初めて4x4x4 RGB Cube(私たちは「キューブ４」)とよく呼びます)を見ると、部品が多く存在するので、組み立てが非常に複雑に感じます。しかしながら、実際は見た目ほど難しくありません。組み立てが終わると、あなたは誇りに思い、他人に完成品を見せたり、自力で組み立てたことを伝えたりするでしょう。ただ組み立て前に、ゆっくり時間をかけ、説明をしっかり理解し、各ステップを飛ばすことなく従うだけで良いのです。
下記の文章・写真・説明に加え、「キューブ４」の組み立ての一部始終をデモンストレーションしている指導動画を私たちは制作しました。
動画は英語のみです。
部品リストのチェック
「キューブ４」キットには次のアイテムが含まれています。
- 1 x "Cube USB" controller board
- 1 x micro USB cable
- 8 x "stick" PCBs labelled Y0, Y1, Y2, Y3, Z0, Z1, Z2, & Z3
- 4 x "plane" PCBs (identical)
- 64 x 8mm RGB LEDs
- 4 x black plastic stand-offs with threads
- 4 x black plastic nuts
部品を作業台に並べて、部品リストを参照して確認しましょう。紛失を防ぐために、LEDを小さな容器に入れることをおすすめします。テーブルの上に部品を転がした状態にするのは良くありません。
必要なツールを集める
「キューブ４」の組み立てには、はんだ付けが必要です。プログラムのために、コンピュータに接続する必要があります。次の道具を準備してください。
- はんだこて
- はんだ (0.6ミリ または 0.8ミリ)
- フラットワイヤーカッター
- 直角な角を持つ本
- 任意で: マスキングテープ、輪ゴムそして/またはBlu-Tac
ここからの説明は、はんだ付けの方法を知っていることを前提に進めます。もしはんだ付けの技術に不安がある場合は、Freetronics'sのはんだ付けの方法ページを参照してください。
Freetronics's How To Solder page page.
RGB LEDをプレーンPCBに固定する
4個の各プレーンPCBに、16個のRGB LEDを固定することが必要です。このステップにおいて、注意するべきことが二つあります。もし一つでも間違うと、固定するのが非常に難しくなるので、まず正しく作業を行うようにしてください。
初めに、プレーンPCBの正しい面を上にします。中央のコネクタをよく見ると、中央に小さく印刷されたURL "www.freetronics.com"があります。それはプレーンPCBの表面を示しています。URLを上にして作業台に置きます。プレーンPCBの裏面には何も書かれていません。
次に、 すべてのLEDをに固定する際に、正しい面かを慎重に確かめます。LEDには4本の脚があります。1本の脚だけ他より長くなっています。最も長い脚をプレーンPCBの正しい穴に挿入することが、「キューブ４」を適切に作動させるために不可欠です。組み立てが終わった後に、LEDが反対向きに固定されていることが判明することがないようにしましょう。
プレーンPCBをよく見ると、各LEDの二つ目の穴に、そのちょうど上に小さな白いバーがあります。また、金色のパッドの穴は、他の穴のように丸ではなく四角です。次のように、最も長い脚がその穴に入るように、LEDを挿入しなければなりません。
各LEDの脚を優しく広げて、プレーンPCBに挿入します。次に、PCBの約5ミリ上にしっかりと固定されるまで、それをくねくねと動かし下に押し込みます。ここに、正しい方向と位置を示すための詳細をお見せします。
技術の自信に応じて、LEDの固定とはんだ付けを同時に行うか、または固定してからはんだ付けを行うかを決定します。この図は、LEDの固定とはんだ付けが済み、リードを切り落とす準備ができたプレーンPCBを反対から見たものです。
次に、すべてのLEDが正しい方向に固定できたかを最終確認します。プレーンPCBを手に取り、LEDリードの並び宇を見ます。そのとき、最も長いリードがすべて整列し、間違った方向に挿入されたものがないことを確認します。
ここまでの組み立てが上手くできたら、サイドカッターを使用して、はんだ付けした接合部の上部分から各リードを切り落とします。切り落とす際には、リードがカーペットに飛び散ったり目に入ったりしないように、リードを手で掴むことをおすすめします
すべて切り落とせたら、16個のRGB LEDがプレーンPCBに固定できました。
一組ができたら、残りの三組も固定します。4個のプレーンPCBに同じ作業を行います。
コントローラーボードの支持棒を固定する
「キューブ４」 コントローラーボードは、典型的なPCBとは異なり、"逆さま"に使用するように設計されています。すべての部品は、「キューブ４」が組み立てられたら隠れるように、下から組み立てます。 「キューブ４」を下に置く際に、叩きつけられないように、これらには特別な保護が必要です。
4本のプラスチックの支持棒は、コントローラーボードの四隅にナットで下から留めて(コンポーネント側)、所定の位置に固定します。支持棒を所定の位置に置き、手できつく閉めます。ねじ山を潰してしまう可能性があるので、プライヤーを使用して圧力をかけ過ぎてはいけません。次のステップで、コントローラーボードに支持棒を設置する方法をご覧ください。
支持棒PCBを準備する
8本の"支持棒"PCBをキャリアストリップから外します。PCB素材には小さな溝があります。指またはプライヤーでキャリアストリップを掴み、まで支持棒の端を前後にくねくねと動かし、支持棒を緩ませて取り外します。このとき、支持棒自体を壊さないように気をつけてください。
支持棒をよく見ると、コントローラーボード上の印と対応した印があります。Freetronicsのロゴがあなたの方向を向くように、フラット作業台の上にコントローラーボードを置きます。そして、支持棒の印がコントローラーボードの印に合うように支持棒を並べます。
支持棒の位置をコントローラーボードに合わせることは非常に重要です。もし間違った位置に固定してしまうと、「キューブ４」は作動しません。
参照支持棒を固定する
「キューブ４」 の3D構造の組み立ては、全工程の中で最も難しい部分でしょう。組み立てには多くの方法がありますが、私たちが多くの「キューブ４」を組み立ててきな中で、最もシンプルだと考える方法をお教えします。
はんだこてを使用し、Y3支持棒のコントローラーボードに、パッドのひとつに”スズをきせます”。写真のように「キューブ４」を置いた場合、左後ろにあります。"スズをきせる"とは、他に何も加える事無く、はんだこてを使用して表面に少量のはんだ付けをすることです。
次に、対応するパッドに支持棒Y3をはんだ付けします。はんだ付けで軽いコーティングができるようにします。支持棒は、コントローラーボードの中央側にある小さな切り込みに固定する必要があります。そのため、パッドをはんだ付けする前に、位置を確認してください。
コントローラーボードの所定の位置上で、支持棒をできるだけまっすぐに持ち、コントローラーボードのパッドと支持棒のパッドの間にはんだ付けをします。これにより、支持棒が一時的に所定の位置に固定できます。他の接合部には、はんだ付けをしてはいけません。接合部が強く固定され過ぎて、支持棒の列を整えることができなくなるからです。
ここで調節を行います。もし直角定規を持っている場合、作業台上でコントローラーボードの横に定規を置き、前後左右ともに支持棒が垂直になっているかを確かめます。
この写真では、央側の切り込みを見ることで、支持棒の正しい方向が分かります。
直角定規を持っていない場合は、直角な本で代用できます:
パッド上で数回はんだ付けします。必要な場合、支持棒が完璧に垂直になるまで調節します。正しい角度になったら、残りの三つの接合部に関しても、コントローラーボードと支持棒をはんだ付けします。水平・垂直パッドの隙間が埋まるように、優しくはんだ付けを行い、一方の接合部に液体がたまらないようにします。
次に固定する支持棒はY0です。コントローラーボードの左側にあります。同じ技術を使用しますが、今回は最初の支持棒を参照として、所定の位置に固定します。正方形であるかの確認に加え、支持棒の上下を測定することで、上下が等間隔であること確認します。次の写真では、列が乱れているように見えますが、これはカメラの角度によるものです。実際には、これらは完璧に整列しています。
この工程を左側の支持棒Y1とY2.でも繰り返します。この時点で「キューブ４」 の左側の構造がすべて所定の位置にあるべきです。
深く組み立てたものをよく見てください。すべてのプレーンPCBが所定の位置にあるか、どれも逆さまになっていないかを確認します。 www.freetronics.comという文字が各プレーンの上にあり、正面を向いている必要があります。また、支持棒の横にある金色のパッドが、各プレーンPCBの上下にある金色のパッドと整列していなければなりません。
プレーンと支持棒の接合部をはんだ付けする
すべてのプレーンが綺麗に整列したら、プレーンPCBと支持棒の間の接合部をはんだ付けします。この段階では、すべての接合部をはんだ付けする必要はありません。ただ、すべてのプレーンと支持棒をお互いに固定し、構造が動かないようにすることが必要です。
また、コントローラーボード上の所定の位置に、右側の支持棒をはんだ付けします。このとき、すべてが所定の位置に収まるように、支持棒の上を優しく押し込まなければならない場合があります。
右側の支持棒が所定の位置にはんだ付けできたら、輪ゴムはもう必要ありません。輪ゴムは「キューブ４」から切り取ってください。
残りの支持棒を固定し、接合部をはんだ付けする
この時点で、ある程度は構造が完成されていますが、右側の最後の3本の支持棒がまだ残っています。支持棒を所定の位置に置き、コントローラーボードとプレーンPCBの両方にはんだ付けします。右側の支持棒を所定の位置に置き、はんだ付けの準備をするには、「キューブ４」を左側に置くのが最も簡単な方法です。
これで構造が完成したので、すべての接合部を見直し、はんだ付けができているかを確認します。支持棒とプレーンの間の接合部には、上下のはんだ付けが必要です。 そのためには、すべての角度から取り組むときに、「キューブ４」を回転させることが必要です。
パワーアップとテストパターン
「キューブ４」には、事前にインストールされたスケッチがあります。それはテストパターンを通して作動し、最後に各LEDのランダム色をちらつかせます。マイクロUSBケーブルを使用して、「キューブ４」をコンピュータまたは電話の充電器に接続することで、5ボルトを供給します。これには操作が必要です。コントローラーは始動するまでに数秒かかり、LEDを通して一つ一つスキャンを開始します。
テストパターンは、最後まで観察していると、ランダム色に点滅し始めます。もしLEDに何か問題がある場合は、テストパターン中に発見できます。