Neopixel nattlys: 14 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Av joshua.brooksFølg Mer av forfatteren:

Jeg gir noen workshops i elektronikk om noen uker, sentrert rundt et billig, men nyttig virkelige prosjekt. Da jeg prøvde å finne på noe å lage, ville jeg at den skulle involvere en mikrokontroller, NeoPixel -lysdioder (fordi de er kjempebra), være eksternt kontrollerbare og tillate forskjellige byggealternativer. Det måtte også være fullt simulerbart i Tinkercad. Dette er prosjektet som utviklet seg.

Den pakker noen veldig kule funksjoner i en liten enhet, kan tilpasses og er ganske enkel å bygge.

Deleliste:

• Kretskort (OSHPARK)
• NeoPixel ring 12 (Adafruit)
• ATtiny85 mikrokontroller (DigiKey)
• 22 gauge solid-core wire (DigiKey, Amazon, Radio Shack, etc.)
• (valgfritt) Infrarød mottaker (DigiKey)
• (valgfritt, men sterkt anbefalt) 1μF elektrolytisk kondensator (DigiKey)
• (valgfritt) Trykknapp (Jameco)
• (valgfritt) 2 x 3-pinners topptekst (DigiKey)
• (valgfritt) 2 x Shunt -jumper (DigiKey)
• (valgfritt) 8-pinners DIP-kontakt (DigiKey)
• (valgfritt) 4-pinners rettvinklet overskrift (DigiKey)
• (valgfritt) IR -fjernkontroll (Amazon)
• Gorilla Tape (Amazon)
• USB veggstrømforsyning (Amazon)

Verktøyliste:

• Loddejern og loddetinn
• Wire cutter
• Wire stripper
• Tang
• Saks

Trinn 1: Design og simulering

Som jeg nevnte tidligere, ønsket jeg å bruke gratis Tinkercad til dette prosjektet. Jeg bestemte meg for å designe fullt ut og teste det der før jeg noen gang berørte ekte elektronikk. Dette tillot meg å sørge for at alt (inkludert ATtiny85 -fastvaren) ville fungere. Her er den virtuelle kretsen. Du kan trykke "Start simulering" nedenfor for å prøve det.

Trinn 2: De nødvendige delene

Dette prosjektet er designet for å gi fleksibilitet i hvordan det er bygget. Så, avhengig av hva du vil gjøre med det, trenger du kanskje ikke alle delene. Det er tre deler (og wire) som er absolutt nødvendige. Det er mulig å bygge noe funksjonelt med nettopp disse.

Neopixel Ring 12 - ringen har tolv NeoPixels som kan styres individuelt for å ha omtrent hvilken som helst farge.

ATtiny85 - dette er mikrokontrolleren (liten datamaskin) som får NeoPixels til å danse, og grensesnitt med flere av de valgfrie komponentene (infrarød mottaker, trykknapp, etc.).

Kretskort - kretskortet (PCB) gir alle de elektriske forbindelsene mellom delene som brukes, og er enhetens stive ryggrad. Zipper gerber -filen som sendes til en kretskortprodusent er på denne siden. Det er mange brettprodusenter der ute. Her er lenken for å bestille brettet fra OSHPARK.

22 gauge solid -core wire - ledningen brukes til å koble NeoPixel -ringen til PCB.

Trinn 3: Valgfrie deler

Det er en rekke valgfrie deler du kan vurdere å inkludere. Her er hvorfor du kanskje vil ha dem.

Infrarød mottaker - den infrarøde mottakeren er en enkelt komponent som gjør at enheten kan styres av en standard håndholdt IR fjernkontroll (tenk TV -fjernkontroll). Fjernkontroller fra forskjellige produsenter sender ut forskjellige signaler, så det kan hende at fastvaren må endres for å gjenkjenne fjernkontrollen din, hvis den ikke er en av dem jeg brukte.

1μF elektrolytkondensator - kondensatoren fungerer som et slags midlertidig batteri som kan gi ekstra strøm når den nødvendige elektriske strømmen i enheten endres brått (NeoPixels går fra for eksempel til full -on). Det kan også jevne ut spenningen til enheten når du bruker en billig USB -strømforsyning. Hvis du bruker en anstendig USB -strømkilde, kan dette utelates.

Trykknapp - trykknappen lar deg styre enheten ved å (gjette hva?) Trykke på knappen.

3 -pinners hode (r) og shunt -jumper (er) - disse kan settes på plass i stedet for trykknappen for å la enheten konfigureres, basert på hvordan shunt -hopperne er plassert. Den mannlige 3-pinners overskriften blir permanent tilkoblet (loddet) til brettet, og shunt-jumperen presses på hodet og kan enkelt fjernes og flyttes. Hvis en overskrift brukes, kan jumperen velge mellom to forskjellige moduser. Hvis begge overskriftene brukes, er fire moduser mulige.

8 -pinners DIP -kontakt - kontakten gjør at mikrokontrolleren (ATtiny85) kan fjernes og byttes ut, slik at den kan omprogrammeres senere hvis du vil endre hvordan enheten fungerer. Hvis du vet at du aldri trenger å omprogrammere mikrokontrolleren, er dette ikke nødvendig.

4-pinners rettvinklet overskrift-rettvinklet overskrift brukes hvis du vil at USB-kontakten skal stikke rett ut på baksiden av enheten, i stedet for fra siden.

Trinn 4: Programmer mikrokontrolleren

Jeg kommer ikke til å gå for mye i detalj om programmering av mikrokontrolleren, fordi instruksjoner er lett å finne andre steder (jeg inkluderer en lenke nedenfor). Jeg brukte et Arduino UNO -kort for å fungere som en programmeringsenhet for kontrolleren ved å bruke metoden beskrevet i denne instruksjonsboken. I den viser den følgende kartlegging fra Arduino -pinner til ATtiny -pinner for programmering:

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

Kildekoden for nattlyset finner du her (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Trinn 5: Monter brettet (valgfritt første trinn)

Deler bør legges til brettet i en bestemt rekkefølge for å gjøre ting enkelt. Hvis du har det bra med plasseringen av USB -kontakten på brettet, kan du hoppe over resten av dette trinnet og gå videre til neste del av enheten. Men hvis du ønsker at kontakten skal stikke ut på baksiden av brettet, er det nå på tide å legge til den rette vinkelen.

Start med å ta forsiktig av USB-kontakten fra resten av kretskortet. Hold den større delen av brettet med en hånd og bruk tang med en kant rett ved siden av perforeringslinjen med små hull for å fjerne tappen forsiktig. Sett fanen til side. du trenger dette i et senere trinn.

Plasser den rettvinklede overskriften på baksiden av brettet som vist på bildet. Baksiden av brettet er siden med "123D CIRCUITS" silketrykk på det (eller kanskje jeg burde si "123D CIRC", fordi du nettopp brøt av "UITS").

Lodd overskriften på plass og påfør loddetinn på oversiden av brettet.

Bruk gode trådkuttere til å kutte ledningene til hodet som stikker ut fra oversiden av brettet så nær brettet som mulig. Dette er viktig fordi disse lederne sykner ut et sted i sentrum der ATtiny85 til slutt vil gå.

Trinn 6: Legg til mikrokontrolleruttaket

Nå er det på tide å lodde enten den 8-pinners DIP-kontakten -ELLER- ATtiny85 på plass. Jeg anbefaler på det sterkeste å bruke kontakten, fordi den gjør at ATtiny85 enkelt kan fjernes og festes på nytt hvis du vil gjøre endringer i programmet senere. på oversiden av brettet. Oversiden er den uten "123D -kretser" trykt på den. Snu brettet og legg det flatt på bordet eller et annet arbeidsområde for å holde kontakten på plass. Lodd pinnene til brettet. Hvis du la til 4-pinners rettvinklet overskrift i forrige trinn, vil disse pinnene være noe i veien. Vinkle jernet for å lodde under dem.

Trinn 7: Legg til flere ting

Nå er det på tide å legge til knappen eller jumperoverskriften (e), IR -mottakeren og kondensatoren.

Hvis du vil ha trykknappen, må du passe de 4 pinnene gjennom hullene under mikrokontrolleruttaket på oversiden av brettet. Du vil merke at det er 6 hull. Ikke bekymre deg for dette. De to hullene i midten vil ikke bli brukt. Snu brettet og lodd trykknappen på plass.

Hvis du vil bruke shunthopperne i stedet, setter du de to 3-pinners hodene (kortsiden av pinnene ned) inn i disse hullene på oversiden. Vend igjen brettet og lodd pinnene på plass.

Sett deretter den infrarøde mottakeren gjennom de 3 hullene på oversiden av brettet. Tilpass orienteringen til konturen på silketrykket. sett den inn så langt den går, og bøy den tilbake slik at den lille boblesiden vender opp fra brettet. Snu brettet og lodd dette på plass. Bruk wire cutters for å fjerne overskytende lengde på pinnene fra undersiden etter lodding.

Til slutt legger du til kondensatoren. Pinnene passer gjennom de to gjenværende hullene over den infrarøde mottakeren. Den hvite stripen på siden av kondensatoren ('-' negative side) vender vekk fra ATtiny85-kontakten. Vend igjen brettet, lodd ledningene på plass, og klipp av overflødig med wire cutters.

Trinn 8: Legg til NeoPixel -ringen

NeoPixel-ringen festes ved hjelp av 4 stykker 22 gauge solid-core wire, med isolasjonen fjernet. Start med å kutte en ledning som er minst 4 tommer lang. Bruk wire strippere til å fjerne ALLE isolasjonen.

Skjær denne tråden i 4 like lange lengder. Bøy hver ledning til en "L" -form omtrent 1/4 tommer fra den ene enden.

Med undersiden av brettet vendt opp, setter du disse ledningene inn i hullene i de fire hjørnene av brettet. Den bøyde delen vil hindre dem i å gli helt gjennom. Lodd dem på plass, og klipp av det bøyde overskuddet fra undersiden med trådkuttere.

Snu brettet, og før ledningene forsiktig gjennom de fire hullene på NeoPixel -ringen med NeoPixels vendt bort fra kretskortet. Vær forsiktig med å matche hullene på NeoPixel -ringen med hullene på kretskortet. Navnene på hullene er trykt på hver. Match PWR, GND, IN og OUT.

Skyv ringen ned så nær kretskortet som mulig. Ting kan være litt trange, spesielt rundt kondensatoren og IR -sensoren. Hvis ringen ikke vil gå helt ned, ikke svett den.

Hold ringen så nær den vil gå til kretskortet, bøy ledningene ut for å holde ting på plass.

Lodd ringen til ledningene og klipp av overflødig ledning med wire cutters.

Trinn 9: Legg til kategorien USB -kontakt (valgfritt trinn)

Hvis du valgte å ha USB-kontakten stikk rett ut av baksiden, er det på tide å feste den til den 4-pinners rettvinklede overskriften du la til tidligere.

Monter hullene på fanen som du fjernet tidligere på den rettvinklede overskriften slik at de fire kobber-USB-kontaktene vender mot "CIRC" -siden av brettet, og "UITS" -siden av fanen vender mot "123D" -siden.

Lodd dette på plass.

Trinn 10: Legg til ATtiny85

Hvis du loddet den 8-pinners DIP-kontakten på plass, er det på tide å sette ATtiny85 i den.

Juster ATtiny85 slik at hjørnet med prikken er nærmest den hvite prikken på kretskortet. Trykk ATtiny85 forsiktig på plass, og pass på at alle pinnene går der de skal.

Trinn 11: Tykk USB -kontakten

Vanligvis vil kretskortene du får være litt tynnere enn det som forventes av en USB -kontakt. En enkel løsning på dette er å kutte en liten firkant Gorilla Tape og legge den på baksiden av USB -kontakten (siden uten USB -kobberkontakter!). Gorilla Tape er omtrent dobbelt så tykk som vanlig duct tape, og fungerte perfekt for meg.

Trinn 12: Prøv det

Koble det nye nattlyset til en drevet USB -veggadapter eller et annet tilgjengelig USB -uttak (på datamaskinen din, etc.). Hvis alt gikk bra, burde det lyse opp! Hvis du har lagt til den valgfrie IR -mottakeren og har en fjernkontroll som fungerer med fastvaren (som Apple TV -fjernkontrollen på bildene), kan du endre visningsmodus.

Alternativt, hvis du installerte knappen, kan du trykke på den for å endre modus.

Hvis du i stedet installerte shunthopperhodene, kan shunthopperne plasseres for å endre oppstartsvisningsmodus.

Trinn 13: Shunt Jumper -innstillinger

Hvis du valgte å installere shunthopperhodene, kan du angi oppstartsmodus, basert på hvor shunthopperne er plassert:

Venstre posisjon A + Høyre posisjon A: Roterende regnbuemodus

Venstre posisjon B + Høyre posisjon A: Fargeskiftende modus

Venstre posisjon A + Høyre posisjon B: Tilfeldig sparkley -modus

Venstre posisjon B + Høyre posisjon B Uendret modus for ensfarget farge

Trinn 14: Bruke en fjernkontroll

Jeg fant en billig fjernkontroll på EBay som er designet for å fungere med farget LED -belysning. Det virket som en naturlig passform. Jeg registrerte kodene som ble generert av hver knapp og satte fastvaren til å handle deretter. Bildet ovenfor indikerer hva de forskjellige knappene gjør.

Hvis du ikke har denne fjernkontrollen, kan du finne kodene knyttet til de fleste andre fjernkontroller ved å bruke nøyaktig samme Arduino -kildekoden, men på en faktisk Arduino, i stedet for ATtiny85. Programmet sender ut en kode som er knyttet til et knappetrykk på de fleste fjernkontrollene på seriekonsollen. For å gjøre dette må du koble IR -mottakermodulen til de digitale pinneoverskriftene 2, 3 og 4, med linsen vendt mot resten av brettet.

På bildet ovenfor tilsvarer koden 0xFD00FF DFRobot IR fjernkontrollknappen. Her er koden som kjører i Tinkercad. For å prøve det, klikk på "Code", etterfulgt av "Serial Monitor", etterfulgt av "Start Simulation". På det tidspunktet kan du begynne å trykke på knappene på den virtuelle fjernkontrollen for å se tekstutdata for den serielle konsollen:

Ta opp disse for hver knapp på fjernkontrollen. Du kan deretter endre kildekoden for å legge til knappekodene for fjernkontrollen.