GlassCube - Şüşə PCB -lərdə 4x4x4 LED Küp: 11 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu veb saytındakı ilk təlimatım, şüşə PCB istifadə edən 4x4x4 LED kub idi. Ümumiyyətlə, eyni layihəni iki dəfə etmək istəmirəm, amma bu yaxınlarda orijinal kubumun daha böyük bir versiyasını hazırlamağım üçün ilham verən fransız istehsalçısı Helioxun bu videosuna rast gəldim. Videoda Heliox, aşındırmağı ehtiva etməyən şüşə PCB istehsal etmək üçün daha sadə bir proses ortaya qoyur, bunun əvəzinə bir yapışqan mis folqa izlərini kəsmək üçün daha sonra bir şüşə substrata köçürülür. Plotterlər o qədər də bahalı olmadığından və digər layihələr üçün də faydalı ola bildiyindən, prosesi özüm üçün sınamaq üçün bir dənə aldım.

Orijinal kubumun daha böyük bir versiyası olmaqdan başqa, bu versiya SAMD21 mikro nəzarətçisinə və lazer akrilikdən hazırlanmış bir korpusa əsaslanan xüsusi bir PCB istifadə edir. Küp Arduino IDE ilə proqramlaşdırıla bilər və eyni zamanda CircuitPython ilə də uyğun gəlir.

GlassCube dəsti indi Tindie -də də mövcuddur.

Dəsti satın almış olsanız, yalnız LEDləri lehimləməlisiniz (addım 5), korpusu yığın (addım 8) və təbəqələri bir -birinə bağlayın (addım 9)

Təchizat

• 64 ədəd - WS2812B 5050 SMD LEDləri (məsələn, aliexpress)
• 4 ədəd - 100 x 100 x 2 mm şüşə lövhə (yalnız 0.20 EUR/pc dəyərində olan bu ucuz Alman təchizatçısını tapdım)
• 2 ədəd - öz -özünə yapışan mis folqa A4 təbəqələr (məsələn, amazon)
• 1 rulon - plotter köçürmə kağızı (məsələn, amazon)
• 1 dəst - lasercut akril (aşağıya baxın)
• 1 xüsusi PCB (aşağıya baxın)
• 4 ədəd M2x8 vintlər + qoz -fındıq

Lazer kəsmə xidməti və PCB istehsalı daxil olmaqla bütün materialların ümumi xərcləri təxminən 100 Avrodur.

Alətlər

• Siluet Portret 2 qrafikçi (məsələn, amazon)
• lazer kəsici və ya onlayn lazer kəsmə xidməti (snijlab.nl istifadə edirəm)
• lehimleme dəmir
• SMD lehimləmə üçün istilik plitəsi və ya yenidən doldurma sobası (və ya qabaqcıl əl lehimləmə bacarıqları)

Addım 1: CAD Dizaynı

GlassCube korpusu və PCB ölçüləri Fusion360 -da hazırlanmışdır, dizaynı aşağıda əlavə etmişəm.

Kenar sütunları və üst lövhə 3 mm qalınlığında şəffaf akrildən hazırlanmışdır. LEDləri olan təbəqələr 2 mm qalınlığında üzən şüşədən hazırlanır. Alt lövhə xüsusi hazırlanmış bir PCB -dir.

Addım 2: LED PCB Dizaynı

Şüşə PCB -lərin dizaynını hazırlamaq üçün Eagle -dən istifadə etdim. İzləri bir plotter ilə kəsmək, toner köçürmə üsulu ilə aşındırmaq qədər dəqiq olmadığından minimal iz eni məhduddur. Fərqli iz genişliklərini sınadım və 32 mil çəkdiyim zaman istifadə edə biləcəyim minimum ölçü olduğunu gördüm.

Mis folqa izlərini kəsə bilmək üçün lövhənin düzeni dxf -ə çevrilməli idi. Bunu necə düzgün edəcəyimi anlamaq üçün bir az vaxt aldım, buna görə addımları ətraflı şəkildə izah etməyimə icazə verin

1. Eagle -də açıq taxta düzeni
2. üst təbəqədən başqa bütün təbəqələri gizlədir
3. Fayl-> Çap et vurun və sonra Faylı Çap et (pdf) seçin
4. Inkscape -də pdf açın
5. tək bir izi qeyd etmək üçün yol seçim alətindən istifadə edin və sonra E düyməsini basın-> Eyni seçin> vuruş tərzini seçin, bu bütün izləri qeyd etməlidir (lakin yastiqcikləri deyil)
6. P ath-> Stroke to Path bu yolun konturlarını yeni yollara çevirir
7. yol seçmə vasitəsini seçərək və sonra ctrl+a basaraq bütün yolları (yastıqlar daxil olmaqla) işarələyin
8. P ath-> Union düyməsini basın, bu, bütün yolları birləşdirməli və "doldurulmuş" ərazilərdəki kəsikləri aradan qaldırmalıdır
9. Fayl-> Farklı Saxla düyməsini basın və fayl formatı olaraq *.dxf seçin

Dxf faylını burada GitHub -da tapa bilərsiniz.

Addım 3: Mis folqa kəsmək

Dxf faylı, A4 vərəqlərindən yapışan mis folqa siluet portret 2 planteri ilə kəsilmişdir. Mis təbəqələr əvvəlcə özünə yapışan kəsmə matına yapışdırılır. Kəsmə üçün istifadə etdiyim proqram parametrlərini əlavə olunmuş şəkildə görə bilərsiniz.

Kəsildikdən sonra artıq folqa diqqətlə çıxarılmalıdır. Kəsilmiş folqa zədələnməmək üçün aşağıdakı addımlar üçün bütün A4 vərəqini kəsmə matına qoydum.

Addım 4: Mis folqa köçürmə

Kəsilmiş folqa, başqa bir yapışqan folqa olan köçürmə kağızı istifadə edərək şüşə lövhəyə köçürüldü. Transfer kağızı mis folqa üzərinə yapışdırılır və sonra yavaş -yavaş soyulur ki, mis folqa köçürmə vərəqinə yapışsın. Sonra şüşə səthə yapışdırılır və köçürmə kağızı yavaş -yavaş soyulur ki, bu dəfə mis folqa şüşə lövhəyə yapışsın.

Lövhə düzeni, sol üst və sağ künclərdə folqa şüşə plakasını düzgün şəkildə hizalamağa kömək edən iki işarəyə malikdir. İşarələri bağladıqdan sonra yenidən şüşə lövhədən çıxarıla bilər.

Addım 5: LED -lərin lehimlənməsi

SMD LED -ləri əl ilə şüşə lövhəyə lehimlənirdi. Həm də bir istilik plitəsi (əslində sobam) istifadə edərək onları bağlamağa çalışdım, amma şəkildən göründüyü kimi bu yaxşı bir fikir olmadığı ortaya çıxdı. Uyğun bir reflow sobanız varsa, sınamağa dəyər ola bilər, ancaq istifadə olunan şüşə növündən asılı olaraq qızdırma zamanı qırılma riski var.

LED -lərin oriyentasiyasına gəldikdə, iki fərqli layout var. Kubun birinci və üçüncü təbəqəsi üçün istiqamət ikinci və dördüncü qatdan fərqli olacaq. Bu şəkildə sonradan təbəqələri bir -birinə bağlamaq daha asandır.

Addım 6: Mikro nəzarətçi PCB

Arduino Nano kimi kommersiya inkişaf lövhəsinə güvənmək əvəzinə, LED -ləri idarə etmək üçün Eagle -də xüsusi bir PCB hazırladım. Üstünlük lövhəni kubun içinə yaxşı uyğunlaşması üçün düzəldə bilməyimdir. Lövhə, Adafruit -in Trinklet M0 -da istifadə olunan ATSAMD21E18 mikro nəzarətçisinə əsaslanır. Bu MCU -nu seçdim, çünki yerli USB var və proqramlaşdırma üçün FTDI çipi tələb etmir. Ayrıca Adafruit, Arduino IDE və CircuitPython ilə uyğun olan yükləyicilər təqdim edir.

Lövhə haqqında bir qeyd, 3.3V məntiqi ilə işləyərkən WS2812B 5V ilə istifadə edilməlidir, lakin bir çox insanlar 3.3V ilə işləməyin də mümkün olduğunu göstərdilər.

PCB -lərimi PCBWay.com -dan aldım, Gerber Files və BoM -i GitHub hesabımda tapa bilərəm.

Bəzi bacarıqlarla bu PCB üzərindəki SMD komponentləri əl ilə lehimlənə bilər, baxmayaraq ki, bir istilik plitəsi və ya yenidən doldurma sobası əlbəttə daha yaxşı işləyəcəkdir.

Addım 7: Önyükləyicinin yanıb sönməsi

Adafruit -in Trinket M0 lövhələri üçün təqdim etdiyi UF2 yükləyicisini istifadə etdim. MCU, J-Link alətinin köməyi ilə yandırıldı. Yükləyicinin necə yanıb -sönməsi ilə bağlı ətraflı təlimatları Adafruit saytında tapa bilərsiniz. Adafruits UF2-SAMD bootloader-in ən üstün cəhəti ondan ibarətdir ki, ilk quraşdırıldıqdan sonra MCU bir flash sürücü kimi görünür və yenidən bir flash etmək üçün çıxarıla bilən bir sürücüyə sürükləyə bilərsiniz. Bu çox asanlaşdırır məsələn. Arduino IDE və CircuitPython arasında keçid.

Addım 8: Lasercut mənzil

Kubun gövdəsi 3 mm qalınlığında şəffaf akrildən kəsilmişdir. Bir onlayn lazer kəsmə xidmətindən istifadə etdim (snijlab.nl). Müvafiq dxf sənədləri GitHub hesabımda da tapıla bilər. Korpus 4 dirəkdən və üst lövhədən ibarətdir. Dirəklər 4 ədəd M2x8 vida və qoz -fındıq istifadə edərək altdakı əsas PCB -yə yapışdırılır.

Addım 9: Qatların birləşdirilməsi

Korpus yığıldıqdan sonra təbəqələri şüşə PCB -lərin üzərindəki yastıqlara lehimləyərək bağladım. Bu olduqca incə bir prosedur olduğu ortaya çıxdı və akrilin yandırılması və ya mis yastıqların yırtılması riski var. Nəzərə alın ki, GND və VCC sancaqları hər təbəqədə mövqelərini dəyişir, belə ki telləri keçmək lazımdır. Tellərin mis yastıqlardan qopmaması üçün lehimdən sonra kiçik bir damla isti yapışqan ilə düzəltdim. Birinci qat Dupont konnektoru ilə alt PCB -yə qoşuldu, lakin tellər birbaşa PCB -yə lehimlənə bilər.

Addım 10: Kodun yüklənməsi

Kubu proqramlaşdırmaq üçün CircuitPython (versiya 4.x) istifadə etdim. CircuitPython yükləyicisini qurduqdan sonra kodu birbaşa MCU flash sürücüsünə saxlayaraq işlədə bilərsiniz. Kompilyasiyaya ehtiyac yoxdur, məsələn kodu yenidən açın və redaktə edin.

İndiyə qədər bir neçə əsas animasiya yaratmışam, amma hər kəsin kodu uzatması nisbətən asan olmalıdır. Kod GitHub -da tapıla bilər, onu işlətmək üçün burada tapılan Adafruit Neopixel və fancyLED kitabxanalarına ehtiyac var.

Addım 11: Bitmiş kub

Kubun görünüşündən olduqca məmnunam, şüşə PCB -lər və akril korpus birlikdə gözəl işləyir. İlk dəfə öz MCU lövhəmi yaratmaq da əyləncəli idi və ilk cəhddə işləndiyinə görə təəccüblənirəm. Bəzi ehtiyat PCB və akril hissələrim olduğuna görə bu kubu Tindie -də DIY dəsti kimi təqdim etmək istərdim. Buna görə maraqlanırsınızsa, onu axtarın və ya mənə şəxsi mesaj yazın.

Həm də bu təlimatı bəyənirsinizsə, Make It Glow Yarışmasında mənə səs verin.

Make It Glow Yarışmasında 2 -ci yeri tutun