Светодиодная трёхмерная матрица — это один из способов создания стереоскопического изображения. То есть такого изображения, которое наш глаз будет воспринимать в объёме.
Набор Светокуб содержит все необходимые элементы для сборки светодиодной трёхмерной матрицы с микроконтроллерным управлением. В этом микроконтроллере уже имеется программа с несколькими трёхмерными эффектами, так что достаточно будет только спаять устройство и подать на него питание.
Набор предназначен для тех, кто уже имеет опыт пайки выводных элементов и не боится сложностей. Компоненты устанавливаются сквозным монтажом на печатную плату, а также навесным монтажом.
Выводные элементы
Радиодеталь называют выводной если она крепится к печатной плате путём установки её контактов в отверстия и дальнейшего их припаивания (или с помощью накрутки). А процесс сборки плат с такими деталями называют сквозным монтажом, или на английском: THT — Through-hole Technology.
На заре электроники все радиодетали были выводными. Сейчас же такой способ монтажа применяется в основном для силовых элементов, которые работают с большими значениями напряжения и силы тока. В наше время вся электроника собирается поверхностным монтажом с помощью SMD элементов — это компактнее и дешевле в масштабах промышленного производства.
Но выводной монтаж всё ещё широко распространён среди DIY-энтузиастов. Ведь чтобы создать прототип устройства на макетной плате потребуется соединить различные модули, радиодетали и контроллеры, которые часто снабжены или штырьками или отверстиями под них.
А ещё сквозной монтаж отлично подходит для получения навыков пайки. И перед тем, как переходить к более сложным платам с SMD радиодеталями, следует обязательно научиться паять выводные платы!
В этой инструкции мы покажем как собрать светодиодный трёхмерный куб, схема которого состоит исключительно из выводных деталей.
Подготовка к работе
Для сборки устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:
Состав набора
- печатная плата устройства;
- микроконтроллер в корпусе DIP;
- гнездо для микроконтроллера;
- светодиод прямоугольный красный — 64 шт;
- светодиод круглый RGB — 4 шт;
- резистор 200 Ом;
- гнездо питания;
- отрезок провода;
- кабель питания;
- трафарет для сборки матрицы;
- калибровочный блок;
- набор деталей корпуса;
- стойка латунная 15 мм, отверстие-отверстие — 3 шт;
- крепёж: винт M2x10 — 12шт, гайка M2 — 12шт, винт M3x5 — 8шт.
Сборка матрицы
Начнём сборку светокуба с матрицы 4x4x4. Для компоновки элементов матрицы используем специальный трафарет.
Берём один прямоугольный светодиод и размещаем его на трафарете согласно фотографии ниже [светодиод направлен к нижнему краю трафарета, анод находится ближе к левому краю трафарета].
Вставляем его в паз до упора.
Точно также вставляем все остальные светодиоды из вертикального ряд.
Загибаем все катоды (короткий вывод) на себя.
Повторяем тоже самое для остальных рядов. В последнем ряду лучше не подгибать катод первого светодиода. Позже увидите почему.
Наконец, хорошенько спаиваем все места соединений.
У всего светодиодов немного подгибаем аноды, как на фотографии ниже.
Вытаскиваем все спаянные ряды и переходим к вертикальной сборке.
Для удобства в комплекте есть калибровочный блок. С ним наш куб будет более «квадратным».
Ставим этот блок на нижний светодиод, а потом на этот блок светодиод из второго ряда. Спаиваем аноды (длинный вывод).
Должно получиться так:
Таким образом, у нас получилась матрица 4×4 светодиода. Следуя теми же шагами, делаём еще 3 матрицы.
Сборка устройства
Начинаем монтаж с установки одного единственного резистора с номиналом 200 Ом — R1. У резисторов нет полярности, вставляем его любой стороной.
Затем припаиваем гнездо питания J2.
Устанавливаем четыре светодиода со сферической линзой — D1, D2, D3, D4. У светодиодов есть полярность, так что нужно быть внимательным при его установке.
Положительный контакт светодиода (анод) имеет большую длину, чем отрицательный (катод). Кроме того, со стороны катода корпус светодиода слегка срезан. Если посмотреть на посадочное место для светодиода на плате, то метка там тоже имеет срез. Таким образом, срез на корпусе светодиода должен совпадать со срезом на метке.
Далее очередь микроконтроллера. Но вместо того, чтобы припаивать саму микросхему, мы припаяем специальное гнездо. Выемка на одном торце гнезда должна совпадать с соответствующей отметкой на посадочном месте.
Вставляем микроконтроллер в гнездо. Один торец микросхемы отмечен ключом. Чаще всего у DIP микросхем ключ — это характерная выемка. Ставим микросхему так, чтобы ключ совпадал с соответствующей отметкой на плате и на гнезде.
Теперь устанавливаем на плату ранее спаянные матрицы 4×4.
Куб почти готов, его даже можно включить и посмотреть как загорятся некоторые светодиоды. Однако, нам ещё предстоит спаять оставшиеся катоды.
Для следующего этапа понадобится немного провода в изоляции. Соединяем катоды на всех четырёх этажах куба с соответствующими контактами на плате (контакт J6):
- P22 — 4й этаж;
- P21 — 3й этаж;
- P20 — 2й этаж.
То же самое проделываем с контактами P24, P25, P26, только для другого угла (контакт J7).
Далее, соединяем катоды соседних матриц перемычками. Их можно изготовить из обрезков ножек светодиодов.
Собственно, электронная часть устройства готова! Можно подать питание и наблюдать световые эффекты.
Сборка корпуса
Начнём с установки дна. Потребуется три нейлоновых стойки и шесть винтов к ним.
Прикручиваем стойки к печатной плате устройства. С другой стороны, к стойкам прикручиваем деталь дна.
Прикладываем к полученной конструкции детали боковин и стягиваем их винтами с гайками. Для удобства, можно использовать небольшой магнит для удержания гайки в пазах.
Все детали стягиваются по одному принципу.
На этом всё. Световой куб полностью готов! Можно поставить на стол, подключить питание и любоваться световыми эффектами.
