LED -kuutiolamppu: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämä lamppu on sivutuotteeni luomastani 172 pikselin kelloprojektista. Se tapahtui testatessani merkkijonoja, kumppanini näki ne ja piti heidän ulkonäöltään. Lopetin kellon ja aloitin tämän projektin. Se on ollut varsin hidas projekti, välillä on tapahtunut muita asioita, joiden ansiosta se on voinut kehittyä ajan myötä.

Alkuperäinen konsepti oli hieman yli metrin pituinen ja se käytti 3 painiketta ja potentiometriä sen ohjaamiseen. Tästä kehittyi pienempi mutta samanlainen muotoilu, jossa käytettiin yhtä pyörivää anturia. Juhlakausi tulee sitten, ja lainasin joitain ATTiny 85 -ohjattavien juhlavalojen ohjauskonsepteja. Lopulta meillä on tämä; Suloinen 50 mm: n kuutio yhdellä kosketusherkällä säätimellä.

Olisi ollut helppoa ostaa halpa LED -ohjain eBaysta, täyttää se laatikkoon ja kutsua se valmiiksi. Halusin kuitenkin jotain, joka ei vaadi asennusta tai pariliitosta ja jonka avulla voisin päättää, miten LEDit toimivat. En tietenkään voi muuttaa sohvan mukavasta valosta, mutta en välitä. Tästä huolimatta uskon, että seuraava kehitys saattaa vaihtaa ATTiny 85: n johonkin ESP8266: n kaltaiseen, jotta voin hyödyntää langatonta ohjainta, mutta pidän myös manuaalista ohjausta.

Minulle oli todella tärkeää, että valo on aktiivinen, mutta ei häiritsevää, joten valkoisessa tilassa hieman väriä tulee hitaasti näkyviin lampun satunnaiseen kohtaan ja sammuu sitten yhtä hitaasti. Oli tärkeää, että se ei kiinnitä silmiäsi tehdessäsi sitä, mutta joka kerta kun katsot lamppua, se olisi vain hieman erilainen.

Tarvikkeet

Kuutio on valmistettu 3 mm himmeästä opaali -akryylilevystä. Petin ja tilasin sen valmiiksi leikatuksi neliöiksi, jotka ovat oikean kokoisia haluamallesi, lisäsin tilaukseen muutaman ylimääräisen, koska tein virheen (tein). Se toimii erittäin hyvin, mutta ei ole kiva käyttää, tein sen täällä gorilla -epoksilla. Sidos ei ole niin vahva kuin tinsoli 12, mutta sen pitäisi olla riittävän vahva ilman todella ikäviä höyryjä.

LEDit ovat SK6812, ne ovat RGBWW (lämmin valkoinen).

Mikro -ohjain on ATTiny 85

Kosketusohjain on MTCH101

Siinä on muutama passiivinen komponentti:

• 13X 0603 0,1uf -kondensaattorit
• 2X 4.7k 0603 vastukset
• 2X 10k 0603 vastukset
• 1X 470 ohmin 0603 vastus
• 1X 1000uf kondensaattori

Vaikka tämä olisi mahdollista tehdä ProtoBoardilla, jossa PCB: t on tehty, on halpaa ja jotain halusin nojata.

Vanha usb -kaapeli katkaistaksesi virtajohdon

Kuumaa liimaa käytetään pitämään piirilevy alhaalla lopputuotteessa, ja jonkin silikonitiivisteen avulla voit kiinnittää kuution pohjan. Molemmat kuumaliimat ovat silikonia, ja ne tarttuvat hyvin akryyliin, mutta kumpikaan ei ole kovin hyvä. Tämä tekee sidoksen, joka on riittävän vahva pitämään kaiken paikallaan, mutta niin vahva, ettei sitä voida irrottaa myöhemmin tarvittaessa.

200 mm 0,31 mm emaloitu kuparilanka. (voit käyttää melkein mitä tahansa lankaa täällä, kunhan se ei ole niin suuri, että se luo varjon kuution sisään)

Mikro -ohjain

Olen sanonut sen aiemmin ja huonosti sanon sen uudelleen. Pidän todella ATTiny 85 mikro -ohjaimesta. Ne ovat kevyitä, helppokäyttöisiä, helppoja ohjelmoida ja näyttävät käytännössä tuhoutumattomilta.

Joten tietysti käytin yhtä tähän projektiin. Sen suorittama koodi on melko yksinkertainen. Kosketusanturiin on kytketty keskeytys. Kun tappi vedetään alas, ISR lisää laskuriin 1. Pääsilmukka suorittaa sitten laskurin numeroa vastaavan alisilmukan. Tällä tavalla voit lisätä tai poistaa animaatioita vain muutamalla koodirivillä.

Minulla on ollut tämä koodi käynnissä ATTiny85 -laitteessa noin 8 kuukautta ilman ongelmia.

Vaihe 1: Työkalut ja kulutustarvikkeet

On mahdollista juottaa kaikki komponentit käsin, mutta SK2612: t ovat melko herkkiä. Tapoin heistä melko monta, ennen kuin löysin miniuunin Lidlistä, jonka muutin reflow -uuniksi.

Leikkasin reitittimen ja 45 asteen viistekärjen leikkaamaan kaikki akryylin reunat. Voit ohittaa tämän ja saada neliöliitoksia kuutiosi tai 3D -tulostuksen kanssa.

Muita käytettyjä työkaluja ovat:

• Kuuma liimapistooli
• Juotin
• Pieni muotoinen veitsi
• Maalarinteippi
• Jotain peruskäsityökalua. katkot ja pienet paalut.
• Arduino Uno tai vastaava sekä leipälauta ja hyppyjohdot koodin lataamiseen ATTiny85 -laitteeseen
• Hakata Saw
• Juotospasta
• Juottaa
• Monimittari

Vaihe 2: Akryylin leikkaaminen

Oli hankalaa löytää luotettava menetelmä 45 asteen kulman leikkaamiseksi akryylin reunoille. Luulen, että pöytäsahan asettaminen oikealla kulmalla olisi paljon helpompaa, mutta valitettavasti minulla on vain reititin, joten tässä mitä tein.

Käytin puunpalaa, jonka suora reuna oli kiinnitetty työpöydälle alas jigin tekemiseksi. Suora reuna on erittäin tärkeä, koska viistekärjen laakeri rullaa sitä pitkin. Sen jälkeen on kyse siitä, että tartun jonkin verran romuakryylilevyä kappaleen ympärille, jonka halusin leikata kulman pitämään sen paikallaan ja luomaan oikean korkeuden reitittimen pohjalle.

Minulla oli kuuma liimapistooli ulkona ja kuuma, kun tein tämän, joten päätin käyttää kuumaa liimaa tukipalojen kiinnittämiseen paikalleen. Normaalisti olisin käyttänyt kaksipuolista teippiä. Molemmat vaihtoehdot toimivat hyvin.

Sitten on vähän kokeilua ja erehdystä saada reititin asetettua täsmälleen oikealle korkeudelle, liian korkealle ja se jättää neliön reunan akryylille, liian matalalle ja se ottaa liikaa pois

Käytä pientä maalarinteippiä varmistaaksesi, että mikään ei voi liikkua, anna reitittimen pyöriä nopeammin ja aja reititin tasaisesti akryylin reunaa pitkin, kierrä kappaletta ja toista, kunnes kaikki 6 on leikattu 45 asteen reunalla 4 reunaa (5 kpl ja 3 reunaa, jos haluat asentaa kuution johonkin)

Vaihe 3: Kuution tekeminen

Kun kaikki akryyli on leikattu, kuution muodostaminen on suoraan eteenpäin, mutta annos vaatii vähän huomiota yksityiskohtiin.

Ota ensin peiteteippi, jonka päissä on 2 kappaletta pitämään se alhaalla, suora ja tiukka. Aseta se muutaman millimetrin päähän suorasta reunasta ja yhdensuuntaiseksi tahmea puoli ylöspäin. Nauha pitää kaiken yhdessä, kunnes epoksi kovettuu, joten lappasin kaksi kappaletta, jotta paine pysyy mukavana. Käytin silikonimattoani suorana reunana, mutta viivoitin toimisi yhtä hyvin tai ehkä paremmin.

Poista seuraavaksi suojakalvo akryylistä ja aseta yksi neliöistä nauhan toista päätä kohti varmistaen, että se istuu siististi suoraa reunaa vasten ja 45 asteen kulma on alaspäin. Aseta sitten toinen neliö ensimmäisen viereen varmistaen, että reunat koskettavat vain ja yläosa on tiukasti suoraa reunaa vasten. Toista kolmas ja neljäs neliö.

Kun olet tyytyväinen, että he kaikki istuvat siististi, käännä se ympäri ja leikkaa teippi toisesta päästä niin, että se ei mene akryylin pään ohi. Sinun pitäisi nyt pystyä taittamaan kaikki yhteen ja muodostamaan siisti laatikko. Lopullisessa viimeistelyssä on tärkeää, että laatikon yläosa on niin lähellä täydellistä kuin se voi olla, pieni poikkeama pohjassa voidaan hioa ja piilottaa myöhemmin.

Jos olet tyytyväinen siihen, että kaikki on kunnossa, niin on aika korjata se paikalleen. Avaa kuutio ja aseta se valmiiksi liimaa varten. Olen käyttänyt Tinsol 12: ta aiemmin. Se on suunniteltu sitomaan akryyliä ja annostamaan erittäin hyvää työtä, mutta sen kanssa on epämiellyttävää työskennellä ja se on jäähdytettävä ennen käyttöä. Suosittelen myös käyttämään sitä ulkona tuulisena päivänä ja jättämään liimatut osat ulkopuolelle tai suojaan vähintään 24 tunniksi.

Kristallinkirkas kaksiosainen epoksi toimii hienosti, on paljon mukavampi ja anteeksiantavampi työskennellä. Sinun on silti käytettävä hyvin tuuletettua aluetta työskennelläksesi, mutta en huomannut, että höyryt toimivat avoimen ikkunan vieressä. Sen sidos ei ole yhtä vahva kuin Tinsol12, mutta jos suunnittelet kuution heittämistä, sen pitäisi olla riittävän vahva.

Sekoittelin hieman gorilla -epoksia vanhalle CD -levylle ja käytin bambu -oravan toimintapäätä levittääksesi hienon kerroksen kaikkien niiden neliöiden reunoille, joissa ne tapasivat. Vältä liikaa käyttöä, koska se roiskuu ulos.

Olen pahoillani, etten saanut yhtään kuvaa tästä vaiheesta, koska se asetettiin melko nopeasti.

Kun liima on paikallaan, taita neliöt ylös laatikon muodostamiseksi uudelleen ja käytä peiteteippiä sen peittämiseksi.

Noin 5 minuutin kuluttua, jos se tuntuu riittävän vahvalta irrottaakseen teipin. Haluan irrottaa teipin mahdollisimman pian, jos osa epoksista roiskuu ulos. Kun se on täysin liimattu, nauhan saaminen on paljon vaikeampaa.

Vaihe 4: Kosketusanturi

Kuution Mk1 -versiossa käytettiin tärinäanturia. Tämä toimi hyvin, mutta ei ollut ihanteellinen, koska saattaa olla hankalaa saada se aktivoitumaan vain kerran, varsinkin jos otin sen vaihtaaksesi tilaa ja laitoin sen sitten takaisin aivan liian nopeasti. Suunnittelu ei oikeastaan salli painikkeen sijoittamista mihinkään, joten ainoa looginen asia oli käyttää kosketusohjausta.

MTCH101 vaikutti täydelliseltä sirulta työhön.

Koska sen kapasitiivinen anturi ei tarvitse olla suorassa kosketuksessa mihinkään, joten otin kuution kannen, poistin suojakerroksen sisäpuolelta ja järjestin sitten 0,31 mm: n emaloidun kuparilangan sisäpuolelle ja kiinnitin sen paikalleen maalarinteippi, ennen kuin sekoitat pienen Gorilla -epoksin pysyvästi. Varmista, että jätät tarpeeksi häntää päästäksesi piirilevyyn.

MTCH101 Detect Output -nasta on Active-Low, joten kosketusnäyttö 5V: n ja ylimääräisen tyynyn välillä toimii myös lähellä nasta 7 kuution tilan muuttamiseksi

Kun epoksi on kovettunut, kuution yläosa voidaan kiinnittää runkoon hieman enemmän epoksilla.

Vaihe 5: Piirilevy ja juotos

Olin aina kuvitellut piirilevyjen olevan varattuja niille, joilla on syvä ymmärrys elektroniikasta, joka on siirtynyt monien vuosien ajan. Osoittautuu, että on todella helppoa ja halpaa suunnitella omat levyt ja saada ne ammattimaisesti.

En mene liian syvälle prosessiin täällä, koska se vaatii melko vähän yksityiskohtia, joita muut ovat selittäneet paljon paremmin kuin minä. Mutta perusvaiheet ovat:

Rakenna piirisi leipälevylle testataksesi sitä. Aseta kaikki komponentit kaavioon Muunna kaavio piirilevyksi, aseta kaikki komponentit haluamallasi tavalla ja luo liitännät. Tee tilaus

Prosessin vaikein osa on lautojen saapumisen odottaminen.

Käytin JLCPCB: tä. Kymmenen laudan kokonaiskustannukset olivat hieman alle 10 puntaa ja saapuminen kesti hieman yli viikon. Minulla ei ole mitään vertailla laatua, mutta ne näyttävät todella hyviltä.

Halusin saada mahdollisuuden tehdä isompi versio kuutiosta, joten lisäsin piirilevyyn joitain ylimääräisiä LED -tyynyrenkaita. Voin juottaa LEDit mihin tahansa kolmesta renkaasta tai katkaista ne pienemmille malleille. JLCPCB veloittaa saman hinnan kaikenkokoisista levyistä 100 mm x 100 mm.

Juotos

On mahdollista käsin juottaa kaikki komponentit. 0603 -kondensaattorit ja -vastukset ovat pieniä, mutta joustavia, joten hieman harjoittelua voidaan tehdä helposti. Sama MTCH101 -sirulle. Ongelmani olivat SK2812 -LEDit, ne ovat riittävän suuria juottamaan käsin, mutta huomasin, että ne ovat hieman liian herkkiä lämmölle. Taisin tappaa ainakin 10, ennen kuin päätin sijoittaa johonkin SMD -osiin suunniteltuun.

En ollut varma paras tapa edetä, sitten tein päätökseni, kun löysin miniuunin myytäväksi Lidlistä. Vaikka se ei ole täydellinen uuni täytettäväksi tarpeeksi hyvin tarpeitani varten, ja muutamalla muutoksella tarkempaan lämpötilan säätöön se ei tapa LED -valoja.

Jälleen prosessi, jolla leivänpaahdin tai miniuuni muutetaan reflow -uuniksi, on hiukan tämän vaikean ulottuvuuden ulkopuolella, mutta siellä on paljon tietoa, jos haluat tehdä jotain vastaavaa.

Piirilevyn uudelleentäytössä tarvittavat vaiheet ovat:

Puhdista piirilevy nopeasti alkoholilla, jotta voit poistaa rasvan, joka saattaa estää juotteen tarttumisen oikein. Levitä juotospastaa piirilevyn tyynyille ja levitä sitten komponentit. Aseta levy uuniin ja täytä uudelleen.

Kun levy on jäähtynyt, voit juottaa manuaalisesti läpivientireiän IC -pidikkeeseen ja suureen kondensaattoriin.

En ole asentanut 1000uf -kondensaattoria tällä kertaa, koska valo on vain minun käytössäni, eikä sitä sytytä tai sammuta usein. Se luo myös varjon kuution sisälle, kun LEDit tekevät tehtävänsä.

1000uf -kondensaattori säästää LEDit ja mikro -ohjaimen virran tunkeutumiselta. Suosittelen sen asentamista, mutta se on hieman valinnainen, jos olet varovainen siihen, mihin liität sen. Jos haluat lisätietoja tästä aiheesta, suosittelen lukemaan Adafruit NeoPixel Überguide -oppaan

learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg…

Vaihe 6: Koodi

Lataa koodi AtTiny85: een.

Tässä on loistava opas sen tekemiseen!

www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Aseta sitten ATTiny PCB: n IC -liitäntään

Vaihe 7: Yhdistä kaikki

Piirilevyn pohjassa on yksi vastus sekä jalat IC: stä ja kondensaattorista tarttuvat hieman ulos. Leikkasin Dremelillä joitakin syvennyksiä akryylin alaosaan, jotta piirilevy voi istua tasaisesti.

Kun Dremel oli poissa, porasin myös pienen reiän kuution sivulle keskelle noin 6 mm ylöspäin virtakaapelia varten ja työnsin sen läpi ennen kuin irrotin johdot ja tinoitin. Monissa USB -kaapeleissa on datajohdot. Käytä monimetriä selvittääksesi mikä on tarvittaessa.

Käytä pientä lämmintä liimaa pitämään piirilevy alhaalla (löysin kuumaliiman olevan idea, koska se luo vahvan pidon, mutta voi poistaa tarvittaessa) ja juota virtajohdot siihen. Käytin hieman kuumaa liimaa lisätukeen.

Seuraava vaihe on juottaa anturijohdin anturilevyyn.

Ennen kuin kiinnität pohjan kuutioon, on hyvä testata, että kaikki toimii odotetulla tavalla.

Jos kaikki toimii odotetulla tavalla, viimeinen vaihe on kiinnittää kuution pohja paikalleen. Käytän tähän yleensä silikonitiivistettä, koska se pysyy hyvin, mutta voidaan poistaa tarvittaessa.

Liitä ja nauti

Vaihe 8: Muut vaihtoehdot ja lopulliset ajatukset

Olen tämän kehityksen aikana keksinyt muutamia muunnelmia. Yksi niistä on puinen pohja, jonka päällä on akryylikuutio. Toinen on puurunko, jonka takana on LED -valot, ja myös pitkä versio, jossa käytetään LED -teippiä. Työskentelen tällä hetkellä myös kellolla, joka käyttää vastaavaa mallia.

He sanovat, että taaksepäin on aina vuosi 2020, ja muutamia asioita voisin tehdä toisin, jos päätän mennä MkIII: lle

Ensimmäinen niistä muuttuu 0805 passiiviseksi. 0603: t ovat hienoja, mutta tilaa on riittävästi pienemmille isommille osille ja niitä on hieman helpompi muokata tarvittaessa.

Ajattelin myös lisätä ylimääräisen LEDin antamaan visuaalista palautetta anturin tilasta. MTCH101 kykenee upottamaan jopa 20 mA, joten LED, jolla on korkea ish -arvoinen vastus, ei olisi ongelma, joka on kytketty suoraan sirun nastaan 4.

Mielestäni lisäisin myös joitain tyynyjä muihin piirilevyn renkaisiin, jotta niitä voitaisiin käyttää muihin projekteihin, jos ne katkaistaan. Ja myös joitain tyynyjä piirilevyn käyttämiseen ulkoisten LED -nauhojen tai -renkaiden kanssa.

Toivottavasti nautit tästä vaikeasta.