कैसे एक स्पंदित Arduino एलईडी क्यूब बनाने के लिए ऐसा लगता है कि यह भविष्य से आया है

यदि आपने कुछ शुरुआती Arduino प्रोजेक्ट्स के साथ काम किया है, लेकिन कुछ स्थायी और पूरी तरह से भयानक स्तर पर कुछ ढूंढ रहे हैं, तो विनम्र 4 x 4 x 4 एलईडी क्यूब एक प्राकृतिक विकल्प है। निर्माण आपके विचार से कहीं अधिक आसान है, और मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग करके हम सभी एल ई डी को सीधे एक Arduino Uno बोर्ड से नियंत्रित कर सकते हैं। यह सोल्डरिंग का बहुत अच्छा अभ्यास है, और घटकों की कुल लागत लगभग से अधिक नहीं होनी चाहिए।

आज मैं चीजों के निर्माण पक्ष का पूरी तरह से विवरण दूंगा, और उस पर चलने के लिए कुछ सॉफ्टवेयर प्रदान करूंगा जो दोनों प्रभावशाली दिखते हैं और आपको मूल बातें सिखाते हैं।

कैसे बताएं कि मेरे पास विंडोज़ 10 कौन सा वीडियो कार्ड है

आपको चाहिये होगा

एकअरुडिनो. आपूर्ति किया गया कोड एक Arduino Uno मानता है, लेकिन इसे एक बड़े मॉडल में भी समायोजित किया जा सकता है।
64 एलईडी - सटीक विकल्प आप पर निर्भर है, लेकिन मैंने इन सुपरब्राइट 3 मिमी ब्लू एलईडी का उपयोग किया है ( 3.2v 30ma ) @ £२.६४ के लिए ५०.
16 प्रतिरोधक आपके एल ई डी के लिए उपयुक्त मूल्य का। उपरोक्त एल ई डी के लिए, 99 पेंस ने इनमें से 100 खरीदे। उपयोग LEDcalc.com - आपूर्ति वोल्टेज के लिए 5v दर्ज करें, एल ई डी का वोल्टेज (मेरे मामले में 3.2) और मिलीमीटर (3.2) में करंट। आपका वांछित अवरोधक लेबल वाले बॉक्स में दिखाया जाएगा निकटतम उच्च रेटेड रोकनेवाला , तो बस उस मूल्य को eBay पर खोजें।
कुछ शिल्प तार बुनियादी ढांचे को मजबूत करने और सजावट के लिए - मैंने इस्तेमाल किया 0.8 मिमी मोटाई।
प्रति प्रोटोटाइप बोर्ड किसी प्रकार का कि आप अपने सभी बिट्स को मिलाप कर सकते हैं। मैंने एक का उपयोग किया जिसमें उसके साथ पूर्ण ट्रैक नहीं थे क्योंकि मेरे पास ट्रैक कटर नहीं है, लेकिन जो भी आपको सूट करता है उसका उपयोग करें। एक Arduino प्रोटोटाइप शील्ड हालांकि थोड़ी बहुत छोटी है, जब तक कि आप वास्तव में अपने एल ई डी को एक साथ निचोड़ नहीं लेते।
यादृच्छिक घटक तार - कुछ नेटवर्क केबल स्ट्रैंड और किट से कुछ प्रोटोटाइप वायर ठीक काम करेंगे।
मगरमच्छ क्लिप या मदद करने वाले हाथ बिट्स को जगह में रखने के लिए उपयोगी होते हैं।
टांका लगाने वाला लोहा, और मिलाप।
कुछ स्क्रैप लकड़ी।
एक ड्रिल, आपके एल ई डी के समान आकार की बिट के साथ।

नोट: इस ट्यूटोरियल में 3D ड्रॉइंग का उपयोग करके मिनटों में किया गया था टिंकरकैड . मैंने उपयोगकर्ता द्वारा इंस्ट्रक्शंस पर विस्तृत मौजूदा बिल्ड का अनुसरण कियाForte1994, जिसे आप यह प्रयास करने से पहले पढ़ना चाहेंगे।

इन सभी निर्देशों को पढ़ना सुनिश्चित करें प्रथम अपने लिए यह प्रयास करने से पहले।

इस डिजाइन का सिद्धांत

निर्माण शुरू करने से पहले, इस बात का पूरा अवलोकन करना महत्वपूर्ण है कि यह कैसे काम करने जा रहा है ताकि आप आगे बढ़ते हुए त्रुटियों को सुधार सकें और पहचान सकें। कुछ एलईडी क्यूब प्रत्येक एलईडी के लिए एक आउटपुट पिन का उपयोग करते हैं - हालांकि एक 4x4x4 क्यूब में, जिसकी आवश्यकता होगी 64 पिन - जो निश्चित रूप से हमारे पास Arduino Uno पर नहीं है। एक समाधान शिफ्ट रजिस्टरों का उपयोग करना होगा, लेकिन यह अनावश्यक रूप से जटिल है।

उन सभी एलईडी को केवल 20 पिनों में नियंत्रित करने के लिए, हम मल्टीप्लेक्सिंग नामक तकनीक का उपयोग करेंगे। क्यूब को 4 अलग-अलग परतों में तोड़कर, हमें केवल 16 एल ई डी के लिए नियंत्रण पिन की आवश्यकता होती है - इसलिए एक विशिष्ट एलईडी को प्रकाश में लाने के लिए, हमें परत और नियंत्रण पिन दोनों को सक्रिय करना होगा, जिससे हमें कुल 16+4 पिन की आवश्यकता होगी। प्रत्येक परत में एक सामान्य कैथोड होता है - सर्किट का नकारात्मक भाग - इसलिए सभी नकारात्मक पैर एक साथ जुड़ जाते हैं, और उस परत के लिए एक ही पिन से जुड़े होते हैं।

एनोड पर (सकारात्मक) पक्ष, प्रत्येक एलईडी इसके ऊपर और नीचे की परत में संबंधित एलईडी से जुड़ा होगा। अनिवार्य रूप से, हमारे पास सकारात्मक पैरों के 16 स्तंभ हैं, और नकारात्मक की 4 परतें हैं। यहां कनेक्शन के कुछ 3D दृश्य दिए गए हैं जिन्हें समझने में आपकी सहायता के लिए:

निर्माण

चूंकि हम मिलाप के लिए एक पूर्ण धातु संरचना का उपयोग नहीं करेंगे, हम चाहते हैं कि एल ई डी के सभी पैर लगभग एक चौथाई तक ओवरलैप हो जाएं और संरचना को कठोरता दें। अपने एल ई डी के कैथोड को मोड़ो - सिर में फ्लैट पायदान के साथ पक्ष और छोटा पैर - जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। (यह वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप इसे बाएं या दाएं मोड़ते हैं, जब तक आप सुसंगत हैं और यह कभी भी एनोड को नहीं छूता है)

इस परियोजना का पहला महत्वपूर्ण हिस्सा लकड़ी का जिग बना रहा है। जब आप पैरों को एक साथ मिलाते हैं तो यह एल ई डी की एक परत धारण करेगा, इसलिए इसे सटीक होना चाहिए और बहुत ढीला नहीं होना चाहिए। अपने एल ई डी के समान आकार के ड्रिल बिट का उपयोग करके, मापें और फिर 4x4 मैट्रिक्स ड्रिल करें समान दूरी छेद। ध्यान रखें कि आप चाहते हैं कि लगभग एक चौथाई पैर अपने पड़ोसी के साथ ओवरलैप हो, और एक वास्तविक शासक का उपयोग करें। यह सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक छेद की जाँच करें कि एक एलईडी आराम से फिट हो सकती है, लेकिन इतनी तंग नहीं कि आप इसे फिर से बाहर नहीं निकाल पाएंगे, या पूरी तरह से टांका लगाने वाली परत को हटाने का प्रयास करते समय आपको समस्या होगी।

एल ई डी की 4 पंक्तियों के कैथोड को मिलाएं। एल ई डी को जलाने के लिए सावधान रहें - आप एक अच्छा गर्म लोहा चाहते हैं, और अंदर और बाहर रहना चाहते हैं। यहाँ मेरी पहली चार पंक्तियाँ पूरी हो गई हैं।

अब, परत की कठोरता को मजबूत करने के लिए, शिल्प तार के दो सीधे बिट्स को दोनों छोर तक काटें और मिलाप करें, सुनिश्चित करें कि वे प्रत्येक पंक्ति से जुड़ते हैं। यह आपकी पहली परत पूर्ण है। सभी अतिरिक्त पैरों को अभी के लिए किनारे पर छोड़ दें।

अब परीक्षण करने का एक अच्छा समय होगा - बस डिफ़ॉल्ट Arduino ब्लिंक ऐप को लोड करें, और एक अवरोधक से जुड़े होने के साथ, जमीन को परत के फ्रेम में रखें, और बदले में प्रत्येक एलईडी को सकारात्मक लीड दबाएं।

उम्मीद है, वे सभी प्रकाश करेंगे। यदि नहीं, तो सुनिश्चित करें कि आपने कहीं सोल्डर जॉइंट को नहीं छोड़ा है, और यदि आवश्यक हो तो एलईडी को बदल दें।

उस परत को जिग से हटा दें, और प्रक्रिया को दोहराएं 3 और बार .

यदि आपका सोल्डरिंग सही नहीं है तो चिंता न करें - जब तक यह टूटने वाला नहीं है और कनेक्शन ठोस है, यह अंतिम उत्पाद को प्रभावित नहीं करेगा। मैं मानता हूँ, मेरी सोल्डरिंग बहुत निराशाजनक थी, मेरा जिग बंद था, और यह सब पीसा की झुकी हुई मीनार जैसा था। फिर भी, मुझे तैयार क्यूब पर गर्व है, और जब एल ई डी जलाए जाते हैं तो आप वैसे भी सोल्डर जोड़ों को नहीं देख पाएंगे!

परतों में शामिल होना

एक बार जब आपके पास 4 पूर्ण परतें हों, तो आप सभी लंबवत पैरों को एक साथ जोड़ना चाहेंगे। मैंने इसे निर्माण का सबसे कठिन हिस्सा पाया, और इस प्रक्रिया में सहायता के लिए मैंने कार्ड से एक राइजर काट दिया।

इसने परतों को उचित ऊंचाई पर रखा, लेकिन बहुत सारे पैर अभी भी पूरी तरह से संरेखित नहीं होंगे - इसके लिए, मैंने उन्हें पकड़ने के लिए कुछ मगरमच्छ क्लिप का उपयोग किया।

बचने के लिए पहली मूर्खतापूर्ण गलती

एक पूरी परत को पूरा करने के बाद ही मुझे एहसास हुआ कि मेरा कार्ड रिसर जगह में फंस गया है, इसलिए मुझे इसे काटना पड़ा! वही गलती न करें जो मैंने की थी - रिसर को लंबे समय तक किनारे पर रखें, और क्यूब के बाहर कार्ड के टुकड़ों को जोड़ दें, ताकि जब आप परत पूरी कर लें, तो आप रिसर को डीकंस्ट्रक्ट कर सकते हैं और कार्ड को बाहर निकाल सकते हैं।

बचने के लिए दूसरी मूर्खतापूर्ण गलती

ऊर्ध्वाधर पैर को कैथोड फ्रेम में मिलाप न करें, जाहिर है। लंबवत पैर केवल अन्य लंबवत पैरों से जुड़ना चाहिए, और कुछ नहीं।

फिर से, प्रत्येक परत संलग्न होने के बाद परीक्षण करें। सभी परतों का परीक्षण करें, वास्तव में, केवल सबसे ऊपरी परत की नोक पर सकारात्मक लीड को स्पर्श करें, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि आपको सभी परतों के माध्यम से अच्छा संपर्क मिला है।

जब सभी 4 परतों को एक साथ मिला दिया गया, तो मैंने थोड़ी सफाई करने के बारे में सेट किया - मैंने प्रत्येक परत के बाहर एक एकल पैर को एक तरह के स्टेपिंग स्टोन फैशन में छोड़ दिया - इसे बाद में बोर्ड पर गिरा दिया जाएगा। धातु के फ्रेम और पैरों के अन्य बाहरी हिस्से काट दिए गए। जाहिर है, किसी भी ऊर्ध्वाधर पैर को न काटें - हमें इन्हें अपने प्रोटोटाइप बोर्ड में रखना होगा।

बोर्ड के लिए फिक्सिंग

याद है जब मैंने कहा था कि प्रत्येक परत को अपने आप में ठीक करना सबसे कठिन हिस्सा था? मैंने झूठ बोला। एक प्रोटोटाइप बोर्ड पर 16 एलईडी पैरों को छोटे छेद में फिट करने की कोशिश करना वास्तव में कठिन है। सबसे आसान तरीका जो मैंने पाया वह था एक बार में ४ के माध्यम से पोक करना, उन्हें मगरमच्छ क्लिप के साथ नीचे सुरक्षित करना, फिर ४ की अगली पंक्ति पर आगे बढ़ना ।

पूर्व-निरीक्षण में, मैंने प्रतिरोधों को पहले प्रोटोबार्ड में रखा होगा, वास्तव में। जैसा कि है, मैंने पहले क्यूब के सभी पैरों को बोर्ड में मिलाया, फिर प्रत्येक के बीच में प्रतिरोधों को नाजुक रूप से निचोड़ने की कोशिश की। मेरी गलती से सीखो, और पहले अपने प्रतिरोधों को रखो।

मैंने उन्हें एक कदम फैशन में समान रूप से स्थान देने की कोशिश की ताकि मैं Arduino के सभी अंतिम कनेक्शन के लिए घन के एक पूरे पक्ष का उपयोग कर सकूं। यहाँ सर्किट आरेख है जिसके साथ मैं गया था:

चार नकारात्मक परतों के लिए, मैंने प्रत्येक परत से एक तार नीचे गिराया, फिर उन्हें इस तरह से किनारे की ओर खींच लिया:

अंत में, मैंने कुछ प्लग वायर जोड़े जिन्हें मैं तब संबंधित Arduino पिन में रख सकता था। आपके पास सबसे लंबे प्रकार का उपयोग करें। नोट मैंने खराब योजना के कारण ऑर्डर को कई जगहों पर गड़बड़ कर दिया। हालांकि एल ई डी की प्रत्येक पंक्ति को रंग कोडित किया गया था।

इतना ही। ख़त्म होना!

प्रोग्रामिंग योर क्यूब

मुझे पता है कि आप इस चीज़ को चालू करने के लिए इंतजार नहीं कर सकते, इसलिए 4 नकारात्मक परतों को इसमें प्लग करें एनालॉग I/O बंदरगाहों A2 (निचली परत) के माध्यम से A5 (ऊपरी परत) (ये डिजिटल I/O के रूप में भी कार्य कर सकते हैं) . फिर 16 एलईडी कंट्रोल पिन में प्लग इन करें, से शुरू करें +1 सबसे दाहिनी ओर प्रति डिजिटल I / O पोर्ट 0 , साथ +15 तथा +16 एनालॉग में जा रहा है ए0 और ए1 . (एआरईएफ और जीएनडी का प्रयोग न करें)

डाउनलोड करें डेमो पैटर्न और कोड शिक्षाप्रद उपयोगकर्ता से Forte1994 . उन्होंने यह भी प्रदान किया है मददगार ऑनलाइन टूल अपने स्वयं के अनुक्रम को अनुकूलित करने के लिए बाइट पैटर्न को डिजाइन करने के लिए। यहाँ मेरे क्यूब पर इस कोड का एक वीडियो है (मैंने डिफ़ॉल्ट 20 के बजाय गति को 5 तक समायोजित किया) .

मैं अपने मैकबुक प्रो को कैसे पुनः आरंभ करूं?

बेशक, यह आपके क्यूब को प्रोग्राम करने का एकमात्र तरीका नहीं है, इसलिए मैं आपको अपने पैटर्न बनाने की मूल बातें सिखाने में कुछ मिनट बिताऊंगा। प्रोग्राम के रूप में , जैसा कि उपरोक्त डेमो करता है, प्रीसेट पैटर्न को वापस चलाने के बजाय।

अपने क्यूब को प्रोग्राम करने का प्रयास करते समय आपको कुछ चीजें जाननी चाहिए:

एक एलईडी को संबोधित करने के लिए, आप a . का उपयोग करते हैं विमान (परत) संख्या ०-३, और एक एलईडी पिन संख्या ०-१५। LED को सक्रिय करने के लिए प्लेन को LOW आउटपुट (चूंकि यह नेगेटिव लेग है) और LED पिन नंबर हाई (पॉजिटिव लेग) की ओर मोड़ें।
एक एलईडी को सक्रिय करने से पहले, सुनिश्चित करें कि अन्य सभी विमान बंद हैं - इसका मतलब है कि उन्हें उच्च आउटपुट पर सेट करें। ऐसा करने में विफलता के परिणामस्वरूप एक एलईडी के बजाय एलईडी का एक कॉलम जलाया जाएगा।

इसे ध्यान में रखते हुए, मैंने आपके लिए जांच करने के लिए दो बहुत ही सरल प्रोग्रामेटिक अनुक्रम बनाए हैं - यहां से कोड डाउनलोड करें। पहले क्रम में हर एलईडी को एक-एक करके रोशनी देता है। हम इसके लिए दो लूप का उपयोग करते हैं, प्रत्येक परत और प्रत्येक नियंत्रण पिन पर पुनरावृत्ति करते हैं।

दूसरा एक यादृच्छिक लूप है (आपको पहले पर टिप्पणी करने और इसे परीक्षण करने के लिए मुख्य लूप में सक्षम करने की आवश्यकता होगी)। यह बस एक यादृच्छिक परत, और यादृच्छिक नियंत्रण पिन चुनता है, उन्हें चालू और बंद करता है।

सारांश

इस निर्माण से भयभीत न हों - मेरे पास सोल्डरिंग कौशल की गंभीरता से कमी है, और मैंने इसे ठीक से प्रबंधित किया है (मुझे लगता है?) . एक सप्ताह के लिए कुल निर्माण समय एक घंटे या एक दिन था। अगली बार, मैं आपको क्यूब के लिए कुछ और महत्वाकांक्षी प्रोग्रामिंग सिखाने का प्रयास करूँगा, इसलिए मुझे आशा है कि आप इस सप्ताह अपना क्यूब बनाने और अगले सप्ताह कुछ नया कोड लोड करने में मेरे साथ शामिल होंगे - और यदि आप अपना स्वयं का क्यूब बनाते हैं भयानक ऐप्स या अनुक्रम, कृपया उन्हें पेस्टबिन पर अपलोड करें और हमें टिप्पणियों में बताएं!

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लेखक के बारे में जेम्स ब्रूस(707 लेख प्रकाशित)

James ने आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस में बीएससी किया है और CompTIA A+ और Network+ प्रमाणित है। जब वह हार्डवेयर समीक्षा संपादक के रूप में व्यस्त नहीं होता है, तो वह लेगो, वीआर और बोर्ड गेम का आनंद लेता है। MakeUseOf में शामिल होने से पहले, वह एक प्रकाश तकनीशियन, अंग्रेजी शिक्षक और डेटा सेंटर इंजीनियर थे।

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