Elektrikli Kəpənək: 8 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu hazırladığım çox rəngli çox rəngli bir kəpənəkdir - minimal hissələr və proqramlaşdırma tələb edir!

Kəpənəyin özündən başqa - hər hansı bir səthə yerləşdirilə bilən, müntəzəm olaraq satılan mis lentdən siluetli ev kəsici üzərində öz PCB -lərinizi düzəldə biləcəyiniz çox gözəl texnikalar göstərir!

Aydındır ki, belə bir şey, kommersiya istehsalı olan bir çap lövhəsi vasitəsi ilə asanlıqla yaradıla bilər - ancaq istehsal etmək üçün pul xərcləmək istəmirsinizsə, standart olmayan bir material üzərində (güzgü və ya pəncərə kimi) LED naxışlar yaratmaq istəyirsiniz. fiberglas PCB -dən daha çox) - və ya hətta əyri bir səthə sahib bir şey - bu üsul, mis PCB izlərini demək olar ki, hər cür səthə ucuzca yapışdırmaq üçün istifadə edilə bilər.

Bu, böyük qurğuşun sahələri olan LEDlər kimi işlər üçün asanlıqla edilir, lakin daha incə, daha kiçik əyilmiş hissələrdən istifadə etdikcə çətinləşir. Beləliklə, bu texnika seçici olaraq istifadə edilə bilər-məsələn, kompüter olaraq hazır olmayan bir lövhədən (Arduino) və LED-lərin yerləşdirilməsində həddindən artıq fərdiləşdirmə istədiyiniz yerlər üçün evdə kəsilmiş mis qələmlərdən istifadə edin.

Bu layihəni yaratmaq üçün aşağıdakılardan istifadə etdim:

• A Silhouette Cameo şəxsi vinil/kağız kəsici - PCB yaratmaq üçün
• Arduino UNO - sxematik proqramçı kimi istifadə olunur
• Parçalar üçün lazer kəsici (ağac - akril - hər şey) (lazer yoxdursa başqa bir şeydən istifadə edə bilərsiniz)

Həqiqi hissələr bunlardır:

• 1 dollarlıq ATTiny75 prosessoru
• 22 NeoPixels - (seriyalı idarə olunan, üç rəngli LED)
• 2x3 başlıq
• Mis folqa

Bütün proqramlar Arduino IDE -də - Adafruit NeoPixel kitabxanalarından və Board Manager -dən ATTiny kitabxanalarından istifadə etməklə hazırlanmışdır.

Buna yaxınlaşmağın iki əsas yolu var:

Asan Yol: LEDləri idarə etmək üçün istifadə edəcəyim öz lövhəm var (Arduino kimi). Mən yalnız LEDlər üçün bir PCB hazırlayacağam və arduino -ya bağlayacağam.

Daha çətin (və daha ucuz) yol: Hər şeyi 100% özüm edəcəyəm. Arduinoya ehtiyacım yoxdur və bunun əvəzinə 1 dollarlıq ATTiny85 istifadə edəcəyəm. Bu daha çətindir, çünki bütün incə sənətləri Siluet və ya CriCut tipli vinil kəsici üzərində etmək daha çətindir.

Addım 1: Dizayn

LED -lərin hər biri NeoPikseldir. Bunlar zəhmli, fərdi olaraq idarə oluna bilən, çox səviyyəli (işıqlandıran), çox parlaq, yalnız 4 sancağı olan RGB LED cihazlarıdır: VccGndData InData Out. Deməli, fikir, fərdi Qırmızı-Yaşıl-Göyü idarə edərkən onları papatya ilə bağlaya bilərsiniz. hər birinin rəng səviyyəsi - hamısı CPU -da bir pindən. Daha da yaxşısı, Arduino üçün Adafruit NeoPixel kitabxanası, bu işlərlə saniyələr ərzində məşğul olmaq üçün hazır bir yol təqdim edir.

CPU lövhənizi bu dizaynda tərtib etməyi dayandırırsınızsa (hazır bir Arduino istifadə edərək) sizə lazım olan tək şey Neopixel-in əsas izidir (hər biri ilə birlikdə baypas qapağı taxmanız məsləhətdir). Əlavə edilmiş footprint.svg faylı, əsasən başlamaq üçün lazım olan şeydir. Bu, NeoPixles və kondansatörler üçün mis folqa üçün konturları verəcəkdir. Bu hüququ Inkscape-də aça, bütün +5v pinlərini və bütün Topraklama pinlərini bir-birinə bağlaya bilərsiniz-sonra bütün məlumat giriş və məlumat çıxarmaq pinlərini bir-birinə bağlaya bilərsiniz.

Bunu yuxarıda göstərdiyim kimi vynal kəsicinizdə istifadə edə biləcəyiniz düzgün kəsmə yollarına çevirməyinizə əmin olun - və işiniz bitdi. Bunu etmək üçün "əsl" bir PCB dizayn proqramına belə ehtiyacınız yoxdur.

Sancaqların kifayət qədər böyük və lehimlənməsi asan olan bir NeoPixel üçün əslində lazım deyil - ancaq Kapton lentinin bir hissəsindən asan bir Soldermask təbəqəsi kəsilə bilər. Bu, bütün mis sahənizin üzərinə qoyulacaq lehim yastıqları üçün kəsilmiş kiçik düzbucaqlı böyük bir lent parçasına bənzəyəcəkdir.

Addım 2: CPU Dizaynı

Daha iddialısınızsa, mis folqa içərisində CPU özü üçün etchlər yarada bilərsiniz.

ATTiny85 cihazındakı kiçik sancaqlar və çox kiçik mis folqa qələmləri əldə etmə ehtiyacı səbəbiylə bunu etmək daha çətindir, ancaq asanlıqla edilə bilər.

Bu, yəqin ki, ən yaxşı "əsl" PCB dizayn proqramında edilir (Eagle istifadə etdim).

Dizaynımda bir güc/ayıklama konnektoru da (və bir neçə bypass kondansatörü) daxil etdim.

Bu qədər kiçik həndəsələrdə misin kəsilməsinin çətinliyi haqqında daha çox danışacağıq.

Addım 3: Qatların hazırlanması

Addım 4: Dövrə yığılması

Dizaynınıza mis izləri qoyula bilər.

Mənim vəziyyətimdə - lazerlə kəsilmiş bir ağac parçası istifadə etdim (qapalı SVG faylının konturu).

Mis folqa dəstəyindən çıxarmaq və taxtaya yerləşdirmək üçün işarə köçürmə lentindən istifadə etdim. Bir Kapton lehim maska qatını seçsəniz - indi misin üstündəki taxta köçürülür.

Mis folqa üzərində lehimləmə bir az çətindir, çünki adi bir elektron lövhədən fərqli olaraq, mis yalnız adi bir lövhənin misinə bənzər qədər yapışmayan yapışqan ilə substrata (taxta) yapışdırılır. Beləliklə, diqqətli olmasanız (xüsusilə bir lehimləmə dəmirinin istiliyində) - çoban sürüşə və ya sürüşə bilər. Bir Kapton soldermask istifadə edərək, misin bir az yerində qalmasına kömək edəcək və bunu bir az da asanlaşdıracaq.

Diqqət yetirilməli olan başqa bir böyük şey, NeoPixels -in həddindən artıq istiyə dözmədiyi bildirildi. Lehim edərkən çoxlu lehim axını istifadə edin (təmiz olmayan bir axıdıcı qələm istifadə edirəm), istinin və lehimin çox hissəsini mis izinə tətbiq edin və lehim NeoPixel piminə töküldükdə istiliyi tez bir zamanda çıxarın. (Soldermask, izin örtülü sahəsindən aşağı axmayacağı üçün lazım olan lehim miqdarını azaltmağa da kömək edəcək).

Lehimdən əvvəl NeoPixelləri yapışdırmaq üçün kiçik bir "Tacky Glue" nöqtəsindən istifadə etməyi ən asan hesab etdim. Bu, hissələri yerində saxladı, lehimləmə daha sürətli oldu və buna görə də daha az istilik tələb olundu. Tacky Glue da tez yapışır və yerləşdirildikdən dərhal sonra hissələrin sürüşməməsinə imkan verir. Hər hansı bir dəyişdirmə və ya yenidən işləmə tələb olunarsa, hissələri çıxarmağa imkan verən bir yapışqanlıq halına gəlir (az miqdarda).

Addım 5: CPU əlavə edin

CPU (və debug konnektoru) üçün öz qələmlərinizi düzəltmək istəyirsinizsə, bu LED -lərdən daha çətindir. Bunun səbəbi, həndəsələrin daha kiçik və incə olmasıdır ki, vinil kəsicinizdən daha dəqiq kəsiklər tələb olunur.

Tapdım ki, mis folqa lentini kəsərkən lentin yapışdırıldığı mumlu kağız nisbətən az yapışma təmin edir. Bu o deməkdir ki, daha kiçik həndəsələrə cəhd edildikdə, arxada sürüşməyə meyllidirlər.

Çoxlu kəsmə parametrləri ilə oynasam da, tapdığım ən yaxşı həll daha möhkəm yapışan bir substrat istifadə etmək idi. Vinil yaxşı işləyir, ancaq misin vinildən çıxarılmasına (və ağacın üstünə qoyulmasına) icazə verilməsi üçün işarə ötürücü lentlə yaxşı işləmir. Dövrü vinil üzərində tərk edə bilərsiniz, ancaq lehimləndikdə əriyir - buna görə də mümkün deyil, amma yığmaq daha çətindir. (Vinili bir neçə fərqli dizaynda bir substrat olaraq istifadə etdim).

(Şəffaf şəffaf film və ya təbəqə qoruyucuları da işləyir - daha qalın olmaları baxımından bir qədər yaxşıdır. Bunlar müstəqil dayanıqlı sxemlər istədiyiniz zaman və yapışqan dəstəkli bir substrat istəmədiyiniz zaman dizayn üçün istifadə edilə bilər) - amma yenə də lehimlənməmiş əriyirlər. çox diqqətli.

Tapdığım ən yaxşı həll, Kapton lentini substrat olaraq istifadə etmək idi. Kapton bant, lehimləmə istiliyinə son dərəcə yaxşı yapışır, lehim maskası rolunu oynayır və yapışqanlıdır. Yeganə dezavantajı, ümumiyyətlə çox incə olmasıdır. İki qat qalın və möhkəm hala gətirmək üçün iki qat artırmadığım müddətcə onunla işləməkdə çətinlik çəkdim.

Misin Kapton üzərindəki daha çox yapışqan gücü ilə CPU ucları kimi incə detallar kəsilə bilər. Bitirdikdən sonra Kaptonu taxta kəpənək dəstəyinin arxa tərəfinə yapışdırdım.

Addım 6: Proqram təminatı

Proqram, Adafruit NeoPixel kitabxanasından istifadə edərək Arduino eskizi olaraq hazırlanmışdır.

Çox əhəmiyyətsiz görünsə də, kəpənək üzərində olan naxışlar üzərində bir çox fikir getdi. Kod bir neçə saniyədə iki rejim arasında dəyişmək üçün yazılmışdır:

MODE ONE - Rəng silmək - müxtəlif rənglərin aşağıdan yuxarıya doğru yuyulması, rənglərin sürətlə dəyişməsi. "Rəng" seçərkən - rənglərin "dəyərləri" arasında silmək üçün bir alqoritmdən istifadə etdim - hər bir dəyər HSB -dən RGB -ə çevrilmə funksiyası ilə göndərilir (doyma və parlaqlıq həmişə maksimum idi) - rənglərin maksimum parlaqlığını əldə etmək üçün.

İKİNCİ MODE - İstifadəçi:

• 6 və ya 8 fərqli əvvəlcədən təyin edilmiş seqment qrupu "nümunələri" yaradıldı. Kod təsadüfi olaraq bunlardan birini seçərdi

• Hər bir nümunə əvvəlcədən müəyyən edilmiş seqmentləri 2, 3 və ya 4 fərqli rəngdən birində doldurmağı tələb edirdi. Hər rəng təsadüfi olaraq bu iki üsuldan biri ilə seçildi:

  • Maksimum səviyyəli 6 rəngdən (qırmızı, yaşıl, mavi, sarı və s.)
  • Təsadüfi bir HUE -dən seçildi - (Birinci Modda eyni rəng generatorundan istifadə edərək)
• Yaranan rəng nümunəsi, bir naxışdan digərinə hamar bir solğunluq təmin edən bir solma funksiyasından keçirildi və digərinə davam etməzdən əvvəl bir neçə saniyə saxlayın.

Hər iki rejim hər 10-15 saniyədə bir -birini əvəz edir.

Addım 7: Proqramlaşdırma

Beləliklə, indi PCB -də yeni bir ATTiny85 var və onu proqramlaşdırmalıyıq. Bunun üçün Arduino SDK -nı istifadə etdiyim üçün həm proqramı ("eskiz"), həm də Arduino yükləyicisini cihaza yerləşdirməliyik.

Sistem Araşdırıcısı olaraq bir Arduino Uno istifadə etdim.

Əlavə edilmiş diaqram Uno -nu ATTiny85 dövrəmə necə bağladığımı göstərir. Əslində bunu iki fərqli yoldan birini etmək üçün şərtlər hazırladım:

1. lövhəyə əlavə etdiyim bir ayıklama başlığı ilə
2. lövhəyə əlavə etdiyim bir çox ayıklama test nöqtəsi vasitəsilə. Bunları, bir mövqedə tutan bir lazerlə kəsilmiş akril tutucu vasitəsi ilə lövhəyə bir dəstə tutaraq istifadə edilə bilər.

Bunu etmək:

• Arduino Uno -nu kompüterinizə qoşun və Arduino SDK -nı açın.
• Daxili "ISP olaraq Ardunio" eskizini açın. Bu eskizi tərtib edin və yeniləyin - indi Uno bir ISP -dir.
• Arduino "Lövhələr Meneceri" ndə - ATTiny seriyası üçün lövhə paketini quraşdırın.
• Uno ISP eskizini bağlayın və Butterfly kodu üçün eskizinizi açın.
• "Board Type" seçin ATTiny85 - 8Mhz Daxili Osilatör seçin.
• "Proqramçı" üçün "ISP olaraq Uno" seçin
• "Yükləmə Yükləyicisi" ni seçin (bunu bu çip üçün İLK DƏFƏ edin - təkrarlamaq lazım deyil)
• Bunu etdikdən sonra, eskizinizi ATTiny85 -ə göndərmək üçün "Proqramı ISP ilə Yüklə" edə bilərsiniz.

Addım 8: Son Quraşdırma

Ağacın daha iki hissəsi lazerlə kəsildi - kəpənək qanadlarının konturu. Mat qara boya ilə boyanmışdılar.

Akrilik bir parça, qaba zımpara ilə zımparalanaraq "donmuş" bir görünüş qazandı. Taxta sahənin ayrı-ayrı hissələri bu akrildən kəsildi.

Kəsilmiş akril hissələr ən üst taxta parçaya yerləşdirilmişdir. Onlar yapışdırıla bilərdi, ancaq akril kəsiklərin və ağacdakı boyanın tolerantlığı onları yapışqan olmadan saxlamağa imkan verdi.

Bu hissələr daha sonra kiçik yapışqan yapışqan ləkələri ilə birlikdə yapışdırıldı - bu da təmirə ehtiyac olarsa sökülməsinə imkan verərdi.