Светодиодный куб 4x4x4 на arduino

Лайтбокс для предметной фотосъемки своими руками

Сегодня вашему вниманию представляется небольшой мастер-класс, посвященный изготовлению простого лайтбокса в домашних условиях из подручных материалов.

Как известно, в переводе с английского языка лайтбоксы — светящиеся короба. Они имеют компактные габариты и применяются в рекламных целях, как в виде рекламы как таковой, так и в качестве инструмента для фотографирования различных изделий.

Если вы любите фотографировать, в том числе украшения и другие мелкие предметы, изделия и результаты своего творчества, то для этого пригодится лайтбокс. Таким образом, лайтбокс становится отличным подручным инструментом многих мастеров, работающих по разным рукодельным направлениям. В магазине он стоит приличную сумму, и поэтому мы его изготовим своими руками из обычной картонной коробки. Такой лайтбокс вы сможете сделать за несколько минут свободного времени.

Далее пошагово, как же сделать лайтбокс своими руками:

1. Подготовительный процесс: материалы и инструменты

1.1 Нам потребуется: картонная коробка небольшого размера (например, 25х25х20 см), гирлянда 5 м, с белыми лампочками, работающая от батареек, изолента белого цвета, бумага белая, клей для бумаги, скотч и ножницы.

2. Начальный этап изготовления

2.1 Картонную коробку с внутренней стороны обклеиваем белой бумагой. Обклеиваем боковые части, стараемся проклеить так, чтобы коричневый картон коробки не был виден.

2.2 Аккуратно разматываем гирлянду, чтобы далее разложить и приклеить ее изолентой по боковым сторонам коробки.

3. Закрепление лампочек, проверка света

3.1 На боковых сторонах будет достаточно двух линий лампочек, а на верхней части, та, которая будет над фотографируемым изделием, лампочек крепим больше.

3.2 Проверяем, так же горят ли все лампочки. Где нужно, поправляем и переклеиваем для лучшей освещенности.

4. Заключительный этап. Использование

4.1 Когда все закреплено и старательно приклеено, включая заднюю стенку (оно же дно исходной коробки), то получится вполне неплохая коробка для фотографирования мелких предметов «лайтбокс».

4.2 «Лайтбокс» готов.

4.3 Удачного творчества, добра и отличных идей!

P.S. Разумеется, вместо гирлянды можно использовать светодиодную ленту. Однако, такая лента не всегда есть под рукой. Поэтому использованы одни из самых дешевых материалов для изготовления.

Материал мастер-класса представлен в ознакомительных целях.

Ссылка на автора при копировании материалов и/или фото обязательна (Магазинчик Сельберия).

С уважение и наилучшими пожеланиями,

Магазинчик Сельберия

Подключаем светодиодный куб

Сначала разделите вашу рейку коннекторов на три части таким образом, чтобы они подошли к цифровым и аналоговым пинам Arduino Uno. Зачистите и установите на вашей маетной плате в коробке 16 проводов для цифровых входов (рядов). 4 провода от аналоговых входов подключите с использованием резисторов на 100 Ом. Теперь переходите к подключению концов проводов к трем рейкам коннекторов. Подключение реализовано таким образом, что есть возможность управлять светодиодами вдоль трех осей. Колонки соответсвуют осям X и Y. Плюс к этому, благодаря четырем слоям мы получаем координату Z. Если вы посмотрите вниз с угла светодиодного куба, первый квадрант будет соответствовать обозначению (1, 1). Таким образом, каждый светодиод может быть инициализирован по подобной же методике. Давайте рассмотрим пример. Посмотрите на рисунок выше и найдите светодиод A(1,4). «A» означает, что это один и первых слоев, а «(1,4)» соответсвтует координатам X=1, Y=4.

Ряды/колонки

(1,1)-13

(1,2)-12

(1,3)-11

(1,4)-10

(2,1)-9

(2,2)-8

(2,3)-7

(2,4)-6

(3,1)-5

(3-2)-4

(3-3)-3

(3,4)-2

(4,1)-1

(4,2)-0

(4,3)-A5

(4,4)-A4

Step 9: Enter Flowcode 6

To create the simulation and the code to drive the display I used the Flowcode v6 software and this had everything I needed to allow me to create a masterpiece. I began by creating a sphere on the panel, making it invisible and then using the simulation API to clone the sphere enough times to match the X, Y and Z dimension properties. I then went about creating routines allowing me to get and set the color of each individual sphere. This then allowed me to generate the line and cuboid drawing routines as well as the slightly more complex shift and rotation macros. By using a previous graphical LCD component I was able to rip out the text drawing macro and by finally adding a double buffering system the simulation side of the component was about feature complete.

To add the embedded functionality I created an array of 16-bit variablesto store each of the LED color values in the cube. I then created a routine which could be called repeatedly to handle things like clocking out the data to the buffers and switching between the eight common channels. Finally all that was left to do was to add code into the get and set color macros to allow the array to be read and written when not running via the simulation. The final component is now available which can simply be dragged onto the Flowcode panel. The Flowcode program is shown in Figure 10.

Step 7: Preparing the Base

The cube once fully assembled is fairly strong but all it would take would be a bit of weight applied in a wrong place and all that work would be ruined. I used the same piece of MDF board that I used to create my jigs and drilled 5-mm holes into this at the correct pitch for the legs of the bottom row of LEDs to go through the MDF. To work out the pitch I took measurements from outer left LED to outer right LED on both sides of the cube and then averaged the spacing, then repeated for front to back. I then drilled a further

eight 3mm holes along one edge for the cathode wires to come through to the cube. Finally I routed a 6-mm groove for my glass cover to fit into and spray painted the MDF.

Как соединять светодиоды?

Разумеется, что использование драйвера не полностью решит проблемы связанную с подключением большого количества светодиодов. Для подключения 512 светодиодов понадобится 32 таких драйвера, а от микроконтроллера еще больше управляющих ножек.

Поэтому мы пойдём другим путём и объединим светодиоды в строки и столбцы, таким образом мы получим двухмерную матрицу. Лед куб же занимает все три оси. Доработав идею объединения светодиодного куба 8x8x8 у которого светодиоды объединены в группы, можно прийти к такому выводу:

Чтобы управлять такой конструкцией нужно 8 x 8 = 16 управляющих пинов на колонки, и по одной на каждый этаж, всего этажей тоже 8. Итого вам нужно 24 управляющих канала.

На колодку input подаются сигнал с трех ножек микроконтроллера.

Чтобы зажечь необходимый светодиод, например, расположенный на первом этаже, в первой строке третий по счету, вам нужно подать минус на столбец номер 3, а плюс на этаж номер 1. Это справедливо если вы собрали этажи с общим анодом, а столбцы – катодом. Если наоборот, соответственно и управляющие напряжения должны быть инвертированы.

https://youtube.com/watch?v=BgRWZGuR9XE

КУБ 4х4х4 ИЗ СВЕТОДИОДОВ RGB. Часть 1. СОБИРАЕМ КУБ

Куб 4x4x4 RGB LEDs

Начал делать этот проект и пока ещё сам не знаю чем дело это закончится. В принципе статей на тему как сделать светодиодный куб 4x4x4 из RGB светодиодов, как бы и множество, но толковых, в которых расписано всё по шагам, что и как делать — нет.

Придется всё проверять на собственном опыте, думаю, что что-нибудь дельное, обязательно получится, не получается у тех, кто ничего не делает…

Схема и внутреннее устройство трёхцветного светодиода с 4-я ножками

RGB светодиод с общим катодом — не что иное, как три светодиода — красный, зелёный и синий объединенных в одном корпусе, как бы под одной линзой. У него четыре вывода — один общий и три для управления своим цветом. С общим катодом — то что общий провод должен быть подключен к минусу источника питания.

Для этого проекта нам понадобится:
Макетная плата 9х15 — 1шт.
RGB светодиоды — 64шт.
Медные провода длинной 10см. для крепления светодиодов — 64шт.
Arduino (вообще я ещё не решил какая плата из семейства ардуин понадобится, возможно Arduino single, или Nano) — 1шт.
Соединительные провода

Начинаем создавать кубик из разноцветных светодиодов RGB. Для наглядности текстов будет меньше, а картинок больше.

Отгибаем нужные ножки 90 градусов, минус светодиода можно пометить

У верхнего светодиода минус на рисунке повёрнут в левую сторону, у второго светодиода, с верху, минус повёрнут по часовой стрелке на 90 градусов, у третьего с верху, ещё на 90 градусов и у нижнего ещё на 90 градусов. Смотрим на столбик, как бы с низу

Запомните ЭТО ВАЖНО!

Столбец из трехцветных светодиодов. Каждый нижний поворачиваем на 90 градусов

Собираем столбики из 4 RGB Led светодиодов.

RGB Cube 4x4x4. Столбик. Используем для этого дырочки в плате.

Спаянный столбик из 4 светодиодов

Припаиваем вертикальные медные проволочки, чтобы получился столбик. Должно получится 16 столбиков, каждый состоит из 4 RGB светодиодов. Начинаем впаивать столбики в макетную плату.

Готовые столбики из 4 светодиодов RGB впаиваем в плату

Повторюсь, это важно! Минус верхнего светодиода смотрит в левую сторону, управляющий вывод красного светодиода смотрит в нашу сторону. На столбик смотрим, как бы снизу

Второй RGB светодиод, сверху повёрнут относительно верхнего на 90 градусов по часовой стрелке, следующий светодиод ещё на 90, и следующий ещё на 90.

RGB впаиваем в плату. Впаяно уже 3 столбика

После того как впаяны 16 столбиков, каждый из которых состоит из 4 ржб светодиодов, внешний вид платы принимает очертания куба 4 на 4 на 4. Пока всё получается.

Куб из RGB светодиодов 4x4x4. Куб готов к подключению

Продолжение следует…

2018-08-11T11:16:18+03:00Проекты Arduino|

Step 2: Multiplexing Tool 2: NPN Transistors

In Figure 3 each of the 8×8 LEDs in a single segment is driven via our chain of buffer ICs.

To allow us to control the other seven 8×8 segments of the display we need a second method of multiplexing. To do this we take the cathode pins of all the LEDs within the 8×8 segment and connect them all together. We then connect these to ground via an NPN transistor which allows us to enable and disable all the LEDs in the 8×8 segment at once using a single control signal to the transistor’s base pin. Figure 4 shows the approach schematically.

Photo shows the resulting stack of eight driver boards.

By connecting all the LED cathodes together for each horizontal 8×8 section we can then use eight NPN transistors to enable or disable each of the 8×8 sections and therefore control each of the LEDs in each section individually. This is great but obviously this means that we can only light up 1/8 th of the display at any one time. By constantly switching which 8×8 section is active at fairly high speed we can build up the entire display so it appears to the human eye that the entire cube is lit and constant.

Step 4: Bending LEDs

The first step for assembly was to take all 512 LEDs and bend them correctly. To do this I drilled a 5mm hole in a spare piece of wood and checked that a LED fit snugly and flush to the wood but could also be inserted and removed easily. Once I had my hole correct I drew some guide lines to help with the bending. As pictured in Figure 6,

the lines I drew were one vertical running through the center of the hole (A), one horizontal line running through the center of the hole (B) and one horizontal line running through the very edge of the hole (C).

A metal ruler came in very handy during the bend stage. The photos in Figure 7 show the steps to follow when bending the legs. 1. Insert the LED into the jig ensuring you have got the LED in the correct orientation. The pins should all be sat in line with the horizontal line (B) and the cathode pin should be the second pin from the right.

2. First Bend: bend the cathode pin downwards and the anode pins upwards parallel with the line (A). Ensure they are fairly flat to the board and the bottom of the LED.

3. Second Bend: using the metal ruler bend the cathode pin to the left so it is parallel with line (B).

4. Third Bend: using the metal ruler on the second horizontal line (C), bend the anode pins upwards again. One LED down, 511 left to bend!

Сборка

Часть 1

Основные шаги для создания одного слоя:

1. Подготовить 8 светодиодов с обрезанными катодными ножками до 10 мм;
2. Заполнить все отверстия базы светодиодами;
3. Согнуть и спаять катодные ножки;
4. Согнуть и спаять анодные ножки;
5. Припаять провода к катодным ножкам и закрепить их.

Данную процедуру необходимо повторить 8 раз.

Сборку одного слоя куба можно посмотреть на видео:

Часть 2

1. Подготовить 15 перемычек;
2. Припаять перемычки на печатную плату;
3. Припаять электронные компоненты к плате;
4. Припаять 5-контактный угловой коннектор для первого слоя;
5. Обрезать пятый анодный контакт;
6. Вставить и припаять все анодные ножки к отверстиям G, F, E, D, C, B, A и DP;
7. Вставить и припаять катодные провода в отверстия D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 и D7;
8. Обрезать провода и ножки с обратной стороны платы.

Вторая часть сборки на видео:

Step 8: The Brain

I used some pieces of veroboard to allow me to connect an ECIO40P16 micro-controller brain directly to my 5-V power supply and to create the NPN common driver circuitry. A 5-V power supply must be used to allow a fairly large current to flow without generating any additional heat. The Flowcode LED Cube component is flexible so will work with pretty much any microcontroller family apart from 8-bit PICs as these cannot have arrays greater than 256 bytes in size. The ECIO40P16 packs a lot of punch for its size but a standard AVR based Arduino should also be able to drive the cube if that’s what you have available.

Whatever method you choose of packaging or securing the control electronics to the cube assembly, remember to add a hole to allow your power supply to be connected. Some of the popular SMPSUs come in small metal cases so this could also be included inside the box to neaten things up a bit. You may also want to leave the USB cable connected to the ECIO to allow you to a) reprogram without having to re-open the casing and b) for communications via USB should you want to go down this route using the Flowcode USB components to interact with the cube.

Реализация продукции

Будучи достаточно опытным в деревообработке, предприниматель буквально через два дня уже может приступить к продаже кубиков.

Их можно реализовать на местном рынке, создать свой киоск детских игрушек и продавать самостоятельно созданные изделия или договориться с владельцами магазинов игрушек.

Последний вариант может стать наиболее выгодным, так как не придется тратить много времени на продажи или оплачивать труд наемного работника, занимаясь исключительно производством.

Кубики можно продавать поштучно или в комплектах, создавая самостоятельно для них красочную упаковку из фанеры или картона, закупать по оптовым расценкам мешочки из ткани.

Для того чтобы продукция выглядела максимально привлекательно для родителей, предпочтительно изготавливать различные вариации изделий.

В качестве примера можно назвать несколько вариантов:

• неокрашенные изделия – очень качественно шлифуются, создаются из древесины с красивой фактурой;
• разноцветные – все стороны кубиков окрашиваются в различные цвета, что позволит детям проявить фантазию во время игры;
• однотипные – все стороны имеют одинаковый оттенок;
• различных размеров – создаются наборы, состоящие из самых разных кубиков, которые можно использовать для строительства «домиков».

Красивый логотип компании, воссозданный на каждом изделии золотистыми или серебряного оттенка красками, значительно улучшит их вид и подчеркнет престиж компании.

Расположение светодиодов

Сразу хочется отметить, что не следует выбирать большие светодиоды, так как они будут загораживать друг друга и дальние ряды будут плохо видны. Также не стоит использовать очень яркие диоды. Дабы свет каждого диода был точечным.

Для проекта мы будем использовать не очень яркие 3мм диффузные светодиоды с длинными ножками.

Для лучшего обзора каждого светодиода, мы будем использовать очень тонкие соединительные провода.

Между собой светодиоды будут соединяться при помощи своих ножек. Катоды с катодами, аноды с анодами. Для нашего куба нам понадобится 8 таких матриц.

Собираем все в единое целое

Для начала готовим корпус – делаем сбоку или в крышке небольшое отверстие для 4-х проводов, которые будем присоединять к плюсам. Также в крышке размечаем сетку и просверливаем небольшие отверстия под минуса нижнего ряда куба. Когда все готово, заводим катодные ножки в подготовленные отверстия и закрепляем куб на крышке. Можно это сделать с помощью тех же ножек, но лучше использовать дополнительные крепежи, и можно переходить к следующему этапу – присоединению микроконтроллера к кубу.

Минус

Если посмотреть на крышку изнутри, то перед нами будет квадрат из 16 точек со сторонами 4х4, расположенными в местах выходов катодов. Для большей понятности разметим эту сетку как шахматную доску, где левый нижний угол А1, следующий в ряду Б1, а по вертикали А2 и в подобной последовательности аж до правого верхнего угла, который по логике получается Г4.

После разметки начинаем соединять контакты контроллера выходами минусов по такой схеме – А1 к контакту ТХ1, Б1 к D5, В1 – D9, Г1 – D13. Следующий ряд – А2 на RX0, Б2 – D4, В2 – D8, Г2 – D12. Третий ряд – А3 к А5, Б3 – D3, В3 – D7, Г3 – D11. Последний – А4 сетки соединяем с А4 контроллера, Б4 – D2, В4 с D6 и Г4 с D10.

Плюс

После того, как с минусом закончили, переходим к плюсу. Для начала выберем точки крепления на кубе – поворачиваем его в вертикальное положение (корпус снизу) и берем на заметку ближнее к большому (под 4 провода) отверстию вертикальное ребро. Точки пайки будут находиться на четырех горизонтальных слоях между диодами ребра и первым диодом в сторону (вправо или влево не имеет значения).

Теперь, припаиваем к этим точкам 4 отрезка провода, и через резисторы присоединяем их к следующим контактам микроконтроллера – верхний слой к А0, второй сверху к А1, третий к А2 и нижний к А3.

Последним шагом станет установка питания: плюс батареи соединяем с тумблером, а затем с контактом UIN; минус припаиваем к контакту GND. Прячем начинку в корпус, включаем и наслаждаемся игрой света…

Однако, если у вас нет времени на самостоятельное изготовление, вы всегда можете приобрести куб в магазине Лайтхаус!

Мастер-класс

1. Беру кусок ненужной ЛДСП размером 50х75см., оставшейся от какой-то мебели. 2. По центру размещаю лайтбокс. 3. Включаю первый прожектор в розетку и примеряю, на каком расстоянии его нужно закрепить от коробк. Надо сделать так, чтобы свет успевал рассеиваться по ткани и при этом не был расположен слишком далеко.

4. Прикручиваю два боковых прожектора на одинаковом расстоянии от куба на саморезы в ЛДСП.

5. Устанавливаю третий прожектор сверху. В принципе, лайтбокс уже готов, можно пользоваться на здоровье. Но тут на помощь пришел муж, который немного упростил конструкцию, собрав провода от всех трех ламп в одном выключателе. Теперь по щелчку все три лампочки загораются сразу. Красота! Что получилось в итоге – смотрим на фото.

Качество фотографий – отличное. Свет – идеальный. Что еще нужно для счастья! Впрочем, нет предела совершенству, и в ближайших планах – сделать впереди небольшую штангу, чтобы повесить верхнюю лампу на нее и убрать ее с самого короба. Это позволит еще немного улучшить освещение.

Подводя итоги, скажу, что смастерить лайткуб своими руками оказалось довольно просто, дольше коробки из Икеи ждали. За один вечер справиться можно легко, а потом с удовольствием наслаждаться красивыми фотографиями!

Step 5: Assembling 8×8 Sections

Take your time and ensure that every solder joint you make is nice and strong, spending a bit more time here will potentially save a huge amount of time later on when it comes to getting the thing up and running.

As each complete panel was finished I made sure to give it a full test while it was still in the jig to ensure that every LED lit correctly and that there were no breaks or shorts in the panel. To do this I connected long lengths of wire to my 5-V power supply. At the end of one of the pieces of wire I soldered the larger of my two resistor

values used on the driver board from Port 1 and this allowed me to drive all of the LEDs without any risk of damage. Using my trusty metal ruler pressed against the unconnected common leads

I was able to temporarily short all the common pins together to ground meaning I only have to test each anode column once rather than having to test each and every LED individually. To get the

panel of LEDs out of the jig I just gently pushed on the top of each top LED in turn and repeated until the entire panel popped loose. Setting the completed panel aside I went back to bending LEDs for the next 8×8 panel.

Как наносить изображение на световые короба?

Лайтбоксы, изготовление которых вполне возможно провести и самостоятельно, могут иметь разные конструкции. При этом изображение на них, как правило, наносится одинаковыми способами. Для рисунка на лицевой части используют транслюцентную пленку с печатью или аппликацию на основе винила. Первый вариант более подвержен влияниям, а также не отличается большой яркостью, при этом цвет быстро выгорает. Виниловая аппликация – более качественный материал, который при засветке показывает хорошую яркость. Но такая пленка стоит дороже, да и с ее монтажом могут возникнуть проблемы.

Для изготовления задней части короба чаще всего используют листы оцинкованной стали, которые характеризуются высокой прочностью и стойкостью к воздействию коррозии. Кроме того, это самый оптимальный вариант в плане ценового решения. Иногда изготовление лайтбоксов ведется на основе использования пластика, композитных панелей и других непрозрачных материалов листовой формы.

Создаем простой вариант

Мы создадим лайтбокс своими руками простой конструкции размером 1250 мм на 740 мм. Процесс будет состоять из нескольких этапов. Сначала мы создаем в компьютерной программе Corel Draw макет изделия масштабом 1:1. Файл под резку на специальном устройстве — плоттере — выполняется тонкими контурами, после чего режется на пленке Oracal. Следующий этап: убрать вокруг букв, графики все то, что нам не понадобится. Затем наносим его на пленку монтажную — делается это от центра к краю. Обрезаем все лишнее.

Большую роль играет подготовка алюминиевого профиля — он должен быть рассчитан с учетом формы и длины ламп, которые будут вставляться в световой короб. На следующем этапе нужно собрать три из четырех частей короба. Для этого используются профили и уголки. В них высверливаются отверстия под саморезы, с помощью которых закрепляются металлические элементы.

На следующей стадии работ нужно выполнить задник нашего светового короба. Для этого мы берем лист ПВХ, с помощью ножа или пилы подрезаем углы. Вставляем задник в короб. Чтобы создать лайтбоксы со светодиодной подсветкой, нужно приобрести соответствующие лампы, а также патроны под них и держатели.

Что делать если у меня нет таких навыков?

Если вы не уверены в своих силах и знаниях электроники, но хотите себе такое украшение для рабочего стола, вы можете купить готовый куб. Для любителей мастерить простенькие электронные поделки, есть отличные варианты проще с гранями 4x4x4.

Куб с размером грани 4 диода

Готовые наборы для сборки можно приобрести в магазинах с радиодеталями, а также их огромный выбор на aliexpress.

Сборка такого куба разовьет у начинающего радиолюбителя навыки пайки, точность, правильность и качество соединений. Навыки работы с микроконтроллерами пригодятся для дальнейших проектов, а с помощью Arduino вы можете научится программировать простые игрушки, а также средства автоматизации для быта и производства.

К сожалению, из-за особенностей языка программирования Arduino – sketch есть некие ограничения в плане быстродействия, но поверьте, что когда вы упретесь в потолок возможностей этой платформы, скорее всего освоение работы с «чистыми» МК у вас не вызовет существенных трудностей.

Почему лайтбоксы?

Наружная реклама – обширное понятие, в которое входят малые и крупные формы, такие как бигборды и большие рекламные щиты, их зачастую можно увидеть вдоль автострады, на перекрестках и далее. Но это направление – дорогостоящее как в исполнении, так и в стоимости для клиентов. Тогда как световые коробы – напротив: свою рекламную функцию они исполняют в любом месте и в любое время дня и ночи. Ведь благодаря подсветке их хорошо видно даже в темное время суток. Учитывая финансовый кризис, многие торговые точки, будь то магазины или кафе, вынуждены менять место расположения, выбирая более выгодные условия аренды. И для того, чтобы привлечь клиента на новую площадь, им понадобится не слишком дорогая, но яркая и работающая реклама. И выбор падает в пользу лайтбоксов.

А это значит, спрос на них растет, благодаря чему изготовление световых лайтбоксов становится успешным и прибыльным бизнесом. При этом никаких особо затратных ресурсов, таких как сложные инструменты, оборудование и узкоспециализированные работник не понадобится, а это также существенный плюс. Ведь таким образом снижаются затраты для стартапа.

Изготовление уличных лайтбоксов с подсветкой – выгодный бизнес, и вот почему: как правило себестоимость требуемых для их изготовления материалов не превышает 50%. Более того, зачастую она составляет около 30%, например, когда речь идет об объемных буквах. Таким образом, стоимость проданного лайтбокса – это лишь половина, а порой и меньше, потраченных на него средств. Все остальное – это прибыль.

Для ее увеличения можно также прибавить до 20% от общей стоимости конструкции за ее монтаж. Заказы, особенно на начальном этапе, будут с меньшим процентом прибыли, но со временем этот показатель вырастет.