LED Cube Lampe: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Denne lampen er et biprodukt av prosjektet på 172 piksler som jeg opprettet. Det skjedde da jeg testet strengen med lysdioder. Min partner så dem og likte hvordan de så ut. Jeg avsluttet klokken og begynte deretter på dette prosjektet. Det har vært et ganske sakte prosjekt, andre ting har skjedd i mellom som har tillatt det å utvikle seg over tid.

Det originale konseptet var litt over en meter langt, det brukte 3 knapper og et potensiometer for å kontrollere det. Dette utviklet seg til en mindre, men lignende design som brukte en enkelt roterende encoder. Høytiden kommer så, og jeg lånte noen av kontrollkonseptene for ATTiny 85 kontrollerte festlys. Etter hvert har vi dette; En søt 50 mm kube med en berøringsfølsom kontroll.

Det hadde vært enkelt å bare ha kjøpt en billig LED -kontroller fra eBay, stappet den i en eske og kalt den ferdig. Imidlertid ønsket jeg noe som ikke ville kreve oppsett eller sammenkobling, og som ville tillate meg å bestemme hvordan lysdiodene oppførte seg. Selvfølgelig kan jeg ikke endre lyset fra sofaen min, men jeg har ikke noe imot det. Når det er sagt, tror jeg at den neste utviklingen kan bytte ut ATTiny 85 for noe som ESP8266, slik at jeg kan dra nytte av den trådløse kontrolleren, men beholde litt manuell kontroll også.

Det var virkelig viktig for meg at lyset var aktivt, men ikke distraherende, så i hvit modus kommer litt farge sakte til syne på et tilfeldig punkt på lampen og deretter sakte like sakte igjen. Det var viktig at det ikke ville få øye på deg, men hver gang du ser på lampen ville det være litt annerledes.

Rekvisita

Kuben er laget av 3 mm frostet opal akrylark. Jeg jukset og bestilte det på forhånd kuttet i firkanter som er i riktig størrelse for det jeg ønsket, jeg la til noen ekstra i bestillingen i tilfelle jeg gjorde en feil (jeg gjorde) De første fåene jeg laget brukte jeg tensol 12 til å feste dem sammen. Det fungerer veldig bra, men er ikke fine ting å bruke, jeg lagde det her ved hjelp av gorilla -epoxy. Båndet er ikke så sterkt som tinsol 12, men bør være sterkt nok uten de virkelig ekkel røykene.

Lysdiodene er SK6812, de er RGBWW -alternativet (varmt hvitt).

Mikrokontrolleren er en ATTiny 85

Berøringskontrolleren er en MTCH101

Det er noen få passive komponenter:

• 13X 0603 0.1uf kondensatorer
• 2X 4,7k 0603 motstander
• 2X 10k 0603 motstander
• 1X 470 ohm 0603 motstand
• 1X 1000uf kondensator

Selv om det ville være mulig å lage dette på ProtoBoard, er det å lage PCB -er og det ville jeg lene meg om.

Gammel usb -kabel for å kutte for en strømkabel

Varmt lim brukes til å holde kretskortet nede i sluttproduktet, og litt silikonforsegling lar deg feste bunnen av terningen. Begge varme limene er silikon og er ok til å klebe akryl, men ingen av dem er veldig gode. Dette gjør et bånd som er sterkt nok til å holde alt på plass, men så sterkt at det ikke kan plages fra hverandre senere om nødvendig.

200 mm 0,31 mm emaljert kobbertråd. (du kan bruke omtrent hvilken som helst ledning her, så lenge den ikke er så for stor at den skaper en skygge inne i terningen)

Mikrokontrolleren

Jeg har sagt det før og sier det igjen. Jeg liker ATTiny 85 Micro Controller veldig godt. De er tøffe, enkle å bruke, enkle å programmere og ser ut til å være praktisk talt uforgjengelige.

Så selvfølgelig brukte jeg en til dette prosjektet. Koden den kjører er ganske grunnleggende. Et avbrudd er koblet til berøringssensoren. Når pinnen trekkes ned, legger ISR 1 til en teller. Hovedløkken kjører deretter undersløyfen som tilsvarer tellernummeret. På denne måten kan du legge til eller fjerne animasjoner med bare noen få kodelinjer.

Jeg har hatt denne koden kjører på en ATTiny85 i ca 8 måneder nå uten problemer.

Trinn 1: Verktøy og forbruksvarer

Det er mulig å lodde alle komponentene for hånd, men SK2612 -er er ganske følsomme. Jeg drepte ganske mange av dem før jeg fant en miniovn i Lidl som jeg konverterte til en refowovn.

Jeg brukte en ruter og en 45 graders fasingsbit for å kutte alle kantene på akrylet. Du kan hoppe over dette og ha firkantede ledd til kuben eller 3D -utskrift noe.

Andre verktøy som brukes inkluderer:

• Varm limpistol
• Loddejern
• Liten formkniv
• Maskeringstape
• Noen grunnleggende håndverktøy. snips og små pilere.
• Arduino Uno eller lignende pluss brødbrett og jumper ledninger for opplasting av kode til ATTiny85
• Hack Saw
• Loddemasse
• Lodding

• Multi Meter

Trinn 2: Skjæring av akryl

Det var vanskelig å finne en pålitelig metode for å kutte 45 graders vinkel på kantene på akrylet. Jeg tror at det ville være mye enklere å sette opp en bordsag med riktig vinkel, men dessverre har jeg bare en ruter, så her har jeg gjort det.

Jeg brukte et stykke skrap med en rett kant klemt ned til arbeidsbenken min for å lage en jigg. Den rette kanten er veldig viktig ettersom lageret til avfasningsboret vil rulle langs den. Det er da et tilfelle av å stikke et skrapakrylark ned rundt stykket som jeg ønsket å kutte vinkelen inn i for å holde den stille og skape riktig høyde på bunnen av ruteren.

Jeg hadde min varme limpistol ute og varm da jeg gjorde denne, så jeg bestemte meg for å bruke varmt lim for å feste støttebitene på plass. Normalt ville jeg brukt dobbeltsidig tape. Begge alternativene fungerer godt.

Det er da litt prøving og feiling å få ruteren satt i nøyaktig riktig høyde, for høy, og den vil etterlate en firkant på akryl, for lav og det vil ta for mye av

Bruk litt maskeringstape for å sikre at ingenting kan bevege seg, la ruteren snurre opp i hastighet og jevnt kjøre ruteren langs kanten av akryl, roter stykket og gjenta til du har alle 6 kuttet med en 45 graders kant på alle 4 kanter (5 stykker og 3 kanter hvis du vil montere terningen i noe)

Trinn 3: Lag kuben

Når alt akryl er kuttet, er formingen av terningen rett frem, men dosen krever litt oppmerksomhet på detaljer.

1. Ta en lengde med maskeringstape, med 2 stykker på endene for å holde den nede, rett og tett. Plasser den noen få millimeter unna og parallell med en rett kant med den klebrig siden opp. Tapen holder alt sammen til epoksyen setter seg, så jeg la over to stykker for å sikre et godt og jevnt trykk. Brukte min silikonmatte som min rette kant, men en linjal ville fungere like bra eller kanskje bedre.

Deretter fjerner du beskyttelsesfilmen fra akryl og plasserer en av rutene mot den ene enden av tapen, og sørger for at den sitter pent mot den rette kanten og 45 graders vinkel skråner ned. Plasser deretter en andre firkant ved siden av den første, og pass på at kantene bare berører og toppen er stramt til den rette kanten. Gjenta for den tredje og fjerde ruten.

Når du er glad for at de alle sitter pent, snu det hele og klipp av tapen i den ene enden slik at den går forbi enden av akryl. Du bør nå kunne brette det hele sammen og danne en pen eske. Det er viktig for den siste finishen at toppen av esken er så nær perfekt som den kan være, et lite avvik på bunnen kan slipes og skjules senere.

Hvis du er glad for at alt er som det skal, er det på tide å fikse det på plass. Åpne kuben opp og legg deg klar til å velge lim. Jeg har brukt Tinsol 12 tidligere. Den er designet for å binde akryl og dosere en veldig god jobb med den, men den er ubehagelig å jobbe med og krever kjøling før bruk. Jeg vil også anbefale å bruke den ute på en blåsig dag og la de limte delene ligge ute eller i et skur i minst 24 timer.

En krystallklar todelt epoxy fungerer helt fint, er mye hyggeligere og mer tilgivende å jobbe med. Du trenger fortsatt å bruke et godt ventilert område for å jobbe i, men jeg la ikke merke til at røyken fungerte ved et åpent vindu. Båndet er ikke så sterkt som Tinsol12, men med mindre du planlegger å kaste terningen din, bør den være sterk nok.

Jeg blandet litt gorilla -epoxy på en gammel cd og brukte handlingsenden på et bambus -squire til å legge et fint lag langs en av kantene på alle rutene der de skulle møtes. Unngå å bruke for mye, da det vil sprute ut.

Jeg beklager at jeg ikke fikk noen bilder av denne scenen, siden den ble satt ganske raskt.

Når limet er på plass, bretter du firkantene for å danne esken igjen og bruker det overhengende stykket maskeringstape til å holde alt sammen.

Etter omtrent 5 minutter hvis den føltes sterk nok til å fjerne tapen. Jeg liker å fjerne tapen så snart som mulig hvis noe av epoksyen sprutet ut. Når den er helt bundet, er det mye vanskeligere å få båndet til.

Trinn 4: Berøringssensoren

Mk1 -versjonen av kuben brukte en vibrasjonssensor. Dette fungerte bra, men var ikke ideelt, da det kan være vanskelig å få det til å aktivere bare en gang, spesielt hvis jeg tok det for å endre modus og deretter sette det ned igjen litt for fort. Designet tillater egentlig ikke at en knapp plasseres hvor som helst, så det eneste logiske var å bruke berøringskontroll.

MTCH101 virket som den perfekte brikken for jobben.

Siden det er en kapasitiv sensor, er det ikke nødvendig å ta direkte kontakt med noe, så jeg tok det som skal bli lokket på kuben, fjernet det beskyttende laget fra innsiden og ordnet deretter 0,31 mm emaljert kobbertråd rundt innsiden og festet det på plass med malertape før du blander litt Gorilla Epoxy for å holde det permanent. Sørg for å ha nok hale til å komme ned til PCB.

MTCH101 Detect Output-pinnen er Active-Low, så en taktil bytte mellom 5V og den ekstra puten vil også fungere i nærheten av pin 7 for å endre kubemodus.

Når epoksyen er herdet, kan toppen av terningen festes til kroppen med litt mer epoksy.

Trinn 5: PCB og lodding

Jeg hadde alltid sett for meg at PCB skulle være noe forbeholdt de som har en dyp forståelse av elektronikk som har gått ned i mange år. Det viser seg at det faktisk er veldig enkelt og billig å designe dine egne brett og få dem profesjonelt laget.

Jeg vil ikke gå for dypt inn i prosessen her, da det krever en god del detaljer at andre har gjort en mye bedre jobb med å forklare enn jeg kunne. Men de grunnleggende trinnene er:

Bygg kretsen din på et brødbrett for å teste den. Legg ut alle komponentene på en skjematisk Konverter skjematikken til en PCB, Plasser alle komponentene slik du vil ha dem og opprett tilkoblingene. Legg inn bestillingen

Den vanskeligste delen av prosessen venter på at brettene dine kommer.

Jeg brukte JLCPCB. Den totale kostnaden for 10 brett var litt mindre enn £ 10 og tok litt over en uke å ankomme. Jeg har ingenting å sammenligne kvaliteten med, men de virker veldig fine.

Jeg ville ha muligheten til å lage en større versjon av kuben, så jeg la til noen ekstra ringer med LED -puter til kretskortet. Jeg kan lodde lysdioder på en av de 3 ringene eller kutte dem av for mindre design. JLCPCB belaster den samme prisen for alle størrelser til 100 mm x 100 mm.

Lodding

Det er mulig å lodde alle komponentene for hånd. 0603 kondensatorer og motstander er små, men motstandsdyktige, så med litt øvelse kan det gjøres enkelt. Det samme for MTCH101 -brikken. Problemet jeg hadde var SK2812 lysdiodene, de er store nok til å lodde for hånd, men jeg syntes de var litt for følsomme for varmen. Jeg antar at jeg drepte minst 10 før jeg bestemte meg for å investere i noe designet for SMD -deler.

Jeg var ikke sikker på den beste veien fremover, da min beslutning ble tatt da jeg fant en miniovn til salgs på Lidl. Selv om den ikke er den perfekte ovnen for å reflektere den er god nok for mine behov, og med noen få modifikasjoner for mer nøyaktig temperaturkontroll, dreper den ikke lysdiodene.

Igjen er prosessen med å gjøre en brødristerovn eller miniovn til en refow -ovn litt utenfor omfanget av denne vanskelige, men det er mye informasjon der ute hvis du vil gjøre noe lignende.

Brattene som kreves for tilbakestrømning av kretskortet er:

Rengjør PCB -en raskt med alkohol for å fjerne fett som kan forhindre at loddetinn fester seg riktig. Påfør loddemasse på putene på kretskortet og påfør deretter komponentene. Sett brettet inn i ovnen og fyll på nytt.

Når brettet er kjølig, kan du manuelt lodde i IC -holderen og den store kondensatoren.

Jeg har ikke installert 1000uf kondensatoren denne gangen, ettersom lyset bare skal brukes av meg og ikke vil slås av og på for ofte. Det skaper også en skygge inne i terningen når lysdiodene gjør sitt.

1000uf -kondensatoren er der for å redde lysdiodene og mikrokontrolleren fra strømtilførsel. Jeg anbefaler å installere det, men det er litt valgfritt hvis du er forsiktig med hva du kobler det til. For mer informasjon om dette emnet anbefaler jeg å lese Adafruit NeoPixel Überguide

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

Trinn 6: Kode

Last opp koden til AtTiny85.

Her er en flott guide til hvordan du gjør det!

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

Plasser deretter ATTiny i IC -kontakten på kretskortet

Trinn 7: Sett alt sammen

Det er en enkelt motstand på bunnen av kretskortet pluss at bena fra IC og kondensator stikker litt ut. Jeg brukte en Dremel til å skjære ut noen utsparinger i det nederste stykket akryl, slik at kretskortet kan sitte flatt.

Mens Dremel var ute, boret jeg også et lite hull i siden av terningen i midten ca 6 mm opp for strømkabelen og presset den gjennom før jeg fjernet ledningene og tinnet. Mange USB -kabler med datalinjer, bruk en multimeter for å finne ut hvilken som er nødvendig.

Bruk en liten klatt varmt lim for å holde kretskortet nede (jeg fant varmt lim for å være ideen, ettersom det skaper et sterkt grep, men kan fjernes om nødvendig) og lodde strømledningene til det. Jeg brukte litt varmt lim for ekstra støtte.

Det neste trinnet er å lodde sensortråden til sensorputen.

Før du fester bunnen til kuben, er det en god idé å gjøre noen tester for å sikre at alt fungerer som forventet.

Hvis alt fungerer som forventet, er det siste trinnet å holde bunnen av terningen på plass. Jeg bruker normalt silikonforsegling til dette, da det igjen holder godt, men kan fjernes om nødvendig.

Koble til og nyt

Trinn 8: Andre alternativer og siste tanker

I løpet av tiden dette har utviklet seg har jeg kommet med noen få varianter. Den ene er en trebunn med en akrylterning på toppen. Den andre er en treramme med lysdioder på baksiden og også en lang versjon med LED -tape. Jeg jobber for tiden også med en klokke med et lignende design.

De sier at baksiden alltid er 2020, og det er noen ting jeg kan gjøre annerledes hvis jeg bestemmer meg for å gå på MkIII

Den første endres til 0805 passive. 0603s er fine, men det er nok plass til de slankere større komponentene, og de er litt lettere å omarbeide om nødvendig.

Jeg tenkte også på å legge til en ekstra LED for noen visuelle tilbakemeldinger om sensorens tilstand. MTCH101 er i stand til å synke opptil 20 mA, så en LED med en høy ish -verdi motstand ville ikke være et problem som er koblet direkte til pin 4 på brikken.

Jeg tror jeg også ville legge noen pads til de andre ringene på kretskortet, slik at de kunne brukes til andre prosjekter hvis de ble kuttet av. Og også noen pads for bruk av kretskortet med eksterne LED -strimler eller ringer.

Jeg håper du har hatt glede av dette uoverkommelige.