תאורת לילה Neopixel: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מאת joshua.brooks עקוב אחר מאת המחבר:

אני מעביר כמה סדנאות בתחום האלקטרוניקה תוך מספר שבועות, המתמקד בפרויקט זול אך שימושי בעולם האמיתי. כשניסיתי להמציא משהו לעשות, רציתי שהוא יכלול מיקרו -בקר, נוריות NeoPixel (כי הן מדהימות), יכולות להיות ניתנות לשליטה מרחוק ומאפשרות אפשרויות בנייה שונות. זה גם היה צריך להיות מדומה במלואו ב- Tinkercad. זהו הפרויקט שהתפתח.

הוא מכיל כמה תכונות ממש מגניבות למכשיר קטן, ניתן להתאמה אישית ופשוט לבנות אותו.

רשימת חלקים:

• לוח מעגלים מודפסים (OSHPARK)
• טבעת NeoPixel 12 (Adafruit)
• מיקרו -בקר ATtiny85 (DigiKey)
• חוט בעל 22 ליבות מוצקות (DigiKey, אמזון, צריף רדיו וכו ')
• (אופציונלי) מקלט אינפרא אדום (DigiKey)
• (אופציונלי, אך מומלץ מאוד) קבל אלקטרוליטי 1μF (DigiKey)
• (אופציונלי) כפתור לחיצה (Jameco)
• (אופציונלי) 2 x כותרת 3 פינים זכר (DigiKey)
• (אופציונלי) 2 x מגשר Shunt (DigiKey)
• (אופציונלי) שקע DIP בעל 8 פינים (DigiKey)
• (אופציונלי) כותרת זווית ישרה בעלת 4 פינים (DigiKey)
• (אופציונלי) שלט רחוק IR (אמזון)
• קלטת גורילה (אמזון)
• ספק כוח USB בקיר (אמזון)

רשימת כלים:

• מגהץ והלחמה
• קאטר
• חשפן חוטים
• צְבָת
• מספריים

שלב 1: עיצוב והדמיה

כפי שציינתי קודם לכן, רציתי להשתמש ב- Tinkercad החינמי לפרויקט זה. החלטתי לעצב באופן מלא ולבדוק אותו שם לפני שאינני נוגע באלקטרוניקה אמיתית. זה איפשר לי לוודא שהכל (כולל הקושחה ATtiny85) יעבוד. הנה המעגל הווירטואלי ההוא. תוכל ללחוץ על "התחל סימולציה" למטה כדי לנסות זאת.

שלב 2: החלקים הדרושים

פרויקט זה נועד לאפשר גמישות באופן בנייתו. אז בהתאם למה שאתה רוצה לעשות עם זה, ייתכן שלא תזדקק לכל החלקים. ישנם שלושה חלקים (וחוט) שהם הכרחיים בהחלט. אפשר לבנות משהו פונקציונאלי רק עם אלה.

טבעת Neopixel 12 - לטבעת יש שתים עשרה NeoPixels שניתן לשלוט בהן באופן אישי בכל צבע.

ATtiny85 - זהו המיקרו -בקר (מחשב זעיר) שגורם ל NeoPixels לרקוד, ומתממשק עם מספר מרכיבים אופציונליים (מקלט אינפרא אדום, כפתור וכו ').

מעגל מודפס - הלוח המודפס (PCB) מספק את כל החיבורים החשמליים בין החלקים המשמשים, והוא עמוד השדרה הנוקשה של המכשיר. קובץ הגרבר הרוכסן שנשלח ליצרן PCB נמצא בדף זה. יש הרבה יצרני לוחות בחוץ. להלן הקישור להזמנת הלוח מ- OSHPARK.

חוט בעל 22 ליבות מוצקות - החוט משמש לחיבור טבעת NeoPixel למעגל הלוח.

שלב 3: החלקים האופציונאליים

ישנם מספר חלקים אופציונליים שתרצה לשקול כולל. זו הסיבה שאולי תרצה אותם.

מקלט אינפרא אדום - מקלט האינפרא אדום הוא רכיב יחיד שיאפשר שליטה במכשיר על ידי שלט רגיל כף יד IR רגיל (תחשוב מרחוק טלוויזיה). שלטי רחוק של יצרנים שונים פולטים אותות שונים, ולכן ייתכן שיהיה צורך לשנות את הקושחה כדי לזהות את השלט שלך, אם הוא אינו אחד מאלה בהם השתמשתי.

קבל אלקטרוליטי 1μF - הקבל משמש כמעין סוללה זמנית שיכולה לספק כוח נוסף כאשר הזרם החשמלי הדרוש במכשיר משתנה בפתאומיות (NeoPixels עוברים מכיבוי למצב מלא, למשל). זה גם יכול לאפס את המתח למכשיר בעת שימוש באספקת USB זולה. אם אתה משתמש במקור כוח USB הגון, ניתן להימנע מכך.

כפתור לחיצה - כפתור הלחיצה מאפשר לך לשלוט במכשיר על ידי לחיצה על הכפתור (נחש מה?).

כותרות 3 פינים זכר ומגשר shunt (ים) - ניתן לשים אותן במקום כפתור הלחיצה על מנת לאפשר את תצורת המכשיר, בהתבסס על אופן מיקומם של הקופצים. הכותרת הזכוכית בעלת 3 פינים מתחברת לצמיתות ללוח ולוחם את מגשר השאנט על הכותרת וניתן להסירו ולמקם אותו מחדש בקלות. אם נעשה שימוש בכותרת אחת, המגשר יכול לבחור בין שני מצבים שונים. אם משתמשים בשתי הכותרות, אז ארבעה מצבים אפשריים.

שקע DIP בעל 8 פינים - השקע מאפשר להסיר ולהחליף את המיקרו -בקר (ATtiny85) כך שניתן לתכנת אותו מאוחר יותר אם ברצונך לשנות את אופן הפעולה של המכשיר. אם אתה יודע שלעולם לא תצטרך לתכנת מחדש את המיקרו -בקר, אין צורך בכך.

כותרת בעלת 4 פינים בזווית ישרה-הכותרת בזווית הימנית משמשת אם אתה רוצה שמחבר ה- USB יתקע ישר מהחלק האחורי של המכשיר, במקום מהצד.

שלב 4: תכנות את המיקרו -בקר

אני לא מתכוון לפרט יותר מדי על תכנות המיקרו -בקר, כי ניתן למצוא הוראות בקלות במקומות אחרים (אני כולל קישור למטה). השתמשתי בלוח UND של Arduino כדי לשמש כמכשיר תכנות לבקר בשיטה המתוארת במדריך זה. בו הוא מציג את המיפוי הבא מסיכות ארדואינו לסיכות ATtiny לתכנות:

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

קוד המקור של מנורת הלילה ניתן למצוא כאן (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

שלב 5: הרכבת הלוח (שלב ראשוני אופציונלי)

יש להוסיף חלקים ללוח בסדר מסוים כדי להקל על העניינים. אם אתה בסדר עם המיקום של מחבר ה- USB בלוח, תוכל לדלג על שאר שלב זה ולעבור לחלק הבא של המכלול. עם זאת, אם אתה מעוניין שהמחבר יבלוט בחלק האחורי של הלוח, זה הזמן להוסיף את הכותרת בזווית ישרה.

התחל על ידי ניתוק זהיר של מחבר ה- USB משאר הלוח המודפס. החזק את החלק הגדול יותר של הלוח ביד אחת והשתמש בצבת עם קצה אחד ישירות ליד קו החור של החורים הזעירים כדי להסיר בזהירות את הלשונית. הניחו את הלשונית בצד. תזדקק לזה בשלב מאוחר יותר.

מקם את כותרת הזווית הימנית בצד האחורי של הלוח כפי שמוצג בתמונה. החלק האחורי של הלוח הוא הצד שעליו מופיעה משי "123D CIRCUITS" (או שאולי עלי לומר "123D CIRC", כי פשוט ניתקת את "UITS").

הלחם את הכותרת במקומה, החלת הלחמה על החלק העליון של הלוח.

בעזרת חותכי תיל טובים, חצו את מוליכי הכותרת הבולטים מהצד העליון של הלוח קרוב ככל האפשר ללוח. זה חשוב מכיוון שהפניות האלה חולות אי שם במרכז לאן ה- ATtiny85 יגיע בסופו של דבר.

שלב 6: הוסף את שקע המיקרו -בקר

עכשיו זה הזמן להלחם את שקע ה- DIP בעל 8 הפינים או את ה- ATtiny85 במקומו. אני ממליץ בחום להשתמש בשקע, מכיוון שהוא מאפשר להסיר ולחבר מחדש את ה- ATtiny85 במקרה שתרצה לבצע שינויים בתוכנית מאוחר יותר. התאם את השקע (או את ה- ATtiny85 עם סיכה 1 הקרובה לקצה הלוח) דרך 8 החורים התואמים. בצד העליון של הלוח. הצד העליון הוא זה ללא "123D מעגלים" המודפס עליו. הפוך את הלוח והנח אותו שטוח על השולחן או סביבת עבודה אחרת כדי להחזיק את השקע במקום. הלחם את הסיכות ללוח. אם הוספת את הכותרת בעלת 4 פינים בזווית ישרה בשלב הקודם, אז הסיכות האלה יפריעו במידה מסוימת. זווי את הברזל להלחמה מתחתיהם.

שלב 7: הוסף עוד דברים

זה הזמן להוסיף את הכפתורים או כותרות המגשר, מקלט ה- IR והקבל.

אם אתה רוצה ללחוץ על הכפתור, התאם את 4 הפינים דרך החורים שמתחת לשקע המיקרו -בקר בצד העליון של הלוח. תבחין שיש 6 חורים. אל תדאג בקשר לזה. לא ייעשה שימוש בשני החורים באמצע. הפוך את הלוח והלחם את כפתור הלחיצה במקומו.

אם ברצונך להשתמש בקפיצות shunt במקום זאת, הכנס את שני הכותרות בעלות 3 הפינים (הצד הקצר יותר של הפינים כלפי מטה) לתוך החורים הללו בצד העליון. שוב הפוך את הלוח והלחם את הסיכות במקומן.

לאחר מכן, התאם את מקלט האינפרא אדום דרך 3 החורים בצד העליון של הלוח. התאם את הכיוון שלו למתאר על מסך המשי. הכנס אותו עד כמה שהוא יגיע, וכופף אותו לאחור כך שצד הבועה הקטן יפנה כלפי מעלה מהלוח. הפוך את הלוח והלחם אותו במקום. השתמש בחותכי תיל כדי להסיר את האורך העודף של הסיכות מהצד התחתון לאחר הלחמה.

לבסוף, הוסף את הקבל. סיכותיו מתאימות דרך שני החורים הנותרים מעל מקלט האינפרא אדום. הפס הלבן בצד הקבל ('-' צד שלילי) פונה הרחק משקע ATtiny85. שוב הפוך את הלוח, הלחם את הלידים במקומם, וסגור את העודף בעזרת חותכי תיל.

שלב 8: הוסף את טבעת NeoPixel

טבעת NeoPixel מחוברת באמצעות 4 חלקים של חוט בעל 22 ליבות מוצקות, כשהבידוד מוסר. התחל בחיתוך קטע חוט באורך של לפחות 4 סנטימטרים. השתמש בפשיטות תיל כדי להסיר את כל הבידוד.

חותכים חוט זה ל -4 אורכים שווים. כופפו כל חוט לצורת "L" כ- 1/4 אינץ 'מקצה אחד.

כאשר הצד התחתון של הלוח פונה כלפי מעלה, הכנס את החוטים הללו לתוך החורים שב -4 פינות הלוח. הקטע הכפוף ימנע מהם להחליק לאורך כל הדרך. הלחם אותם במקומם, וסגור את העודף הכפוף מהצד התחתון בעזרת חותכי תיל.

הפוך את הלוח והזן בזהירות את החוטים דרך ארבעת החורים של טבעת NeoPixel כשה NeoPixels פונים הרחק מלוח המעגלים. היזהר להתאים את החורים של טבעת NeoPixel לאלה שעל הלוח. שמות החורים מודפסים על כל אחד. התאם PWR, GND, IN ו- OUT.

דחוף את הטבעת כלפי מטה קרוב ככל האפשר ללוח המעגלים. הדברים עשויים להיות מעט הדוקים, במיוחד סביב הקבל וחיישן ה- IR. אם הטבעת לא תרד עד הסוף, אל תזיע אותה.

החזק את הטבעת קרוב ככל שהיא תגיע ללוח המעגלים, כופף את החוטים החוצה כדי להחזיק דברים במקומם.

הלחמו את הטבעת בחוטים וחתכו את החוט העודף בעזרת חותכי תיל.

שלב 9: הוסף את כרטיסיית מחבר ה- USB (שלב אופציונלי)

אם בחרת להחבר את מחבר ה- USB ישר מהחלק האחורי, זה הזמן לצרף אותו לכותרת בעלת 4 פינים בזווית ישרה שהוספת קודם לכן.

התאם את חורי הלשונית שהסרת קודם לכן לכותרת הזווית הימנית כך ש -4 אנשי הקשר הנחושת של USB פונים לצד "CIRC" של הלוח, והצד "UITS" של הכרטיסייה פונה לצד "123D".

הלחם את זה במקום.

שלב 10: הוסף את ה- ATtiny85

אם הלחמת את שקע ה- DIP בן 8 הפינים במקום, זה הזמן להכניס לתוכו את ה- ATtiny85.

יישר את ה- ATtiny85 כך שהפינה עם הנקודה תהיה הקרובה ביותר לנקודה הלבנה בלוח המעגלים. לחץ בזהירות על ה- ATtiny85 במקומו, וודא שכל הסיכות הולכות לאן שצריך.

שלב 11: העבה את מחבר ה- USB

בדרך כלל, המעגלים המודפסים שתקבל יהיו מעט דקים מהצפוי ממחבר USB. פתרון פשוט לכך הוא לחתוך ריבוע קטן של סרט גורילה ולהוסיף אותו לחלק האחורי של מחבר ה- USB (הצד ללא מגעי הנחושת USB!). קלטת הגורילה עבה בערך פי שניים מהדבקה הרגילה, ועבד בצורה מושלמת בשבילי.

שלב 12: נסה את זה

חבר את מנורת הלילה החדשה שלך למתאם קיר USB מופעל, או לשקע USB אחר זמין (במחשב וכו '). אם הכל הלך כשורה, זה צריך להאיר! אם הוספת את מקלט ה- IR האופציונלי ויש לך שלט רחוק שעובד עם הקושחה (כמו שלט Apple TV בתמונות), תוכל לשנות את מצב התצוגה.

לחלופין, אם התקנת את הכפתור, תוכל ללחוץ עליו כדי לשנות מצבים.

אם במקום זאת, התקנת את כותרות המגשר shunt, ניתן למקם את המגשרים על מנת לשנות את מצב תצוגת ההפעלה.

שלב 13: Shunt Jumper Settings

אם בחרת להתקין את כותרות המגשר shunt, תוכל להגדיר את מצב האתחול, על סמך המקום שבו ממוקמים המגשרים:

מיקום שמאלי A + מיקום ימין A: מצב קשת מסתובב

מיקום שמאלי B + מיקום ימין A: מצב שינוי צבע

מיקום שמאלי A + מיקום ימין B: מצב sparkley אקראי

מיקום שמאלי B + מיקום ימין B שינוי מצב צבע אחיד

שלב 14: שימוש בשלט רחוק

מצאתי שלט רחוק זול ב- EBay שנועד לעבוד עם תאורת LED צבעונית. זה נראה התאמה טבעית. רשמתי את הקודים שנוצרו על ידי כל כפתור והגדרתי את הקושחה לפעול בהתאם. התמונה למעלה מציינת מה הכפתורים השונים עושים.

אם אין לך שלט זה, תוכל למצוא את הקודים המשויכים לרוב השלטים האחרים באמצעות אותו קוד מקור בדיוק של Arduino, אך על Arduino בפועל, במקום ATtiny85. התוכנית מוציאה קוד המשויך לכל לחיצת כפתור של רוב השלטים במסוף הטורי. לשם כך, חבר את מודול מקלט ה- IR בחריצי הכותרת הדיגיטלית 2, 3 ו -4, כשהעדשה פונה לשאר הלוח.

בתמונה למעלה הקוד 0xFD00FF מתאים ללחצן ההפעלה מרחוק DFRobot IR. הנה הקוד פועל ב- Tinkercad. כדי לנסות את זה, לחץ על "קוד", ואחריו על "צג סידורי", ולאחר מכן על "התחל סימולציה". בשלב זה, תוכל להתחיל ללחוץ על כפתורים בשלט הרחוק הווירטואלי כדי לראות את פלט הטקסט של המסוף הטורי:

הקלט אותם לכל כפתור בשלט הרחוק שלך. לאחר מכן תוכל לשנות את קוד המקור כדי להוסיף את קודי הכפתורים לשלט הרחוק שלך.