פרפר חשמלי: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

זהו פרפר רב צבעוני מגניב שהכנתי - דורש חלקים ותכנות מינימליים!

מלבד הפרפר עצמו - הוא מציג כמה טכניקות מגניבות מאוד שבהן תוכל להכין מחשבי PCB משלך על חותך בית צללית מתוך סרט נחושת זמין באופן קבוע - שניתן להניח אותו על כל סוג של משטח!

ברור - אפשר ליצור דבר כזה בקלות באמצעות מעגל מודפס מסחרי - אבל אם אתה רוצה לחסוך בהוצאה של יצירת אחד כזה, אתה רוצה ליצור דפוסי LED על פני חומר לא סטנדרטי (כמו מראה או חלון, במקום מאשר PCB מפיברגלס) - או אפילו משהו עם משטח מעוקל - ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להדביק בזול את עקבות ה- PCB הנחושת כמעט על כל סוג של משטח.

זה נעשה בקלות לדברים כמו נוריות בעלות מרווחי עופרת גדולים - אך נהיה קשה יותר ככל שאתה משתמש בחלקים עדינים וקטנים יותר. אז ניתן להשתמש בטכניקה זו באופן סלקטיבי-כלומר להשתמש בלוח מדף (ארדואינו) כמחשב, ובנחושת החיתוך הביתי חורטים למקומות שבהם אתה רוצה התאמה אישית קיצונית בהצבת נוריות LED.

השתמשתי בפרטים הבאים ליצירת פרויקט זה:

• חותך ויניל/נייר אישי של Silhouette Cameo - ליצירת PCB
• Arduino UNO - משמש כמתכנת במעגל
• חותך לייזר לחלקים (עץ - אקריליק - כל דבר) (אתה יכול להשתמש במשהו אחר אם אין לך לייזר)

חלקים בפועל הם:

• מעבד ATTiny75 $ 1
• 22 NeoPixels - (נוריות בשלושה צבעים בשליטה סדרתית)
• כותרת 2x3
• רדיד נחושת

כל התוכנות בוצעו ב- Arduino IDE - באמצעות ספריות Adafruit NeoPixel, וספריות ATTiny ממנהל הדירקטוריון.

ישנן שתי דרכים עקרוניות להתייחס לזה:

דרך קלה: יש לי לוח משלי (כמו ארדואינו) שבו אני עומד להשתמש כדי לשלוט בנורות הלדים. אני רק הולך ליצור PCB עבור נוריות הלדים - ולחבר את זה לארדואינו שלי.

דרך קשה יותר (וזולה יותר): אני הולך לעשות הכל במאה אחוז בעצמי. אני לא צריך Arduino, ובמקום זאת אני הולך להשתמש ב- ATTiny85 $ אחד. זה קשה יותר מכיוון שעושה את כל האמנות המשובחת על חותך ויניל מסוג Silouette או CriCut קשה יותר.

שלב 1: עיצוב

הנורות הן כל אחת מ- NeoPixels. אלה הם התקני LED מסוג RGB מדהימים, הניתנים לשליטה בנפרד, מרובי רמות (מבהירים), שיש להם רק 4 סיכות: VccGndData InData Out. אז הרעיון הוא שתוכל לחרוז אותם בחיבור תוך שליטה באדם האדום-ירוק-כחול. רמות הצבעים של כל אחת - הכל מתוך סיכה אחת במעבד שלך. אפילו יותר טוב, ספריית NeoPixel של Adafruit עבור Arduino נותנת לך דרך מדף להתחיל לפעול עם אלה תוך שניות.

אם אתה מוותר על עיצוב לוח המעבד שלך בעיצוב זה (באמצעות Arduino מדף) כל מה שאתה צריך הוא טביעת רגל בסיסית של ה- Neopixel (מומלץ לכלול מכסה עקיפה, גם עם כל אחד מהם). הקובץ המצורף footprint.svg הוא בעצם מה שאתה צריך כדי להתחיל. זה ייתן לך את קווי המתאר של רדיד הנחושת עבור ה- NeoPixles והקבלים. אתה יכול לפתוח את הזכות הזו ב- Inkscape, לחבר את כל סיכות ה -5 V וכל סיכות הקרקע יחדיו-ולאחר מכן שרשרת את כל סיכות ה- data-in ו- data-out יחד.

הקפד להפוך את זה לנתיבי חיתוך מתאימים שתוכל להשתמש בהם על חותך הווינאל שלך כפי שהראיתי למעלה - וסיימת. אתה אפילו לא צריך תוכנית עיצוב PCB "אמיתית" כדי לעשות זאת.

זה לא ממש הכרחי עבור NeoPixel, שבו סיכות גדולות למדי וקלות להלחמה - אך ניתן לחתוך שכבה קלה של מסכת הלחמה מחתיכת סרט קפטון. זה ייראה כמו פיסת קלטת גדולה עם כמה מלבנים קטנים החתוכים לרפידות הלחמה, שיונחו על כל שטח הנחושת שלכם.

שלב 2: עיצוב מעבד

אם אתה שאפתני יותר, תוכל ליצור את התחריטים עבור המעבד עצמו ממש בנייר הנחושת שלך.

זה קשה יותר בשל הסיכות הקטנות יותר במכשיר ATTiny85, והצורך לקבל תחריטים של נייר נחושת קטן מאוד, אבל זה ניתן לביצוע בקלות.

זה ככל הנראה נעשה בצורה הטובה ביותר בתוכנית עיצוב PCB "אמיתית" (השתמשתי ב- Eagle).

כללתי גם בעיצוב שלי מחבר מתח/ניפוי באגים (וכמה קבלים מעקפים).

נדבר יותר על הקושי בחיתוך הנחושת בגיאומטריות הקטנות האלה.

שלב 3: יצירת שכבות

שלב 4: מעגל הרכבה

ניתן להציב עקבות נחושת על העיצוב שלך.

במקרה שלי - השתמשתי בחתיכת עץ בחיתוך לייזר (קווי המתאר של קובץ ה- SVG המצורף).

השתמשתי בקלטת העברת שלטים כדי להסיר את רדיד הנחושת מהגב ולהניח אותו על העץ. אם בחרת לבצע שכבת מסכת הלחמה של קפטון - כעת היא תועבר אל העץ שמעל הנחושת.

הלחמה על רדיד נחושת מעט קשה, מכיוון שבניגוד ללוח מעגלים רגיל, הנחושת נדבקת רק לתשתית (העץ) על ידי הדבק שלה, שאינו נדבק חזק כמו הנחושת של לוח מעגלים רגיל. לכן, אם אינך זהיר (במיוחד בחום של מלחם) - הקופר יכול להחליק או לזוז. שימוש במסכת הלחמה של קפטון יעזור להחזיק את הנחושת מעט במקומה ולהפוך אותה לקלה יותר.

דבר גדול נוסף שיש לשים לב אליו הוא כי דיווחו כי NeoPixels אינם סובלים במידה מסוימת כלפי עודף חום. אז בעת הלחמה, השתמש בהרבה שטף הלחמה (אני משתמש בעט שטף לא נקי), החל את רוב החום וההלחמה על עקב הנחושת והסר חום במהירות לאחר שהלחמה זורמת אל סיכת NeoPixel. (מסכת הלחמה תעזור גם להפחית את כמות ההלחמה הנדרשת, מכיוון שהיא לא תזרום לאורך השטח המכוסה של העקוב).

מצאתי שהכי קל להשתמש בנקודה קטנה של "דבק דביק" כדי להדביק את ה- NeoPixels למקומם לפני ההלחמה. זה החזיק את החלקים במקומם, מה שהופך את ההלחמה למהירה יותר ולכן דורש פחות חום. הדבקה הדביקה נדבקת גם היא במהירות, מה שמאפשר לחלקים לא להחליק, מיד לאחר ההנחה. הוא מת (בכמויות קטנות) עקביות דביקה, המאפשרת להסיר חלקים אם יש צורך בהחלפה או עיבוד מחדש.

שלב 5: הוספת המעבד

אם אתה רוצה ליצור תחריטים משלך עבור המעבד (ומחבר באגים) זה קצת יותר קשה מאשר ביצוע הלדים. הסיבה היא שהגיאומטריות מעורבות הן קטנות יותר ודקות יותר, הדורשות חיתוכים מדויקים יותר מחותך הוויניל שלך.

גיליתי שכאשר חותכים סרט נייר נייר, הנייר השעווה שאליו נדבק הקלטת מספק הידבקות מועטה יחסית. המשמעות היא שכאשר מנסים גיאומטריות קטנות יותר, הן נוטות להחליק מסביב על הגב.

למרות ששיחקתי עם הרבה הגדרות חיתוך, הפתרון הטוב ביותר שמצאתי היה להשתמש במצע בעל הידבקות חזקה יותר. ויניל עובד היטב, אך לא עובד בקלות עם סרט העברת שלטים כדי לאפשר הסרת הנחושת מהוויניל (והנחתה על העץ). אתה יכול לעזוב את המעגל על ויניל, אך הוא נוטה להימס בעת הלחמה - כך שזה לא בלתי אפשרי, אך קשה יותר להרכבה. (השתמשתי בויניל כמצע בכמה עיצובים שונים).

(סרט שקוף או מגני גיליונות שקופים פועלים גם הם - וטובים יותר בכך שהם עבים יותר. ניתן להשתמש בהם לעיצובים כאשר אתה רוצה מעגלים חופשיים ואינך רוצה מצע מגובה דבק) - אך שוב, הם נמסים אלא אם הם מולחמים. מאוד זהיר.

הפתרון הטוב ביותר שמצאתי היה להשתמש בקלטת קפטון כמצע. סרט הקפטון מחזיק מעמד היטב בחום ההלחמה, פועל כמסכת הלחמה והוא מגובה בדבק. החיסרון היחיד הוא שבדרך כלל הוא דק מאוד. עד כדי כך, שהתקשיתי לעבוד עם זה אלא אם כן הכפלתי את זה כדי להפוך אותו לעבה וחזק פי שניים.

עם חוזק ההדבקה הגדול יותר של הנחושת על פני הקפטון, ניתן לחתוך פרטים עדינים יותר כגון מוליכי מעבד. לאחר שסיימתי, הדבקתי את הקפטון בצד האחורי של גב פרפר העץ.

שלב 6: תוכנה

התוכנה נעשתה כשרטוט של Arduino, באמצעות ספריית Adafruit NeoPixel.

למרות שזה אולי נראה טריוויאלי, הרבה מחשבה נכנסה לדפוסים על הפרפר. הקוד נכתב לסירוגין בין שני מצבים כל מספר שניות:

MODE ONE - ניגוב צבעים - שטיפת צבעים שונים, צבעים משתנים במהירות. בבחירת "צבע" - השתמשתי באלגוריתם לניגוב בין "ערכי" צבע - כל ערך נשלח באמצעות פונקציית המרה HSB ל- RGB (כאשר הרוויה והבהירות תמיד היו מקסימליים) - כדי להשיג זוהר מרבי של צבעים.

MODE TWO - מופעל על ידי:

• נוצרו 6 או 8 "תבניות" שונות של קבוצות פלחים שנקבעו מראש. הקוד יבחר אחד מאלה באופן אקראי

• כל תבנית דרשה מילוי קטעים שנקבעו מראש באחד מ -2, 3 או 4 צבעים שונים. כל צבע נבחר באקראי באחת משתי השיטות הבאות:

  • נבחר מתוך אחד מתוך 6 צבעים ברמה המקסימלית (אדום, ירוק, כחול, צהוב, וכו ').
  • נבחר מתוך HUE אקראי - (באמצעות אותו מחולל גוונים במצב אחד)
• תבנית הצבע שהתקבלה הופעלה באמצעות פונקציית דהייה, שסיפקה דהייה חלקה מדפוס אחד לשני - והחזיקה אותה שם למשך מספר שניות לפני המשך לשלב הבא.

שני המצבים מתחלפים כל 10 או 15 שניות.

שלב 7: תכנות

אז עכשיו יש לנו ATTiny85 חדש במחשב הלוח שלנו, ואנחנו צריכים לתכנת אותו. מכיוון שהשתמשתי ב- Arduino SDK לשם כך, עלינו להציב הן את התוכנית ("סקיצה") והן את מטען האתחול של Arduino על המכשיר.

השתמשתי ב- Arduino Uno עצמו כמתכנת בתוך המערכת.

התרשים המצורף מראה כיצד חיברתי את ה- Uno למעגל ATTiny85 שלי. למעשה הכנתי הוראות לעשות זאת באחת משתי דרכים שונות:

1. באמצעות כותרת באגים שהוספתי ללוח
2. באמצעות חבורה של נקודות מבחן באגים שהוספתי ללוח. אלה יכולים לשמש על ידי החזקת צרור סיכות קפיצה ללוח באמצעות מחזיק אקרילי חתוך בלייזר, שמחזיק אותם במיקום המדויק.

כדי לעשות זאת:

• חבר את ה- Arduino Uno למחשב שלך ופתח את ה- SDK של Arduino.
• פתח את הסקיצה המובנית של "Ardunio as ISP". אסוף ועדכן את המערכון הזה - עכשיו ה- Uno הוא ספק שירותי אינטרנט.
• בארדואינו "מנהל לוחות" - התקן את חבילת הלוח עבור סדרת ATTiny.
• סגור את סקיצת Uno ISP ופתח את הסקיצה שלך עבור קוד הפרפר.
• בחר "סוג לוח" הוא ATTiny85 - בחר מתנד פנימי 8Mhz.
• עבור "מתכנת" בחר "Uno as ISP"
• בחר "מעלה אתחול העלאות" (עשה זאת רק בפעם הראשונה של שבב זה - זה אמור להיות מיותר לחזור על זה)
• לאחר שתעשה זאת - תוכל כעת לעשות "העלאת תוכנית עם ספק שירותי האינטרנט" כדי לשלוח את הסקיצה שלך ל- ATTiny85.

שלב 8: הרכבה אחרונה

שני חלקים נוספים של עץ נחתכו בלייזר - קווי מתאר של כנפי הפרפר. הם נצבעו בצבע שחור מאט.

חתיכת אקריליק זכתה למראה "חלב" על ידי שיוף עם נייר זכוכית גרוס. החלקים האישיים של אזור העץ נחתכו מאקריליק זה.

קטעי האקריליק החתוכים הונחו בתוך פיסת העץ העליונה. אפשר היה להדביק אותם, אך סובלנות החיתוכים האקריליים והצבע על העץ אפשרו לשמור עליהם ללא דבק.

לאחר מכן הודבקו חלקים אלה יחד עם כתמים קטנים של דבק דביק - מה שהיה מאפשר לפרק אותם אם היה צורך בתיקונים.