Einfacher Arduino RGB LED-Würfel (3x3x3) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Ich habe mich mit LED Cubes beschäftigt und festgestellt, dass die meisten von ihnen entweder zu kompliziert oder zu teuer waren. Nachdem ich mir viele verschiedene Würfel angesehen hatte, entschied ich mich schließlich, dass mein LED-Würfel sein sollte:

• einfach und einfach zu bauen
• bezahlbar
• sehr stylisch und extravagant

Nachdem ich mehrere Arduino LED Cubes gebaut habe, kann ich glücklich sagen, dass ich einen wirklich cool aussehenden außergewöhnlichen Cube geschaffen habe, der meinen Zielen entspricht.

Jetzt zeige ich Ihnen in diesem Instructable, wie Sie Ihren eigenen RGB-LED-Würfel bauen.

Benötigte Zeit:

über ein Wochenende

Kosten:

20-50€ je nachdem wo du kaufst.

Schritt 1: Ausrüstung und Materialien

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Schneidezange (zum Schneiden des Drahtes)
• Spitzzange (um die LEDs und den Draht zu biegen)
• 3D-Drucker (OPTIONAL)
• Helfende Hände (nicht notwendig, aber unbedingt ratsam)

Teile:

• 27 x ws2812b LEDs

  • Amazonas (50 Stück)
  • Aliexpress (50 stücke)

• 1 x 150 Ohm Widerstand

  • Amazonas (200 Stück)
  • Aliexpress (100 stücke)

• 1 x Arduino Nano

  • Amazon (3 Stück)
  • Aliexpress

• eine Rolle versilberter Kupferdraht

  ~2$ in deinem örtlichen Bastelladen

• Kleber

• Prototyping-Leiterplatte / Kunststoffplatte

  • Amazonas
  • Aliexpress

Die Gesamtkosten dieses 3x3x3-Würfels betragen etwa 18 $, wenn Sie alles bei Aliexpress kaufen.

Software:

• Arduino-IDE (kostenlos)
• CUDA (oder Ihr eigener Slicer für Ihren 3D-Drucker)

Schritt 2: Vorbereitung zum Löten

Zuerst müssen wir eine Schablone erstellen, damit es einfacher ist, die LEDs zusammenzulöten. Ich habe dafür eine Prototyping-Platine verwendet und zwei Löcher für die mittleren Pins der LED markiert, die für die Stromversorgung sind (wie auf der Grafik zu sehen).

Als ich eine 5x5x5-Version dieses Würfels gebaut habe, habe ich eine Plastikplatte für die Schablone verwendet, was auch sehr gut funktioniert hat. Wenn Sie Kunststoff oder Holz verwenden, sollten Sie die beiden Löcher im Abstand von etwa 2, 4 cm (oder 0, 95 Zoll) bohren.

Schritt 3: Biegen und Platzieren der LEDs

Für diesen Schritt benötigte Teile:

• 27 ws2812b 8mm LEDs
• versilberter Kupferdraht
• Leiterplatten-Prototyping

In diesem Schritt müssen Sie die Pins von 18 LEDs wie im Bild oben gezeigt biegen. Die restlichen 9 LEDs müssen so gebogen werden, dass die "Flat Side" in die andere Richtung zeigt. Danach müssen 9 LEDs mit der flachen Seite auf der gleichen Seite auf das Steckbrett / die Kunststoffplatte gelegt werden.

Zusätzlich müssen 18 Drahtstücke durchtrennt werden. Sie müssen ca. 2 cm länger sein, als Ihre LEDs hoch sind. Für mich stellte sich heraus, dass dies ungefähr 6 cm (oder 2, 4 Zoll) war.

Schritt 4: Löten der Leistung

Jetzt löten Sie die Spitze des Drahtstücks an die obere LED, wie im ersten Bild gezeigt. Dann löten Sie den Draht an die LEDs unten. Stellen Sie sicher, dass sich keine Drähte berühren, sonst gibt es einen Kurzschluss; Löten Sie dann die anderen Drähte an die LEDs.

Schritt 5: Löten der Datenpins

Dies sollte einfach sein. Sie müssen nur die Datenpins der LEDs ausrichten und wie im Bild gezeigt zusammenlöten.

Schritt 6: Entfernen der LEDs und Schneiden der LED-Pins

Sie können die LEDs aus der Schablone entfernen, indem Sie sie einfach auf eine ebene Fläche drücken, wie in Bild eins gezeigt.

Nach dem Entfernen der LEDs müssen Sie die restlichen Enden der LED-Pins abschneiden. Danach sollte es wie in Bild 3 und 4 aussehen.

Schritt 7: Die Datenleitungen der Schichten zusammenlöten

Zuerst müssen die zuvor gelöteten vertikalen Lagen in Form gebracht werden. Während Sie darauf achten, dass der Abstand zwischen den Reihen gleich ist, löten Sie die Datenpins wie in den Bildern gezeigt zusammen.

Schritt 8: Anschließen der Stromkabel

Nun biegen Sie die Enden des versilberten Kupferdrahtes wie in den Bildern gezeigt. Es ist sehr wichtig, die Drähte so zu kreuzen, dass GND mit GND und 5V mit 5V verbunden ist.

Die Drähte der äußeren Lagen sollten nach außen gebogen werden.

Nachdem Sie alle Drähte gebogen haben, fahren Sie fort, sie zusammenzulöten.

Schritt 9: Anschließen der Stromkabel Teil: II

Jetzt ist es an der Zeit, die zuvor gelöteten Powerpins zu verbinden. Um dies zu erreichen, biegen Sie zwei Drahtstücke wie in den Bildern gezeigt.

Hinweis: Stellen Sie sicher, dass Sie in der linken Ecke noch genügend Kabel haben, da wir dies verwenden, um eine Verbindung zu unserer Basis herzustellen.

Nachdem Sie den Draht in die richtige Form gebogen haben, löten Sie ihn an die Stifte.

Löten Sie dann ein zusätzliches Stück an eines der Stromkabel (das rote im Bild)

Schließlich schneiden Sie den Rest der Stifte wie im letzten Bild gezeigt ab.

Schritt 10: Datenverdrahtung Teil I: Biegen der LED-Pins

In diesem Schritt müssen Sie nur alle verbleibenden Datenpins wie im Bild gezeigt biegen.

Schritt 11: Datenverkabelung Teil II: Verbinden der ersten mit der zweiten Schicht

Nachdem Sie die Pins der ws2812b Leds gebogen haben, verbinden Sie nun den Data OUT der ersten Schicht mit dem Data IN der zweiten.

Um dies zu erreichen, müssen Sie ein Stück Draht in die in Bild 2 gezeigte Form biegen, mit dem die im ersten Bild gezeichneten Schichten verbunden werden.

Der nächste Schritt besteht darin, ein Ende des Drahtes an den Data OUT-Pin der ersten Schicht zu löten. Der Data OUT-Pin ist der Pin auf der flachen Seite der LED.

Das andere Ende wird dann an den Data IN der zweiten Schicht gelötet, der einer der zuvor gebogenen LED-Pins auf der runden Seite der LED ist.

Schritt 12: Datenverkabelung Teil III: Verbinden der zweiten mit der dritten Schicht

Als nächstes verbinden Sie die zweite mit der dritten Schicht.

Wie im vorherigen Schritt biegen Sie nun ein Stück Draht in Form wie in Bild 2 gezeigt. Der Draht sollte auf diese Weise gebogen werden, damit er das Licht der LEDs nicht behindert und ein elegantes Aussehen des Würfels garantiert.

Sie beginnen dann, das kurze Ende des Drahtes an den Data OUT-Pin der zweiten Schicht und das andere Ende an den Data IN-LED-Pin (der auf der runden Seite) zu löten.

Danach schneiden Sie das verbleibende Ende des Drahtes ab.

Schritt 13: Datenverdrahtung Teil IV: Löten der letzten LED

Um die Datenverkabelung abzuschließen, müssen Sie nun den Data OUT-Pin auf der flachen Seite der Deckschicht-LED (wie im ersten Bild gezeigt) so biegen, dass er den Massepin berührt.

Dann löten Sie die Stifte zusammen und schneiden das verbleibende Ende ab.

Schritt 14: Datenverkabelung V: Abgeschlossenes Ergebnis

Jetzt haben Sie den Bau des LED-Würfels selbst abgeschlossen. Hier sind einige Referenzbilder, wenn Sie zuvor Probleme hatten, die Schritte zu verstehen.

Schritt 15: 3D-Druck der Basis

Für dieses Instructable habe ich eine einfache, aber elegante Basis entworfen, die auch als Gehäuse des Arduino Nano dient, aber wenn Sie möchten, würde ich mich freuen, wenn Sie Ihre Ideen / Dateien für ein anderes Gehäuse teilen. Wie auch immer, Sie benötigen jetzt Zugriff auf einen 3D-Drucker. Wenn Sie keinen zu Hause haben, können Sie zu Ihrem lokalen Makerspace gehen. Ich habe die Dateien unten für Sie verlinkt, so dass Sie nur Folgendes tun müssen:

1. Laden Sie die beiden.stl-Dateien von unten herunter
2. Importieren Sie sie in die Slicing-Software, die Sie oder Ihr Makerspace verwenden
3. Schneiden Sie sie mit den Einstellungen unten
4. In gcode umwandeln
5. Drucken starten

Slicer-Einstellungen:

• Schichthöhe: 0,1 mm
• Füllung >20%
• Anzahl der Wandlinien > 2
• Hochwertige Druckgeschwindigkeitseinstellungen (abhängig von Ihrem Drucker)

Sie müssen jedes Teil nur einmal drucken! Nachdem Sie einen Druck gestartet haben, empfehle ich, sich zu entspannen oder mit den anderen Schritten fortzufahren, da die Drucke zusammen etwa 2-3 Stunden dauern.

Wenn Sie keinen 3D-Drucker besitzen oder keinen Zugriff darauf haben, empfehle ich Ihnen, ein einfaches Gehäuse zu bauen, beispielsweise aus Acryl oder Holz, wie im Bild oben.

Schritt 16: Verbinden Sie Ihren Cube mit dem Arduino Nano

Für diesen Schritt benötigte Teile:

• Arduino Nano
• 150 Ohm Widerstand
• zuvor verlöteter LED-Würfel
• Kupferdraht versilbert

Biegen Sie nun die Stifte Ihres LED-Würfels wie im Bild oben.

Danach können Sie sie durch die Löcher Ihrer 3D-gedruckten Basis stecken.

Dann löten Sie den GND der LEDs (der Pin, der zur flachen Seite der LEDs geht) auf GND des Arduino und die 5V der LEDs auf VIN.

Der Data IN der ersten LED sollte an den 150 Ohm Widerstand und der Widerstand an D4 auf dem Arduino angelötet werden.

Schritt 17: Schließen Sie die Basis

Bevor Sie die Basis schließen, fügen Sie etwas Kleber auf die Oberfläche.

Stellen Sie beim Schließen der Basis sicher, dass sich der USB-Anschluss des Arduino in seinem Loch befindet.

Schritt 18: Programmieren Sie Ihr Arduino

Sie haben nun den Bauprozess Ihres Arduino RGB LED Cube abgeschlossen. Jetzt ist es an der Zeit, es zu programmieren. Dazu sollten Sie die folgenden Schritte ausführen:

1. Laden Sie die Arduino-IDE herunter
2. Laden Sie die FastLED-Bibliothek herunter
3. Importieren Sie die FastLED-Bibliothek. Hier ist ein tolles Instructable dafür
4. Laden Sie eines meiner Beispiele von unten herunter oder beginnen Sie selbst zu programmieren. Ich würde mich freuen, einige Ihrer Ideen zu sehen. (Hinweis: Stellen Sie die Helligkeit nicht über 40 ein, da dann möglicherweise mehr Ampere als die maximalen 200 mA verwendet werden, für die der Arduino Nano ausgelegt ist.)
5. Code kompilieren & hochladen: Jetzt können Sie Ihren Code hochladen, indem Sie einfach auf den Pfeil in der oberen linken Ecke klicken. Stellen Sie sicher, dass im Menüpunkt "Extras" "Arduino Nano" und Ihr richtiger Port ausgewählt sind.