מנורת קוביית LED: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

מנורה זו היא תוצר לוואי של פרויקט השעון של 172 פיקסלים שיצרתי. זה קרה כשבדקתי את מחרוזת הנורות, השותף שלי ראה אותם ואהב איך הם נראים. סיימתי את השעון ואז התחלתי בפרויקט הזה. זה היה פרויקט די איטי, בין הדברים קרו דברים אחרים שביניהם שאפשרו לו להתפתח עם הזמן.

הקונספט המקורי היה באורך של קצת יותר ממטר והוא השתמש בשלושה כפתורים ופוטנציומטר לשליטה עליו. זה התפתח לעיצוב קטן יותר אך דומה שהשתמש במקודד סיבוב יחיד. העונה החגיגית מגיעה ואז השאלתי כמה מתפיסות השליטה באורות החגיגה הנשלטים על ידי ATTiny 85. בסופו של דבר יש לנו את זה; קובייה חמודה של 50 מ מ עם שליטה רגישה למגע אחד.

היה פשוט פשוט לרכוש בקר LED זול מאיביי, למלא אותו לתוך קופסה ולקרוא לזה בוצע. עם זאת רציתי משהו שלא ידרוש התקנה או התאמה ויאפשר לי להחליט כיצד נוהגים הלדים. בטוח שאני לא יכול לשנות את האור מהנוחות של הספה שלי אבל לא אכפת לי. עם זאת, אני חושב שהאבולוציה הבאה עשויה להיות החלפת ה- ATTiny 85 למשהו כמו ESP8266, כך שאוכל לנצל את הבקר האלחוטי אך גם לשמור על שליטה ידנית.

היה לי מאוד חשוב שהאור יהיה פעיל אך לא יסיח את הדעת, כך שבמצב הלבן מעט צבע יראה לאט בנקודה בנקודה אקראית במנורה ואז לאט לאט שוב ייעלם. היה חשוב שזה לא ימשוך את העין שלך עושה את זה אבל בכל פעם שתסתכל על המנורה זה יהיה קצת שונה.

אספקה

הקוביה עשויה מגליל אקרילי אופל כפול 3 מ מ. בגדתי והזמנתי אותו חתוך מראש לריבועים בגודל הנכון למה שרציתי, הוספתי כמה תוספות להזמנה במקרה שטעיתי (עשיתי) את המעט הראשון שעשיתי השתמשתי ב- tensol 12 כדי לחבר אותם יחד. זה עובד טוב מאוד אבל זה לא חומר נחמד לשימוש, הכנתי את זה כאן באמצעות אפוקסי גורילה. הקשר לא חזק כמו הטינסול 12 אבל צריך להיות חזק מספיק בלי האדים המגעילים באמת.

הנורות הן SK6812 הן אופציית RGBWW (לבן חם).

בקר הבקרה הוא ATTiny 85

בקר המגע הוא MTCH101

ישנם מספר מרכיבים פסיביים:

• 13X 0603 0.1uf קבלים
• נגדים 2X 4.7k 0603
• נגדים 2X 10k 0603
• נגד 0603 1X 470 אוהם
• קבל 1X 1000uf

למרות שאפשר יהיה לעשות את זה ב- ProtoBoard לאחר ביצוע PCB זה דבר מצומצם ומשהו שרציתי להישען עליו.

כבל USB ישן לחיתוך לכבל חשמל

דבק חם משמש כדי להחזיק את הלוח הפנימי במוצר הסופי וכמה איטום סיליקון מאפשר לך להדביק את תחתית הקוביה. שני הדבק החם מסיליקון תקינים בהדבקת אקריליק אך אף אחד מהם אינו טוב במיוחד. זה יוצר קשר חזק מספיק כדי להחזיק את הכל במקום אבל כל כך חזק שאי אפשר להקניט אותו אחר כך במידת הצורך.

200 מ"מ של חוט נחושת אמייל 0.31 מ"מ. (אתה יכול להשתמש כמעט בכל חוט כאן כל עוד הוא לא כל כך גדול שהוא יוצר צל בתוך הקוביה)

בקר המיקרו

אמרתי את זה בעבר ואני לא אגיד את זה שוב. אני מאוד אוהב את בקר מיקרו ATTiny 85. הם זוללים, קלים לשימוש, קלים לתכנות ונראים כמעט בלתי ניתנים להריסה.

אז, כמובן שהשתמשתי באחד לפרויקט הזה. הקוד שהופעל הוא בסיסי למדי. מפסק מחובר לחיישן המגע, כאשר הסיכה מושכת למטה ה- ISR מוסיף 1 למונה. הלולאה הראשית מריצה את לולאת המשנה המתאימה למספר הנגד. בדרך זו אתה יכול להוסיף או להסיר אנימציות עם כמה שורות קוד בלבד.

קוד זה פועל אצלי ב- ATTiny85 במשך כ -8 חודשים ללא בעיות.

שלב 1: כלים וחומרים מתכלים

אפשר להלחם את כל הרכיבים ביד אך SK2612 הם רגישים למדי. הרגתי לא מעט מהם לפני שמצאתי תנור מיני בלידל שהפכתי לתנור מחודש.

השתמשתי בנתב ובבית שיפוע של 45 מעלות לחיתוך כל קצוות האקריליק. אתה יכול לדלג על זה ולקבל מפרקים מרובעים לקוביה שלך או להדפיס תלת מימד משהו.

כלים אחרים בהם נעשה שימוש כוללים:

• אקדח דבק חם
• מלחם
• סכין בעלת צורה קטנה
• נייר דבק
• איזה כלי יד בסיסי. צלפים וערימות קטנות.
• Arduino Uno או דומה פלוס קרש לחות ומגשרים להעלאת קוד ל- ATTiny85
• מסור האק
• הדבק הלחמה
• לְרַתֵך

• מטר רב

שלב 2: חיתוך האקריליק

היה מסובך למצוא שיטה אמינה לחיתוך זווית 45 מעלות על שולי האקריליק. אני חושב שלהקים מסור שולחן בזווית הנכונה יהיה הרבה יותר קל אבל לצערי יש לי רק נתב אז הנה מה שעשיתי.

השתמשתי בחתיכת עץ גרוטאות עם קצה ישר מהודק אל ספסל העבודה שלי כדי להכין ג'יג. הקצה הישר חשוב מאוד מכיוון שהנשיאה של סיבית השיפוך תתגלגל לאורכה. אז במקרה של הדבקת גיליון אקרילי גרוטם מסביב ליצירה שרציתי לחתוך אליה את הזווית בכדי להחזיק אותה דוממת וליצור את הגובה הנכון של תחתית הנתב.

היה לי אקדח הדבק החם שלי חם כשעשיתי את זה אז החלטתי להשתמש בדבק חם כדי להדביק את חתיכות התמיכה במקומן. בדרך כלל הייתי משתמש בסרט דביק דו צדדי. שתי האפשרויות עובדות היטב.

אז קצת ניסוי וטעייה להגדיר את הנתב בדיוק בגובה הנכון, גבוה מדי וזה ישאיר קצה מרובע על האקריליק, נמוך מדי וזה יוריד יותר מדי

בעזרת סרט מסקינג קטן כדי לוודא ששום דבר לא יכול לזוז, אפשר לנתב להסתובב במהירות ולהפעיל את הנתב בצורה חלקה לאורך קצה האקריליק, סובב את היצירה וחזור על הפעולה עד שחתכו את כל 6 הקצוות עם קצה של 45 מעלות על כל 4 קצוות (5 חלקים ו -3 קצוות אם אתה רוצה להרכיב את הקוביה למשהו)

שלב 3: הכנת הקובייה

לאחר חיתוך כל האקריליק, יצירת הקוביה היא קדימה אך המינון דורש מעט תשומת לב לפרטים.

קח אורך סרט דבק באורך, עם 2 חתיכות בקצוות כדי להחזיק אותו, ישר ומהודק. מקם אותו במרחק של כמה מילימטרים ממנו ומקביל לקצה ישר כשהצד הדביק פונה כלפי מעלה. הקלטת תחזיק את הכל ביחד עד שהאפוקסי יתייצב, אז חבטתי בשתי חתיכות כדי להבטיח לחץ אחיד ונעים. השתמשתי במאט הסיליקון שלי כקצה הישר שלי אבל סרגל יעבוד לא פחות טוב או אולי טוב יותר.

לאחר מכן, הסר את סרט ההגנה מהאקריליק והנח את אחד הריבועים לכיוון קצה אחד של הקלטת וודא כי הוא יושב בצורה מסודרת על הקצה הישר והזווית של 45 מעלות נטויה כלפי מטה. לאחר מכן הנח ריבוע שני ליד הראשון וודא שהקצוות פשוט נוגעים והחלק העליון צמוד לקצה הישר. חזור על הפעולה עבור הריבוע השלישי והלאה.

כאשר אתה שמח שכולם יושבים בצורה מסודרת הפוך את הכל והקצץ את הקלטת בקצה אחד כך שהוא אכן יעבור את קצה האקריליק. כעת אתה אמור להיות מסוגל לקפל את הכל יחד וליצור קופסה מסודרת. חשוב לגימור הסופי שחלקו העליון של הקופסה קרוב למושלם ככל שהוא יכול להיות, סטייה קלה בתחתית ניתנת לשיוף ולהסתרה בהמשך.

אם אתה שמח שהכל מתאים כמו שצריך אז הגיע הזמן לתקן את זה במקום. פתחו את הקוביה והניחו אותה מוכנה לבחירת הדבק. השתמשתי בעבר ב- Tinsol 12. הוא נועד לאגד אקריליק ולמנות עבודה טובה מאוד עם זאת, אולם הוא לא נעים לעבודה ודורש קירור לפני השימוש. הייתי ממליץ גם להשתמש בו בחוץ ביום קריר ולהשאיר את החלקים המודבקים בחוץ או במחסן למשך 24 שעות לפחות.

אפוקסי שני חלקים צלול עובד בסדר גמור, הרבה יותר נחמד וסלחני יותר לעבוד איתו. אתה עדיין צריך להשתמש באזור מאוורר היטב לעבודה בו אבל לא שמתי לב לאדים שעובדים ליד חלון פתוח. הקשר שלו לא חזק כמו Tinsol12 אבל אם אתה לא מתכוון לזרוק את הקוביה הוא צריך להיות חזק מספיק.

ערבבתי מעט אפוקסי גורילה על תקליטור ישן והשתמשתי בקצה הפעולה של נגיד במבוק כדי למרוח שכבה דקה לאורך אחד הקצוות של כל הריבועים שבהם הם יפגשו. הימנע משימוש רב מדי מכיוון שהוא יתפזר החוצה.

אני מצטערת שלא קיבלתי תמונות מהשלב הזה מכיוון שהוא מוגדר די מהר.

לאחר שהדבק נמצא במקומו, מקפלים את הריבועים עד ליצירת הקופסה מחדש והשתמשו בחתיכת נייר הדבק התלויה כדי להחזיק את הכל יחד.

לאחר כ -5 דקות אם מרגיש חזק מספיק כדי להסיר את הקלטת. אני אוהב להסיר את סרט ההקלטה בהקדם האפשרי, כאשר חלק מהאפוקסי התפרץ החוצה. ברגע שהוא מלוכד לגמרי הרבה יותר קשה להשיג את הקלטת.

שלב 4: חיישן המגע

גרסת Mk1 של הקובייה השתמשה בחיישן רטט. זה עבד טוב אבל לא היה אידיאלי מכיוון שיכול להיות מסובך להפעיל אותו רק פעם אחת, במיוחד אם הרמתי אותו כדי לשנות את המצב ואז הנחתי אותו שוב קצת מהר מדי. העיצוב לא ממש מאפשר הצבת כפתור בשום מקום ולכן הדבר ההגיוני היחיד היה שימוש בבקרת מגע.

ה- MTCH101 נראה כמו השבב המושלם לתפקיד.

מכיוון שהוא חיישן קיבולי אין צורך ליצור מגע ישיר עם שום דבר אז לקחתי מה שיהפוך למכסה של הקוביה, הסרתי את שכבת ההגנה מבפנים ואז סידרתי חוט נחושת בעל אמייל 0.31 מ מ מסביב לתוכו וחורר אותו במקום עם סרט דביק לפני ערבוב מעט גורילה אפוקסי בכדי להחזיק אותו לצמיתות. הקפד להשאיר מספיק זנב כדי לרדת ל- PCB.

סיכת יציאת MTCH101 Detect Output היא פעילה-נמוכה ולכן מתג מישוש בין 5V לרפידה הנוספת יעבוד גם ליד סיכה 7 כדי לשנות את מצב הקוביה.

ברגע שהאפוקסי נרפא ניתן לחבר את החלק העליון של הקוביה לגוף עם עוד קצת אפוקסי.

שלב 5: הלוח והלחמה

תמיד דמיינתי שמחשבי PCB יהיו משהו השמור למי שיש לו הבנה עמוקה של אלקטרוניקה שהועברה במשך שנים רבות. מתברר שבעצם ממש קל וזול לעצב לוחות משלך ולהכין אותם באופן מקצועי.

אני לא אכנס לעומק התהליך כאן מכיוון שהוא דורש קצת פירוט שאחרים עשו עבודה טובה בהסבר ממה שיכולתי. אבל השלבים הבסיסיים הם:

בנה את המעגל שלך על לוח לחם כדי לבדוק אותו. פרש את כל הרכיבים על סכמטי המר את הסכימה ל- PCB, הצב את כל הרכיבים כרצונך וצור את החיבורים. בצע את ההזמנה

החלק הקשה ביותר בתהליך הוא לחכות שהלוחות שלך יגיעו.

השתמשתי ב- JLCPCB. העלות הכוללת עבור 10 לוחות הייתה קצת פחות מ -10 ליש ט ולקח קצת יותר משבוע להגיע. אין לי מה להשוות את האיכות אבל הם נראים ממש נחמדים.

רציתי שתהיה לי האפשרות ליצור גרסה גדולה יותר של הקובייה אז הוספתי כמה טבעות נוספות של כריות LED למחשב הלוח. אני יכול להלחם נוריות על כל אחת משלוש הטבעות או לחתוך את אלה לעיצובים קטנים יותר. JLCPCB גובים את אותו המחיר עבור כל לוח בגודל עד 100 מ"מ על 100 מ"מ.

הַלחָמָה

אפשר להלחם ביד את כל הרכיבים. קבלים ונגדים 0603 קטנים אך גמישים כך שניתן לבצע מעט תרגול בקלות. אותו דבר לגבי שבב MTCH101. הבעיה שהייתה לי הייתה נוריות SK2812, הן גדולות מספיק להלחמה ביד אך גיליתי שהן קצת רגישות מדי לחום. אני מניח שהרגתי לפחות 10 לפני שהחלטתי להשקיע במשהו שמיועד לחלקי SMD.

לא הייתי בטוח בדרך הטובה ביותר הלאה אז התקבלה ההחלטה שלי כשמצאתי תנור מיני למכירה בלידל. למרות שזה לא התנור המושלם להחזרתו הוא מספיק טוב לצרכים שלי ועם כמה שינויים לבקרת טמפרטורה מדויקת יותר הוא לא הורג את נוריות הלדים.

שוב, תהליך הפיכת תנור טוסטר או תנור מיני לתנור המחדש הוא מעט מעבר להיקף זה, אך יש הרבה מידע בחוץ אם אתה רוצה לעשות משהו דומה.

הצעדים הנדרשים להזרמת ה- PCB הם:

תנו ל PCB ניקוי מהיר עם אלכוהול כדי להסיר כל גריז שעלול למנוע הדבקה נכונה של הלחמה. מרחו הדבק הלחמה על הרפידות שעל הלוח ולאחר מכן החילו את הרכיבים. מכניסים את הלוח לתנור ומניחים מחדש.

לאחר הלוח קריר אתה יכול להלחם ידנית במחזיק IC דרך החור והקבל הגדול.

לא התקנתי את קבל 1000uf הפעם מכיוון שהאור ישמש אותי בלבד ולא יופעל וכיבוי לעתים קרובות. זה גם יוצר צל בתוך הקוביה כאשר ה- LEDs עושים את שלהם.

קבל 1000uf נמצא שם כדי להציל את נוריות ה- LED ובקר המיקרו מזרימה של זרם. אני ממליץ להתקין אותו אבל זה קצת אופציונלי אם אתה זהיר לגבי מה אתה מחבר אותו. למידע נוסף בנושא זה אני ממליץ לקרוא את Adafruit NeoPixel Überguide

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

שלב 6: קוד

העלה את הקוד ל- AtTiny85.

לפניכם מדריך נהדר כיצד לעשות זאת!

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

לאחר מכן הכנס ב- ATTiny לשקע ה- IC על הלוח

שלב 7: חיבור הכל ביחד

יש נגד אחד בתחתית הלוח פלוס והרגליים מה- IC והקבל בולטים מעט. השתמשתי ב- Dremel כדי לגלף כמה שקעים בחתיכת האקריליק התחתונה כדי שה- PCB יוכל לשבת שטוח.

בזמן שהדרמל היה בחוץ, קידחתי גם חור קטן בצד הקוביה במרכז כ -6 מ מ כלפי מעלה לכבל החשמל ודחפתי אותו לפני שהפשטתי את החוטים והדביק. הרבה כבלי USB עם קווי נתונים, השתמש במד מרובה כדי להבין איזה מהם במידת הצורך.

השתמש בכף קטנה של דבק חם כדי להחזיק את הלוח המודפס (מצאתי שדבק חם הוא רעיון מכיוון שהוא יוצר אחיזה חזקה אך ניתן להסירו במידת הצורך) והלחם אליו את חוטי החשמל. השתמשתי במעט דבק חם לתמיכה נוספת.

השלב הבא הוא הלחמת חוט החיישנים למשטח החיישן.

לפני שמתקנים את החלק התחתון לקובייה כדאי לבצע כמה בדיקות כדי לוודא שהכל עובד כצפוי.

אם הכל עובד כצפוי, השלב האחרון הוא הדבקת תחתית הקוביה למקומה. בדרך כלל אני משתמש באיטום סיליקון בשביל זה מכיוון שהוא שוב מחזיק היטב אך ניתן להסירו במידת הצורך.

חבר לחשמל ותהנה

שלב 8: אפשרויות אחרות ומחשבות אחרונות

במהלך הזמן שזה התפתח, מצאתי כמה וריאציות. אחד מהם הוא בסיס עץ עם קוביית אקריליק בחלקו העליון. השני הוא מסגרת עץ עם נוריות LED מאחור וגם גרסה ארוכה באמצעות קלטת לד. אני גם עובד כרגע על שעון בעיצוב דומה.

הם אומרים שמראה אחורי הוא תמיד 2020 ויש כמה דברים שאוכל לעשות אחרת אם אחליט ללכת על MkIII

הראשון שבהם משתנה ל -0805 פסיבי. 0603 בסדר אבל יש מספיק מקום לרכיבים הגדולים והקטנים יותר וקל יותר לעבד אותם במידת הצורך.

חשבתי גם להוסיף נורית LED נוספת למשוב ויזואלי לגבי מצב החיישן. ה- MTCH101 מסוגל לשקוע עד 20 mA כך שמנורה עם נגד ערך ish גבוה לא תהיה בעיה המחוברת ישירות לסיכה 4 של השבב.

אני חושב שהייתי מוסיף גם כמה כריות לטבעות האחרות של הלוח המודרני, כך שיוכלו לשמש אותן לפרויקטים אחרים אם ינותקו. וגם כמה רפידות לשימוש ב- PCB עם רצועות LED או טבעות חיצוניות.

אני מקווה שנהניתם מהעובדה הזו.