Inele NeoPixel personalizate de la zero: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Inelele NeoPixel și, în general, NeoPixels sunt printre cele mai populare componente electronice pentru producătorii de toate tipurile. Și din motive întemeiate, cu un singur pin de la orice microcontroler popular Adafruit facilitează adăugarea de LED-uri și animații superbe la orice proiect.

Din păcate sunt destul de scumpe, iar Adafruit vinde doar patru dimensiuni. Ceea ce mulți producători nu realizează este că NeoPixel este pur și simplu marca Adafruit a câtorva cipuri LED identice numite WS2812, WS2811 și respectiv SK6812. Tot ce Adafruit face este să ia cipul și să-l pună pe o placă de circuit, taxând o primă puternică alături. Nu este nimic în neregulă cu faptul că Adafruit face acest lucru, deoarece face NeoPixels accesibil tuturor, dar dacă ar face pur și simplu plăcile în sine, s-ar putea face forme personalizate de orice dimensiune sau design pentru aproximativ 15% din costul modelelor Adafruit (pentru un 24 Inel cu LED) (3 dolari). Mai important, nu pot fi de orice dimensiune aveți nevoie! În ciuda acestui fapt, nu pare că cineva a creat un ghid exact pentru a face acest lucru.

Deci, când aveam nevoie de un inel compus personalizat pentru proiectul meu Samus Arm Cannon (în curând) m-am gândit de ce să nu documentez procesul.

În acest tutorial vă voi arăta exact cum am realizat acest inel personalizat și cum vă puteți crea propriul.

Pasul 1: De ce veți avea nevoie:

Întotdeauna necesar indiferent de metodă:

• LED-uri ws2128b (NeoPixels)
• 1uf Caps (1 pentru fiecare două LED-uri) (tehnic opțional)
• Pastă de lipit
• Flux (recomandat, dar opțional)

Arma cu aer cald

Dacă alegeți să vă fabricați placa profesional, este tot ce aveți nevoie. Cu toate acestea, dacă alegeți să vă fabricați placa folosind metoda de transfer a tonerului, veți avea nevoie și de următoarele componente. Personal, nu am folosit metoda de transfer a tonerului, totuși metoda mea este în afara sferei acestui tutorial. Am de gând să postez un tutorial despre cât de exact creez PCB-uri, așa că ai grijă la asta!

Placă de casă (metoda de transfer a tonerului):

• Tablă îmbrăcată în cupru
• Clorură de fier
• Hârtie PCB
• Imprimanta laser
• Film pentru masca de lipit (opțional pentru masca de lipit)
• Sursă UV (opțional pentru masca de lipit)
• Transparență (opțional pentru șablonul de lipit)
• Stația de lucru Dremel

. Iată toate fișierele mele, bibliotecile diptrace și modelele.

Pentru cei care se întreabă cum se compară prețul, comparați-l cu un inel LED Adafruit 24 care costă 17 USD + expediere. Cost per LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 USD. HyperIon: 7/100 =% 0,07

Costuri suplimentare: Adafruit: (4 USD) Transport, Hyperion: 1 USD (tablă de cupru) + 0,50 USD (clorură ferică) (transport gratuit)

Total: Adafruit: 21 USD, HyperIon: 3,18 USD

După cum puteți vedea, este mult mai ieftin, costul este de 15%. Chiar dacă ignorați livrarea, versiunea HyperIon ajunge la doar 3,18 USD, o economie masivă de costuri comparativ cu 17 USD.

Pasul 2: Design PCB prima parte! Amplasare LED

Primul pas în crearea oricărei forme NeoPixel este amplasarea LED-urilor. Am creat un mic document Excel util pe care îl puteți folosi pentru orice design pe care doriți să-l urmați pe o rază.

Introduceți pur și simplu numărul de LED-uri, procentul inelului pe care doriți să îl acoperiți și raza și generează automat coordonatele de poziție și unghi la care ar trebui să plasați LED-urile. Puteți accesa apoi cele mai populare DipTrace, ExpressPCB sau EaglePCB și puteți introduce coordonatele în proprietățile componentelor. Am folosit personal DipTrace și puteți găsi toate componentele și bibliotecile mele în secțiunea de componente.

Pentru acest proiect am ales să folosesc două inele cu raza de 34 și 24 de milimetri. Raza exterioară avea 20 de pixeli, iar raza interioară avea 6.

* Bonus * Dacă programul CAD pe care îl utilizați (cum ar fi DipTrace) nu permite plasarea unui cerc de punctul său central trageți două linii pe diametrul razei exterioare și a razei interioare. Aliniați intersecțiile între ele și redefiniți-le ca origine. Acum aveți o placă perfect concentrică!

Pasul 3: Proiectarea PCB partea a doua! Rutare și condensatoare

Următorul pas în realizarea plăcii dvs. de circuite imprimate este realizarea conexiunilor între LED-urile dvs. NeoPixels au fiecare un pad de intrare de date și un pad de ieșire de date. Mai întâi creați un lanț lung începând cu pixelul cel mai apropiat de locul în care intenționați să plasați pinii interfeței, trecând de la pinul de ieșire a datelor unui pixel la pinul de intrare a datelor al pixelului următor.

După aceea, va trebui să direcționați puterea și solul. Cea mai ușoară metodă cu care am venit pentru a face acest lucru este să folosesc o combinație de cercuri și semicercuri, patru în total, alternând între putere și sol pe măsură ce vă deplasați în afară de la origine. Acest lucru face mai ușoară crearea unei mici conexiuni „jumper”, așa cum este prevăzut la cablarea manuală, de la LED-uri împreună, de două ori. Cele două perechi de cercuri / semicercuri pot fi apoi legate împreună în orice mod este cel mai convenabil. În cele din urmă, se adaugă un turn de cupru. Acest lucru, în esență, face ca tot spațiul suplimentar să fie umplut de „sol”, care are multiple avantaje, inclusiv faptul că este mai ușor de fabricat acasă.

De asemenea, veți dori să instalați un condensator aproximativ.1uf între putere și masă între fiecare set de două LED-uri. Producția recomandă unul pe LED, dar probabil unul pe doi îl va face și consumă mult timp pentru lipire. Acestea nu sunt necesare pentru funcționalitatea dispozitivului, ci pur și simplu îmbunătățesc durata de viață a LED-urilor, astfel încât pot fi ignorate dacă este necesar.

Pasul 4: Gravarea plăcii de circuite imprimate

Pentru a finaliza acest pas aveți două opțiuni:

Fabricare profesională:

Dacă nu ați făcut niciodată un PCB și nu aveți niciun interes să câștigați abilitatea de a face acest lucru, aș recomanda acest lucru. Prin obținerea unei plăci fabricate profesional, dificultatea acestui proiect merge de la nivel intermediar până la începător. Placa dvs. va fi garantată de înaltă calitate, va veni cu o mască de lipit și poate chiar veni cu un șablon de lipit.

PCB de casă:

Aceasta este opțiunea pentru cei care doresc cu adevărat să-și îmbunătățească abilitățile și să-și îmbunătățească capacitățile personale. Este, de asemenea, opțiunea pentru cei care fac prototipuri cu ritm ridicat și care reduc cu adevărat costurile. Abilitatea de a-mi crea propriile PCB-uri a fost unul dintre cele mai mari avantaje ale mele de-a lungul anilor și o recomand cu tărie oricui este interesat. Mi-am dezvoltat propria metodă de fabricare a PCB-urilor (vezi canalul meu pentru a face asta), care este puțin în afara sferei acestui tutorial și necesită echipamente pe care majoritatea începătorilor nu și le pot permite. Prin urmare, în schimb, recomand metoda de transfer a tonerului utilizând un produs numit PressN'Peel. Este destul de ușor și singurul echipament de care veți avea nevoie, de care nu neapărat toată lumea va avea, este o imprimantă laser ieftină. Consultați tutorialul clacktronics-uk pentru mai multe detalii!

Procesul de bază este după cum urmează:

1. Curățați placa de cupru.
2. Imprimați-vă designul pe Peel n 'Stick folosind o imprimantă laser.
3. Calcă designul de pe stick-ul Peel n 'pe placa de cupru
4. Așezați placa în clorură ferică până când este gravată.
5. Curățați tonerul

Mască de lipit (opțional):

O mască de lipit este o acoperire care vă protejează placa în toate locurile, dar acolo unde lipirea trebuie să meargă. Acest lucru face ușor mai ușor lipirea, dar, mai important, îmbunătățește dramatic asceții plăcii. Dacă nu v-ați fabricat placa, vă recomandăm să adăugați una, dar nu este strict necesară. Personal, acest proces mi se pare incredibil de ușor și îl recomand cu drag. Din nou, voi revedea doar procesul de bază, astfel încât să știți în ce intrați. Consultați tutorialul cpeniche pentru mai multe detalii!

Procesul este după cum urmează:

1. Imprimați designul plăcilor de plăci pe o bucată de transparență.
2. Curățați și lipiți masca de lipit pe placa dvs. gravată.
3. Calcă / laminează filmul până se lipeste bine.
4. Aliniați transparența cu placa și bandați în jos.
5. Expuneți filmul la o sursă UV (funcționează uscătoarele de oje)
6. Curățați tampoanele neexpuse
7. Expuneți până la vindecare.

Pasul 5: Șablon de lipit lipit! (OPȚIONAL)

Dacă aveți acces la un dispozitiv de tăiat cu laser, vă recomandăm să vă fabricați un șablon de lipit. Acestea vă permit să evitați efortul obositor de a pune încet câte un strat de pastă de lipit pe fiecare știft individual. Pur și simplu încărcați designul tamponului în software-ul tăietorului laser și tăiați-l dintr-o bucată de transparență a imprimantei. De asemenea, am constatat că o foaie de laminare funcționează la fel de bine. Acest lucru funcționează incredibil de bine și produce un strat aproape exact la fel de gros ca versiunile profesionale. În opinia mea, acestea sunt de fapt mult superioare, deoarece sunt flexibile și transparente, ceea ce le face mult mai ușor de utilizat decât versiunile din oțel inoxidabil.

Nu eu am fost cel care a venit cu această metodă, dar încă nu am văzut pe nimeni să o documenteze online, ceea ce mi se pare surprinzător.

Pasul 6: Formarea plăcii

Pentru a aduce placa în forma sa finală, ar trebui să începeți prin tăierea cât de mult puteți în siguranță cu o roată de tăiere dremel. Am folosit o stație de lucru dremel configurată pe orizontală cu lama deasupra unei cutii de carton ca ferăstrău improvizat.

Apoi puteți începe să forați gaura centrală. Utilizați cel mai mare burghiu mare pe care îl aveți pentru dremel și încet "brânză elvețiană" până când ați tăiat o secțiune suficient de mare pentru a se încadra într-un bit de măcinat. Apoi puteți utiliza acel bit de măcinare pentru a aduce placa la forma sa finală.

Modul în care placa gravează acolo este un inel subțire din fibră de sticlă în jurul marginii plăcii, chiar înainte de a măcina până la acel moment, se va elibera ultimul bit de cupru rămas. Când ultima bucată de cupru nu mai măcină. Mizând pe acel semn vă permite să realizați o piesă foarte consistentă și circulară (presupunând că nu ați încurcat gravarea așa cum am făcut-o și ați pus modelul prea aproape de un perete). Terminați diametrul exterior în același mod.

De asemenea, ar trebui să găuriți găurile pentru conexiunile de date, 5V și la masă. Un pic mic dremel (.7mm) funcționează excelent pentru asta.

Pasul 7: lipirea

În opinia mea, acesta este un proiect minunat pentru o persoană care dorește să învețe cum să intre în lipirea pe suprafață. Toate componentele importante sunt mari, rezistente la căldură, iar plăcuțele sunt distanțate una de cealaltă. Este de fapt foarte dificil de încurcat și este o modalitate excelentă de a-ți construi încrederea în lipirea pe suprafață fără a fi nevoie să te amesteci cu mici componente mici.

Pentru a lipi NeoPixels pe tablă, trebuie mai întâi să depuneți o cantitate mică de pastă de lipit pe fiecare tampon folosind fie o seringă, fie un șablon. Dacă aveți un șablon, întindeți pur și simplu o pată de pastă de lipit în jurul șablonului ca un strat subțire de unt pe pâine prăjită până când toate tampoanele sunt acoperite. Nu aveți nevoie atât de mult cât ați crede, pur și simplu continuați să vă răspândiți.

Apoi veți dori să vă așezați componentele pe tablă. Atâta timp cât fiecare tampon atinge blobul său relevant de lipit, atunci sunteți suficient de aproape. Pasta de lipit are această proprietate magică în care atunci când se topește, trage de fapt componenta în loc aproape de fiecare dată.

Dacă sunteți prea nesigur în ceea ce privește abilitățile de lipit, puteți schimba condensatoarele 0603 într-un format mai mare sau le puteți sări cu totul. Acestea măresc durata de viață a NeoPixel, dar dacă nu folosiți acest lucru ca sursă de lumină, este puțin probabil să vedeți vreodată unul ars. Acestea fiind spuse, vă recomand cu tărie să le instalați, pur și simplu pentru că abilitatea este valoroasă.

În ceea ce privește lipirea efectivă, nu ar putea fi mai ușor. Pur și simplu petreceți aproximativ două minute preîncălzind placa cu un pistol cu aer cald, apoi focalizați mai intens zonă cu zonă până când totul revine. Vă puteți da seama când a revenit din nou, deoarece lipirea devine strălucitoare și, de obicei, componenta face o mică "mișcare" în loc.