In het gehele project hadden we vertind koperdraad gebruikt. Vertind koperdraad wordt opgerold geleverd. Het draad was daardoor niet helemaal recht. Om het recht te maken staken we één uiteinde van de draad in een bankklem. Het andere uiteinde hielden we vast met een
combinatietang. We trokken met schokken aan het koperdraad, waardoor de draad recht gespannen werd. Hierna was het vertinde koperdraad bruikbaar voor het project.
Het rechttrekken van vertind koperdraad
Het maken van de bandkabels
Om de printplaat te kunnen verbinden met het geraamte, hadden we bandkabels nodig. We
begonnen door de 16-aderige-bandkabel doormidden te scheuren om twee 8-aderige-bandkabels te krijgen. Aan één uiteinde van de bandkabel moest een male-connector komen, die aan de printplaat zou koppelen en aan het andere uiteinde moest alleen de kabels gestript worden van hun isolatie.
Om een male-connector te bevestigen aan de bandkabel, moest deze ook eerst gestript worden.
Echter, de kabels waren te dun en te fragiel om met een striptang te werk te gaan. Daarom
gebruikten we onze tanden om de isolatie te verwijderen. Vervolgens hebben we om elke kabel een stuk krimpkous geschoven en de male connector aan de uiteindes vast gesoldeerd. Bij elke tin verbinding hebben we een beetje flux gebruikt om de kwaliteit van de verbinding te verhogen.
Daarna hebben met een heteluchtpistool de krimpkousen laten krimpen. Op deze manier ontstaat er een barrière tussen elke tin verbinding. Ook bij de bandkabels hebben we getest of er geen
onbedoelde verbindingen tussen de draden waren ontstaan.
Tin verbindingen in bandkabel Afgewerkte bandkabel
- 18 -
Het bouwen van het geraamte
Nadat we hadden besloten welke onderdelen we nodig hadden, die te hebben besteld, pakten we een houten plank en hadden we die tot een formaat van 21 bij 21 centimeter gezaagd. In de plank hebben we 64 gaten geboord met een diameter van 6 millimeter op een afstand van 2,5 centimeter van elkaar. De plank diende als mal die de LED-lampjes op hun positie vasthoudt, terwijl wij ze aan elkaar vast aan het solderen waren.
De mal
Toen alle LED-lampjes in positie waren, hebben we de kathodes van een rij LED-lampjes verbonden door ze aan een recht stuk vertind koperdraad vast te solderen. Dit deden we totdat we 8 rijtjes van 8 lampjes hebben. Elke keer als we een rijtje vast gesoldeerd hadden, testten we of de LED-lampjes goed verbonden waren. Toen we acht rijtjes van LED-lampjes hadden, stopten we ze vervolgens weer terug in de mal en verbonden we ook de acht rijtjes door middel van drie rechte stukken vertind koperdraad. Deze drie koperdraden zijn essentieel voor de stroomtoevoer en voor de stabiliteit van het geraamte. Vervolgens hebben we dit proces 8 keer herhaald. Elke keer als we een laag afhadden, testten we of alle lampjes werkten om zeker te zijn dat dit onderdeel in de LED-cube uiteindelijk zou werken. Als nu op één plek op de koperdraden verbinding wordt gemaakt met een kathode van een stroombron, dan zijn alle kathodes van de LED-lampjes daarmee verbonden.
Vervolgens hebben we de stukken kathode van de LED-lampjes die voorbij de tin verbinding uitstaken, afgeknipt en de anodes afgebogen.
- 19 -
Een laag LED-lampjes in de mal
We hadden het bovenstaande proces nog 7 keer herhaald en hadden we 8 geraamtes. De volgende stap in het proces is om de lagen op elkaar te stapelen en zo het geraamte af te hebben. Eerst moesten we de bovenzijde van de doos maken, want door deze zijde zullen een aantal vertinde koperdraden doorheen moeten gaan. Deze bovenzijde maakte we uit hout. Net als de mal zaagde we deze tot een stuk van 25 bij 25 centimeter en boorde we er 64 gaten in. In tegenstelling tot de mal zijn deze gaten kleiner. De gaten hoeven maar één millimeter te zijn, want er hoeft alleen maar vertind koperdraad doorheen. Nadat de bovenzijde af was, staken we door elk gat een stuk vertind koperdraad. Deze draden zullen als de palen dienen die aan de afgebogen anodes van de LED-lampjes vast gesoldeerd gaan worden. Het uiteinde die binnen de doos zou zitten, bogen we af, zodat de stukken draden niet via de andere zijde eruit zouden kunnen vallen. De onderste laag van LED-lampjes zal voorkomen dat de draden naar de andere zijde kunnen bewegen. Voordat de eerste laag vast gesoldeerd is, gebruikten we ducttape om de draden toch op hun plek te houden. Eén voor één soldeerden we anodes vast aan de palen. Als we een volgende laag wilden vastsolderen, legden we vier houten blokken van 2,5 centimeter hoog op de bovenste laag, zodat elke laag 2,5 centimeter van elkaar af staat. Met het vastsolderen, maakten we eerst tin verbindingen, die ervoor zorgden dat de positie van de laag vast zit. Daarna soldeerden we de andere anodes vast aan de palen. Als een laag vast gesoldeerd is, knipten we, net als bij de kathodes, de resten van de anodes af, die voorbij de tin verbinding uitstaken. Vervolgens testten we of de tinverbindingen goed waren en of elk LED-lampje op de manier werkte zoals wij wilden. Daarna hebben we de bandkabels aan de omgebogen uiteindes van de kathodepalen gesoldeerd.
- 20 -
Het ducttape aan de onderkant Het stapelen van de lagen
Ons geraamte
- 21 -
Het maken van de printplaat
De eerste stap tot het maken van een printplaat is de printplaat ontwerpen. Dat deden we via Eagle, een ontwerpautomatiseringstoepassing. Eerst maakten we een ontwerp van de printplaat in een schematisch indeling. Hierop stonden alle componenten en hoe ze onderling met elkaar verbonden horen te zijn. Echter, de posities van de onderdelen op de printplaat staat daarin nog niet vast. Bij het toevoegen van elk onderdeel, hebben we de exacte gegevens van de fabrikant gebruikt.
Hierdoor wisten we zeker dat elk component die we kochten op de gefabriceerde printplaat zou passen. Nadat het schematische ontwerp af was, hebben we een ontwerp gemaakt in een board layout. Hier moesten we de componenten een positie geven op onze printplaat en bepalen hoe de traces (de verbindingen tussen de componenten) over onze printplaat zouden lopen.
Het schematische ontwerp
- 22 - Het board ontwerp
Toen ons ontwerp van de printplaat af was, hadden we die opgestuurd naar het bedrijf JLCPCB. Deze heeft de printplaat voor ons gefabriceerd. We hebben een lege printplaat teruggekregen via de post.
Hierop moesten we alleen nog de componenten op solderen. Eerst hadden we alle 74HC595D-chips vast gesoldeerd, daarna de weerstanden, vervolgens de female-connectoren, daarna de
weerstanden en uiteindelijk de printklemblok. Op elke plek waar een tin verbinding moest komen, hebben we een beetje flux gesmeerd, zodat de tin verbinding van betere kwaliteit zou zijn. Als laatst hebben we de printplaat uitvoerig getest om te kijken of elk onderdeel werkte
- 23 -
De lege printplaat De afgewerkte printplaat
Het maken van de houten doos
De wanden van de doos hebben we uit houten planken gezaagd. Op twee tegengestelde zijdes hadden we een richel vastgelijmd, waarop de bovenzijde kan steunen. De zijdes hebben we aan elkaar geplakt met houtlijm. Op één zijde hebben we een gat geboord waardoor het snoer van de voeding kan gaan. Aan de zijde tegenovergesteld daarvan hebben we 3 gaten gezaagd/geboord, waaruit een groen- en een rood LED-lampje en de knop kunnen steken. De LED-lampjes en knop zitten vast met behulp van een beetje lijm. We hadden de benodigde weerstanden aan draden vast gesoldeerd, zodat ze aan de Arduino gekoppeld kunnen worden.
De steunrand in de doos De afgewerkte doos
- 24 -
Het in elkaar zetten van de voeding
Aan de voeding sloten we een snoer aan met een stekker die in een stopcontact past. We sloten ook een geïsoleerd stuk koperdraad aan op de 5 voltkant van de voeding. De andere kant van de draad moet aangesloten worden op printplaat.
We hadden nu alle onderdelen gereed. Nadat we alle onderdelen aan elkaar vast hebben gesloten, was onze LED-cube compleet. We hebben de LED-cube uitvoerig getest. Nadat we enkele fouten hadden opgelost, werkte onze LED-cube. We moesten nu alleen nog de arduino programmeren om animaties te laten afbeelden op de LED-cube.
Onze LED-cube van de buitenkant Onze LED-cube van de binnenkant
- 25 -