Lampă LED cu cub: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Această lampă este un produs secundar al proiectului de ceas de 172 pixeli pe care l-am creat. A apărut în timp ce testam șirul de LED-uri, partenerul meu le-a văzut și le-a plăcut cum arătau. Am terminat ceasul și apoi am început acest proiect. A fost un proiect destul de lent, s-au întâmplat alte lucruri între care i-au permis să evolueze în timp.

Conceptul original avea puțin peste un metru lungime, folosea 3 butoane și un potențiometru pentru a-l controla. Aceasta a evoluat într-un design mai mic, dar similar, care utilizează un singur codificator rotativ. Apoi vine sezonul festiv și am împrumutat câteva dintre conceptele de control pentru luminile festive controlate ATTiny 85. În cele din urmă avem acest lucru; Un cub drăguț de 50 mm cu un singur control sensibil la atingere.

Ar fi fost ușor să fi cumpărat pur și simplu un controler LED ieftin de la eBay, să-l înfășurăm într-o cutie și să-l numim gata. Cu toate acestea, am vrut ceva care să nu necesite configurare sau asociere și să-mi permită să decid cum se comportă LED-urile. Sigur că nu pot schimba lumina din confortul canapelei, dar nu mă deranjează. Acestea fiind spuse, cred că următoarea evoluție ar putea fi schimbarea ATTiny 85 pentru ceva precum ESP8266, astfel încât să pot profita de controlerul fără fir, dar să păstrez și un control manual.

A fost foarte important pentru mine ca lumina să fie activă, dar să nu distragă atenția, așa că în modul alb, un pic de culoare apare încet într-un punct aleatoriu al lămpii și apoi la fel de lent se estompează din nou. Era important să nu-ți atragă atenția, dar de fiecare dată când te uiți la lampă ar fi puțin diferit.

Provizii

Cubul este realizat din tablă acrilică de opal mat de 3 mm. Am înșelat și l-am comandat pre-tăiat în pătrate care au dimensiunea potrivită pentru ceea ce doream, am adăugat câteva extra la comanda în caz că am făcut o greșeală (am făcut-o) Primele câteva pe care le-am făcut le-am folosit tensol 12 pentru a le lega. Funcționează foarte bine, dar nu este un lucru frumos de utilizat, eu l-am făcut aici folosind epoxidă de gorilă. Legătura nu este la fel de puternică ca tinsolul 12, dar ar trebui să fie suficient de puternică fără fumurile foarte urâte.

LED-urile sunt SK6812, sunt opțiunea RGBWW (alb cald).

Microcontrolerul este un ATTiny 85

Controlerul tactil este un MTCH101

Există câteva componente pasive:

• 13X 0603 0.1uf condensatori
• Rezistențe 2X 4.7k 0603
• Rezistențe 2X 10k 0603
• Rezistor 1X 470 ohm 0603
• Condensator 1X 1000uf

În timp ce ar fi posibil să fac acest lucru pe ProtoBoard, cu PCB-uri făcute, este ceva ciudat și ceva ce am vrut să mă sprijin.

Vechi cablu USB de tăiat pentru un cablu de alimentare

Adezivul fierbinte este folosit pentru a menține PCB-ul în produsul final, iar o substanță de etanșare din silicon vă permite să lipiți fundul cubului. Ambele lipici fierbinți sunt din silicon, sunt bune la lipirea acrilului, dar nici unul nu este foarte bun. Acest lucru face o legătură suficient de puternică pentru a menține totul în poziție, dar atât de puternică, încât nu poate fi distrusă mai târziu, dacă este necesar.

200mm de 0,31mm Sârmă de cupru emailată. (ai putea folosi aproape orice fir aici, atâta timp cât nu este atât de mare încât să creeze o umbră în interiorul cubului)

Microcontrolerul

Am mai spus-o și o voi spune din nou. Îmi place foarte mult microcontrolerul ATTiny 85. Sunt ciudate, ușor de utilizat, ușor de programat și par a fi practic indestructibile.

Deci, desigur, am folosit unul pentru acest proiect. Codul pe care îl rulează este destul de simplu. O întrerupere este conectată la senzorul tactil, când pinul este tras în jos, ISR adaugă 1 la un contor. Bucla principală rulează apoi bucla secundară care corespunde numărului contorului. În acest fel puteți adăuga sau elimina animații cu doar câteva linii de cod.

Am acest cod care rulează pe un ATTiny85 de aproximativ 8 luni acum fără probleme.

Pasul 1: Instrumente și consumabile

Este posibil să lipiți toate componentele manual, dar SK2612 sunt destul de sensibile. Am ucis destul de mulți dintre ei înainte de a găsi un mini cuptor în Lidl pe care l-am transformat într-un cuptor de reflow.

Am folosit un router și un șanț de 45 de grade pentru a tăia toate marginile acrilului. Ați putea sări peste acest lucru și să aveți îmbinări pătrate cu cubul sau cu ceva de imprimare 3D.

Alte instrumente utilizate includ:

• Pistol de lipit fierbinte
• Ciocan de lipit
• Cuțit de formă mică
• Banda camuflanta
• Unele instrumente manuale de bază. tăietori și piloți mici.
• Arduino Uno sau similar, plus fire de cabluri și jumper pentru încărcarea codului în ATTiny85
• Hack Saw
• Pastă de lipit
• Solder

• Multi Meter

Pasul 2: tăierea acrilului

A fost dificil să găsim o metodă fiabilă pentru tăierea unghiului de 45 de grade pe marginile acrilului. Cred că instalarea unui ferăstrău de masă cu unghiul corect ar fi mult mai ușor, dar, din păcate, am doar un router, așa că aici am făcut.

Am folosit o bucată de resturi de lemn cu o margine dreaptă prinsă pe banca mea de lucru pentru a face un jig. Marginea dreaptă este foarte importantă, deoarece rulmentul șanțului va rula de-a lungul acesteia. Apoi este un caz de a lipi niște foi de acrilice în jurul piesei în care am vrut să tai unghiul în care să o țin nemișcată și să creez înălțimea corectă a fundului routerului.

Aveam pistolul cu adeziv fierbinte și fierbinte când l-am făcut, așa că am decis să folosesc adeziv fierbinte pentru a lipi piesele de sprijin în loc. În mod normal aș fi folosit bandă adezivă dublă. Ambele opțiuni funcționează bine.

Este apoi un pic de încercare și eroare pentru a seta routerul la exact înălțimea corectă, prea mare și va lăsa o margine pătrată pe acrilic, prea mică și va lua prea mult

Folosind o mică bandă de mascare pentru a vă asigura că nimic nu se poate mișca, permiteți routerului să se învârtă în viteză și să ruleze lin routerul de-a lungul marginii acrilului, rotiți piesa și repetați până când aveți toate cele 6 tăiate cu o margine de 45 de grade pe toate 4 margini (5 bucăți și 3 margini dacă doriți să montați cubul în ceva)

Pasul 3: Realizarea cubului

Odată ce tot acrilul este tăiat, formarea cubului este directă, dar doza necesită puțină atenție la detalii.

În primul rând, luați o lungime de bandă de mascare, cu 2 bucăți pe capete pentru ao ține jos, drept și strâns. Poziționați-l la câțiva milimetri distanță de și paralel cu o margine dreaptă, cu partea lipicioasă orientată în sus. Banda va ține totul împreună până când epoxidul se va fixa, așa că am bătut peste două bucăți pentru a asigura o presiune uniformă. Mi-am folosit siliconul mat ca margine dreaptă, dar o riglă ar funcționa la fel de bine sau poate mai bine.

Apoi, scoateți folia de protecție din acril și plasați unul dintre pătrate spre un capăt al benzii, asigurându-vă că este așezat bine pe marginea dreaptă și că unghiul de 45 de grade este înclinat în jos. Apoi puneți un al doilea pătrat lângă primul, asigurându-vă că marginile trebuie doar să atingă și că vârful este strâns de marginea dreaptă. Repetați pentru al treilea și al patrulea pătrat.

Când sunteți fericiți că stau cu toții bine, întoarceți-l bine și tăiați banda pe un capăt, astfel încât să treacă peste capătul acrilului. Acum ar trebui să puteți să-l pliați împreună și să formați o cutie îngrijită. Este important pentru finalul final că partea de sus a cutiei este cât se poate de perfectă, o ușoară abatere pe partea de jos poate fi șlefuită și ascunsă mai târziu.

Dacă sunteți fericiți că totul se potrivește așa cum ar trebui, atunci este timpul să îl reparați la locul său. Deschideți cubul și așezați-vă gata pentru alegerea adezivului. Am folosit Tinsol 12 în trecut. Este conceput pentru a lipi acrilul și pentru a doza o treabă foarte bună, totuși este neplăcut să lucrezi cu el și necesită refrigerare înainte de utilizare. Aș recomanda, de asemenea, să-l folosiți în aer liber într-o zi ușoară și să lăsați părțile lipite în afara sau într-o magazie timp de cel puțin 24 de ore.

Un epoxidic clar în două părți funcționează foarte bine, este mult mai drăguț și mai iertător să lucrezi cu el. Trebuie totuși să folosiți o zonă bine ventilată pentru a lucra, dar nu am observat fumuri care funcționează lângă o fereastră deschisă. Legătura sa nu este la fel de puternică ca Tinsol12, dar dacă nu intenționați să aruncați cubul, ar trebui să fie suficient de puternică.

Am amestecat puțină epoxidă de gorilă pe un cd vechi și am folosit capătul de acțiune al unui scutier din bambus pentru a aplica un strat fin de-a lungul uneia dintre marginile tuturor pătratelor unde se vor întâlni. Evitați să utilizați prea mult, deoarece se va strica.

Îmi pare rău că nu am primit fotografii cu această etapă, deoarece setul său este destul de rapid.

Odată ce adezivul este în poziție, pliați pătratele în sus pentru a forma din nou cutia și utilizați bucata de bandă mască care se înalță pentru a o ține împreună.

După aproximativ 5 minute, dacă vă simțiți suficient de puternic pentru a scoate banda. Îmi place să îndepărtez banda cât mai curând posibil pentru a înlătura o parte din epoxidic. Odată ce este complet legat, este mult mai greu să obții banda.

Pasul 4: senzorul tactil

Versiunea Mk1 a cubului a folosit un senzor de vibrații. Acest lucru a funcționat bine, dar nu a fost ideal, deoarece ar putea fi dificil să îl activez o singură dată, mai ales dacă l-am preluat pentru a schimba modul și apoi l-am pus din nou puțin prea repede. Designul nu permite într-adevăr plasarea unui buton oriunde, astfel încât singurul lucru logic a fost să folosiți controlul tactil.

MTCH101 părea a fi cipul perfect pentru serviciu.

Deoarece este un senzor capacitiv, nu este nevoie să nu fac contact direct cu nimic, așa că am luat ceea ce va deveni capacul cubului, am îndepărtat stratul protector din interior, apoi am aranjat sârmă de cupru emailată de 0,31 mm în jurul orificiului interior, înfășurându-l cu bandă de mascare înainte de a amesteca puțin Gorilla Epoxy pentru ao ține permanent. Asigurați-vă că lăsați suficientă coadă pentru a ajunge la PCB.

PIN-ul MTCH101 Detect Output este activ-scăzut, deci un comutator tactil între 5V și pad-ul suplimentar ar funcționa și lângă pinul 7 pentru a schimba modul cubului

Odată ce epoxidicul este vindecat, partea superioară a cubului poate fi atașată la corp cu puțin mai mult epoxidic.

Pasul 5: PCB și lipire

Întotdeauna mi-am imaginat că PCB-urile sunt ceva rezervat celor care posedă o înțelegere profundă a electronicii transmise de-a lungul mai multor ani. Se pare că este de fapt ușor și ieftin să-ți proiectezi propriile plăci și să le faci profesional.

Nu voi intra prea adânc în acest proces, deoarece necesită un pic de detalii pe care alții le-au făcut o treabă mult mai bună de a explica decât am putut. Dar pașii de bază sunt:

Construiți-vă circuitul pe o placă de pâine pentru a-l testa. Dispuneți toate componentele pe o schemă Convertiți schema într-un PCB, plasați toate componentele după cum doriți și creați conexiunile. Plasați comanda

Cea mai grea parte a procesului așteaptă sosirea plăcilor dvs.

Am folosit JLCPCB. Costul total pentru 10 panouri a fost puțin mai mic decât 10 GBP și a durat puțin peste o săptămână pentru a ajunge. Nu am cu ce compara calitatea, dar par foarte drăguțe.

Am vrut să am opțiunea de a crea o versiune mai mare a cubului, așa că am adăugat câteva inele suplimentare de tampoane LED pe PCB. Pot lipi LED-uri pe oricare dintre cele 3 inele sau le pot tăia pentru modele mai mici. JLCPCB percepe același preț pentru orice placă de dimensiuni până la 100 mm x 100 mm.

Lipire

Este posibil să lipiți manual toate componentele. Condensatoarele și rezistențele 0603 sunt mici, dar rezistente, astfel încât, cu puțină practică, se poate face cu ușurință. La fel și pentru cipul MTCH101. Problema pe care am avut-o a fost LED-urile SK2812, sunt suficient de mari pentru a se lipi manual, dar le-am găsit puțin prea sensibile la căldură. Presupun că am ucis cel puțin 10 înainte de a decide să investesc în ceva conceput pentru piese SMD.

Nu eram sigur de cea mai bună cale de urmat, decizia mea a fost luată atunci când am găsit un mini cuptor de vânzare la Lidl. Deși nu este cuptorul perfect pentru reflux, este suficient de bun pentru nevoile mele și cu câteva modificări pentru un control mai precis al temperaturii, nu distruge LED-urile.

Din nou, procesul de transformare a unui cuptor prăjitor de pâine sau a unui mini cuptor într-un cuptor de reflow este puțin dincolo de sfera acestui lucru insolvent, dar există o mulțime de informații acolo dacă doriți să faceți ceva similar.

Abrupturile necesare pentru refluxarea PCB sunt:

Asigurați PCB-ului o curățare rapidă cu alcool pentru a îndepărta orice grăsime care ar putea împiedica lipirea corectă a lipitului. Aplicați pasta de lipit pe tampoanele de pe PCB și apoi aplicați componentele. Așezați placa în cuptor și refaceți.

Odată ce placa este rece, puteți lipi manual în suportul IC al orificiului traversant și condensatorul mare.

Nu am instalat condensatorul 1000uf de această dată, deoarece lumina va fi folosită doar de mine și nu va fi aprinsă și oprită prea des. De asemenea, creează o umbră în interiorul cubului, pe măsură ce LED-urile își fac treaba.

Condensatorul 1000uf este acolo pentru a salva LED-urile și microcontrolerul dintr-o intrare în curent. Vă recomand să îl instalați, dar este oarecum opțional dacă aveți grijă la ce îl conectați. Pentru mai multe informații despre acest subiect, vă recomand să citiți Adafruit NeoPixel Überguide

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

Pasul 6: Cod

Încărcați codul pe AtTiny85.

Iată un ghid minunat despre cum să o faci!

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

Apoi puneți-l în ATTiny în soclul IC de pe PCB

Pasul 7: Puneți totul împreună

Există un singur rezistor pe partea de jos a PCB-ului plus picioarele de la IC și condensatorul ies puțin. Am folosit un Dremel pentru a sculpta niște adâncituri în partea inferioară din acril, astfel încât PCB-ul să poată sta plat.

În timp ce Dremel era afară, am forat și o mică gaură în partea laterală a cubului în centru, cu aproximativ 6 mm în sus, pentru cablul de alimentare și l-am împins înainte de a dezlipi firele și de a le cosi. O mulțime de cabluri USB cu linii de date, utilizați un multimetru pentru a afla care este, dacă este necesar.

Folosiți o mică blobă de adeziv fierbinte pentru a menține PCB-ul în jos (am găsit că lipiciul fierbinte este o idee, deoarece creează o reținere puternică, dar poate fi îndepărtat dacă este necesar) și lipiți firele de alimentare. Am folosit puțin adeziv fierbinte pentru un sprijin suplimentar.

Următorul pas este să lipiți firul senzorului pe tamponul senzorului.

Înainte de a fixa partea inferioară a cubului, este o idee bună să faceți câteva teste pentru a vă asigura că totul funcționează așa cum era de așteptat.

Dacă totul funcționează așa cum era de așteptat, atunci ultimul pas este să lipiți fundul cubului în loc. În mod normal, folosesc etanșant siliconic pentru acest lucru, deoarece din nou se menține bine, dar poate fi îndepărtat dacă este necesar.

Conectați-vă și bucurați-vă

Pasul 8: Alte opțiuni și gânduri finale

În timpul în care aceasta evoluează, am venit cu câteva variante. Una dintre ele este o bază din lemn cu un cub acrilic în partea de sus. Cealaltă este o ramă de lemn cu LED-uri în spate și, de asemenea, o versiune lungă care utilizează bandă LED. În prezent lucrez la un ceas cu un design similar.

Se spune că privirea din spate este întotdeauna 2020 și există câteva lucruri pe care le-aș putea face diferit dacă decid să merg pentru MkIII

Prima dintre acestea se schimbă la 0805 pasive. 0603 sunt în regulă, dar există suficient spațiu pentru componentele mai ușoare și mai mari și sunt puțin mai ușor de prelucrat dacă este necesar.

De asemenea, mă gândeam să adaug un LED suplimentar pentru un feedback vizual cu privire la starea senzorului. MTCH101 este capabil să se scufunde până la 20 mA, astfel încât un led cu un rezistor de mare valoare ish nu ar fi o problemă conectată direct la pinul 4 al cipului.

Cred că aș adăuga și niște tampoane la celelalte inele ale PCB-ului, astfel încât acestea să poată fi folosite pentru alte proiecte dacă ar fi întrerupte. Și, de asemenea, niște tampoane pentru utilizarea PCB-ului cu benzi sau inele LED externe.

Sper că ți-a plăcut acest lucru de nerezolvat.