Kürzlich sind Artikel über die Erstellung von LED-Würfeln im Portal erschienen. Dies sind Spielzeuge, die ein dreidimensionales Bild erzeugen können, aber eine große Auflösung ist sehr problematisch und zeitaufwändig. Die meisten Arbeiten beschränken sich auf das 3x3x3-Format oder bestenfalls auf das 5x5x3-Format. Nach einer Weile fand ich meinen alten 10 "Boden" -Würfel, restaurierte ihn ein wenig und beschloss, über meine Erfahrungen bei der Erstellung des Geräts zu schreiben.
Ich habe den ersten Würfel 2012 irgendwo gelötet, für ein Geschenk mit einer Auflösung von 4x4x4, er verwendete vorgefertigte Schaltungen und ein Programm, das im Internet gefunden wurde. Mitgenommen entschied ich mich, dasselbe für mich selbst zu tun, aber indem ich die Auflösung auf 5x5x5 erhöhte. Er stellte die Schaltung unter Verwendung einer vorgefertigten Lösung her, indem er die Logik des Anlegens von Spannung an die Beine der LEDs vollständig kopierte.Ich muss sagen, dass in diesen Würfeln die LEDs vollständig von den Schlussfolgerungen des MK abhingen, also musste ich den MK mit vielen Beinen nehmen, weil sie bereits 25 nur für die Spalten und 5 für die Zeilen benötigten. In der Lücke zwischen MK und LED gab es nur einen Strombegrenzungswiderstand, und die Spannung an den "Böden" floss durch den Feldeffekttransistor zur Erde.
Dann bestellte ich 1000 Dioden bei Ebay und beschloss, einen nach meinen Maßstäben sehr großen Würfel zusammenzubauen. Übrigens haben meine kleinen Experimente dazu geführt, dass Dioden mit einem großen Strahlungsmuster die beste Wahl getroffen haben. Sie sind nicht wie üblich länglich, sondern bilden eine Halbkugel, ihr Leuchten ist aus fast allen Winkeln sichtbar, Sie können sie auf Anfrage Strohhut führen. Sie kosten mehr, aber sie leuchten viel spektakulärer. Das Löten eines Würfels ist ein weiterer Test. Hier, wie im Fall, hat mir mein guter Freund geholfen, da ich stark an solche mühsame Arbeit angepasst bin. Sie mochten alle anderen, bohrten Löcher für die Kappen der Dioden und machten eine 10x10-Matrix. Dann löten wir alle Böden separat und legen sie übereinander. Der Vorgang dauerte ca. 3 Tage, fast ohne Sitz vor dem Lötkolben.
Das Gehäuse besteht aus gewöhnlichem Plexiglas, das wir freundlicherweise auf Laserschneiden zugeschnitten haben. Sie sind mit Cosmofen PMMA verklebt, wie ein spezieller Kleber für Plexiglas. Gewöhnlicher Sekundenkleber ist zwar nicht schlechter, erfordert jedoch mehr Genauigkeit, denn wenn Sie zu viel auftragen, besteht keine Möglichkeit, ihn abzuwaschen.
Auf der unteren Plattform wurden im Voraus 100 Löcher für LEDs beim Laserschneiden umrissen. Einfach mit einem Schraubendreher zu bohren, den gelöteten Würfel vorsichtig dort eintauchen und die Adapter von unten löten.
Um die Elektronik zu verbergen, musste ich den Boden des Würfels anpassen und einfärben. Diese Aufgabe war einfach. Hauptsache, wir haben aus früheren Erfahrungen mit dem Malen eines kleinen Würfels gelernt. Sie müssen in einem Winkel malen, vorzugsweise von oben nach unten, damit die Farbe unter dem Einfluss der Schwerkraft nicht in die geklebten Lücken der Gesichter eindringt.
Nun musste noch herausgefunden werden, wie der Würfel mit der Basis in einem dekorativen Etui befestigt werden kann. Die Plattform musste an der Verbindungsstelle mit dem lackierten Teil mit Löchern befestigt werden. Hierzu wurden kleine Plexiglasquadrate mit eingeschraubten Schrauben geschnitten. Sie mussten so klein gemacht werden, dass der Würfel der Dioden an seinen rechtmäßigen Platz „kriechen“ konnte. Die Quadrate sind intensiv mit Sekundenkleber überflutet, es bleibt ausgezeichnet. Auf der Plattform selbst wurden ebenfalls Löcher gebohrt und der Würfel mit Muttern befestigt.
Oh ja, wir müssen noch darüber sprechen, wie wir es nach dem Löten gereinigt haben. Sie löten einen Würfel unter Verwendung von LTI 120, alle Dioden waren in gelber Plakette aus Kolophonium. Es gab kein so großes Ultraschallbad und nichts wurde sogar manuell mit einer Bürste gereinigt. Übrigens werden Dioden durch Aceton leicht trüb, was nicht akzeptabel ist. Die Lösung wurde unerwartet durch Versuch und Irrtum gefunden - Ammoniak. Wir haben es von einem ehemaligen Glasreiniger in einen Behälter geladen - und auf einen Würfel gepustet. Dann fünf Minuten warten und mit Wasser abspülen. Andererseits Ammoniak - also ungefähr vier Ansätze und der Würfel leuchtete in Reinheit.
Nach der Endmontage nahm der Würfel die folgende Form an:
Leider wurde der Entwurfsprozess der Elektronik nicht sehr sorgfältig angegangen, und als Ergebnis löten sie die Matrix analog zu alten Würfeln, es gab eine gemeinsame Kathode auf den Böden und die Säulen wurden durch Diodenanoden beleuchtet. Diese Lösung ist unter dem Gesichtspunkt der Versorgung der Säule mit einem großen Strom nicht sehr rentabel, da in einem 5-stöckigen Würfel für eine gute Helligkeit die Stromversorgung eines Stroms ausreicht und in einem 10-stöckigen Würfel mindestens das Zweifache des Stroms benötigt wird.Ich habe nicht viel über dieses Problem nachgedacht und die erste Karte wurde mit den bekannten Schieberegistern 74hc595 erstellt, da ich bereits Erfahrung mit ihnen hatte. Die Schaltaufgabe wurde vom AtMega128 MK ausgeführt, und Feldeffekttransistoren steuerten den Strom auf den Böden.
Nachdem ich alle Elemente versiegelt und dieselben Widerstände verwendet hatte, schrieb ich ein einfaches Programm und war schockiert, dass der Würfel nur im Dunkeln mit Vergnügen betrachtet werden kann. Am Nachmittag passte die Helligkeit nicht und dies wurde nicht durch Softwaremethoden gelöst. Die Frage ist nicht kompliziert - ich dachte und versiegelte die Widerstände mit einem niedrigeren Nennwert, in der Hoffnung, dass etwa 70 mA zu den Dioden gehen würden. Nach dem Einschalten verstärkte sich die Enttäuschung noch mehr - der Würfel zeigte fast nichts und beleuchtete seltene Dioden, aber er war hell. Nachdem das Datenblatt bei 74hc595 geöffnet wurde, wurde alles klar - die Spannung an den Ausgängen wurde für Ströme von nicht mehr als 8 mA normalisiert, und der Gesamtstrom durch die Erdungs- und Stromkabel sollte 70 mA nicht überschreiten, was für uns absolut nicht geeignet war.Er begann Mikroschaltungen zu untersuchen, die für diese Aufgabe geeignet waren. In unserer südlichen Hauptstadt war fast nichts verfügbar, und von allen Datenblättern von Mikroschaltungen, die für Hochstrom ausgelegt sind, bemerkte ich ein Problem: Sie enthalten alle ein Darlington-Paar in der Endphase und verbinden den Ausgangskontakt mit dem Boden in den Schemata im Datenblatt. Für unsere Würfelkonfiguration, bei der sich die Kathode auf dem Boden befand, passte dies nicht. Nachdem ich mir die Schaltung des beliebten uln2003 angesehen und Analoga auf LED-Matrixtreibern gesehen hatte, stellte ich fest, dass diese Lösung in keiner Weise angewendet werden konnte:
Nachdem ich später das Design beliebter Chips untersucht hatte, entschied ich, dass es einfacher ist, Plus über einen leistungsstarken Transistor und Säulen mit Plus auf die Böden aufzutragen mit ULN2003 auf den Boden werfen, d.h. Erstellen Sie ein Würfeldiagramm mit einer gemeinsamen Anode.In der Verzweiflung, eine Lösung zu finden, wurde der Würfel auf unbestimmte Zeit verschoben, als er plötzlich für ein Ereignis dringend benötigt wurde. Wir hatten drei Tage Zeit, um es bei normaler Helligkeit laufen zu lassen. Sie haben eine einfache Lösung gefunden - an jedem 74hc595-Ausgang hängen wir einen normalen Transistorschlüssel auf und invertieren die Bits im Programm. Eine Packung einiger einfacher BC846Bs, die schon lange mit EBAY herumliegen, wurde ausgepackt und das Board schnell gezüchtet.
Es stellte sich als umständlich heraus, aber der Mikrocontroller wurde entfernt. Nur von der alten Platine haben wir drei Steuerkabel an ein neues übergeben, falls wir in Zukunft auf stm32 oder eine andere Schaltungslösung umsteigen sollten. Nachdem alle Schlussfolgerungen miteinander verbunden waren, startete der Würfel und erfreute uns mit einem hervorragenden Bild.
Ich habe den Quellcode für solche Programme nirgendwo gefunden, und meine Schreibfähigkeiten waren alles andere als ideal. Da das Ergebnis jedoch erzielt wurde, werde ich den Algorithmus kurz beschreiben.Das Programm wurde zu diesem Zeitpunkt in CodeVision geschrieben und die Effekte wurden von einer Hoteldatei in die Hauptliste geladen. Zunächst wurden Unterprogramme zum Aufteilen einer zehnstelligen Binärzahl in 10 separate Variablen für jede Zeile geschrieben und diese 100 Variablen an Schieberegister, Nullstellen und Verzögerungen gesendet, um Stockwerke zu bilden. All dies führte zu einem Format, das beschrieb, was wir auf einer bestimmten Etage sehen (Einheiten sind beleuchtete Dioden):a=0b1000000001;
b=0b0000000000;
c=0b0000000000;
d=0b0001111000;
e=0b0001111000;
f=0b0001111000;
g=0b0001111000;
h=0b0000000000;
i=0b0000000000;
j=0b1000000001;
addr();output_shift();
level1();
Die Aufschlüsselung der Nummer Typ 0b0001111000 wurde mit einem einfachen Algorithmus durchgeführt.if (a>0b0111111111) {
out[1]=1;
a=a-0b1000000000;
}
if (a>0b0011111111) {
out[2]=1;
a=a-0b0100000000;
}
usw.Überprüfen Sie das höchstwertige Bit im Vergleich auf Null oder Eins. Wenn mehr, setzen Sie die Registervariable auf eins und reduzieren Sie die Zahl um diese Ziffer. Wir führen diese Operation zehnmal aus, um alle 10 Werte für eine Zeile auszuwählen und sie in temporären Variablen des Schieberegisters zu speichern, die wir dann sofort an die Anzeige senden.Es macht keinen Sinn, das Verfahren für die Arbeit mit einem Schieberegister zu beschreiben, da es an vielen Standorten zerlegt wurde. Nachdem alle 10 Ebenen beschrieben wurden, wird dies alles in eine dynamische Anzeigeroutine geleitet, in der dieser gesamte Zyklus die erforderliche Anzahl von Malen wiederholt wird (die Zeit jedes Rahmens wird für jeden Rahmen eingestellt), um das menschliche Sehen zu täuschen. Natürlich kann das Schreiben eines Effekts bei großen Würfeln zu einer Qual werden, und Sie müssen eine Computerschnittstelle erstellen. Aber für uns habe ich schnell mehrere Effekte zusammengestellt und in den avrmega128 MK geworfen, der fast 20% des Flash-Speichers beansprucht.Und natürlich, was für ein 3D-Würfel ohne endgültiges Video. Leider habe ich es nicht geschafft, die Einstellungen an der Kamera so einzustellen, dass sie die Farbenpracht des Würfels wiedergeben. Dann verschmelzen die Dioden miteinander. Dann sind sie zu dunkel. Ich habe abwechselnd mit einer Action-Kamera fotografiert, um einen Effekt zu erzielen.Ich hoffe, dass unsere Erfahrung bei der Erstellung des Cubes und die zulässigen Fehler für jemanden von Nutzen sind, da wir dies vor etwa zwei Jahren getan haben und es dann nur wenige Informationen zu dieser Art von Geräten gab. Kürzlich habe ich es im Keller gefunden, gereinigt und in mein Geschäft gestellt, alle Kunden mögen es, jeder fragt, wo sie es gekauft haben, und habe fast immer ein paar Minuten lang die Auswirkungen untersucht.