خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / ماتریکس LED درست کنید و با آردوینو آن را به ساعت رومیزی تبدیل کنید

ماتریکس LED درست کنید و با آردوینو آن را به ساعت رومیزی تبدیل کنید

در این ساختنی یاد می گیرید چطور ماتریکس LED بسازید. ساخت ماتریکس LED نیاز به مطالعه زیادی دارد اما با این آموزش ساخت شما فقط باید مراحل را دنبال کنید. وقتی یاد بگیرید ماتریکس LED بسازید، می توانید از آن در پروژه های مختلف استفاده کنید. ما ماتریکس LED که می سازیم را به یک ساعت رومیزی تبدیل می کنیم.

برای ساخت ساعت ماتریکس LED به یک برد آردوینو و تراشه ۷۴hc595 نیاز دارید. برای ساخت این ساعت باید با برنامه ریزی آردوینو، لحیم کاری، خواندن شماتیک و دیاگرام سیم کشی و اشکال یابی مدارات الکترونیکی آشنا باشید. مهارت آخر از سایر موارد مهم تر است. توصیه می کنیم قبل از ساخت ماتریکس، این راهنمای استفاده از LED را بخوانید و یک مکعب LED ساده هم بسازید.

گام اول : وسایل مورد نیاز

  • کامپیوتر برای برنامه ریزی آردوینو
  • آردوینو – ما از برد UNO استفاده می کنیم
  • ۸۰ عدد LED 5 میلیمتری
  • ماژول RTC
  • بازر پیزو – صدای بازر باید به قدری بلند باشد که بیدارتان کند
  • مقاومت نوری
  • ۱۶ عدد مقاومت ۳۳۰ اهمی
  • ۵ عدد مقاومت ۱ کیلو اهمی
  • ۳ عدد مقاومت ۱۰ کیلو اهمی
  • ۵ عدد ترانزیستور NPN
  • دو عدد شیفت رجیستر ۷۴hc595
  • دو عدد باتن
  • پتانسیومتر ۱۰ کیلو
  • مقدار زیادی سیم جامپر
  • برد بورد ۸۳۰ پین
  • برد بورد ۴۰۰ پین
  • منبع تغذیه ۵ ولتی
  • سیم سایز ۲۰ در رنگ های مختلف
  • تخته چوبی
  • سیم چین
  • دستگاه لحیم کاری

گام دوم : آرایه های LED

نحوه کار تسهیم آرایه LED
نحوه کار تسهیم آرایه LED

وقتی می خواهید از نمایشگر LED استفاده کنید، می توانید برای کنترل هر LED از یک پین آردوینو استفاده کنید که کارایی زیادی ندارد. روش مناسب برای کنترل یک مجموعه LED تسهیم (multiplexing) است. در این روش، با خطوط عمودی آندهای متصل به هم تعدادی ردیف و با خطوط افقی خروجی های متصل به هم تعدادی ستون می سازید. برای استفاده یک ستون را و LEDهای دلخواه از ردیف ها را روشن می کنیم. سپس ستون را خاموش می کنیم و به بعدی سوئیچ می کنیم. با تغییر LEDهای روشن و خاموش و حرکت سریع بین ستون ها اینطور به نظر می رسد که تمام LEDها روشن هستند.

این روش کار با LED را می توانید در تصویر متحرک بالا ببینید. خطوط مشکی ستون ها هستند که با فعال شدن، زرد می شوند. خطوط سبز ردیف ها هستند و با فعال شدن سبز می شوند. LEDها هم با رنگ نارمجی نشان داده شده و بعد از روشن شدن بنفش می شوند. روش تسهیم به خاطر پدیده ای به نام تداوم دید که نوعی توهم بینایی است، کار می کند؛ درست مثل تصاویر متحرکی که روی برگه های دفتر می کشیدیم.

گام سوم : ماتریکس LED را بسازید

ساخت ماتریکس LED را با هولدری شروع می کنیم که تمام LEDهایی که لحیم می کنیم، داخلش قرار می گیرند. برای ساخت این هولدر به یک تکه چوب، دریل و مته نیاز دارید. از مته ها طوری استفاده کنید که سوراخ هایی ایجاد کنند که LEDها کاملاً داخل شان فرو بروند اما لبه برآمده انتهای حباب ها بیرون بماند. در تصاویر بالا می توانید حالت استاندارد برای هولدر LED را مشاهده کنید.

روی یک لبه چوب ۱۶ علامت با فواصل ۹ میلیمتری بزنید. اینها ردیف های ماتریکس LED هستند. با فاصله ۹۰ درجه از ردیف ها، ۵ علامت با فواصل ۹ میلیمتری ایجاد کنید. اینها ستون های ماتریکس LED هستند.

حالا با گونیا این علامت ها را ادامه بدهید و خط بکشید تا یک شبکه مربعی ۱۵٫۲ در ۳٫۷ سانتیمتری ایجاد بشود.

ابتدا سوراخ ها را با مته کوچک دریل کنید. سپس روی این سوراخ ها از یک مته با اندازه مناسب برای LEDها استفاده کنید و آنها را بزرگ کنید. این مرحله شاید کم اهمیت به نظر برسد اما تاثیر زیادی روی ظاهر ماتریکس LED دارد. حتماً از مته با اندازه مناسب استفاده کنید، عمق تمام سوراخ ها را یکسان در نظر بگیرید و فاصله هایی که ایجاد کرده اید را رعایت کنید.

حالا باید آرایه LED واقعی را بسازیم. برای اینکار وسایل لحیم کاری، LEDها، دم باریک و هولدری که ساخته اید را آماده کنید.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت آمپ گیتار ماژولار با قابلیت اتصال ماژول های مختلف

کارتان را با تست کردن تمام LEDهایی که قرار است استفاده کنید، شروع کنید. این فرایند خسته کننده و زمان بر است اما حتماً باید انجام بشود. در تصویر می بینید که از دو سیم نر به ماده استفاده کرده ایم که یکی به اتصال به زمین و دیگری به مقاومت ۳۳۰ اهمی و سپس به منیع تغذیه ۵ ولتی وصل می شوند. برای ساخت ماتریکس LED از هشتاد LED استفاده می کنیم؛ پس این قسمت کار وقت زیادی می برد.

هویه را به برق بزنید تا داغ بشود. یک LED بردارید و آن را طوری در دست بگیرید که آند ازتان دور باشد. با انبر کاتد را از زیر قسمت باریکش بگیرید و آن را ۹۰ درجه به سمت راست خم کنید. سپس آند را از بالای قسمت باریکش بگیرید و آن را با زاویه ۹۰ درجه نسبت به کاتد خم کنید. تصویر نهایی LED را می توانید در گالری بالا مشاهده کنید.

از پایین خطوط ستون ها شروع کنید و LEDها را داخل سوراخ ها قرار بدهید. با موچین پایه های LED را کنار هم نگه دارید و با اتصال آندها به آندها و کاتدها به کاتدها، ردیف ها و ستون های ماتریکس LED را شکل بدهید. حالا هویه را برای یک تا دو ثانیه روی قسمتی که دو پایه با هم برخورد می کنند، قرار بدهید. سپس لحیم را روی همین قسمت قرار بدهید و یک نقطه اتصال کوچک بسازید. هویه را بردارید و لحیم را با اسفنج خیس یا دستمال کاغذی تمیز کنید (هر چندبار یک دفعه).

بعد اینکه لحیم را روی هویه و پایه های LED قرار دادید، یک ثانیه صبر کنید و سپس هویه را بردارید. اگر هویه را بیش از حد روی پایه ها نگه دارید، LEDهایتان خراب می شوند.

این اولین اتصالی بود که ایجاد کردید. ۱۵۹ اتصال بعدی را هم به همین ترتیب ایجاد کنید!

بعد از اینکه چهار LED را بهم وصل کردید، می توانید آنها را تست کنید. ستون را به اتصال به زمین آردوینو وصل کنید. یک سر مقاومت یکی از LEDها را به منبع ۵ ولتی وصل کنید و سر دیگر را به یک سیم بلند وصل کنید. حالا آردوینو را روشن کنید و سیم را به همه ردیف های عمودی بزنید. LEDهایی که در این ردیف ها قرار دارند، باید روشن بشوند.

اگر آزمایش با موفقیت انجام شد، اتصال LEDها را ادامه بدهید. در غیر این صورت یکبار اتصالات را چک کنید و اشتباه را پیدا کنید. اگر با اصلاح اتصال هم LED روشن نشد، باید آن را با یک LED جدید و سالم جایگزین کنید.

بعد از اتمام ساخت ماتریکس LED، پین ها از پایین و سمت راست بیرون زده اند و حباب ها هم به سمت شما هستند. حالا پین های LED را داخل برد بورد ۶۰ پین قرار بدهید یا سیم هایشان را بهم لحیم کنید. سیم ها باید به پایه های ردیف ۵ لحیم بشوند.

در تصویر آخر می بینید که چطور می توان با اتصال دو ماتریکس LED کوچک یک ماتریکس LED بزرگ تر ساخت. ساخت ماتریکسی که در تصویر آخر می بینید، سه ساعت طول کشیده است.

گام چهارم : مدار را بسازید

مدار را با استفاده از دیاگرام بسازید. در این مرحله باید تمام قطعات الکترونیکی را بهم وصل کنید و به همین خاطر باید چند سیم به لبه های ماتریکس LED وصل کنید. قبل از اینکه ساخت مدار را شروع کنید، راهنمای متنی را هم با دقت بخوانید تا دقیقاً بدانید چکار می کنید. نحوه اتصال ماژول RTC به آردوینو هم در متن آماده است.

برد بورد ۴۰۰ پین (برد شماره یک)

ریل ها

ریل مثبت به ۵ ولتی
ریل منفی به اتصال به زمین

شیفت رجیسترها

ابتدا باید شیفت رجیستر (SR) روی خط وسطی برد بورد وصل کنید؛ طوری که بریدگی آی سی به سمت خودتان باشد.

  1. SR2 را زیر این قطعه و در همان جهت وصل کنید.
  2. پین ۱۶ و پین ۱۰ هر دو SR را به ریل ۵ ولتی وصل کنید.
  3. پین ۱۴ SR2 را به پین ۲ آردوینو وصل کنید.
  4. پین ۱۳ SR1 و SR2 را به پین ۵ آردوینو وصل کنید.
  5. پین ۱۲ SR1 و SR2 را به پین ۳ آردوینو وصل کنید.
  6. پین ۱۱ SR1 و SR2 را به پین ۴ آردوینو وصل کنید.
  7. پین ۹ SR1 را به پین ۱۴ SR2 را وصل کنید.
  8. پین ۸ هر دو SR را به GND وصل کنید.
در ساختنی بخوانید :  فنجان بافتنی ببافید و تی بگ هایتان را داخلش نگه دارید

ترانزیستورها

  1. ترانزیستور NPN را از طرف صاف در ردیف C و پین های ۲۸، ۲۹ و ۳۰ قرار بدهید (رو به سمت چپ).
  2. یک ترانزیستور را از طرف صاف در ردیف C و پین های ۲۵، ۲۶ و ۲۷ قرار بدهید (رو به سمت چپ).
  3. یک ترانزیستور در ردیف C و پین های ۲۲، ۲۳ و ۲۴ قرار بدهید.
  4. یک ترانزیستور در ردیف C و پین های ۱۹، ۲۰ و ۲۱ قرار بدهید.
  5. ترانزیستور آخر را هم رد ردیف C و پین های ۱۶، ۱۷ و ۱۸ قرار بدهید. اتصال به زمین این ترانزیستور با SR2 اشتراکی است.
  6. به پین وسط هر کدام از ترانزیستورها هم یک مقاومت ۱ کیلو اهمی در ردیف طرف مقابل وصل کنید.

مقاومت نوری

  1. یک پایه را به پین G19 و پین دیگر را به G17 وصل کنید.
  2. یک سیم از پین G17 به پین A0 آردوینو وصل کنید.
  3. از پین J17 یک مقاومت ۱۰ کیلو اهمی را به منبع تغذیه ۵ ولتی وصل کنید.
  4. پین J19 را به زمین وصل کنید.
  5. برد بورد ۸۳۰ پین (برد شماره دو)

آرایه LED

پایه های ردیف را به برد بورد وصل کنید.

مقاومت ها

به هر ردیف یک مقاومت وصل کنید و سپس از وسط آن را به طرف دیگر برد هم وصل کنید.

برد بورد شماره یک و دو

  1. حالا از سمت چپ یک سیم از مقاومت LED اول به G2 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  2. مقاومت LED دوم را به A1 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  3. مقاومت LED سوم را به A2 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  4. مقاومت LED چهارم را به A3 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  5. مقاومت LED پنجم را به A4 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  6. مقاومت LED ششم را به A5 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  7. مقاومت LED هفتم را به A6 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  8. مقاومت LED هشتم را به A7 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  9. مقاومت LED نهم را به G10 وصل کنید.
  10. مقاومت LED دهم را به A9 وصل کنید.
  11. مقاومت LED یازدهم را به A10وصل کنید.
  12. مقاومت LED دوازدهم را به A11 وصل کنید.
  13. مقاومت LED سیزدهم را به A12وصل کنید.
  14. مقاومت LED چهاردهم را به A13 وصل کنید.
  15. مقاومت LED پانزدهم را به A14 وصل کنید.
  16. مقاومت LED شانزدهم را به A15 وصل کنید.
  17. ستون اول از بالا را به A30 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  18. ستون شماره دو را به A27 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  19. ستون شماره سه را به A24برد بورد شماره یک وصل کنید.
  20. ستون شماره چهار را به A21 برد بورد شماره یک وصل کنید.
  21. ستون شماره پنج را به A18 برد بورد شماره یک وصل کنید.

باتن (دکمه) شماره یک

  1. باتن را طوری قرار بدهید که هر کدام از چهار پین داخل یکی از نقاط E60، E62، F60 و F62 قرار بگیرند.
  2. مقاومت ۱۰ کیلویی را به ۵ ولتی و J60 وصل کنید.
  3. J60 و اتصال به زمین را وصل کنید.
  4. I60 را به پین ۱۲ آردوینو وصل کنید.

باتن شماره دو

جای این قطعه روی برد بورد و بین مقاومت های LEDها کمی تنگ است. باید فشار زیادی برای نصب این قطعه روی برد اعمال کنید.

  1. یک مقاومت ۱۰ کیلویی بین یک طرف باتن و ۵ ولتی وصل کنید.
  2. از همان نقطه یک سیم به پین A1 آردوینو وصل کنید.
  3. طرف دیگر دکمه را هم به زمین وصل کنید.

مقاومت نوری

سه پین در یک ردیف وجود دارد که باید:

  1. یکی از کناری ها را به ۵ ولتی وصل کنید.
  2. وسطی را به پین A2 آردوینو وصل کنید.
  3. یکی از کناری ها را به زمین وصل کنید.

پیزو

این قطعه را می توانید هر جای برد که فضا وجود دارد، قرار بدهید. پایه منفی را به زمین و پایه مثبت را به پین ۶ آردوینو وصل کنید.

در ساختنی بخوانید :  مدار الکترونیکی : آمپلی فایر استریو 5*2 وات ارزان و ساده

ماژول RTC

  1. پین Vcc ماژول را به ۵ ولتی و پین GND را به زمین وصل کنید.
  2. پین SDA را به A4 وصل کنید.
  3. پین SCL را به A5 وصل کنید.

برد آردوینو UNO تنها ۲۳ پین دیجیتال I/O دارد و برای ساخت ماتریکس LED به ۱۶ پین برای ردیف ها، ۵ پین برای ستون ها، یک پین برای مقاومت نوری، یکی برای باتن، یکی برای پیزو و یکی برای تنظیم میزان درخشش نیاز داریم که روی هم ۲۵ پین می شود. به همین خاطر از چند شیفت رجیستر به صورت زنجیری استفاده کردیم تا بتوانیم از سه پین آردوینو برای کنترل ۱۶ LED استفاده کنیم.

گام پنجم : برنامه را آپلود کنید

برای استفاده از ماتریکس LED به عنوان ساعت باید کتابخانه RTClib را دانلود و نصب کنید (کتابخانه را از این لینک دانلود کنید). فولدری که دانلود می کنید را در مسیر Documents\Arduino\library ذخیره کنید. سپس کدهای موجود در لینک زیر را روی آردوینو آپلود کنید. حالا تنها کاری که باقی مانده، درجه بندی ساعت است.

درجه بندی

از مثال ۱۳۰۷ RTC در کتابخانه real time clock برای تنظیم زمان ماژول RTC استفاده کنید. اینکار را فقط زمانی تکرار کنید که باتری تمام بشود. فقط باید در قسمت void setup خطی که حاوی عبارت rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); است را آن کامند و سپس کدها را آپلود کنید.

از کد Analog_Reader برای نشان دادن مقدار مقاومت نوری در نور کم و زیاد استفاده کنید. فراموش نکنید این مقادیر را ضبط و حفظ کنید.

حالا سراغ کدهای Led_Clock بروید. مقدار Int brightlow را برابر نور کم مقاومت نوری قرار بدهید. مقدار Int brighthigh را هم برابر نور زیاد مقاومت نوری قرار بدهید. مقدار Int brightadjust را هم تنظیم کنید تا نور کلی ماتریکس تنظیم بشود.

از متغیر String alarm1 برای تنظیم وقتی که آلارم یک باید خاموش بشود، استفاده کنید. حالا وقتی زمان ۱۲ ساعته را نشان می دهد، ساعت ۲۴ ساعته را فعال می کند. پس اگر می خواهید ساعت۸ شب خاموش بشود، باید آن را روی ۲۰۰۰ تنظیم کنید. اگر هم می خواهید ساعت را روی ۸:۳۰ تنظیم کنید، باید ۰۸۳۰ را وارد کنید.

برای تنظیم آلارم دوم از متغیر String alarm2 استفاده کنید.

گام ششم : اشکال یابی

LEDها اصلاً روشن نمی شوند

احتمالاً یکی از سیم ها سرجایش نیست. همه اتصالات را یکبار چک کنید. اگر اتصالات مشکل ندارند، باید مطمئن شوید لحیم کاری درست انجام شده باشد و هیچ سیمی نسوخته باشد.

LEDها روشن می شوند اما نورشان کم است

این احتمال وجود دارد که منبع تغذیه نتواند جریان مورد نیاز را تامین کند (البته احتمالش کمی است). ترانزیستورها را هم چک کنید.

نمایشگر نورهای تصادفی و عجیبی نشان می دهد

مطمئن شوید پین های دیتا و ساعت درست وصل شده اند. اگر اینکار مشکلی را حل نکرد، یکبار دیگر کدهای آردوینو را آپلود کنید (که بیشتر از دفعه اول طول می کشد).

ساعت ماتریکس LED آماده است

ساعت ماتریکس LED آماده است
ساعت ماتریکس LED آماده است

حالا که ساعت آماده است، باید طرز کار با آن را یاد بگیرید. با فشار دادن باتن شماره یک و قطعه ای که پین ۱۲ آردوینو وصل است، می توانید آلارم را روشن کنید. وقتی آلارم فعال شد، از باتن شماره دو برای تنظیم زمان استفاده کنید. با بوق اول می توانید ساعت را با پتانسیومتر تنظیم کنید و بعد از بوق دوم می توانید دقیقه را به همین شکل تنظیم کنید.

این ساده ترین روش برای تبدیل ماتریکس LED به ساعت است و می توانید با اضافه کردن قطعات بیشتر آن را پیشرفته تر کنید. مثلاً با یک سنسور می توانید ساعت را به محض وارد شدن کسی به اتاق، فعال کنید. شما هم اگر پیشنهادی برای بهبود این ساعت دارید، آن را با ساختنی به اشتراک بگذارید.

منبع

خلاصه مطلب
ماتریکس LED درست کنید و با آردوینو آن را به ساعت رومیزی تبدیل کنید
عنوان مطلب
ماتریکس LED درست کنید و با آردوینو آن را به ساعت رومیزی تبدیل کنید
توضیح کوتاه
طرز ساخت ماتریکس LED را یاد بگیرید و پروژه های مختلف بسازید.
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

قهوه ساز مسافرتی درست کنید و از طعم قهوه لذت ببرید... اگر شما هم عادت دارید هربار که پیک نیک یا گردش می روید چند پودر قهوه فوری با خودتان ببرید، حتماً باید یک قهوه ساز مسافرتی برای خودتان درست کنید. نگران...
جاقلمی چوبی با طرح سگ بسازید (به همراه الگوی برش)... جاقلمی و جامدادی یکی از وسایلی است که به بچه ها کمک می کند روی میزشان را مرتب نگه دارند. اگر این جاقلمی طرح جذابی هم داشته باشد، خیلی بهتر است. در این...
سگک کمربند با عکس و طراحی مورد علاقه تان بسازید... اگر از آن دسته افرادی هستید که دوست دارید اکسسوری هایتان را با افزودن جزییات اختصاصی، شخصی سازی و منحصر به فرد کنید این ساختنی را از دست ندهید. در این...
برای گلخانه تان سیستم آبیاری اتوماتیک بسازید... فقط با آردوینو می توانید به سادگی هر چه تمام یک سیستم آبیاری اتوماتیک بسازید که روی میزان رطوبت خاک هم نظارت داشته باشد. چند روز پیش طرز ساخت یک سیستم...
آموزش دوخت تور ماهیگیری حرفه ای به روش ساده و کاربردی... ماهیگیری با تور ماهیگیری خیلی ساده است. وقتی از این روش برای ماهیگیری استفاده می کنید، می توانید تور را در دریا یا رودخانه بگذارید و به کارهای دیگرتان...
دستگاه تصفیه هوا با فیلتر کربن فعال بسازید... اخیراً استفاده از کربن فعال یا کربن اکتیو در ساخت فیلترهای هوا و دستگاه تصفیه هوا خیلی زیاد شده است. فیلترهای کربنی مزایایی دارند که کارایی دستگاه تصف...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

سیستم روشنایی هوشمند با قابلیت نصب روی وسایل مختلف بسازید

حتماً برای شما هم پیش آمده که به رختخواب رفته و خاموش کردن لامپ ها …

پاسخ دهید