500 LED-Pixel RGB-Brick: 9 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Há um tempo atrás eu construí uma mesa de LEDs 10x10 com alguns desses LEDs WS2812, mas mesmo que seja possível jogar o jogo da velha escola Snake com um smartphone conectado a ela, quero algo mais especial. Resolvi então colocar mais leds nele, dispostos em forma de cubo para ter mais possibilidades tanto de criar animações quanto de jogos e aqui estamos: o RGB-Brick.

Gostaria de agradecer a toda a equipe do LED-STUDIEN que financiou esse projeto, mas especialmente a Dennis Jackstien como minha pessoa de contato. Sem a ajuda deles, eu não seria capaz de construir este encantador cubo LED.

Etapa 1: Inspire-se

Aqui estão algumas fotos e um pequeno vídeo com alguns dos recursos do Brick, incluindo muitas animações, um fogo (em andamento) para uma atmosfera aquecida, um visualizador de música e os jogos Snake e Tetris.

Etapa 2: O que você precisa

Aqui está uma lista de todos os materiais que você precisa, alguns deles desnecessários e outros podem ser trocados por seus favoritos:

1. 500 LEDs WS2812 30px / m
2. Fonte de alimentação 5V 30A
3. Teensy 3.2
4. Módulo wi-fi ESP8266

5. alguns pedaços de madeira:

   1. 1x: 27, 2 cm x 27, 2 cm x 1, 0 cm, para a tampa
   2. 2x: 29, 6 cm x 27, 2 cm x 1, 0 cm, para os grandes painéis laterais
   3. 2x: 25, 2 cm x 29, 6 cm x 1, 0 cm, para os pequenos painéis laterais
   4. 1x: 34, 0 cm x 34, 0 cm x 1, 9 cm, para a parte inferior
   5. 8x: 34, 0 cm x 4, 6 cm x 0, 3 cm, para as bordas da grade de LED
   6. 100x: 34, 0 cm x 3, 3 cm x 0, 3 cm, para a grade de LED

6. algumas peças de vidro acrílico:

   1. 1x: 34, 0 cm x 34, 0 cm x 0, 3 cm
   2. 2x: 34, 0 cm x 36, 3 cm x 0, 3 cm
   3. 2x: 34, 6 cm x 36, 3 cm x 0, 3 cm
   4. 1x: 10, 0 cm x 7, 5 cm x 0, 3 cm (opcional, para o terminal)
7. Audioboard Teensy (opcional)
8. Fios, regulador de tensão, braçadeiras de cabo, campainha, botão, sensor de temperatura (opcional)
9. cola de madeira, cola de vidro acrílico, parafusos e outras pequenas coisas

Se você quiser um terminal na parte inferior do cubo (é opcional, espere para o conector de alimentação):

1. Tomada de alimentação de 230 V
2. Interruptor 230V
3. conector de áudio
4. Cabo de extensão USB

Etapa 3: construindo a caixa

Em primeiro lugar, vamos construir a caixa de madeira e a grelha de LED. As dimensões do cubo são especificadas pela distância do pixel na faixa de LED. Neste caso o pixel tem uma distância de 3,4cm, então o cubo tem que ter 34 x 34 x 34cm. Você economizará muito tempo usando essas dimensões, porque não precisa cortar a tira após cada pixel e colocá-la de volta junto com um pequeno cabo.

Tudo vem junto com um pouco de cola de madeira. Você tem que trabalhar corretamente para que a caixa de acrílico encaixe perfeitamente no topo da caixa de madeira. Está ficando muito mais fácil com alguns voluntários ao seu redor, ou apenas use um tensor de quadro como eu fiz.

As bordas da grade e a própria grade são feitas de placa de fibra de alta densidade (HDF). Usar uma serra de mesa é a melhor escolha porque você precisa cortar até mais de 100 peças. Você pode encontrar as dimensões na imagem acima. A grade precisa de um pequeno intervalo (cerca de 0, 3 cm) a cada 3, 4 cm para juntar as saliências xey. Assim que terminar, você pode colocar as bordas do cubo e fixá-las com muita cola de madeira. É um pouco difícil, especialmente porque eles devem ter um ângulo de cerca de 45 graus. Antes de anexar a grade ao cubo, você deve adicionar as faixas de LED.

Etapa 4: os eletrônicos

As tiras de LED na lateral dão uma volta no cubo, portanto corte 10 tiras com comprimento de 40 pixels. Para os LEDs na parte superior do cubo, corte 10 tiras com comprimento de 10 pixels. Tenha o cuidado de alinhar as tiras corretamente de acordo com a seta nelas. Depois de remover a tira de cola do cubo, ela nunca mais vai segurar como da primeira vez.

As fontes de alimentação são fixadas com alguns parafusos nas laterais do interior. Os cabos de alimentação dos LEDs estão entrando na caixa por alguns pequenos orifícios próximos a cada faixa de LED.

O controlador consiste em um Teensy 3.2, um ESP8266 e a placa de áudio Teensy, que não é necessária para executar o cubo. O DHT11 era apenas para verificar a temperatura dentro do cubo, mas depois de vários testes por cerca de algumas horas, posso dizer que você pode deixá-lo de fora.

No terminal você pode encontrar o conector de força e também a chave liga / desliga (quando percebi que este não é o melhor lugar para uma chave já era tarde demais). O conector USB é para programar o Teensy. A entrada de áudio vai para a placa de áudio Teensy para atuar os LEDs com a música. Tudo isso se junta em um pequeno pedaço de vidro de arila sustentado por dois perfis de alumínio. Só encontrei isso na garagem, você pode usar o que quiser pois está coberto pelo painel de madeira inferior e não contribui para o visual do cubo.

Esteja ciente de que um LED usa 60mA, no total são 30A! Tenha cuidado ao conectá-los! Você deve verificar todos os seus circuitos antes de conectá-los à fonte de alimentação!

Etapa 5: conexões e codificação

Os LEDs são conectados como duas matrizes nos pinos 3 e 20 no Teensy. O primeiro é a matriz na parte superior (10x10, 100pixels) e o segundo é a na lateral (40x10, 400pixels). Os LEDs da matriz superior são alinhados em zigue-zague, o que significa que as setas na tira devem estar em direções diferentes para cada tira, enquanto as tiras de LED nas laterais estão alinhadas na mesma direção. Dê uma olhada nas fotos, a linha vermelha mostrará como conectar o Dout da primeira faixa ao Din da próxima, espero que isso ajude você a entender o alinhamento.

Para as animações e jogos, estou convertendo as duas matrizes em uma com o tamanho de 10x50 usando a seguinte função:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (x <= 39) matrix_bottom (x, y) = c; senão topo_da_matriz (x - 40, y) = c; } // fim setXYPixel ()

Para o jogo Snake, você precisa implementar alguns casos especiais:

• Quando a cabeça de cobra atinge a linha superior da matriz lateral, ela deve alternar para a matriz no topo.
• Quando a cabeça de cobra atinge uma das extremidades da matriz superior, ela precisa mudar para a matriz inferior.
• Quando o snakehead atinge a última ou a primeira coluna da matriz lateral, ele tem que mudar para a primeira, respectivamente, última coluna.

Para o jogo Tetris, você precisa de algo semelhante a isto para um campo começando no canto superior esquerdo:

void setXYPixel (byte x, byte y, CRGB c) {

if (y <10) matriz_top (x, y) = c; senão matriz_bottom (x + 10, 19 - y) = c; } // fim setXYPixel ()

Etapa 6: a capa de acrílico

Mais difícil que a caixa de madeira pela espessura menor, mas com tempo e boas ideias para manter o cubo junto enquanto a cola endurece você vai conseguir juntar. Estou surpreso com a resistência dessa cola acrílica (Acrifix), então acho que você não precisa se preocupar com uma caixa quebrada.

Etapa 7: junte tudo

Depois de concluir todas as etapas, é hora de reunir todas as partes. Quando você ainda não fundiu a grade de LEDs, agora é a hora de fazer isso. Eu não colo a grade no cubo porque não há necessidade dela e no caso de um LED quebrado você pode trocá-lo sem problemas, porém você precisa ter mais de duas mãos para segurar as cinco grades no cubo e colocar na capa de acrílico. Por último, mas não menos importante, você pode aparafusar o painel de madeira inferior ao cubo. A tampa é fixada ao painel de madeira inferior por oito parafusos muito pequenos.

Etapa 8: Software e controles

O esboço no Teensy é baseado na biblioteca FastLED que inclui várias animações básicas. Adicionar o pacote de biblioteca RGBLEDS ao seu esboço traz uma álgebra de matriz poderosa para exibir texto e 'sprites' com muitos esboços de exemplo também. Se você também quiser jogar Tetris, consulte o instrutível do Jollifactory, mesmo que use apenas uma matriz bicolor.

O aplicativo para smartphone é baseado no NetIO de David Eickhoff que possui uma documentação muito boa. Com o NetIO-UI-Designer, você pode criar sua própria interface de usuário com botões, controles deslizantes, rótulos e muito mais. Você pode escolher o protocolo para as mensagens de saída no designer. No meu caso, peguei o mais simples - UDP. As mensagens são enviadas para o ESP8266 pela minha rede doméstica e o Teensy vai avaliar o conteúdo e lidar com o comando especificado. Você pode usar o arquivo anexado para começar a criar sua própria interface ou apenas usar um aplicativo de sua escolha.

Etapa 9: Construa o seu próprio e aproveite

Agora é hora de pegar as peças e construir seu próprio tijolo. Se você tiver alguma dúvida não hesite em perguntar.

Para mais vídeos você pode conferir meu canal no Youtube. Ainda é um trabalho em andamento, então haverá mais material no futuro.

Obrigado por ler e divirta-se jogando Tetris ou outros jogos legais em seu próprio Brick!

Segundo Prêmio no Concurso de Lâmpadas e Iluminação 2016

Grande Prêmio no Concurso de LED