500 LED-Pixel RGB-Stein - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Vor einiger Zeit habe ich einen 10x10 LED-Coffetable mit einigen dieser WS2812 LEDs gebaut, aber auch wenn es möglich ist, das Old-School-Spiel Snake mit einem angeschlossenen Smartphone zu spielen, möchte ich etwas Besonderes. Also beschloss ich, ein paar weitere LEDs anzubringen, die als Würfel angeordnet sind, um mehr Möglichkeiten beim Erstellen von Animationen und Spielen zu haben und hier sind wir: der RGB-Brick.

Ich möchte dem gesamten Team der LED-STUDIEN danken, das dieses Projekt finanziert hat, insbesondere aber Dennis Jackstien als mein Ansprechpartner. Ohne ihre Hilfe könnte ich diesen charmanten LED-Cube nicht bauen.

Schritt 1: Lassen Sie sich inspirieren

Hier ein paar Bilder und ein kleines Video mit einigen der Fähigkeiten des Bricks, darunter jede Menge Animationen, ein (in Arbeit befindliches) Feuer für hitzige Atmosphäre, ein Musikvisualisierer und die Spiele Snake sowie Tetris.

Schritt 2: Was Sie brauchen

Hier ist eine Liste aller Materialien, die Sie benötigen, einige davon sind nicht erforderlich und andere können durch Ihre Favoriten ausgetauscht werden:

1. 500 WS2812 LEDs 30px/m
2. 5V 30A Netzteil
3. Teensy 3.2
4. ESP8266 WLAN-Modul

5. einige Holzstücke:

   1. 1x: 27, 2cm x 27, 2cm x 1, 0cm, für den Deckel
   2. 2x: 29, 6cm x 27, 2cm x 1,0cm, für die großen Seitenwände
   3. 2x: 25, 2cm x 29, 6cm x 1,0cm, für die kleinen Seitenteile
   4. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 1, 9cm, für den Boden
   5. 8x: 34, 0cm x 4,6cm x 0,3cm, für die Kanten des LED-Rasters
   6. 100x: 34, 0cm x 3, 3cm x 0,3cm, für das LED-Raster

6. einige Stücke Acrylglas:

   1. 1x: 34, 0cm x 34, 0cm x 0,3cm
   2. 2x: 34, 0cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   3. 2x: 34, 6cm x 36, 3cm x 0, 3cm
   4. 1x: 10, 0cm x 7, 5cm x 0,3cm (optional, für das Terminal)
7. Teensy-Audioboard (optional)
8. Drähte, Spannungsregler, Kabelklemmen, Summer, Taster, Temperatursensor (optional)
9. Holzleim, Acrylglaskleber, Schrauben und andere Kleinigkeiten

Wenn Sie ein Terminal an der Unterseite des Würfels wünschen (es ist optional für die Strombuchse):

1. 230V Steckdose
2. 230V-Schalter
3. Audiobuchse
4. USB-Verlängerungskabel

Schritt 3: Aufbau der Box

Als erstes bauen wir die Holzkiste und das LED-Raster. Die Abmessungen des Würfels werden durch den Abstand der Pixel auf dem LED-Streifen angegeben. In diesem Fall haben die Pixel einen Abstand von 3, 4cm, also muss der Würfel 34 x 34 x 34cm groß sein. Mit diesen Maßen sparen Sie viel Zeit, da Sie den Streifen nicht nach jedem Pixel abschneiden und mit einem kleinen Kabel wieder zusammensetzen müssen.

Alles kommt zusammen mit etwas Holzleim. Sie müssen richtig arbeiten, denn das Acrylgehäuse passt perfekt auf die Holzkiste. Es wird viel einfacher mit einigen Freiwilligen in Ihrer Nähe oder verwenden Sie einfach einen Rahmenspanner, wie ich es getan habe.

Die Kanten des Gitters und das Gitter selbst bestehen aus High Density Fiberboard (HDF). Die Verwendung einer Tischkreissäge ist die beste Wahl, da Sie sogar mehr als 100 Teile davon schneiden müssen. Die Maße finden Sie oben im Bild. Das Gitter braucht alle 3, 4cm einen kleinen Spalt (ca. 0,3cm), um die x- und y-Leisten zusammenzubringen. Wenn Sie fertig sind, können Sie die Kanten auf den Würfel legen und mit viel Holzleim fixieren. Es ist ein bisschen schwierig, vor allem, weil sie einen Winkel von fast 45 Grad haben sollten. Bevor Sie das Gitter am Würfel befestigen können, müssen Sie die LED-Streifen hinzufügen.

Schritt 4: Die Elektronik

Die seitlichen LED-Streifen gehen einmal um den Würfel herum, schneiden Sie also 10 Streifen mit der Länge von 40 Pixeln ab. Für die LEDs oben auf dem Würfel schneiden Sie 10 Streifen mit der Länge von 10 Pixeln. Achten Sie darauf, die Streifen richtig auszurichten, indem Sie auf den Pfeil darauf achten. Sobald Sie den Klebestreifen vom Würfel entfernen, hält er nie mehr wie beim ersten Mal.

Die Netzteile werden mit einigen Schrauben an den Seiten des Innenraums befestigt. Die Stromkabel von den LEDs kommen durch einige kleine Löcher in der Nähe jedes LED-Streifens in die Box.

Der Controller besteht aus einem Teensy 3.2, einem ESP8266 und dem Teensy-Audioboard, das zum Betrieb des Cubes nicht benötigt wird. Das DHT11 diente nur zur Überprüfung der Temperatur im Inneren des Würfels, aber nach mehreren Tests über ein paar Stunden kann ich sagen, dass Sie es weglassen können.

Auf dem Terminal findet man sowohl die Netzbuchse als auch den Netzschalter (als ich merkte, dass dies nicht der beste Platz für einen Schalter ist, war es zu spät). Die USB-Buchse dient zur Programmierung des Teensy. Der Audio-In geht an das Teensy-Audioboard, um die LEDs zur Musik zu steuern. All dies kommt auf einem kleinen Stück Arylglas zusammen, das von zwei Aluminiumprofilen gehalten wird. Gerade in der Garage gefunden, können Sie verwenden, was Sie wollen, da es von der unteren Holzplatte bedeckt ist und nicht zum Aussehen des Würfels beiträgt.

Beachten Sie, dass eine LED 60 mA verbraucht, insgesamt sind das 30 A! Seien Sie vorsichtig, wenn Sie sie anschließen! Sie müssen alle Ihre Stromkreise überprüfen, bevor Sie sie an die Stromversorgung anschließen!

Schritt 5: Anschlüsse und Codierung

Die LEDs sind als zwei Matrizen an den Pins 3 und 20 am Teensy angeschlossen. Das erste ist die Matrix oben (10x10, 100 Pixel) und das zweite ist die seitliche (40x10, 400 Pixel). Die LEDs der oberen Matrix sind im Zick-Zack-Muster ausgerichtet, d. h. die Pfeile auf dem Streifen müssen bei jedem Streifen in eine andere Richtung weisen, während die LED-Streifen an der Seite in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Schauen Sie sich die Bilder an, die rote Linie zeigt Ihnen, wie Sie Dout des ersten Streifens mit dem Din des nächsten verbinden. Hoffentlich hilft Ihnen das beim Verständnis der Ausrichtung.

Für die Animationen und Spiele wandele ich die beiden Matrizen mit der folgenden Funktion in eine von der Größe 10x50 um:

Void setXYPixel (Byte x, Byte y, CRGB c) {

if (x <= 39) matrix_bottom(x, y) = c; sonst matrix_top(x - 40, y) = c; } // Ende setXYPixel()

Für das Snake-Spiel müssen Sie einige Sonderfälle implementieren:

• Wenn der Schlangenkopf auf die obere Reihe der Seitenmatrix trifft, muss er auf die obere Matrix umschalten.
• Wenn der Schlangenkopf auf ein Ende der oberen Matrix trifft, muss er zur unteren Matrix wechseln.
• Wenn der Schlangenkopf die letzte oder erste Spalte der Seitenmatrix trifft, muss er in die erste bzw. letzte Spalte wechseln.

Für das Tetris-Spiel benötigen Sie etwas Ähnliches für ein Feld, das in der oberen linken Ecke beginnt:

Void setXYPixel (Byte x, Byte y, CRGB c) {

if (y < 10) matrix_top(x, y) = c; sonst matrix_bottom(x + 10, 19 - y) = c; } // Ende setXYPixel()

Schritt 6: Die Acrylabdeckung

Schwieriger als die Holzkiste aufgrund der geringeren Dicke, aber mit genügend Zeit und guten Ideen, den Würfel zusammenzuhalten, während der Leim hart wird, werden Sie dies zusammenbekommen. Ich bin überrascht über die Stärke dieses Acrylklebers (Acrifix), daher denke ich, dass Sie sich keine Sorgen um ein kaputtes Gehäuse machen müssen.

Schritt 7: Bringen Sie es zusammen

Nachdem Sie alle Schritte abgeschlossen haben, ist es an der Zeit, alle Teile zusammenzubringen. Wenn Sie das LED-Raster noch nicht zusammengeführt haben, ist es jetzt an der Zeit, dies zu tun. Ich klebe das Gitter nicht auf den Würfel, da es nicht benötigt wird und bei einer defekten LED kann man es problemlos austauschen, jedoch benötigt man mehr als zwei Hände, um die fünf Gitter an den Würfel zu halten und zu legen es in der Acrylabdeckung. Zu guter Letzt können Sie die untere Holzplatte mit dem Würfel verschrauben. Die Abdeckung wird mit acht sehr kleinen Schrauben an der unteren Holzplatte befestigt.

Schritt 8: Software und Bedienelemente

Die Skizze auf dem Teensy basiert auf der FastLED-Bibliothek, die mehrere grundlegende Animationen enthält. Das Hinzufügen des RGBLEDS-Bibliothekspakets zu Ihrer Skizze bietet eine leistungsstarke Matrixalgebra zum Anzeigen von Text und "Sprites" mit vielen Beispielskizzen. Wenn Sie auch Tetris spielen möchten, beziehen Sie sich auf das instructable von jollifactory, auch wenn es nur eine zweifarbige Matrix verwendet.

Die Smartphone-App basiert auf NetIO von David Eickhoff, das über eine sehr gute Dokumentation verfügt. Mit dem NetIO-UI-Designer können Sie Ihre eigene Benutzeroberfläche mit Schaltflächen, Schiebereglern, Beschriftungen und vielem mehr erstellen. Das Protokoll für die ausgehenden Nachrichten können Sie im Designer auswählen. In meinem Fall habe ich das einfachste genommen - UDP. Die Nachrichten werden von meinem Heimnetzwerk an den ESP8266 gesendet und der Teensy wertet den Inhalt aus und verarbeitet den angegebenen Befehl. Sie können die angehängte Datei verwenden, um Ihre eigene Benutzeroberfläche zu erstellen, oder einfach eine App Ihrer Wahl verwenden.

Schritt 9: Bauen Sie Ihre eigenen und genießen Sie

Jetzt ist es an der Zeit, die Teile zu besorgen und Ihren eigenen Brick zu bauen. Wenn Sie Fragen haben, können Sie diese gerne stellen.

Weitere Videos finden Sie auf meinem Youtube-Kanal. Es ist noch in Arbeit, daher wird es in Zukunft mehr Material geben.

Danke fürs Lesen und viel Spaß beim Spielen von Tetris oder anderen schönen Spielen auf deinem eigenen Brick!

Zweiter Preis beim Lampen- und Lichtwettbewerb 2016

Großer Preis im LED-Wettbewerb