Elektrisk sommerfugl: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Dette er en veldig kul flerfarget sommerfugl jeg laget - krever minimale deler og programmering!

Bortsett fra selve sommerfuglen - den viser noen veldig kule teknikker der du kan lage dine egne PCB -er på en silhuett -hjemmekutter av regelmessig kommersielt tilgjengelig kobberbånd - som kan plasseres på alle typer overflater!

Tydeligvis - noe slikt kan enkelt opprettes via et kommersielt trykt kretskort - men hvis du vil spare på bekostning av å få det laget, vil du lage LED -mønstre over et ikke -standardmateriale (som et speil eller vindu, heller enn en glassfiber -PCB) - eller til og med noe med en buet overflate - denne metoden kan brukes til billig å feste kobber -PCB -sporene på omtrent alle typer overflater.

Dette gjøres enkelt for ting som lysdioder som har store blyhøyder - men blir vanskeligere etter hvert som du bruker mer fine, mindre skrå deler. Så denne teknikken kan brukes selektivt-dvs. bruke et hyllebrett (Arduino) som en datamaskin, og hjemmekuttede kobberetser for steder der du ønsker ekstrem tilpasning når du plasserer lysdioder.

Jeg brukte følgende for å lage dette prosjektet:

• En Silhouette Cameo personlig vinyl/papir kutter - for å lage PCB
• Arduino UNO - brukes som en kretsprogrammerer
• Laserskærer for deler (tre - akryl - hva som helst) (du kan bruke noe annet hvis du ikke har laser)

Faktiske deler er:

• En ATTiny75 -prosessor på 1 dollar
• 22 NeoPixels - (seriestyrte, trefargede lysdioder)
• 2x3 topptekst
• Kopperfolie

All programvare ble gjort i Arduino IDE - ved bruk av Adafruit NeoPixel -biblioteker og ATTiny -biblioteker fra styreleder.

Det er to grunnleggende måter å nærme seg dette på:

Enkel måte: Jeg har mitt eget brett (som en Arduino) som jeg skal bruke til å kontrollere lysdiodene. Jeg skal bare lage et kretskort for lysdiodene - og koble det til min arduino.

Hardere (og billigere) måte: Jeg skal gjøre alt 100% selv. Jeg trenger ikke en Arduino, og skal i stedet bruke en $ 1 ATTiny85. Dette er vanskeligere fordi det er vanskeligere å gjøre all den fine kunsten på en vinylskærer av Silouette eller CriCut-type.

Trinn 1: Design

Lysdiodene er hver NeoPixels. Disse er fantastiske, individuelt kontrollerbare, multi-level (lysere), veldig lyse, RGB LED-enheter som bare har 4 pinner: VccGndData InData Out. Så tanken er at du kan kjede dem daisy mens du kontrollerer den enkelte rød-grønn-blå fargenivåer for hver - alt fra en enkelt pinne på CPU -en. Enda bedre, Adafruit NeoPixel-biblioteket for Arduino gir deg en hylle måte å komme i gang med disse på sekunder.

Hvis du avstår fra å designe CPU-kortet ditt på dette designet (ved hjelp av en Arduino på hyllen), trenger du bare et grunnleggende fotavtrykk av Neopixel (det anbefales at du også inkluderer en bypass-deksel). Den vedlagte footprint.svg -filen er i utgangspunktet det du trenger for å komme i gang. Dette vil gi deg konturene for kobberfolien til NeoPixles og kondensatorene. Du kan åpne denne rett i Inkscape, koble alle +5v-pinnene og alle jordpinnene sammen-deretter kjede alle data-inn- og data-ut-pinnene sammen.

Sørg for å gjøre dette til riktige kuttbaner som du kan bruke på din vynal kutter som jeg har vist ovenfor - og du er ferdig. Du trenger ikke engang et "ekte" PCB -designprogram for å gjøre det.

Det er egentlig ikke nødvendig for en NeoPixel, der pinnene er ganske store og enkle å lodde - men et enkelt loddemaske kan klippes ut av et stykke Kapton -tape. Dette vil se ut som et stort stykke tape med noen små rektangler utskåret for loddeputer, som skal plasseres over hele kobberområdet.

Trinn 2: CPU -design

Hvis du er mer ambisiøs, kan du lage etsene for selve CPU -en rett i kobberfolien.

Dette er vanskeligere på grunn av de mindre pinnene på ATTiny85 -enheten, og behovet for å få veldig små etser av kobberfolie, men det er lett å gjennomføre.

Dette er sannsynligvis best gjort i et "ekte" PCB -designprogram (jeg brukte Eagle).

Jeg inkluderte også en strøm-/debug -kontakt i designet (og et par bypass -kondensatorer).

Vi vil snakke mer om vanskeligheten med å kutte kobberet i denne lille geometrien.

Trinn 3: Lag lag

Trinn 4: Monteringskrets

Kobberspor kan plasseres på designet ditt.

I mitt tilfelle - jeg brukte et laserskåret stykke tre (oversikt over den vedlagte SVG -filen).

Jeg brukte tegnoverføringstape for å fjerne kobberfolien fra baksiden og plassere den på treverket. Hvis du valgte å lage et Kapton loddemaske - ville det nå bli overført til treverket over kobberet.

Lodding på kobberfolie er litt vanskelig, for i motsetning til et vanlig kretskort, holder kobberet seg bare til underlaget (tre) ved at det kleber, som ikke fester seg like hardt som kobberet til et normalt kretskort. Så hvis du ikke er forsiktig (spesielt under varmen til et loddejern) - kan båten gli eller skifte. Ved hjelp av en Kapton loddemaske vil det holde kobberet litt på plass, og gjøre dette litt enklere.

En annen stor ting å se etter er at NeoPixels har blitt rapportert å være noe intolerante overfor overskytende varme. Så ved lodding, bruk rikelig med loddefluks (jeg bruker en ikke-ren flusspenn), påfør mesteparten av varmen og loddetinn på kobbersporet, og fjern varme raskt når loddet renner over på NeoPixel-pinnen. (Loddemaske vil også bidra til å redusere mengden lodde som kreves, da den ikke vil strømme nedover det dekkede området av sporet).

Jeg fant det lettest å bruke en liten prikk med "klebrig lim" for å lime NeoPixels på plass før lodding. Dette holdt delene på plass, noe som gjorde lodding raskere og krever dermed mindre varme. Tacky Lim limes også raskt, slik at delene ikke kan gli rundt umiddelbart etter at de er plassert. Den dør (i små mengder) av en tyggegummi, noe som gjør at deler kan fjernes hvis det er behov for noen utskifting eller omarbeid.

Trinn 5: Legge til CPU

Hvis du vil lage dine egne etsninger for CPU (og feilsøkingskontakt) er dette litt vanskeligere enn å gjøre lysdiodene. Årsaken er at geometriene involverer er mindre og finere, og krever mer presise kutt av vinylkutteren din.

Jeg har funnet ut at det voksaktige papiret som tapen sitter fast ved å kutte kobberfolie, gir relativt liten vedheft. Dette betyr at når mindre geometrier blir forsøkt, har de en tendens til å glide rundt på baksiden.

Selv om jeg lekte med en rekke kuttinnstillinger, var den beste løsningen jeg fant å bruke et underlag med sterkere vedheft. Vinyl fungerer bra, men fungerer ikke lett med skiltoverføringstape slik at kobberet kan fjernes fra vinylen (og plasseres på treverket). Du kan forlate kretsen på vinyl, men den har en tendens til å smelte når den er loddet - så det er ikke umulig, men vanskeligere å montere. (Jeg har brukt vinyl som underlag i noen få forskjellige design).

(Klar gjennomsiktig film eller arkbeskyttere fungerer også - og er litt bedre ved at de er tykkere. Disse kan brukes til design når du vil ha frittstående kretser og ikke vil ha et selvklebende underlag) - men igjen smelter de med mindre de er loddet veldig forsiktig.

Den beste løsningen jeg fant var å bruke Kapton tape som underlag. Kapton-tape holder seg ekstremt godt til varmen av lodding, fungerer som en loddemaske og er klebrig. Den eneste ulempen er at den vanligvis er veldig tynn. Så mye at jeg hadde det vanskelig å jobbe med det med mindre jeg doblet det, for å gjøre det dobbelt så tykt og sterkt.

Med kobberens større klebestyrke over Kapton kan finere detaljer som CPU -ledninger kuttes. Når det var gjort, festet jeg Kapton til baksiden av trefjærfuglunderlaget.

Trinn 6: Programvare

Programvare ble utført som en Arduino -skisse ved bruk av Adafruit NeoPixel -biblioteket.

Selv om det kan virke trivielt, gikk det mange tanker om mønstrene på sommerfuglen. Koden ble skrevet for å veksle mellom to moduser hvert andre sekund:

MODUS ÉN - Fargesletting - vasking ned til forskjellige farger, raskt skiftende farger. Ved valg av en "farge" - brukte jeg en algoritme til å tørke mellom farge "verdier" - hver verdi sendes gjennom en HSB -til -RGB -konverteringsfunksjon (hvor metning og lysstyrke alltid var maksimal) - for å oppnå maksimal glans av farger.

MODUS TO - Drevet av:

• 6 eller 8 forskjellige forhåndsbestemte segmentgrupper "mønstre" ble opprettet. Koden ville velge en av disse tilfeldig

• Hvert mønster krevde å fylle forhåndsbestemte segmenter i ett av 2, 3 eller 4 forskjellige farger. Hver farge ble tilfeldig valgt på en av disse to metodene:

  • Plukket blant en av 6 maksimalfarger (rød, grønn, blå, gul, etc).
  • Plukket fra en tilfeldig HUE - (bruker samme fargetone -generator i modus én)
• Det resulterende fargemønsteret ble kjørt gjennom en fadingfunksjon, som ga en jevn fade fra det ene mønsteret til det neste - og holdt det der i et par sekunder før det fortsatte til det neste.

De to modusene vil skifte hvert 10. eller 15. sekund.

Trinn 7: Programmering

Så nå har vi en helt ny ATTiny85 på kretskortet vårt, og vi må programmere det. Siden jeg brukte Arduino SDK til dette, må vi plassere både programmet ("skisse") og Arduino bootloader på enheten.

Jeg brukte en Arduino Uno selv som In-System-Programmer.

Det vedlagte diagrammet viser hvordan jeg festet Uno til min ATTiny85 -krets. Jeg har faktisk gjort bestemmelser for å gjøre dette på to forskjellige måter:

1. via et feilsøkingshode jeg la til på tavlen
2. via en haug med feilsøkings-testpunkter jeg la til på tavlen. Disse kan brukes ved å holde en haug med fjærnåler til brettet via en laserskåret akrylholder, som holder dem i den nøyaktige posisjonen.

Å gjøre dette:

• Fest Arduino Uno til datamaskinen din, og åpne Arduino SDK.
• Åpne den innebygde "Ardunio as an ISP" sketch. Compile and update this sketch - now the Uno is an ISP.
• I Arduino "Boards Manager" - installer brettpakken for ATTiny -serien.
• Lukk Uno ISP -skissen, og åpne skissen din for Butterfly -koden.
• Velg "Board Type" er ATTiny85 - velg 8Mhz intern oscillator.
• For "Programmerer" velg "Uno as an ISP"
• Velg "Uploads Bootloader" (gjør dette bare FØRSTE GANG for denne brikken - det burde være unødvendig å gjenta)
• Etter at dette er gjort - kan du nå gjøre "Last opp program med ISP" for å sende skissen din til ATTiny85.

Trinn 8: Sluttmontering

Ytterligere to deler av tre ble laserskåret - en oversikt over sommerfuglvingene. De ble malt med en matt svart maling.

Et stykke akryl fikk et "frostet" utseende ved å slipe det med grovt sandpapir. De enkelte delene av treområdet ble kuttet ut av denne akrylen.

De kuttede akryldelene ble plassert i det øverste trestykket. De kunne ha blitt limt, men toleransene til akrylskårene og malingen på treverket gjorde at de kunne beholdes uten lim.

Disse seksjonene ble deretter limt sammen med små flekker med klebrig lim - noe som ville ha tillatt dem å bli demontert hvis det var nødvendig med reparasjoner.