مکعب نوری ۸x۸x۸ با الایدی (نسخه ارتقایافته)
ساخت مکعبهای نوری الایدی همیشه یکی از پروژههای هیجانانگیز الکترونیکه، ولی خم کردن پایهها و لحیمکاری دقیقشون میتونه حسابی کلافهکننده باشه. تو این پروژه قراره یه مکعب نوری 8 در 8 در 8 (یعنی 512 تا الایدی!) بسازیم، اما با یه روش کاملا جدید و بهبودیافته که کار رو خیلی راحتتر و دقیقتر میکنه. تو تیم آیسیمدار همیشه دنبال ترفندهایی هستیم که دردسر ساخت پروژهها رو کمتر کنیم. با این روش جدید، پایههای الایدیها طوری خم میشن که دقیقا روی هم قرار میگیرن و نیازی به اندازهگیریهای خستهکننده نداری. علاوه بر این، مدار کنترلر این مکعب هم ارتقا پیدا کرده و حالا از حالتهای واکنش به موسیقی هم پشتیبانی میکنه. پس هویهات رو گرم کن تا بریم سراغ ساخت این مکعب نوری سهبعدی بینظیر!
اول از همه: ساخت شابلون برای خم کردن پایهها
ردیف کردن و لحیمکاری الایدیها همیشه اعصابخردکنه. برای همین به این فکر کردم که حتما باید راه بهتری وجود داشته باشه! ایده اصلی اینه که اگر پایه آند (مثبت) رو به سمت لبه بیرونی الایدی خم کنیم، کار خیلی راحت میشه.
با این کار، آند الایدی بالایی دقیقا تو راستای الایدی پایینی قرار میگیره و پایهها خیلی راحت و بدون هیچ دردسری برای لحیمکاری روی هم مماس میشن.
این ترفند نهتنها کار رو تمیز میکنه، بلکه نیاز به اندازهگیری رو هم از بین میبره؛ چون اگه پایهها رو دقیقا از نقطه اتصال خم کنی، فاصله بین تمام الایدیها کاملا یکسان میشه. اول سعی کردم این کار رو با دست انجام بدم، ولی خیلی زود انگشتام خسته شدن و دقت کار اومد پایین.
پس تصمیم گرفتم یه شابلون ساده بسازم. من از یه تیکه هیتسینک قدیمی استفاده کردم، اما تو میتونی از هر پلاستیک یا چوبی که بشه توش یه سوراخ دقیق زد استفاده کنی.
کافیه یه سوراخ دقیقا هماندازه قطر الایدی (5 میلیمتر) دریل کنی. اگه سوراخ یه کم گشاد شد، میتونی یه تیکه چسب نواری لبه سوراخ بزنی و بعد الایدی رو فشار بدی داخل تا کاملا کیپ بشه.
وقتی چسب خوب سر جاش محکم شد، الایدی رو دربیار. این قالب باید طوری باشه که الایدی محکم توش بشینه ولی درآوردنش هم سخت نباشه. من حتی یه اهرم کوچیک آلومینیومی زیرش گذاشتم تا الایدیها رو راحتتر بپره بیرون.
اگه از الایدیهای کلاهدار (Hat-top) استفاده میکنی، معمولا گیر کردنشون تو سوراخ کمتر اتفاق میفته و کار سریعتر پیش میره.
حالا پایههای الایدی رو حرفهای خم کن
بریم سراغ لحیمکاری لایه به لایه مکعب
مونتاژ این مکعب خیلی شبیه روشهای کلاسیکه، فقط با ترفندهای جدیدی که برای خم کردن پایهها یاد گرفتیم، کار تمیزتر درمیاد. حتما تو عکسها دقت کن تا متوجه ظرافت کار بشی.
برای اینکه لایهها رو دقیق لحیم کنیم، به یه شبکه مقوایی نیاز داریم. من چون طول پایههای الایدیهام بین 28 تا 29 میلیمتر بود، فاصله سوراخهای شبکه رو حدود 26 میلیمتر در نظر گرفتم تا پایهها موقع لحیمکاری کاملا روی هم اورلپ بشن و هیچ فاصلهای نیفته.
اگه دیدی پایههای کاتد به هم نمیرسن و بینشون فاصله میفته، باید یه شابلون مقوایی جدید بسازی و فاصله سوراخها رو یک میلیمتر کمتر کنی. پر کردن این فاصلهها با لحیم زیاد، باعث میشه ساختار مکعب خیلی شکننده بشه.
البته اگه فاصلهشون در حد یک میلیمتر یا کمتره، میتونی از پایههای اضافی مقاومتها برای پر کردن این شکاف استفاده کنی، ولی اگه بیشتره حتما شابلون رو کوچیکتر کن. طرح شبکهای رو روی یه مقوای محکم (مثل جعبههای قدیمی) بچسبون تا محکم بمونه.
بهتره دو تا کپی از این طرح پرینت بگیری؛ یکی برای ساخت لایهها و یکی دیگه برای سوراخکاری پایه نهایی مکعب. حالا تقاطع خطوط رو با یه سوزن سوراخ کن. من از یه سوزن خیاطی بزرگ استفاده کردم و بعد با یه پیچگوشتی ریز که هماندازه الایدی بود، سوراخها رو یه کم بازتر کردم.
دفعات اولی که الایدیها رو تو این سوراخها فشار میدی ممکنه خیلی سفت باشن، اما نگران نباش؛ تو لایههای بعدی سوراخها جا باز میکنن و کار راحتتر میشه. بهتره سوراخها سفت باشن تا اینکه لق بزنن.
برای استحکام مکعب، باید از پایههای تقویتی وسط هر لایه استفاده کنی. من چون 1000 تا الایدی خریده بودم و فقط 512 تاش رو لازم داشتم، پایههای الایدیهای اضافه رو چیدم و از اونا به عنوان سیمهای تقویتی بین ستونها استفاده کردم. این پایههای تقویتی رو قبل از اینکه لایه رو از مقوا جدا کنی لحیم کن.
نکته حیاتی: قبل از اینکه لایه رو از تو مقوا دربیاری، حتما تمام الایدیها رو تست کن. منفی منبع تغذیه 5 ولت رو به شبکه کاتدها وصل کن و با یه مقاومت 330 اهم روی پین مثبت، تکتک 64 تا آند رو لمس کن تا مطمئن بشی همه روشن میشن. اگه الایدی سوختهای بود، همونجا عوضش کن.
وقتی خیالت از لحیمکاری و تست لایه راحت شد، خیلی آروم از زیر مقوا الایدیها رو به سمت بیرون فشار بده. این کار رو با ظرافت انجام بده چون لایههای تکی خیلی شکننده هستن. اگه از این روش استفاده کنی، متوجه میشی که چقدر نسبت به روشهای سنتی کار تمیزتر و دقیقتر درمیاد.
اتصال لایهها و تکمیل ساختار سهبعدی مکعب
حالا که لایههای تخت آماده شدن، میبینی که موقع روی هم گذاشتنشون چقدر بینقص تو هم چفت میشن. دیگه نیازی نیست آندها رو کج و معوج کنی تا به لایه پایینی برسن؛ نتیجه کار یه مکعب فوقالعاده تمیز میشه.
موقع لحیمکاری لایهها به هم، باید هر آند رو طوری تنظیم کنی که دقیقا روی نوک آند پایینی قرار بگیره. من اصلا دوست ندارم پایهها تحت فشار باشن، برای همین هر پایه رو با دست میزون میکردم تا بدون نیاز به نگه داشتن، دقیقا مماس با پایه زیری قرار بگیره و بعد لحیمش میکردم. با این روش، کلا نیازی به خطکش و اسپیسر برای تنظیم فاصله بین لایهها نداری و همهچیز اتوماتیک دقیق درمیاد.
بهترین روش برای اتصال لایهها اینه که مکعب رو به پهلو بخوابونی، طوری که پایههای آند به سمت خودت باشن. اینطوری دیدت خیلی بهتره و لحیمکاری راحتتر انجام میشه. یادت باشه که مکعب رو باید از لایه بالا به سمت پایین مونتاژ کنی.
من تو این حالت، اول چهار گوشه لایه رو لحیم میکردم تا فیکس بشه و بعد ردیف به ردیف بقیه پایهها رو متصل میکردم. اینطوری حتی به گیره هم نیازی نداشتم.
پیشنهاد میکنم قبل از شروع لحیمکاری لایهها، همه 512 تا الایدی رو از قبل خم کنی و تو یه جعبه بذاری. این کار شاید دو سه ساعت وقت ببره، اما موقع مونتاژ سرعتت رو فوقالعاده بالا میبره.
همیشه چند تا الایدی اضافه هم آماده داشته باش، چون ممکنه وسط کار به چند تا لامپ سوخته بربخوری. تست کردن الایدیها بعد از خم کردن و قرار دادن تو شابلون، منطقیترین و سریعترین روش ممکنه.
آمادهسازی پایه مکعب و اتصالات
حالا باید یه پایه محکم برای مکعبت در نظر بگیری و پینهدرهای مربوط به اتصال برد کنترلر رو زیرش نصب کنی تا ساختار مکعب کاملا یکپارچه بشه.
نقشهخوانی و اتصالات برد کنترلر
برای اینکه گیج نشی کدوم پین میکروکنترلر به کدوم پایه وصل میشه، یه جدول راهنما تهیه شده که مسیر تمام اتصالات رو مشخص میکنه. فرقی نمیکنه داری مدار رو روی برد بورد میبندی یا روی PCB اختصاصی، این جدول مثل یه قطبنما بهت کمک میکنه.
در طراحیهای جدیدتر، تمام قطعات روی یه برد واحد قرار گرفتن و دیگه نیازی به اتصالات کابلی پیچیده بین برد میکروکنترلر و برد درایورها نیست. اینطوری هم مدار جمعوجورتر میشه و هم نویز کمتری میگیره.
این جدول بهترین ابزار برای عیبیابی مداره
عیبیابی سریع و تست اولیه مدار
اگه بعد از تموم شدن کار دیدی مکعبت اونطور که باید روشن نمیشه، اصلا نگران نباش. تو کدهای برنامه یه روتین تست خودکار (POST) قرار داده شده. وقتی دستگاه رو روشن میکنی، این تست اول ستونها رو دونهدونه روشن میکنه و بعد لایه به لایه مکعب رو پر میکنه تا اگه لامپی سوخته بود یا اتصالی داشت، فورا متوجه بشی.
با کمک این تست، حل کردن مشکلات مدار خیلی سادهتر میشه.
رفع مشکلات پروگرامر و آپلود کد روی میکروکنترلر
اگه از پروگرامرهای USBTiny یا USBasp برای آپلود کد روی میکروکنترلر استفاده میکنی، ممکنه گاهی اوقات با ویندوز به مشکل بخوری و سیستم پروگرامر رو نشناسه. اولین چیزی که باید بدونی اینه که کانکتورهای 6 پین و 10 پین پروگرامر دقیقا یه کار رو انجام میدن و فقط تو مدل 10 پین، چند تا پایه زمین (GND) اضافه شده تا نویز کابلهای بلند گرفته بشه.
بهترین کار اینه که هدرها رو طوری تنظیم کنی که راحت بتونی ازشون استفاده کنی. اما مشکل شناخته نشدن تو ویندوز خیلی شایعه. ترفند حلش اینه: کابل USB رو از کامپیوتر و کابل پروگرامر رو از روی برد جدا کن.
حدود 10 ثانیه صبر کن. حالا کابل USB رو به سیستم وصل کن و بذار ویندوز پروگرامر رو شناسایی کنه، بعد کابل رو به برد مکعبت وصل کن.
اگه فقط کابل USB رو قطع و وصل کنی و پروگرامر هنوز به برد متصل باشه، معمولا مشکل حل نمیشه. اگه نرمافزار AVRDude خطا میده، تو اکثر مواقع مشکل از همین ریست نشدن پروگرامره، مگه اینکه واقعا تو سیمکشی اشتباه کرده باشی. پینهای پروگرامر خیلی سادهست: MISO، MOSI، SCK، RESET، تغذیه و زمین. حواست باشه که این پینها رو روی میکروکنترلرت درست پیدا کنی.
گاهی اوقات آپلود کد در حالی که میکرو روی برد اصلی نصبه (In-Circuit) به مشکل میخوره که به خاطر تداخل بقیه قطعات مداره. تو طراحیهای جدیدتر، جامپرهایی برای رفع این مشکل در نظر گرفته شده. اگه نتونستی میکرو رو روی برد پروگرام کنی، میتونی آیسی رو دربیاری، روی برد بورد پروگرامش کنی و بعد دوباره سر جاش نصب کنی.
انتخاب منبع تغذیه مناسب برای مکعب نوری
شاید فکر کنی 512 تا الایدی به یه منبع تغذیه غولپیکر نیاز داره، اما مدار ما تو درخشانترین حالت هم کمتر از 700 میلیآمپر جریان میکشه. دلیلش اینه که الایدیها با جریان مستقیم روشن نمیشن؛ اونا دارن با فرکانس بالایی (حدود 1.4 کیلوهرتز) خاموش و روشن میشن که چشم ما متوجهش نمیشه.
این یعنی اصلا نیازی به ترانزیستورهای قدرت سنگین نداری و یه ترانزیستور ساده مثل 2N2222 (که تا 800 میلیآمپر جواب میده) کار رو به راحتی راه میندازه. پس با چی روشنش کنیم؟ گزینه اول پورت USB کامپیوترته.
همچنین میتونی از شارژرهای دیواری موبایل یا پاوربانک استفاده کنی. هر آداپتور 5 ولتی که بتونه حداقل 500 میلیآمپر تا 1 آمپر جریان بده، برای این مدار عالیه و نیازی به رگولاتور نداره.
اما اگه میخوای از آداپتورهای با ولتاژ بالاتر (مثلا 7 تا 9 ولت) استفاده کنی، حتما باید تو مدارت از رگولاتور ولتاژ استفاده کنی تا میکروکنترلر و درایورها نسوزن.
گزینه دوم استفاده از باتریه. این مکعب حتی با 3 تا باتری قلمی هم روشن میشه. اما یادت باشه که اگه از 4 تا باتری (یعنی 6 ولت) استفاده میکنی، حتما باید از رگولاتور ردش کنی.
اگه روی مدارت جامپر انتخاب ولتاژ داری، حتما روی حالت درست تنظیمش کن. بهت پیشنهاد میکنم ولتاژ ورودی رو روی همون 5 ولت نگه داری تا کمترین تلفات حرارتی رو داشته باشی.
هرگز ولتاژ بیشتر از 5 ولت رو مستقیم به پینهای دیجیتال وصل نکن. اگه حواست نباشه و جامپر رگولاتور رو غیرفعال کنی، کل مدارت به باد میره!
مصرف جریان این مدار رابطه مستقیمی با ولتاژ داره. هرچی ولتاژ کمتر باشه، مصرف هم به شدت میاد پایین. ممکنه تو ولتاژ 3.3 ولت یه مقدار افت نور داشته باشی، ولی تو واقعیت اصلا به چشم نمیاد. پس نگران مصرف برقش نباش و با خیال راحت روشنش کن.
برنامهنویسی و درک پروتکل ارتباط سریال
تغییر دادن کدها و ساخت افکتهای جدید، یکی از جذابترین بخشهای این پروژهست. چون مباحث نرمافزاری خیلی گستردهست، اینجا فقط به نکات کلیدی و ارتباطات سریال اشاره میکنم.
تو نسخههای جدید کدهایی که منتشر شده، بهینهسازیهایی روی حافظه RAM انجام شده تا افکتهایی مثل آتشبازی بدون ریست شدن میکرو اجرا بشن. همیشه سعی کن از جدیدترین فایلهای HEX استفاده کنی. این فایلها برای حالتهای موسیقی و انیمیشنها بهشدت بهینه شدن.
برای آپلود فایلهای HEX و EEPROM روی میکرویی مثل ATmega32، میتونی از خط فرمان AVRDude استفاده کنی. کدهای دستوری برای رایت کردن فلش و ایپرام کاملا استاندارده و با مشخص کردن نوع پروگرامرت (مثلا usbtiny) خیلی راحت اجرا میشه.
اگه از آردوینو (ATmega328) استفاده میکنی، کار حتی راحتتر هم هست؛ کافیه سورس کد رو تو محیط Arduino IDE کپی کنی و دکمه آپلود رو بزنی. یه نکته خوب اینه که تمام این کدها شامل روتین تست اولیه (POST) هستن که برای عیبیابی مکعبت فوقالعاده کاربردیه.
این تست فقط یه بار موقع روشن شدن دستگاه اجرا میشه. اگه یه روزی یکی از لامپها بسوزه، به لطف همین تست میتونی سریع پیداش کنی، وگرنه تو شلوغی انیمیشنها اصلا متوجهش نمیشدی.
اما ارتباط سریال چطور کار میکنه؟ کدهای این پروژه برای کار با کریستال 16 مگاهرتز و باودریت 38400 تنظیم شدن. برای اینکه بتونی از طریق کامپیوتر یا یه دیوایس دیگه فریمهای سهبعدی رو به مکعب بفرستی، باید منطق این ارتباط رو بدونی.
مکعب اطلاعات رو فریم به فریم دریافت میکنه. هر الایدی یک بیت، هر ردیف یک بایت، هر لایه 8 بایت و کل مکعب 64 بایت داده نیاز داره تا یه فریم کامل رو بسازه.
برای اینکه سیستم قاطی نکنه، از بایت 255 (معادل FF تو هگزادسیمال) به عنوان کاراکتر "فرار" (Escape) برای ارسال دستورات کنترلی استفاده میشه. مثلا با ارسال 255 و بعدش 00، مختصات مکعب ریست میشه. اما اینجا یه چالش داریم: اگه بخوای تمام لامپهای یه ردیف رو روشن کنی، باید مقدار 255 رو به عنوان "دیتا" بفرستی.
برای اینکه مکعب این 255 رو با دستور کنترلی اشتباه نگیره، باید اون رو دو بار پشتسرهم بفرستی! یعنی 255 اول به سیستم میگه آماده دستور باش، و 255 دوم به عنوان دیتای روشنایی در نظر گرفته میشه. به جز این حالت، بقیه بایتها به عنوان دیتای خام خونده میشن و وقتی 64 بایت تکمیل شد، فریم جدید روی مکعب ظاهر میشه.
برای ارسال این دیتاها میتونی از نرمافزارهای کامپیوتری نوشتهشده با پایتون، سی یا حتی یه آردوینو دیگه و رزبریپای استفاده کنی. هر دیوایسی که پورت سریال داشته باشه میتونه این مکعب رو کنترل کنه. تو قدمهای پیشرفتهتر، میتونی کدهای کنترلی رو طوری گسترش بدی که به جای ارسال تکتک فریمها، فقط به مکعب دستور بدی که مثلا یه انیمیشن چرخش خاص رو با فلان سرعت اجرا کنه.
اینطوری حجم دیتای ارسالی به شدت کم میشه و سرعت سیستم بالا میره. ترکیب سختافزارهای مدرن با این پروتکلهای کنترلی، دنیای بینهایتی از ایدهها رو به روت باز میکنه. بازی کردن با بیتها و بایتها تو این پروژه، حسابی مهارتهای برنامهنویسی سطح پایین رو تقویت میکنه. حتی اگه بخوای، میتونی این مکعب رو به کامپیوترهای قدیمی وصل کنی تا به عنوان یه نمایشگر سهبعدی برای اونها عمل کنه.
این پروژه دقیقا همون چیزیه که مهندسی الکترونیک و برنامهنویسی رو به جذابترین شکل ممکن ترکیب میکنه. پس حسابی تو کدها بگرد و از خلق افکتهای نوری بینظیرت لذت ببر. It's interesting how it has all come full circle.
طراحی برد مدار چاپی یکپارچه (PCB)
مدارهای اولیه روی برد سوراخدار ساخته میشدن که پر از سیمکشیهای تو در تو بودن. برای همین بهتره که تمام مدار کنترلر و درایورها رو روی یه برد مدار چاپی (PCB) یکپارچه طراحی کنی تا هم ظاهر کار حرفهایتر بشه و هم درصد خطا موقع سیمکشی به صفر برسه.
با طراحی یه PCB خوب، میتونی سوکتهایی در نظر بگیری که هم میکروکنترلر ATmega32 و هم آیسی آردوینو رو پشتیبانی کنه تا دستت برای اجرای کدهای مختلف باز باشه. برای راحتی کار، پینهای پروگرامر (ICSP) رو هم مستقیم روی برد در نظر بگیر تا برای آپلود کد نیازی به درآوردن آیسی نداشته باشی.
علاوه بر این، یه تغییر عالی تو طراحی مدار اینه که پورتهای سریال قدیمی (RS232) رو حذف کنی و به جاش از ارتباط TTL استفاده کنی. با این کار میتونی مکعب رو با یه ماژول ارزونقیمت مبدل USB به سریال مستقیما به کامپیوترت وصل کنی. فقط کافیه پایههای RX، TX و GND رو متصل کنی. اینجوری کل مغز متفکر مکعب تو یه برد فشرده و تمیز خلاصه میشه و دیگه درگیر سیمهای شلوغ نمیشی.
همچنین میتونی روی برد، جامپر بایپس رگولاتور رو هم اضافه کنی تا اگه خواستی مکعب رو با ولتاژهای پایینتر یا باتری راهاندازی کنی، به مشکل نخوری. استفاده از PCB اختصاصی، روند ساخت رو به طرز چشمگیری سرعت میبخشه. اگه به طراحی مدار مسلطی، میتونی نسخه SMD این برد رو هم طراحی کنی تا ابعادش حتی از این هم کوچیکتر بشه.
استفاده از قطعات نصب سطحی (SMD) برای ابعاد کوچکتر
اگه بخوای برد کنترلرت خیلی مینیاتوری بشه، باید سراغ قطعات نصب سطحی یا همون SMD بری. با جایگزین کردن آیسیهای شیفترجیستر و میکروکنترلر با نسخههای TQFP و SOIC، کل مدارت نصف یه گوشی موبایل میشه.
مزیت بردهای کوچیک اینه که فضای کافی برای اضافه کردن امکانات خفنتر مثل ورودی میکروفون یا سنسورهای صوتی رو بهت میدن تا مکعبت به صدا و موسیقی هم واکنش نشون بده.
ترانزیستورهای 2N2222؛ ارزان و در دسترس
تو طراحیهای قدیمیتر، برای درایو کردن لایهها از ترانزیستورهای نسبتا بزرگ استفاده میشد. اما بعد از تستهای مکرر متوجه شدم که اصلا نیازی به این کار نیست.
ترانزیستورهای معمولی و ارزون 2N2222 به راحتی از پس جریان سوئیچینگ لایههای این مکعب برمیان. این ترانزیستورها سرعت سوئیچ بالایی دارن و هزینههای ساخت پروژهات رو هم به شدت پایین میارن.
ساخت پایه و قاب نهایی مکعب
لیست قطعات مورد نیاز برای ساخت مکعب
برای شروع این پروژه، به یه سری قطعات پایه نیاز داری. حتما دقت کن که الایدیهایی که میخری پایههای بلندی داشته باشن. اگه پایههای الایدیها کوتاه باشن، لایههای مکعب به هم نمیرسن و ساختار سهبعدی شکل نمیگیره.
الایدیهای مات و زاویه باز (Wide angle) با طول پایه حدود 28 تا 29 میلیمتر بهترین گزینه هستن. بقیه قطعات الکترونیکی شامل این موارد میشن:
میکروکنترلر ATmega32 یا اگه راحتی برد آردوینو. هشت عدد آیسی لچ 74HC574 برای کنترل ستونها و یک عدد دیکودر 74HC138 برای کنترل لایهها. هشت عدد ترانزیستور 2N2222 برای درایو کردن لایهها.
مقاومتهای محدودکننده جریان (معمولا بین 100 تا 330 اهم بسته به رنگ الایدی). مقاومتهای پولآپ و بایاس 1 کیلو و 5 کیلواهم. خازنهای سرامیکی 22 پیکوفاراد و 0.1 میکروفاراد برای نویزگیری. خازنهای الکترولیتی 10 و 100 میکروفاراد برای تثبیت تغذیه مدار.
اگه میخوای برد رو حرفهایتر طراحی کنی، میتونی از نسخههای SMD تمام این قطعات استفاده کنی.
سوکتهای آیسی، پینهدرهای نری و مادگی، کلید فشاری (تکسوئیچ) و جک آداپتور هم برای تکمیل اتصالات برد نیازت میشه. همچنین برای پروگرام کردن و ارتباط با کامپیوتر به پروگرامر AVR (مثل USBasp) و ماژول مبدل USB به سریال TTL نیاز داری. فراموش نکن که برای راهاندازی مدار، یه آداپتور 5 ولت مطمئن با خروجی جریان مناسب (حداقل 1 آمپر) تهیه کنی.
با آماده کردن این قطعات، نیمی از مسیر رو رفتی. حواست باشه که سیمهای ارتباطی و کابلهای فلت رو هم به اندازه کافی تهیه کنی تا موقع سرهمبندی مدار دچار مشکل نشی. همهچیز بستگی به این داره که بخوای مدار رو چقدر تمیز و حرفهای روی برد سوار کنی.
پس قطعات رو با دقت بررسی کن و بهترین مدلها رو انتخاب کن. بریم سراغ مرحله جذاب مونتاژ! یادت نره که صبر و حوصله کلید موفقیت تو این پروژهست.
اگه تمام مراحل رو با دقت پیش ببری، یه نتیجه خارقالعاده میگیری. قطعات رو آماده کن تا بریم برای تستهای نهایی. همه چیز برای ساخت یه شاهکار نوری آمادهست. فقط کافیه دست به هویه بشی. موفق باشی! یه قاب مناسب هم میتونه ظاهر پروژهات رو زیر و رو کنه. پس به طراحی ظاهر دستگاه هم فکر کن. آمادهای؟ شروع کنیم!
عیبیابی پیشرفته با کمک تست خودکار (POST)
بذار دقیقتر بررسی کنیم که چطور میتونی مشکلات مکعب رو پیدا کنی. فرض کن مکعب رو روشن کردی و روتین تست خودکار (POST) شروع شده. این تست اول ستون به ستون و بعد لایه به لایه لامپها رو روشن میکنه. اگه یه مشکلی تو مدارت باشه، این تست فورا دستش رو رو میکنه. موقعیت هر الایدی با ردیف، ستون و لایهاش مشخص میشه.
وقتی به تست نگاه میکنی، باید دقیقا بدونی مشکل از سمت کاتدهاست (لایهها) یا آندها (ستونها). مثلا یکی از عجیبترین مشکلاتی که ممکنه پیش بیاد اینه: تست شروع میشه، اما میبینی دو تا ستون مجاور هم (مثلا ستون 2 و 3) تو مرحله تست ستونی اصلا روشن نمیشن! اما وقتی مکعب شروع میکنه به پر شدن، هر دو ستون کاملا درست کار میکنن.
این دقیقا نشونه یه اتصالی یا شورتسیرکت بین این دو ستونه. چون به هم وصلن، وقتی یکی میخواد روشن بشه، اون یکی که خاموشه جریان رو میکشه و جفتشون خاموش میمونن. اما تو مرحله پر شدن، چون جفتشون فرمان روشن شدن میگیرن، با هم روشن میشن. این اتصالی میتونه تو پایههای خود مکعب، بین مقاومتها یا روی پینهای آیسی 74HC574 باشه.
اگه دیدی فقط نیمه پایینی یه ستون روشن میشه و بالاش خاموشه، معنیش اینه که لحیم یکی از آندهای تو اون ستون شکسته. اگه دستت به اون نقطه نمیرسه تا دوباره لحیمش کنی، یه ترفند جالب هست. یه سیم لاکی خیلی نازک و نامرئی رو از کف مکعب رد کن تا برسه به بالاترین الایدی تو همون ستون.
سر سیم رو به بالاترین آند و تهش رو به پایه همون ستون تو کف مکعب لحیم کن. این سیم مثل یه بایپس عمل میکنه و قطعی رو دور میزنه. البته اگه قطعی لبههای مکعبه، بهتره که با هویه درستش کنی.
اگه دیدی یه لایه افقی کامل خاموشه یا همیشه روشنه، مشکل قطعا از سمت درایورهای کاتده. یعنی باید بری سراغ همون ترانزیستور 2N2222 که به اون لایه وصله و چکش کنی. همیشه با حوصله و با کمک جدول اتصالات مدارت رو بررسی کن. تست POST بهترین دوست تو برای عیبیابی این پروژه غولپیکره.
افزودن قابلیت واکنش به موسیقی و صدای محیط
یکی از جذابترین آپگریدهایی که میتونی به مکعب نوری اضافه کنی، قابلیت رقص نور هماهنگ با موسیقیه! با اضافه کردن یه مدار تریگر صوتی یا ماژول میکروفون خازنی به ورودی آنالوگ میکروکنترلر، مکعبت میتونه به بیتهای آهنگ واکنش نشون بده. توسعهدهندههای این پروژه مدام در حال بهروزرسانی کدها هستن تا افکتهای نوری بهینهتر و نرمتری رو برای حالت موسیقی تولید کنن.
برای اینکه سیگنال صوتی مستقیما از یه پلیر یا موبایل به میکروکنترلر وارد بشه، باید از یه مدار واسط ساده استفاده کنی. تو این مدار، سیگنال صوتی رو از طریق یه خازن الکترولیتی (مثلا 1 تا 10 میکروفاراد) عبور میدیم تا سطح ولتاژهای دیسی مزاحم گرفته بشه. اگه خازنت قطبی داره، حتما سیگنال رو به پایه مثبتش وصل کن.
همچنین برای کنترل شدت سیگنال صوتی ورودی، حتما از یه پتانسیومتر استفاده کن. اگه از مقاومت خیلی پایین استفاده کنی، ممکنه به خروجی دستگاه پلیرت فشار بیاد و صدا ضعیف بشه؛ برای همین پیشنهاد میشه پتانسیومترت حداقل 100 کیلواهم باشه تا سیگنال صوتی رو خراب نکنه.
با چرخوندن این پتانسیومتر، میتونی حساسیت مکعب رو نسبت به آهنگی که داره پخش میشه تنظیم کنی تا بهترین و دقیقترین رقص نور رو داشته باشی.
نکته خیلی مهم: هرگز و تحت هیچ شرایطی، خروجیهای قدرتمند اسپیکر یا آمپلیفایر رو مستقیم به مدار مکعب وصل نکن! ولتاژ پیک این خروجیها معمولا بیشتر از 5 ولته و درجا پینهای آنالوگ میکروکنترلرت رو میسوزونه. همیشه از خروجیهای لاین (Line-out) مثل جک هندزفری استفاده کن.
تو طراحیهای پیشرفتهتر برد کنترلر، سوکتهایی برای اتصال ماژولهای میکروفون بیسیم هم در نظر گرفته شده تا بدون نیاز به سیمکشی مستقیم، مکعب با صدای محیط به رقص دربیاد. اینطوری میتونی مکعب رو هر جای اتاق که خواستی بذاری و ازش لذت ببری. اضافه کردن موسیقی به این پروژه، اون رو از یه نمایشگر سهبعدی ساده به یه اثر هنری تعاملی تبدیل میکنه.
حتما این قابلیت رو به مکعبت اضافه کن تا نتیجه کار چند برابر هیجانانگیزتر بشه. با کمی خلاقیت تو برنامهنویسی، میتونی افکتهایی بسازی که به فرکانسهای خاص مثل باس یا تریبل آهنگ واکنش متفاوت نشون بدن. دنیای ترکیب نور و صدا بینهایته. منتظر ایدههای خلاقانه تو هستیم. موفق باشی و از موسیقی لذت ببر. این تازه شروع کاره، پروژههای خفنتری تو راهه! همیشه به روز باش.
از نتیجه کارت لذت ببر
ساختن یه مکعب نوری 8 در 8 در 8، به شدت نیازمند صبر و حوصلهست، اما وقتی به نتیجه نهایی نگاه میکنی، تمام اون خستگیها یادت میره. وقتی بتونی با روشهای اصولی و شابلونسازی، لایهها رو دقیق و بینقص روی هم سوار کنی، مکعبت مثل یه جواهر روی میز میدرخشه.
خیلی از علاقهمندان به الکترونیک با الهام گرفتن از همین ترفندها تونستن مکعبهای فوقالعادهای بسازن. حس غروری که موقع اولین روشن شدن دستگاه و دیدن رقص نورهای سهبعدی بهت دست میده، با هیچی قابل مقایسه نیست. من خودم برای ساخت یکی از همین مکعبها با الایدیهای سفید و یه پایه مشکی شیک، چند روز زمان گذاشتم.
لایهها رو یکییکی میساختم و بعد از چک کردن تراز بودنشون، به هم متصلشون میکردم. گاهی اوقات ممکنه وسط کار یه لحیم بشکنه، اما خوبی کار لایه به لایه اینه که همونجا میتونی ایراد رو برطرف کنی. اگه از پایههای خود مکعب به عنوان الگو برای سوراخکاری استفاده کنی، دقت کار به شدت بالا میره و همهچیز کاملا تراز درمیاد.
موقع روی هم گذاشتن لایهها، اگه دیدی الایدی خیلی سفت جا میره، کافیه یه لحظه هویه رو به پایه بزنی تا لحیم نرم بشه و الایدی خودش رو با فشار کمی تنظیم کنه. وقتی هر 8 لایه رو روی هم سوار میکنی، مکعب نهایی شکل میگیره. بعد از وصل کردن تغذیه، فقط کافیه منتظر بمونی تا تست خودکار تموم بشه و انیمیشنهای شگفتانگیز شروع به کار کنن.
با برنامهریزی درست و استفاده از ابزارهایی که ساختیم، میتونی این پروژه غولپیکر رو در عرض کمتر از یه هفته تو اوقات فراغتت تموم کنی. خم کردن 512 تا الایدی شاید دو سه ساعت وقتت رو بگیره، و مونتاژ هر لایه هم حدود یک ساعت زمان میخواد. اما نتیجه نهایی یه وسیله دکوری چشمنوازه که هر کسی رو میخکوب میکنه.
اگه از الایدیهای خیلی پرنور استفاده میکنی، ممکنه موقع فیلمبرداری از مکعب دوربین گوشیت نورها رو به هم ریخته ثبت کنه؛ تو این حالت حتما میزان نوردهی (Exposure) دوربینت رو کم کن تا انیمیشنها دقیق تو فیلم ثبت بشن. حالا وقتشه که به کارت افتخار کنی.
حرف آخر و قدمهای بعدی
فایلهای پیوست
تو میتونی اولین سازنده باشی!
اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر
این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسیمدار بازنویسی و بهینهسازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.
آموزشهای مشابه
گفتگوهای کاربران
هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!
هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!