Lumină de noapte Neopixel: 14 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

De joshua.brooks Urmăriți mai multe de la autor:

Țin câteva ateliere de electronică în câteva săptămâni, centrate pe un proiect ieftin, dar util din lumea reală. Când am încercat să vin cu un lucru de făcut, am vrut să implice un microcontroler, LED-uri NeoPixel (pentru că sunt minunate), să fie controlabile de la distanță și să permită diferite opțiuni de construcție. De asemenea, trebuia să fie pe deplin simulabil în Tinkercad. Acesta este proiectul care a evoluat.

Pachetează câteva caracteristici foarte interesante într-un dispozitiv mic, este personalizabil și este destul de simplu de construit.

Lista de componente:

• Placă cu circuite imprimate (OSHPARK)
• Inel NeoPixel 12 (Adafruit)
• Microcontroler ATtiny85 (DigiKey)
• Sârmă cu miez solid de calibru 22 (DigiKey, Amazon, Radio Shack etc.)
• (opțional) Receptor cu infraroșu (DigiKey)
• (opțional, dar foarte recomandat) 1μF condensator electrolitic (DigiKey)
• (opțional) Buton (Jameco)
• (opțional) 2 x antet masculin cu 3 pini (DigiKey)
• (opțional) 2 x jumper Shunt (DigiKey)
• (opțional) soclu DIP cu 8 pini (DigiKey)
• (opțional) antet cu unghi drept cu 4 pini (DigiKey)
• (opțional) telecomandă IR (Amazon)
• Gorilla Tape (Amazon)
• Sursă de alimentare USB de perete (Amazon)

Lista de instrumente:

• Fier de lipit & lipit
• Cleste de sarma
• Dispozitiv de sârmă
• Cleşte
• Foarfece

Pasul 1: Proiectare și simulare

După cum am menționat mai devreme, am vrut să folosesc Tinkercad gratuit pentru acest proiect. Am decis să proiectez pe deplin și să-l testez acolo înainte să ating vreodată orice electronică reală. Acest lucru mi-a permis să mă asigur că totul (inclusiv firmware-ul ATtiny85) va funcționa. Iată circuitul virtual. Puteți apăsa „Începeți simularea” de mai jos pentru a încerca.

Pasul 2: Părțile necesare

Acest proiect este conceput pentru a permite flexibilitatea modului în care este construit. Deci, în funcție de ceea ce doriți să faceți cu el, este posibil să nu aveți nevoie de toate părțile. Există trei părți (și sârmă) care sunt absolut necesare. Este posibil să construim ceva funcțional doar cu acestea.

Neopixel Ring 12 - inelul are doisprezece NeoPixels care pot fi controlate individual pentru a avea aproape orice culoare.

ATtiny85 - acesta este microcontrolerul (computer mic) care face dansul NeoPixels și se interfață cu mai multe dintre componentele opționale (receptor infraroșu, buton etc.).

Placă cu circuite imprimate - placa cu circuite imprimate (PCB) asigură toate conexiunile electrice dintre piesele utilizate și este coloana vertebrală rigidă a dispozitivului. Fișierul gerber cu fermoar care este trimis unui producător de PCB se află pe această pagină. Există mulți producători de plăci acolo. Iată linkul pentru a comanda placa de la OSHPARK.

Sârmă cu miez solid de calibru 22 - firul este utilizat pentru a conecta inelul NeoPixel la PCB.

Pasul 3: părțile opționale

Există o serie de piese opționale pe care ați putea dori să le luați în considerare, inclusiv. Iată de ce s-ar putea să le doriți.

Receptor infraroșu - receptorul infraroșu este o singură componentă care va permite dispozitivului să fie controlat de o telecomandă IR portabilă standard (gândiți la telecomandă TV). Telecomandele de la diferiți producători emit semnale diferite, deci este posibil ca firmware-ul să fie necesar să fie modificat pentru a vă recunoaște telecomanda, dacă nu este una dintre cele pe care le-am folosit.

Condensator electrolitic 1μF - condensatorul acționează ca un fel de baterie temporară care poate furniza energie suplimentară atunci când curentul electric necesar din dispozitiv se schimbă brusc (NeoPixels trec de la oprit la pornit complet, de exemplu). De asemenea, poate uniformiza tensiunea la dispozitiv atunci când utilizați o sursă de alimentare USB ieftină. Dacă utilizați o sursă de alimentare USB decentă, atunci aceasta poate fi lăsată deoparte.

Buton - butonul vă permite să controlați dispozitivul (ghiciți ce?) Apăsând butonul.

Antet (uri) masculin cu 3 pini și jumper (e) de șunt - acestea pot fi puse în loc în locul butonului pentru a permite configurarea dispozitivului, în funcție de poziționarea jumperilor de șunt. Antetul masculin cu 3 pini este conectat permanent (lipit) la placă, iar jumperul de șunt se potrivește pe antet și poate fi ușor îndepărtat și repoziționat. Dacă se folosește un antet, atunci jumperul poate alege între două moduri diferite. Dacă sunt utilizate ambele anteturi, atunci sunt posibile patru moduri.

Soclu DIP cu 8 pini - soclul permite scoaterea și înlocuirea microcontrolerului (ATtiny85) astfel încât să poată fi reprogramat ulterior dacă doriți să schimbați modul în care funcționează dispozitivul. Dacă știți că nu va trebui niciodată să reprogramați microcontrolerul, atunci nu este necesar.

Antet cu unghi drept cu 4 pini - antetul cu unghi drept este utilizat dacă doriți ca conectorul USB să se lipească direct din spatele dispozitivului, în loc de lateral.

Pasul 4: Programați microcontrolerul

Nu am de gând să intru în prea multe detalii despre programarea microcontrolerului, deoarece instrucțiunile sunt ușor de găsit în altă parte (includ un link mai jos). Am folosit o placă Arduino UNO pentru a acționa ca un dispozitiv de programare pentru controler folosind metoda descrisă în acest instructabil. În acesta, arată următoarea mapare de la pinii Arduino la pinii ATtiny pentru programare:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Pinul Arduino 10 → AT Pinul 1
• Pinul Arduino 11 → AT Pinul 5
• Pinul Arduino 12 → ATTiny Pin 6
• Pinul Arduino 13 → AT Pinul 7

Codul sursă pentru lumina de noapte poate fi găsit aici (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Pasul 5: Asamblați placa (pas inițial opțional)

Părțile trebuie adăugate la tablă într-o anumită ordine pentru a ușura lucrurile. Dacă sunteți bine cu poziția conectorului USB pe placă, puteți sări peste restul acestui pas și să treceți la următoarea parte a ansamblului. Cu toate acestea, dacă doriți ca conectorul să iasă în spatele plăcii, acum este momentul să adăugați antetul cu unghi drept.

Începeți prin decuplarea cu grijă a conectorului USB de pe restul plăcii de circuite imprimate. Țineți partea mai mare a plăcii cu o mână și folosiți clești cu o margine chiar lângă linia de perforație a găurilor mici pentru a îndepărta cu atenție clema. Puneți fila deoparte. veți avea nevoie de acest lucru într-un pas ulterior.

Poziționați unghiul drept în partea din spate a plăcii, așa cum se arată în imagine. Partea din spate a plăcii este partea cu „123D CIRCUITS” serigrafiată pe ea (sau poate ar trebui să spun „123D CIRC”, pentru că tocmai ați rupt „UITS”).

Lipiți antetul în poziție, aplicând lipirea pe partea superioară a plăcii.

Folosind freze de sârmă bune, trageți cablurile antetului care ies din partea superioară a plăcii cât mai aproape de placă. Acest lucru este important deoarece acei clienți potențiali se îmbolnăvesc undeva în centrul unde va merge în cele din urmă ATtiny85.

Pasul 6: Adăugați soclul microcontrolerului

Acum este momentul să lipiți soclul DIP cu 8 pini -OR- ATtiny85 la locul său. Vă recomandăm să utilizați soclul, deoarece permite ca ATtiny85 să fie ușor îndepărtat și atașat din nou în cazul în care doriți să efectuați modificări ulterioare ale programului. în partea superioară a plăcii. Partea superioară este cea fără „123D Circuite” tipărite pe ea. Întoarceți placa și așezați-o pe masă sau pe alt spațiu de lucru pentru a ține soclul în poziție. Lipiți pinii pe tablă. Dacă ați adăugat antetul cu unghi drept cu 4 pini în pasul anterior, atunci acei pini vor fi oarecum în cale. Ungeți fierul pentru a lipi sub ele.

Pasul 7: Adăugați mai multe lucruri

Acum este momentul să adăugați butonul sau antetele jumperului, receptorul IR și condensatorul.

Dacă doriți să aveți butonul, introduceți cei 4 pini prin orificiile de sub mufa microcontrolerului din partea superioară a plăcii. Veți observa că există 6 găuri. Nu vă faceți griji pentru asta. Cele două găuri din mijloc nu vor fi folosite. Întoarceți placa și lipiți butonul în poziție.

Dacă doriți să utilizați în schimb jumperii de șunt, introduceți cele două anteturi cu 3 pini (partea mai scurtă a pini în jos) în aceste găuri din partea superioară. Din nou, întoarceți placa și lipiți știfturile în poziție.

Apoi, montați receptorul cu infraroșu prin cele 3 găuri din partea superioară a plăcii. Potriviți orientarea acestuia cu conturul de pe serigrafie. introduceți-l cât mai departe și îndoiți-l înapoi, astfel încât partea mică a bulei să fie orientată în sus, departe de tablă. Întoarceți placa și lipiți-o în loc. Utilizați tăietori de sârmă pentru a îndepărta lungimea excesivă a știfturilor din partea de jos după lipire.

În cele din urmă, adăugați condensatorul. Pinii acestuia se potrivesc prin cele două găuri rămase deasupra receptorului cu infraroșu. Banda albă de pe partea condensatorului (partea negativă „-”) este îndreptată spre priza ATtiny85. Din nou, răsturnați placa, lipiți cablurile în loc și tăiați excesul cu tăietori de sârmă.

Pasul 8: Adăugați inelul NeoPixel

Inelul NeoPixel este atașat folosind 4 bucăți de sârmă cu miez solid de calibru 22, cu izolația îndepărtată. Începeți prin tăierea unei secțiuni de sârmă de cel puțin 4 inci lungime. Folosiți decapanti pentru a îndepărta TOATE izolațiile.

Tăiați acest fir în 4 lungimi egale. Îndoiți fiecare fir într-o formă de "L" la aproximativ 1/4 inch de la un capăt.

Cu partea inferioară a plăcii orientate în sus, introduceți aceste fire în găurile din cele 4 colțuri ale plăcii. Secțiunea îndoită îi va împiedica să alunece până la capăt. Lipiți-le pe loc și tăiați excesul îndoit din partea de jos cu tăietori de sârmă.

Răsturnați placa și alimentați cu grijă firele prin cele 4 găuri ale inelului NeoPixel, cu NeoPixels îndreptate spre placa de circuit. Aveți grijă să potriviți găurile inelului NeoPixel cu cele de pe placa de circuit. Numele găurilor sunt tipărite pe fiecare. Potriviți PWR, GND, IN și OUT.

Împingeți inelul în jos cât mai aproape de placa de circuit. Lucrurile ar putea fi puțin strânse, în special în jurul condensatorului și al senzorului IR. Dacă inelul nu va coborî până la capăt, nu-l transpirați.

Ținând inelul cât mai aproape de placa de circuit, îndoiți firele pentru a ține lucrurile în poziție.

Lipiți inelul pe fire și tăiați firul în exces cu tăietori de sârmă.

Pasul 9: Adăugați fila Conector USB (pas opțional)

Dacă ați ales ca conectorul USB să se lipească direct din spate, este momentul să îl atașați la antetul cu unghi drept cu 4 pini pe care l-ați adăugat mai devreme.

Introduceți orificiile filei pe care le-ați îndepărtat mai devreme pe antetul unghiului drept, astfel încât cele 4 contacte USB din cupru să fie orientate spre partea „CIRC” a plăcii, iar partea „UITS” a filei să fie orientată spre partea „123D”.

Lipiți acest lucru în loc.

Pasul 10: Adăugați ATtiny85

Dacă ați lipit soclul DIP cu 8 pini, este momentul să puneți ATtiny85 în el.

Aliniați ATtiny85 astfel încât colțul cu punctul să fie cel mai aproape de punctul alb de pe placa de circuit. Apăsați cu atenție ATtiny85 în poziție, asigurându-vă că toate știfturile merg acolo unde ar trebui.

Pasul 11: Îngroșați conectorul USB

De obicei, plăcile de circuite imprimate pe care le obțineți vor fi puțin mai subțiri decât ceea ce se așteaptă de la un conector USB. O soluție simplă la aceasta este să tăiați un mic pătrat de bandă Gorilla și să îl adăugați în partea din spate a conectorului USB (partea fără contacte USB din cupru!). Gorilla Tape este de aproximativ două ori mai gros decât banda adezivă normală și a funcționat perfect pentru mine.

Pasul 12: Încercați

Conectați noua lumină de noapte la un adaptor de perete USB alimentat sau la o altă priză USB disponibilă (pe computer, etc.). Dacă totul ar merge bine, ar trebui să se aprindă! Dacă ați adăugat receptorul IR opțional și aveți o telecomandă care funcționează cu firmware-ul (cum ar fi telecomanda Apple TV din imagini), puteți schimba modul de afișare.

Alternativ, dacă ați instalat butonul, îl puteți apăsa pentru a schimba modurile.

Dacă, în schimb, ați instalat anteturile jumperului de șunt, atunci jumperii de șunt pot fi poziționate pentru a schimba modul de afișare la pornire.

Pasul 13: Setări Shunt Jumper

Dacă ați ales să instalați anteturile jumperului de șunt, atunci puteți seta modul de pornire, în funcție de locul în care sunt poziționate jumperii de șunt:

Poziția stânga A + Poziția dreapta A: Modul curcubeu rotativ

Poziția stângă B + Poziția dreapta A: Mod de schimbare a culorii

Poziția stângă A + Poziția dreapta B: Modul sclipitor aleatoriu

Poziția stânga B + Poziția dreapta B Modul de culoare solidă neschimbat

Pasul 14: Utilizarea unei telecomenzi

Am găsit o telecomandă ieftină pe eBay, concepută pentru a funcționa cu iluminare cu LED color. Părea o potrivire naturală. Am înregistrat codurile generate de fiecare buton și am setat firmware-ul să acționeze în consecință. Imaginea de mai sus indică ce fac diferitele butoane.

Dacă nu aveți această telecomandă, puteți găsi codurile asociate cu majoritatea celorlalte telecomenzi utilizând exact același cod sursă Arduino, dar pe un Arduino real, în loc de ATtiny85. Programul afișează un cod asociat cu orice apăsare pe buton a majorității telecomenzilor de pe consola serială. Pentru a face acest lucru, conectați modulul receptor IR în sloturile digitale 2, 3 și 4 ale antetului pinului, cu obiectivul orientat spre restul plăcii.

În imaginea de mai sus, codul 0xFD00FF corespunde butonului de alimentare la distanță IR DFRobot. Iată codul care rulează în Tinkercad. Pentru a încerca, faceți clic pe „Cod”, urmat de „Serial Monitor”, urmat de „Începeți simularea”. În acel moment, puteți începe să apăsați butoanele de pe telecomanda virtuală pentru a vedea ieșirea textului consolei seriale:

Înregistrați-le pentru fiecare buton al telecomenzii. Apoi puteți modifica codul sursă pentru a adăuga codurile butonului pentru telecomandă.