Neopixel -yövalo: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraa lisää tekijältä:

Annan muutamia viikkoja elektroniikan työpajoja, joiden keskipiste on edullinen, mutta hyödyllinen tosielämän projekti. Kun yritin keksiä jotain tekemistä, halusin, että siinä olisi mikrokontrolleri, NeoPixel -LEDit (koska ne ovat mahtavia), että ne olisivat etäohjattavia ja mahdollistavat erilaisia rakennusvaihtoehtoja. Sen oli myös oltava täysin simuloitavissa Tinkercadissa. Tämä projekti on kehittynyt.

Se pakkaa todella hienoja ominaisuuksia pieneen laitteeseen, on muokattavissa ja on melko yksinkertainen rakentaa.

Osaluettelo:

• Painettu piirilevy (OSHPARK)
• NeoPixel -rengas 12 (Adafruit)
• ATtiny85 -mikrokontrolleri (DigiKey)
• 22-mittainen kiinteä johdin (DigiKey, Amazon, Radio Shack jne.)
• (valinnainen) Infrapunavastaanotin (DigiKey)
• (valinnainen, mutta erittäin suositeltava) 1μF elektrolyyttikondensaattori (DigiKey)
• (valinnainen) Painike (Jameco)
• (valinnainen) 2 x uros 3-nastainen otsikko (DigiKey)
• (valinnainen) 2 x shunttihyppy (DigiKey)
• (valinnainen) 8-nastainen DIP-liitäntä (DigiKey)
• (valinnainen) 4-nastainen suorakulmainen otsikko (DigiKey)
• (valinnainen) IR -kaukosäädin (Amazon)
• Gorilla Tape (Amazon)
• USB -seinävirtalähde (Amazon)

Työkaluluettelo:

• Juotin & juote
• Lankaleikkuri
• Langanpoistaja
• Pihdit
• Sakset

Vaihe 1: Suunnittelu ja simulointi

Kuten aiemmin mainitsin, halusin käyttää ilmaista Tinkercadia tähän projektiin. Päätin suunnitella täysin ja testata sen siellä ennen kuin kosketan mitään todellista elektroniikkaa. Tämä antoi minulle mahdollisuuden varmistaa, että kaikki (mukaan lukien ATtiny85 -laiteohjelmisto) toimii. Tässä on se virtuaalipiiri. Voit kokeilla sitä painamalla "Aloita simulaatio" alla.

Vaihe 2: Tarvittavat osat

Tämä projekti on suunniteltu mahdollistamaan joustavuuden sen rakentamisessa. Joten, riippuen siitä, mitä haluat tehdä sen kanssa, et ehkä tarvitse kaikkia osia. Siinä on kolme osaa (ja lanka), jotka ovat ehdottoman välttämättömiä. Näiden avulla on mahdollista rakentaa jotain toimivaa.

Neopixel Ring 12 - sormuksessa on kaksitoista NeoPixeliä, jotka voidaan säätää yksilöllisesti melkein minkä tahansa värin mukaan.

ATtiny85 - tämä on mikro -ohjain (pieni tietokone), joka saa NeoPixelit tanssimaan, ja se on liitetty useisiin lisävarusteisiin (infrapunavastaanotin, painike jne.).

Painettu piirilevy - piirilevy (PCB) tarjoaa kaikki käytettävien osien väliset sähköliitännät ja on laitteen jäykkä selkäranka. Tällä sivulla on pakattu Gerber -tiedosto, joka lähetetään piirilevyvalmistajalle. Siellä on monia levyjen valmistajia. Tästä linkistä voit tilata levyn OSHPARKista.

22 -mittainen kiinteä johdin - johtoa käytetään NeoPixel -renkaan liittämiseen piirilevyyn.

Vaihe 3: Valinnaiset osat

On olemassa useita valinnaisia osia, jotka kannattaa harkita. Tässä on syy, miksi haluat niitä.

Infrapunavastaanotin - infrapunavastaanotin on yksittäinen komponentti, jonka avulla laitetta voidaan ohjata tavallisella kädessä pidettävällä IR -kaukosäätimellä (ajattele television kaukosäädintä). Eri valmistajien kauko -ohjaimet lähettävät erilaisia signaaleja, joten laiteohjelmistoa on ehkä muutettava kaukosäätimen tunnistamiseksi, jos se ei ole yksi käyttämistäni.

1μF elektrolyyttikondensaattori - kondensaattori toimii eräänlaisena väliaikaisena paristona, joka voi antaa lisävirtaa, kun tarvittava sähkövirta laitteessa muuttuu äkillisesti (esimerkiksi NeoPixels -laitteet siirtyvät pois päältä täysi -käyttöön). Se voi myös tasoittaa laitteen jännitettä käytettäessä halpaa USB -virtalähdettä. Jos käytät kunnollista USB -virtalähdettä, tämä voidaan jättää pois.

Painike - painikkeen avulla voit ohjata laitetta (arvaa mitä?) Painamalla painiketta.

Urospuoliset 3 -nastaiset otsikot ja shunttihyppy (t) - ne voidaan asettaa paikalleen painikkeen sijaan, jotta laite voidaan konfiguroida sen mukaan, miten shunttihyppyjä on sijoitettu. Urospuolinen 3-nastainen otsikko kytketään (juotetaan) pysyvästi levyyn, ja shunttihyppy on painokiinnitys otsikossa ja voidaan helposti irrottaa ja sijoittaa uudelleen. Jos käytetään yhtä otsikkoa, hyppääjä voi valita kahden eri tilan välillä. Jos käytetään molempia otsikoita, neljä tilaa ovat mahdollisia.

8 -nastainen DIP -liitäntä - liitäntä mahdollistaa mikro -ohjaimen (ATtiny85) irrottamisen ja vaihtamisen, jotta se voidaan ohjelmoida myöhemmin uudelleen, jos haluat muuttaa laitteen toimintaa. Jos tiedät, että sinun ei tarvitse koskaan ohjelmoida mikro -ohjainta uudelleen, sitä ei tarvita.

4-nastainen kulmaotsikko-suorakulmaista otsikkoa käytetään, jos haluat, että USB-liitin tarttuu suoraan laitteen takaosasta sivun sijaan.

Vaihe 4: Ohjelmoi mikrokontrolleri

En aio mennä liian yksityiskohtaisesti mikro -ohjaimen ohjelmointiin, koska ohjeet löytyvät helposti muualta (sisällytän alla olevan linkin). Käytin Arduino UNO -korttia toimimaan ohjaimen ohjelmointilaitteena tässä ohjeessa kuvatulla menetelmällä. Siinä näkyy seuraava kartoitus Arduinon nastoista ATtiny -nastoihin ohjelmointia varten:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

Yövalon lähdekoodi löytyy täältä (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Vaihe 5: Kokoa levy (valinnainen ensimmäinen vaihe)

Osat on lisättävä taululle tietyssä järjestyksessä, jotta asiat helpottuvat. Jos olet tyytyväinen USB -liittimen asemaan, voit ohittaa tämän vaiheen loput ja siirtyä kokoonpanon seuraavaan osaan. Jos kuitenkin haluat liittimen ulottuvan levyn takaa, nyt on aika lisätä suorakulmainen otsikko.

Aloita irrottamalla USB-liitin varovasti muusta piirilevystä. Pidä levyn suuremmasta osasta kiinni yhdellä kädellä ja poista kieleke varovasti pihdeillä, joissa on yksi reuna pienen reiän rei'ityksen vieressä. Aseta välilehti sivuun. tarvitset tätä myöhemmin.

Aseta suorakulmainen otsikko levyn takapuolelle kuvan osoittamalla tavalla. Taulun takana on sivu, jossa on silkkipaino "123D CIRCUITS" (tai ehkä minun pitäisi sanoa "123D CIRC", koska katkaisit juuri "UITS").

Juotos otsikko paikalleen levittämällä juote levyn yläpuolelle.

Käytä hyviä lankaleikkureita, leikkaa otsikon johdot, jotka ulottuvat levyn yläpuolelta mahdollisimman lähelle levyä. Tämä on tärkeää, koska nämä johdot ovat sairaita jossain sen keskustassa, johon ATtiny85 lopulta menee.

Vaihe 6: Lisää mikrokontrolleriliitäntä

Nyt on aika juottaa joko 8-nastainen DIP-liitin-tai-ATtiny85 paikalleen. Suosittelen lämpimästi pistorasian käyttöä, koska sen avulla ATtiny85 voidaan helposti irrottaa ja kiinnittää uudelleen, jos haluat tehdä muutoksia ohjelmaan myöhemmin. levyn yläosassa. Yläpuoli on se, johon ei ole painettu "123D -piirejä". Käännä levy ympäri ja aseta se tasaisesti pöydälle tai muulle työtilalle pitämään pistorasia paikallaan. Juotos tapit levyyn. Jos lisäsit 4-nastaisen suorakulmaisen otsikon edellisessä vaiheessa, neulat ovat jonkin verran tiellä. Käännä rauta juottamaan niiden alle.

Vaihe 7: Lisää tavaraa

Nyt on aika lisätä painike tai hyppyjohtimet, infrapunavastaanotin ja kondensaattori.

Jos haluat käyttää painonappia, aseta 4 nastaa levyn yläpuolella olevan mikrokontrolleripistokkeen alla olevien reikien läpi. Huomaat, että reikiä on 6. Älä välitä tästä. Keskellä olevia kahta reikää ei käytetä. Käännä levy ympäri ja juota painike paikalleen.

Jos haluat käyttää shunttihyppyjä sen sijaan, aseta kaksi 3-nastaista otsikkoa (tapien lyhyempi puoli alas) näihin yläreunan reikiin. Käännä levy uudelleen ja juota tapit paikoilleen.

Sovita seuraavaksi infrapunavastaanotin levyn yläosassa olevien 3 reiän läpi. Sovita sen suunta silkkipainan ääriviivoihin. aseta se niin pitkälle kuin se menee ja taivuta sitä taaksepäin niin, että pieni kuplapuoli osoittaa ylöspäin laudasta. Käännä lauta ympäri ja juota tämä paikalleen. Käytä lankaleikkureita poistaaksesi ylimääräiset tapit alapuolelta juottamisen jälkeen.

Lisää lopuksi kondensaattori. Sen nastat mahtuvat kahden muun reiän läpi infrapunavastaanottimen yläpuolelle. Kondensaattorin sivussa oleva valkoinen raita (negatiivinen puoli-) osoittaa poispäin ATtiny85-liitännästä. Käännä levy uudelleen, juota johdot paikoilleen ja leikkaa ylimääräinen pois lankaleikkureilla.

Vaihe 8: Lisää NeoPixel -rengas

NeoPixel-rengas kiinnitetään käyttämällä 4 kappaletta 22-kertaista kiinteää johdinta, eristys poistettuna. Aloita leikkaamalla vähintään 4 tuuman pituinen lanka. Käytä langanpoistajia poistaaksesi KAIKKI eristys.

Leikkaa tämä lanka 4 yhtä pitkäksi. Taivuta jokainen lanka "L" muotoon noin 1/4 tuumaa toisesta päästä.

Aseta levyn alareuna ylöspäin ja työnnä nämä johdot levyn 4 kulman reikiin. Taivutettu osa estää niitä liukumasta kokonaan läpi. Juottaa ne paikalleen ja leikkaa taivutettu ylhäältä alaspäin lankaleikkureilla.

Käännä levy ympäri ja syötä johdot varovasti NeoPixel -renkaan 4 reiän läpi siten, että NeoPixels on poispäin piirilevystä. Ole varovainen ja sovita NeoPixel -renkaan reiät piirilevyn reikiin. Reikien nimet on painettu jokaiseen. Yhdistä PWR, GND, IN ja OUT.

Työnnä rengas alas mahdollisimman lähelle piirilevyä. Asiat saattavat olla hieman tiukkoja, etenkin kondensaattorin ja IR -anturin ympärillä. Jos rengas ei mene kokonaan alas, älä hikoile sitä.

Pidä rengasta niin lähellä kuin se menee piirilevyyn, taivuta johdot ulos pitämään asiat paikoillaan.

Juotos rengas johtoihin ja leikkaa ylimääräinen lanka pois lankaleikkureilla.

Vaihe 9: Lisää USB -liitin -välilehti (valinnainen vaihe)

Jos valitsit USB-liittimen tikun suoraan takaa, nyt on aika kiinnittää se aiemmin lisäämääsi 4-nastaiseen suorakulmaiseen otsikkoon.

Asenna aiemmin poistamasi kielekkeen reiät suorakulmaiseen otsikkoon siten, että 4 kuparista USB-liitintä ovat levyn "CIRC" -puolta kohti ja kielekkeen "UITS" -puoli "123D" -puolta kohti.

Juotos tämä paikalleen.

Vaihe 10: Lisää ATtiny85

Jos juotit 8-nastaisen DIP-liittimen paikalleen, nyt on aika laittaa ATtiny85 siihen.

Kohdista ATtiny85 siten, että pisteen kulma on lähimpänä piirilevyn valkoista pistettä. Paina ATtiny85 varovasti paikalleen ja varmista, että kaikki nastat menevät minne pitäisi.

Vaihe 11: Paksuta USB -liitin

Yleensä painetut piirilevyt ovat hieman ohuempia kuin mitä USB -liittimeltä odotetaan. Yksinkertainen ratkaisu tähän on leikata pieni neliö Gorilla -nauhaa ja lisätä se USB -liittimen takaosaan (sivu, jossa ei ole USB -kuparikontakteja!). Gorilla Tape on noin kaksi kertaa paksumpi kuin tavallinen teippi ja toimi minulle täydellisesti.

Vaihe 12: Kokeile sitä

Kytke uusi yövalo virtalähteenä toimivaan USB -seinäsovittimeen tai muuhun saatavilla olevaan USB -pistorasiaan (tietokoneessa jne.). Jos kaikki meni hyvin, sen pitäisi syttyä! Jos lisäsit valinnaisen infrapunavastaanottimen ja sinulla on laiteohjelmiston kanssa toimiva kaukosäädin (kuten kuvien Apple TV -kaukosäädin), voit vaihtaa näyttötilaa.

Vaihtoehtoisesti, jos olet asentanut painikkeen, voit vaihtaa tilaa painamalla sitä.

Jos olet sen sijaan asentanut shunttihyppyjen otsikot, shunttihyppyjä voidaan sijoittaa muuttamaan käynnistyksen näyttötilaa.

Vaihe 13: Shunt Jumper -asetukset

Jos päätit asentaa shunttihyppyjen otsikot, voit asettaa käynnistystilan sen mukaan, mihin shunttihyppyjä on sijoitettu:

Vasen asento A + Oikea asento A: Pyörivä sateenkaari -tila

Vasen asento B + Oikea asento A: Värinvaihtotila

Vasen asento A + Oikea asento B: Satunnainen kipinätila

Vasen asento B + Oikea asento B Tasainen yksiväritila

Vaihe 14: Kaukosäätimen käyttö

Löysin ebaystä edullisen kaukosäätimen, joka on suunniteltu toimimaan värillisten LED -valaistusten kanssa. Se vaikutti luontevalta. Tallensin kunkin painikkeen luomat koodit ja asetin laiteohjelmiston toimimaan sen mukaisesti. Yllä oleva kuva osoittaa, mitä eri painikkeet tekevät.

Jos sinulla ei ole tätä kaukosäädintä, löydät useimpiin muihin kaukosäätimiin liittyvät koodit käyttämällä täsmälleen samaa Arduino -lähdekoodia, mutta todellisesta Arduinosta ATtiny85: n sijaan. Ohjelma antaa koodin, joka liittyy useimpien sarjakonsolin kaukosäätimien painalluksiin. Tätä varten liitä infrapunavastaanotinmoduuli digitaalisiin nastan otsikkopaikkoihin 2, 3 ja 4 siten, että linssi on muualle levylle päin.

Yllä olevassa kuvassa koodi 0xFD00FF vastaa DFRobot IR -kaukosäätimen virtapainiketta. Tässä on koodi, joka toimii Tinkercadissa. Jos haluat kokeilla sitä, napsauta "Koodi", sen jälkeen "Sarjamonitori" ja sen jälkeen "Aloita simulointi". Tässä vaiheessa voit alkaa painaa virtuaalikaukosäätimen painikkeita nähdäksesi sarjakonsolin tekstin:

Tallenna nämä jokaiselle kaukosäätimen painikkeelle. Voit sitten muokata lähdekoodia lisätäksesi kaukosäätimen painikekoodit.