайталаңыз, окуу 5В айланасындабы?

Жогорудагы текшерүүлөр камсыздоо чыңалуусунун туура жана полярдыктын туура болушун камсыз кылуу үчүн болгон.

Андан кийин, Atmega168p/328p түзмөгүн кылдат салыңыз. Пинстерди кичине бүгүп коюңуз, керек болсо розеткага туура келет. J1ди жана 7-15В камсыздооңузду колдонуп, кубаттуулукту күйгүзүңүз, IC2 күйгүзүлгөндөн көп өтпөй ысый турганын көрүңүз. Эгер андай болсо, кубатты өчүрүп, IC1дин багытын текшериңиз.

Андан кийин LED массивинин биринчи сабын кылдаттык менен киргизиңиз. Калай жезден жасалган зым колдоо тилкелеринин бири PADL1, PADL2 жана PADL3кө жакын экенин текшериңиз, бул кийинчерээк ар бир катмар үчүн зымды ширеткенде керек болот. ПЧКдагы розеткага туура келиши үчүн, бурчтун төөнөгүчүнөн жана ийне мурундун кычкылын колдонуп баштоо эң жакшы. Мен жогоруда биринчи чогултулган катмардын сүрөтүн коштум. 1/0,6 зымдын бир бөлүгүн колдонуп, аны PADL1/PADL2 же PADL3төн кубдун ар бир катмарына чейин барууга ылайыктуу узундукка кесип алыңыз. Мен ПДКга биринчи диоддорду киргизүүнү оңой көрдүм жана биринчи катмарды көзөмөлдөөчү зымды (ак түстө көрсөтүлгөн) ширетүү, андан кийин мурунку кадамга кайтуу, дагы бир катар жасоо, андан кийин ар бир катмарды ПХБга чогултуу, бул туруктуу база

Кийинки катмарды светодиод менен баштаңыз, бурчтагы диоддордун бирин, анан карама -каршы бурчту ширетүү менен. Эми катмардын деңгээлин текшериңиз, мындан кийин дагы бир жолу. Сиз катмарды тууралагандан кийин, калган эки бурчтагы диоддорду ээрчиңиз, массив тегиз болушу керек, бирок аны кайра текшериңиз. Калган светодиоддорду ширетүү. Акыркы катмар үчүн катмарды кайталаңыз.

7 -кадам: Программалоо

Сиздин Atmega түзмөгүңүзгө жараша, жүктөгүчтү программалоо же жөн эле кодду жүктөө керек болушу мүмкүн. Эгерде сизде жүктөгүч мурунтан эле программаланган чип бар болсо, анда USB -TTL адаптерин колдонсоңуз болот. Бул колдонмону ээрчиңиз:

www.instructables.com/id/Program-Arduino-Mini-05-with-FTDI-Basic/

Сиз ошондой эле 2x3 пинди Circuit System Programmable (ICSP) туташтыргычын колдоно аласыз, бул үчүн башка Arduino колдоно аласыз:

www.instructables.com/id/How-to-use-Arduino-Mega-2560-as-Arduino-isp/

Мен Arduino IDE менен иштеген Usbasp программистин колдоном, муну Tools-> Programmer менюсу аркылуу конфигурацияла. Сиз Arduino/Atmel AVR программисттерин Ebay же башка аукцион сайттары аркылуу арзаныраак тандасаңыз болот.

LED куб китепканасын https://github.com/gzip/arduino-ledcube жүктөп алыңыз, Githubдагы нускамаларды аткарыңыз жана "arduino-led-cube-> ledcube" үчүн Мисалдар каталогуңузду караңыз.

Эгерде сиз ICSP программистин колдонуп жатсаңыз, Arduino IDEге программистти колдонууга көрсөтмө берүү үчүн жүктөөнү чыкылдатуудан мурун нөөмөтүн кармап туруңуз. Эгерде сиз USB-to TTL адаптерин колдонуп жатсаңыз, IDE түзүүнү аяктагандан кийин, баштапкы абалга келтирип коюңуз.

Мисал коду программалангандан кийин, сизде кооз үлгүлөрү бар LED кубу болушу керек.

Бул менин биринчи көрсөтмөм, комментарийлер жана пикирлер кабыл алынат.