Sähköinen perhonen: 8 vaihetta (kuvilla)

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

Tämä on erittäin viileä monivärinen perhonen, jonka tein - vaatii vain vähän osia ja ohjelmointia!

Paitsi perhonen - se näyttää erittäin hienoja tekniikoita, joilla voit tehdä omia piirilevyjä siluetti -kotileikkurilla säännöllisesti kaupallisesti saatavasta kuparinauhasta - joka voidaan sijoittaa minkä tahansa tyyppiselle pinnalle!

On selvää, että jotain tällaista voitaisiin helposti luoda kaupallisesti valmistetun piirilevyn avulla - mutta jos haluat säästää sen tekemisen kustannuksilta, haluat luoda LED -kuvioita epätyypillisen materiaalin (kuten peilin tai ikkunan) päälle kuin lasikuitupiirilevy) - tai jopa jotain, jolla on kaareva pinta - tällä menetelmällä voidaan halvalla kiinnittää kupari -PCB -jäljet melkein mihin tahansa pintaan.

Tämä on helppo tehdä esimerkiksi LED -valojen kanssa, joissa on suuret lyijykolot - mutta vaikeutuu, kun käytät hienompia, pienempiä osia. Tätä tekniikkaa voidaan siis käyttää valikoivasti-eli käyttää hyllylevyä (Arduino) tietokoneena ja kotona leikattua kuparietsausta paikkoihin, joissa haluat äärimmäisen mukauttamisen LEDien sijoittamisessa.

Tämän projektin luomiseen käytin seuraavia:

• Silhouette Cameo henkilökohtainen vinyyli-/paperileikkuri - PCB: n luomiseen
• Arduino UNO - käytetään piirin sisäisenä ohjelmoijana
• Laserleikkuri osille (puu - akryyli - mikä tahansa) (voit käyttää jotain muuta, jos sinulla ei ole laseria)

Varsinaiset osat ovat:

• 1 dollarin ATTiny75 -prosessori
• 22 NeoPixels - (sarjaohjatut, kolmiväriset LEDit)
• 2x3 otsikko
• Kuparifolio

Kaikki ohjelmistot tehtiin Arduino IDE: ssä - käyttäen Adafruit NeoPixel -kirjastoja ja ATTiny -kirjastoja Board Managerilta.

Tähän on kaksi perustavanlaatuista tapaa lähestyä:

Helppo tapa: Minulla on oma levy (kuten Arduino), jota aion käyttää LEDien ohjaamiseen. Aion vain luoda piirilevyn LED -valolle - ja kytkeä se arduinooni.

Vaikeampi (ja halvempi) tapa: Aion tehdä kaiken 100% itse. En tarvitse Arduinoa, ja aion käyttää sen sijaan 1 dollarin ATTiny85. Tämä on vaikeampaa, koska kaiken hienon taiteen tekeminen Silouette- tai CriCut-tyyppisellä vinyylileikkurilla on vaikeampaa.

Vaihe 1: Suunnittelu

LEDit ovat kukin NeoPixels. Nämä ovat mahtavia, yksilöllisesti ohjattavia, monitasoisia (kirkastaa), erittäin kirkkaita RGB-LED-laitteita, joissa on vain 4 nastaa: VccGndData InData Out. väritasot - kaikki yhdestä nastasta suorittimessa. Vielä parempi, Arduino-Adafruit NeoPixel -kirjasto tarjoaa sinulle tavan päästä juoksemaan näiden kanssa sekunneissa.

Jos lopetat CPU-korttisi suunnittelun tällä mallilla (käyttämällä valmiita Arduino-laitteita), tarvitset vain Neopixelin perusjalanjäljen (on suositeltavaa sisällyttää myös ohituskorkki jokaiseen). Oheinen footprint.svg -tiedosto on pohjimmiltaan mitä tarvitset aloittaaksesi. Tämä antaa sinulle ääriviivat NeoPixles -kuparifolioon ja kondensaattoreihin. Voit avata tämän suoraan Inkscapessa, liittää kaikki +5 V-nastat ja kaikki Ground-nastat yhteen-ja sitten ketjuttaa kaikki data- ja data-out-nastat yhteen.

Muista muuttaa tämä oikeiksi leikkausreiteiksi, joita voit käyttää vynal -leikkurissasi, kuten edellä olen osoittanut - ja olet valmis. Sinun ei tarvitse edes "todellista" piirilevyjen suunnitteluohjelmaa sen tekemiseen.

Se ei todellakaan ole tarpeen NeoPixelille, jossa nastat ovat melko suuria ja helposti juotettavia - mutta helppo Soldermask -kerros voidaan leikata pois Kapton -teipin palasta. Tämä näyttää suurelta teipiltä, jossa on pieniä suorakulmioita, jotka on leikattu juotospehmusteille ja jotka asetetaan koko kuparialueelle.

Vaihe 2: Suorittimen suunnittelu

Jos olet kunnianhimoisempi, voit luoda syövytyksen itse suorittimelle suoraan kuparikalvoosi.

Tämä on vaikeampaa, koska ATTiny85 -laitteen pienemmät nastat ja tarve hankkia hyvin pieniä kuparifolioetsauksia, mutta se on helposti toteutettavissa.

Tämä on luultavasti parasta tehdä "oikeassa" PCB -suunnitteluohjelmassa (käytin Eaglea).

Sisällyin myös virran/debug -liittimen suunnitteluun (ja pari ohituskondensaattoria).

Puhumme enemmän kuparin leikkaamisen vaikeudesta tämän pienen geometrian suhteen.

Vaihe 3: Kerrosten tekeminen

Vaihe 4: Piirin kokoaminen

Suunnitteluun voidaan sijoittaa kuparijälkiä.

Minun tapauksessani - käytin laserleikattua puukappaletta (oheisen SVG -tiedoston ääriviivat).

Käytin kyltinsiirtoteippiä poistaakseni kuparikalvon taustaltaan ja asettaen sen puulle. Jos valitsit Kapton -juotosmaskkikerroksen - se siirretään nyt puulle kuparin yläpuolelle.

Kuparikalvon juottaminen on hieman vaikeaa, koska toisin kuin tavallinen piirilevy, kupari tarttuu vain alustaan (puu) liimalla, joka ei tartu niin kovaa kuin normaalin piirilevyn kupari. Jos siis et ole varovainen (etenkin juotosraudan lämmössä) - koppi voi liukua tai siirtyä. Kapton -juotosmaskin käyttö auttaa pitämään kuparia hieman paikallaan ja helpottamaan tätä.

Toinen suuri asia, jota kannattaa varoa, on se, että NeoPixels on raportoitu olevan jonkin verran sietämätön ylikuumenemiselle. Joten käytä juotettaessa runsaasti juotosvirtaa (käytän ei-puhdasta flux-kynää), levitä suurin osa lämmöstä ja juotosta kuparijäljelle ja poista lämpö nopeasti, kun juote virtaa NeoPixel-tapille. (Soldermask auttaa myös vähentämään tarvittavaa juotosmäärää, koska se ei virtaa jäljen peitetylle alueelle).

Minusta oli helpointa käyttää pientä "Tacky Glue" -pistettä NeoPixelien liimaamiseen paikalleen ennen juottamista. Tämä piti osat paikoillaan tehden juotoksesta nopeamman ja siten vähemmän lämpöä vaativan. Tacky Glue tarttuu myös nopeasti, jolloin osat eivät liu'u heti paikoilleen asettamisen jälkeen. Se kuolee (pieninä määrinä) sellaiseksi, että se on kumimainen sakeus, joka mahdollistaa osien poistamisen, jos kaikenlaista korvaamista tai uudelleenkäsittelyä tarvitaan.

Vaihe 5: CPU: n lisääminen

Jos haluat tehdä omia etsintöjä CPU: lle (ja virheenkorjausliittimelle), tämä on hieman vaikeampaa kuin LEDien tekeminen. Syynä on se, että geometriat ovat pienempiä ja hienompia, mikä vaatii vinyylileikkurilta tarkempia leikkauksia.

Olen havainnut, että kun leikataan kuparikalvonauhaa, vahamainen paperi, johon teippi on kiinnitetty, tarjoaa suhteellisen vähän tarttuvuutta. Tämä tarkoittaa sitä, että kun yritetään pienempiä geometrioita, niillä on taipumus liukua taustalla.

Vaikka pelasin monilla leikkausasetuksilla, paras ratkaisu, jonka löysin, oli käyttää vahvempaa tarttuvuutta omaavaa alustaa. Vinyyli toimii hyvin, mutta ei toimi hyvin kyltinsiirtoteipillä, jotta kupari voidaan poistaa vinyylistä (ja laittaa puulle). Voit jättää piirin vinyylille, mutta se pyrkii sulamaan juotettuna - joten se ei ole mahdotonta, mutta vaikeampaa koota. (Olen käyttänyt vinyyliä alustana muutamissa eri malleissa).

(Kirkkaat läpinäkyvät kalvot tai arkin suojat toimivat myös - ja ovat hieman parempia, koska ne ovat paksumpia. Näitä voidaan käyttää malleihin, kun haluat vapaasti seisovia piirejä etkä halua liimapohjaista alustaa) - mutta jälleen, ne sulavat, ellei juoteta hyvin varovainen.

Paras ratkaisu, jonka löysin, oli käyttää Kapton -teippiä alustana. Kapton-teippi kestää erittäin hyvin juotoslämpöä, toimii juotosmaskina ja on liimapohjainen. Ainoa haittapuoli on, että se on tyypillisesti hyvin ohut. Niin paljon, että minulla oli vaikeuksia työskennellä sen kanssa, ellet kaksinkertaistanut sitä, tehdäkseni siitä kaksi kertaa paksumpaa ja vahvempaa.

Kuparin suuremman tartuntalujuuden ansiosta Kaptonin yli voidaan leikata hienompia yksityiskohtia, kuten suoritinjohtimia. Kun olen tehnyt, kiinnitin Kaptonin puisen perhonen taustan takaosaan.

Vaihe 6: Ohjelmisto

Ohjelmisto tehtiin Arduinon luonnoksena käyttäen Adafruit NeoPixel -kirjastoa.

Vaikka se saattaa tuntua vähäpätöiseltä, paljon ajateltiin perhosen kuvioita. Koodi kirjoitettiin vaihtamaan kahden tilan välillä muutaman sekunnin välein:

MODE ONE - Väripyyhin - pesu eri väreistä, nopeasti vaihtuvat värit. Kun valitsin "värin" - pyyhin värin "arvojen" välillä - jokaisen arvon lähetettiin HSB -RGB -muuntotoiminnon kautta (jossa kylläisyys ja kirkkaus olivat aina suurimmat) - pyyhkimällä algoritmia, jotta värit kirkastuisivat.

TILA KAKSI - Hallinnoi:

• Luotiin 6 tai 8 erilaista ennalta määrättyä segmenttiryhmän "mallia". Koodi valitsee yhden näistä satunnaisesti

• Jokainen kuvio edellytti ennalta määritettyjen segmenttien täyttämistä yhdellä 2, 3 tai 4 eri väristä. Jokainen väri valittiin sattumanvaraisesti jollakin seuraavista tavoista:

  • Valittu yhdestä kuudesta enimmäistasosta (punainen, vihreä, sininen, keltainen jne.).
  • Poimittu satunnaisesta HUE: sta - (käyttäen samaa sävygeneraattoria tilassa One)
• Tuloksena oleva värikuvio ajettiin häivytystoiminnon läpi, joka antoi tasaisen haalistumisen kuviosta toiseen - ja piti sitä siellä muutaman sekunnin ennen kuin jatkoi seuraavaan.

Molemmat tilat vaihtuisivat 10 tai 15 sekunnin välein.

Vaihe 7: Ohjelmointi

Joten nyt meillä on upouusi ATTiny85 PCB: llämme, ja meidän on ohjelmoitava se. Koska käytin tähän Arduino SDK: ta, meidän on asetettava sekä ohjelma ("luonnos") että Arduino -käynnistyslatain laitteelle.

Käytin itse Arduino Unoa järjestelmän sisäisenä ohjelmoijana.

Liitteenä oleva kaavio osoittaa, kuinka liitin Unon ATTiny85 -piiriini. Olen itse varautunut tekemään tämän kahdella eri tavalla:

1. debug -otsikon kautta lisäsin taululle
2. joukon debug-testipisteitä, jotka lisäsin taululle. Niitä voidaan käyttää pitämällä joukko jousitappeja levyllä laserleikatun akryylipidikkeen kautta, joka pitää ne tarkassa asennossa.

Tehdä tämä:

• Liitä Arduino Uno tietokoneeseesi ja avaa Arduino SDK.
• Avaa sisäänrakennettu "Ardunio as ISP" -luonnos. Käännä ja päivitä tämä luonnos - nyt Uno on Internet -palveluntarjoaja.
• Asenna Arduino "Boards Manager" -sovellukseen ATTiny -sarjan levypaketti.
• Sulje Uno ISP -luonnos ja avaa luonnos Butterfly -koodille.
• Valitse "Board Type" on ATTiny85 - valitse 8Mhz sisäinen oskillaattori.
• Valitse ohjelmoijaksi "Uno ISP"
• Valitse "Uploads Bootloader" (tee tämä vain ensimmäistä kertaa tälle sirulle - sen toistaminen ei ole tarpeellista)
• Kun tämä on tehty - voit nyt lähettää "Lataa ohjelma Internet -palveluntarjoajan kanssa" lähettääksesi luonnoksen ATTiny85 -laitteelle.

Vaihe 8: Lopullinen kokoonpano

Kaksi muuta puuosaa leikattiin laserilla - perhonen siipien ääriviivat. Ne maalattiin mattamustalla maalilla.

Kappale akryylia sai "himmeän" ulkonäön hiomalla sen karkealla hiekkapaperilla. Puusalueen yksittäiset osat leikattiin tästä akryylistä.

Leikatut akryyliosat asetettiin ylimpään puukappaleeseen. Ne olisi voitu liimata, mutta akryylileikkausten ja puun maalin toleranssit antoivat ne säilyttää ilman liimaa.

Nämä osat liimattiin sitten yhteen pienillä tahroilla Tacky -liimaa - mikä olisi mahdollistanut niiden purkamisen, jos korjausta tarvittiin.