Меню

06.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~17 мин.

Разноцветный LED-куб «Инфинити» своими руками

Цена: ¥188 — $31.25

Всем доброго времени суток! Предлагаю на Ваш суд обзор на Kit набор для сборки светодиодного куба 8х8х8. К особенности куба можно отнести наличие платы синхронизации с ПК и специального ПО для визуального создания анимации. Всех кому интересно прошу под кат и предупреждаю картинок много. Раньше уже собирал вариант 4х4х4, но захотелось чего-то большего, и с более простым вариантом создания эффектов, так что решил попробовать этот набор. Набор приехал в общей посылки от посредника, при заказе решил взять с акриловым корпусом, и думаю, поступил не совсем правильно. Вес корпуса это больше чем половина от веса всего набора, а для доставки это важно. Набор заказывал на странице производителя компании YFRobot, весь набор был запакован в добротную коробку.Коробка Внутри обнаружилась материнская плата, плата синхронизации и управления, пакет со светодиодами, блок питания, пинцет, пакет с дополнительными элементами и корпус. К сожалению инструкции, к набору не прилагается, так что придется пользоваться картинками со страницы заказа и форумом производителя.Немного подробнее про комплект. Пинцет, ничего особенного средней паршивости.

Блок питания, 5В 2А вилка китайская. Будущий корпус, все панели в защитной бумаге, порезка вроде как хорошая. Материнская плата дополнительно упакована в пленку. В пакете с дополнительными компонентами нашелся аудио кабель и как я понимаю делитель аудио сигнала между кубиком и колонками. Пакет с контактами, которые нужно будет запаять на плату и в них, потом устанавливать куб. В моем первом кубе производитель предлагал добывать такие стойки путем кромсания разъема, тут все сделали за нас заранее. Четыре латунные стойки с пятью винтами. Набор пластикового крепежа, как я понимаю для сборки корпуса. Пять светодиодов, четыре размещаются по углам платы, пятый про запас. Немного провода в серой изоляции, его предлагают использовать для подключения контактов уровней при сборке. И собственно пакет с кнопками и разъемами, за исключения светодиодов это то немного что придется паять при сборке.О микросхемах и платах. В отдельном пакете в наборе лежала плата синхронизации. Листая форум производителя, понял, что первые модели этого, куда были рассчитаны для работы вместе с Arduino, а потом производитель сделал эту плату. По сути, и есть Arduino просто из нее удалили все не нужно для работы этого куба. На плате размещается контроллер Atmel 328P давно ставший типовым для ардиунок. Микросхема флеш памяти 25Q32BVSIG объемом 32 мбит с spi интерфейсом. Ну и конечно микросхема USB-to-UART конвертер в данном случае его роль выполняет чип SIL 2104 На материнской плате куба производитель заранее распаял девять сдвиговых регистров 74HC595D. Сборку транзисторов Дарлинга ULN2803AG И если я не путаю то мощный полевой транзистор AO4409, ну или сборка из трех транзисторов с общим затвором, если быть точным. С обратной стороны платы элементов нет, только разлинеенная сетка для сборки матриц светодиодов. Там же находить название производителя, модель и как я понимаю год выпуска модели куба.Сборка Для начала было не понятно как правильно собирать сами матрицы. Тут немного помогла картинка со страницы заказа. Гуг переводчик с телефона по фото смог сказать, что анод нужно оставлять ровный и гнуть необходимо катоды. Там же на странице заказа показали, как использовать плату для сборки матриц. Ну, раз все понятно пробуем собрать. Сначала прикручиваем к плате ножки из стоек. И откладываем плату и все остальное подальше. Теперь предстоит очень умиротворяющие занятие, согнуть одну из ножек на 512 светодиодах, а кучка с диодами немаленькая. Кстати в комплект производитель положил светодиоды с очень длинными выводами, как будто они специально сделаны для сборки в такие вот конструкции. После изгибания начинаю собирать будущие линейки по восемь светодиодов. Для крайних в ряду светодиодов ножку нужно гнуть еще и в бок. В будущем эти ножки послужат для соединения решёток светодиодов между собой После того как все установлено можно паять. В итого получаются вот такие линейки по восемь светодиодов. А это финал, спаянны все 64 линейки, осталось 17 светодиодов. Общее время на сборки линеек почти пять часов с учетом того что часть сборки снималась на видео. Для сборки линеек в матрицы, производитель рекомендую запаять на плату контактные стойки и использовать их в качестве кондуктора. Теперь можно, кстати, посмотреть на эти самые стойки и поближе. Внутри вроде бы есть подпружиненные контакты, во всяком случае, ножку светодиода держит надежно. Решил не распаивать сразу все, а обойтись частью, мне так проще было собирать. Вот так это примерно должно выглядеть. К сожалению фото, в процессе сборки не получилось. Первая готовая матрица. Время на сборку из уже готовых линеек 30 минут.

На сборку всех восьми матриц ушло около трех с половиной часов, хотя со временем и пришел опыт, но быстрее чем 20 минут на матрицу не получилось.Что-то мой проект выходного дня начинает превращаться в долгострой. Контроллер в процессе приемки работы. После сборки всех матриц можно запаять все оставшиеся детали. В том числе и разъемы для контроллера. И установить контроллер на место. Теперь можно приступать к установке матриц светодиодов на плату и формировать кубик. После того как все 8 матриц установленный нужно используя оставшиеся ножки светодиодов (те самые последние в ряду который загибались в сторону) связать светодиоды в горизонтальные ряды. И подключить каждый ряд к своему контакту на плате. Комплектного проводка мне на весь кубик не хватило. После включения кубик заработал, но показывал какое-то непонятное мигание, так что самое время разобраться с программным обеспечением. Первое что нужно сделать это поставить драйвера на USB-to-UART конвертор. Тут все просто микросхема популярная найти драйвер можно в сети без проблем. Далее задача немного посложнее найти само ПО для управления кубом. Производитель выпускает программу Magic_LightCube V2.4 и она есть в свободном доступе на сайте разработчика. Только сайт весь на иероглифах и закачка файлов с него доступна только для зарегистрированных пользователей, а для регистрации нужен китайский номер телефона, тут мне помогла техподдержка посредника, они скачали для меня архив с программой и выслали его мне на почту. Первый запуск закончился вот таким красивейшим окошком с сообщением о том, что все пропало. Решается все установкой библиотеки MSCOMM32.OCX по инструкции из интернета или с сайта производителя, если вы знаток китайского. И наконец, можно запустить программу управления кубиком. Тут мы можем либо открыть заранее заготовленные эффекты «Красная стрелка» и запустить их просмотр «Зеленая стрелка» Или нарисовать что-то самостоятельно, хотя на самом деле все делается не так как на картинке.Заранее прошу прощения за терминологию, давненько я не открывал учебник по геометрии. В верхней части окна программы расположены 24 квадрата по 8 в ряд, каждый из квадратов отвечает сетку светодиодов, показанную в одной из трех проекций. Система координат и названия плоскостей подписаны справа в углу окна. Сами светодиоды это маленькие квадратики внутри больших квадратов. Рисовать можно просто кликая мышкой по квадратикам, синий квадратик значит, светодиод будет гореть, серый значит, не будет. Таким образом, включая и выключая квадраты можно создать один кадр будущей анимации. После того как кадр создан его можно отправить на куб для просмотра нажав кнопку «Send«, если результат Вас устраивает его можно добавить к списку кадров кнопкой «Add» и приступать к созданию нового кадра. Для более быстрого создания шедевра служат кнопки X ± Y ± Z ±, с их помощью можно сдвигать ранее нарисованное на одну клеточку в одной из плоскостей, функция очень помогает для создания эффекта движения. Ну и еще три кнопки, которые могу облегчить жизнь художнику ALLON/ALLOFF — включает или выключает сразу все светодиоды.Reverse — инвертирует состояние светодиодов, включает выключенные и выключает включенные. В процессе создания анимации можно кликать по уже добавленным кадрам и просматривать их прямо на кубе. После создания все кадров будущей анимации их нужно выделить и добавить к списку анимации кнопкой со стрелкой «->» предварительно задав имя анимации. Кнопками Play и Stop можно запуска и останавливать воспроизведение анимации из списка, а регулятором скорости задавать часто смены кадров анимации тем самым управляя скорость воспроизведения. Ну и наконец, если получившаяся анимация Вас полностью устраивает кнопкой OFF-Line ее можно загрузить на флешку куба что бы можно было проигрывать ее без подключения к компьютеру. К сожалению, одновременно в кубе можно хранить всего одну анимацию. А теперь пару слов о минусах этого кубика, а они, к сожалению тоже есть. Первый минус это работа со звуком, вернее полное отсутствие работы со звуком, каких либо эффектов или еще чего на данный момент нет. Разработчики говорят, что это все будет в будущем, так как ПО все еще находится в разработке, а пока что дают исходный код для прошивки контроллера и предлагают дописать требуемое самому. То же самое касается и светодиодов по углам куба, они есть, а вот кода для работы с ними нет, хотя последнее, на мой взгляд, даже к лучшему потому как они только отвлекали бы от самого куба. Ну и, пожалуй, самый главный глюк куба это самопроизвольное включение двух его рядов, при работе это выглядит вот так. На все мои вопросы в чате производителя мне ответили, что это мой косяк, и нужно проверять пайку. Честно проверил, каких либо косяков не увидел. Зато в процессе выяснения столкнулся с тем что этот глюк зависит от того что и как отображается на кубе, например при последовательно включении выключении рядов такого глюка не возникает. Возможно я конечно и не прав, но если это ошибка в пайке то она должна проявляться всегда вне зависимости от того какая анимация идет на кубе. Так что я больше склоняюсь к глюку одного из сдвиговых регистров или к ошибке в прошивке контроллера, хотя может быть я и заблуждаюсь. В любом случае пока что в чем проблема я так и не понял. Видео сборки и демонстрация работы ПО Покупал через посредника YoyBuy Посылка весила 2.5 кг доставка обошлась 43$,. Вес комплекта 0.92 кг. Доставка службой EMS заняла полторы недели.Вывод Вот даже не знаю что сказать, с одной стороны это супер, очень понравился и процесс сборки и результат даже с учетом тех особенностей работы, которые есть. С другой стороны сборка заняла много времени, так как я мог уделять кубику только вечера по выходным весь процесс сборки занял у меня почти месяц, так что если кто-то решит повторить процесс готовьтесь к долгой и довольно монотонной работе. Заранее приношу свои извинения за орфографию и грамматику текста, все допущенные ошибки сделаны не специально, а только по незнанию и в связи с несовершенством программ автоматической проверки текстов. Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта. Привет, Pikabu! В этом посте я бы хотел показать вам как можно самому сделать светодиодный куб 4х4х4 на Arduino Nano 3.0. На видео вы можете посмотреть как работает такой куб.

Данный пост делался для людей которые плохо разбираются в электронике и потому я попытался все расписать максимально подробно и понятно.

А теперь начнем.

1) Для начала соберем все необходимые элементы:

а) Нам понадобятся светодиоды, вы можете выбрать любой яркости и любого цвета какой захотите, лично я выбрал светодиоды синие круглые 5 мм, стоимость одного светодиода обошлась для меня в 5 рублей. Всего нам понадобятся 64 светодиода, я взял 70, т.к. бывает, что некоторые светодиоды могут быть бракованными или в процессе эксплуатации или проверки банально сгореть, поэтому запасные будут не лишними.

б)Резисторы на 680 Ом. Всего нам нужно 4 штуки.в) Если светодиоды — это будет наше тело, то Arduino это наш мозг, а без мозга тело не работает. А именно нам нужен микроконтроллер Arduino Nano 3.0. Платить почти тысячу рублей мне как то не хотелось, поэтому я заказал на AliExpress всего за 150 рублей.г) Конечно же питание и тумблер. В качестве питания нам понадобится батарейка типа Крон на 12 Вольт. А клемму, которую можно увидеть слева от батарейки на фотографии, я в процессе заменил на отсек для кроны, отсек для кроны стоит 50 рублей.

д) В качестве кнопки вкл/выкл я использовал тумблер, который стоит около 20 рублей, только выбирайте тумблер или обычные кнопки (например, такие какие у вас стоят на сетевом фильтре) так чтобы его рабочее напряжение не превышало напряжение батарейки, то есть 12 Вольт.

е) Ну и конечно же нам понадобятся провода, для куба я приобрел монтажный провод с сечением 0.14 кв.мм, лично мне хватило 3 метра и В даже большой кусок еще остался. Метр такого провода стоит 10 рублей.

ж)Корпус. Корпус необходимо выбирать исходя из размеров куба и проводов которые будут торчать снизу куба. В качестве корпуса я взял пластмассовую баночку, по диаметру она идеально подошла к кубу, а высота баночки 8 см.Необязательно искать готовый корпус, корпус при желании можно сделать и самому.

ЦВЕТОМУЗЫКА НА ARDUINO

2) Когда вы собрали всё необходимое, можно приступать к сбору. Начнем собирать куб по слоям.

а) Для того чтобы правильно собрать куб, нам нужно разобраться где у светодиода плюс, а где минус. У светодиода плюсом является анод, это самая длинная ножка, а минусом как вы уже догадались является короткая ножка, она же катод.

б) Чтобы спаять слои одинаковыми, нужно светодиоды закрепить. Можно взять дощечку и сделать в ней 16 отверстий, я же использовал пеноплекс. Расстояние между светодиодами должно быть чуть меньше самой длинной его ножки, чтобы можно было их соединить.

В в) Итак, нам необходимо спаять 4 слоя светодиодов по 16 в каждом, а затем все 4 слоя спаять в один объёмный куб. Ставим первые 16 светодиодов в проделанные отверстия и отгибаем наши плюса так, чтобы все светодиоды соединились, как показано на фото ниже. На всех слоях ваши минуса(ножки торчащие вверх) должны находится на все слоях в одинаковом положении, чтобы их можно было слои соединить между собой. В Важно: по краю в двух местах у вас не получится соединить(на фото эти места около двух черточек), т.к. ножек светодиодов не хватает, поэтому если у вас есть лишние светодиоды, то можете оторвать у них ножки и припаять в эти места.

В результате должны получить вот такую картину. И таких слоев мы должны сделать еще три, всего должно получится 4.

г) Я повторюсь, что очень важно. чтобы ножки торчащие вверх(минуса), на всех слоях находились в одинаковых местах, чтобы можно было легче соединить их в процессе объединения. Если у вас возникает такая проблема что вы не можете соединить минуса слоев, то просто отогните ножки, как показано на рисунке.

Слои могут выходить у вас кривыми, это не страшно, первый блин комом, у меня то вообще жуть какая получилось, но это не критично особенно для первого раза.

д) Когда все 4 слоя будут собраны, мы их должны объединить в один. Все что нам тут нужно это соединить минуса которые мы специально отогнули в пункте 2.г.

3) Примемся за наши мозги. Нам нужно записать алгоритм работы нашего куба в контроллер, с помощью программы Arduino, найти и скачать ее вы можете без проблем в интернете. Если вы программист то думаю вы сможете сами придумать алгоритм работы вашего куба, ну а для тех кто не знает как программировать, для вас я выложу готовый скетч, все что вам понадобится это открыть его и делать все как на скриншотах:

Что такое Ардуино? Это свобода для изобретателя

а) Подсоединяете Arduino Nano через микро USB к компьютеру.

б) Открываете скачанный скетч и у вас должна запуститься программа Ардуино. Затем выбираете вкладку инструменты-плата-Arduino Nano.

ссылка на скетч: https://drive.google.com/drive/folders/0B3deno0IopUcWk1yYjk2…

в) Затем там же инструменты-процессор-ATmega 328.

г) И выбираете порт, у меня это был СОМ4, у вас может быть другой, но не 1-ый!

д) И финальный штрих, скетч-загрузка. После завершения загрузки можете смело вынимать Arduino Nano из USB.

4) В качестве корпуса я выбрал круглую пластмассовую баночку, но вы можете взять что угодно, главное проделать отверстия для ножек и сделать небольшое окошко для 4-х проводов, провода будут крепиться с боку с края каждого слоя, 1 провод на один слой.

а) Когда вы выбрали корпус и сделали все необходимые отверстия, можете ставить ваш куб и закреплять его. После того, как вы закрепили его, начинаем припаивать провода, согласно рисунку. Красным крестиком указано место где будут крепиться 4 провода с боку.

б) Теперь нам необходимо соединить плюса, для этого используем 4 резистора. Ранее я говорил что в корпусе необходимо сделать окошко для проводов, вот через это окно у нас будут соединены слои как показано на рисунке.

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ

Если смотреть по оси Y, то слой 4(верхний) должен присоединиться к контакту А0, 3 к А1 , 2 к А2, 1 к А3.

в) Теперь осталось припаять питание. Плюс батарейки нужно припаять к контакту UIN, а минус к GND. Эти контакты должны находиться на той же стороне что и контакты А0-А7.В Тумблер же я припаял между UIN и плюсом батарейки.

г) Установите все в корпус.

5) Запускайте и наслаждайтесь.

Спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь, что мой пост окажется полезным для вас.

• 30.10.18 CUBE_Gyver_v2: добавлена новая версия для нового видео

</span>Внимание! 30.10.2018 обновлён архив проекта, добавлена новая версия!

Большой светодиодный куб на Arduino и сдвиговых регистрах. 512 светодиодов, 10 режимов анимации (можете дописать свои!).
Куб имеет две кнопки, обеспечивающие переключение режимов вперёд/назад, удержание кнопки увеличивает и уменьшает скорость текущей анимации.
Проект собран на печатной плате, что позволило уменьшить трудозатраты на соединение компонентов, а также уместить всё в компактный корпус!
Куб использует динамическую индикацию (послойная отрисовка) и потребляет всего около 0.5 А, когда светятся все 512 светодиодов.
Долгий и интересный процесс пайки самого куба показан на видео ниже. Использованы длинноногие светодиоды, куб спаян только их ногами. Края соединены и усилены железной проволокой (10 линий).
Добавлены игры: 3D змейка и туннель

ПОДРОБНОЕ ВИДЕО ПО ПРОЕКТУ

В данном видео показан полный и максимально подробный процесс разработки и изготовления устройства, а также обзор его возможностей и функций, всё это с приятным монтажиком, музычкой и комментариями. В общем, приятного просмотра!

СХЕМЫ, ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

Схема 1

Джойстик и кнопка

МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ

Ссылки на магазины, с которых я закупаюсь уже не один год

Вам скорее всего пригодится:

Arduino NANO с ногами http://ali.pub/2avsvp http://ali.pub/2avsw3
Arduino NANO без ног http://ali.pub/2avsyf http://ali.pub/2avsz7
Светодиоды с длинными ногами 100 штук
- Синие http://ali.pub/2avtgw
- Розовые http://ali.pub/2avtha
- Красные http://ali.pub/2avti2
- Зелёные http://ali.pub/2avtj1
- Жёлтые http://ali.pub/2avtk7
Светодиоды по 10 штук
- Синие http://ali.pub/2avtnp
- Розовые http://ali.pub/2avtrz
- Красные http://ali.pub/2avtw2
- Жёлтые http://ali.pub/2avu14
- Зелёные http://ali.pub/2avu1i
Сдвиговые регистры 74hc595n http://ali.pub/2avx3k
Транзисторы bd241c http://ali.pub/2avx20
Резисторы http://ali.pub/2avx54
Транзисторы TIP41C (на всякий случай) http://ali.pub/2avx63
Макетка 8 на 12 см http://ali.pub/2avxad
Гребёнка http://ali.pub/2avxen
Кнопки и стойки ищите в любых магазинах для радиолюбителей, так как у китайцев можно купить только мешок 100 штук!

ПРОШИВКА И НАСТРОЙКА

Содержимое папок в архиве

libraries – библиотеки проекта. Заменить имеющиеся версии
CUBE_Gyver – прошивка для Arduino, файл в папке открыть в Arduino IDE (инструкция)
schemes – схемы и печатки

Как прошить?

ЕСЛИ ЭТО ПЕРВЫЙ ОПЫТ РАБОТЫ С ARDUINO – посмотреть ВИДЕО о платформе с целью ознакомления, далее скачать, установить и настроить необходимые для работы программы согласно СУПЕР ПОДРОБНОЙ ИНСТРУКЦИИ (там даже видео версия есть!).
Скачать архив с проектом напрямую, или с GitHub (кнопки чуть выше)
Подключить Ардуино к компьютеру при помощи Data-кабеля
Открыть файл прошивки желаемой версии (файлы прошивок .ino лежат в одноимённых папках)
Настроить Arduino IDE (COM порт, куда подключена плата; подключенная модель Arduino, как в статье из первого пункта)
Настроить что нужно в прошивке, нажать загрузить
Если происходит ошибка компиляции или ошибка загрузки, читать 5-ый пункт в ЭТОЙ СТАТЬЕ

Настройки в прошивке

#define INVERT_Y 1    // инвертировать по вертикали (если дождь идёт вверх)  #define INVERT_X 0    // инвертировать по горизонтали (если текст не читается)    // текст для режима текста  String disp_text = "AlexGyver xyz";

Дополнительно

Транзисторы любые NPN с коэффициентом усиления больше 40 (я проверял TIP41C и bd241c)
Светодиоды берите на желаемый цвет =)

АЛГОРИТМ РАБОТЫ

// основная магия происходит здесь, где массив данных cube   // отправляется на сдвиговые регистры  void renderCube() {    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {      digitalWrite(SS, LOW);      if (INVERT_Y) SPI.transfer(0x01 << (7 - i));  // это слои, инвертированные      else SPI.transfer(0x01 << i);                 // слои      for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {        if (INVERT_X) SPI.transfer(cube[7 - i][j]);  // а вот тут уже колонны        else SPI.transfer(cube[i][j]);      }      digitalWrite(SS, HIGH);    }  }

Используемые источники: