Προσαρμοσμένα NeoPixel Rings From Scratch !: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Τα δαχτυλίδια NeoPixel και γενικά τα NeoPixels, είναι από τα πιο δημοφιλή ηλεκτρονικά εξαρτήματα για κατασκευαστές όλων των τύπων. Για καλό λόγο επίσης, με μια μόνο καρφίτσα από οποιονδήποτε δημοφιλή μικροελεγκτή, το Adafruit καθιστά εξαιρετικά εύκολη την προσθήκη υπέροχων LED και κινούμενων εικόνων σε οποιοδήποτε έργο.

Δυστυχώς είναι αρκετά ακριβά και το Adafruit πωλεί μόνο τέσσερα μεγέθη. Αυτό που πολλοί κατασκευαστές δεν συνειδητοποιούν είναι ότι το NeoPixel είναι απλώς το σήμα της Adafruit για μερικά πανομοιότυπα τσιπ LED που ονομάζονται WS2812, WS2811 και SK6812 αντίστοιχα. Όλη η Adafruit παίρνει το τσιπ και το βάζει σε μια πλακέτα, φορτίζοντας ένα βαρύ ασφάλιστρο παράλληλα. Δεν υπάρχει τίποτα κακό με το Adafruit να το κάνει αυτό, καθιστώντας τα NeoPixels προσβάσιμα σε όλους, αλλά αν κάποιος έκανε απλά τις σανίδες θα μπορούσε να κάνει προσαρμοσμένα σχήματα οποιουδήποτε μεγέθους ή σχεδίου για περίπου το 15% του κόστους των μοντέλων της Adafruit (για 24 Δακτύλιος LED) ($ 3). Το πιο σημαντικό, δεν μπορούν να έχουν οποιοδήποτε μέγεθος χρειάζεστε! Παρ 'όλα αυτά, δεν φαίνεται ότι κάποιος έχει δημιουργήσει έναν οδηγό ακριβώς για να το κάνει αυτό.

Έτσι, όταν χρειαζόμουν ένα προσαρμοσμένο δαχτυλίδι για το έργο μου Samus Arm Cannon (σύντομα) κατάλαβα γιατί να μην τεκμηριώσω τη διαδικασία.

Σε αυτό το σεμινάριο θα σας δείξω πώς ακριβώς έφτιαξα αυτό το προσαρμοσμένο δαχτυλίδι και πώς μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας.

Βήμα 1: Τι θα χρειαστείτε:

Πάντα απαραίτητο ανεξάρτητα από τη μέθοδο:

• ws2128b LED (NeoPixels)
• Καπάκια 1uf (1 για κάθε δύο LED) (τεχνικά προαιρετικά)
• Πάστα συγκόλλησης
• Flux (συνιστάται αλλά προαιρετικά)

Πυροβόλο θερμού αέρα

Εάν επιλέξετε να κατασκευάσετε τον πίνακα σας επαγγελματικά, αυτό είναι το μόνο που χρειάζεστε. Εάν, ωστόσο, επιλέξετε να κατασκευάσετε την πλακέτα σας χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μεταφοράς γραφίτη, θα χρειαστείτε επίσης τα ακόλουθα εξαρτήματα. Εγώ προσωπικά δεν χρησιμοποίησα τη μέθοδο μεταφοράς γραφίτη, ωστόσο η μέθοδός μου είναι εκτός του πεδίου αυτού του σεμιναρίου. Σκοπεύω να δημοσιεύσω ένα σεμινάριο για το πώς ακριβώς φτιάχνω PCB, οπότε προσέξτε αυτό!

Σπιτική σανίδα (μέθοδος μεταφοράς γραφίτη):

• Χαλκός επενδεδυμένος πίνακας
• Χλωριούχος σίδηρος
• Χαρτί PCB
• Εκτυπωτής με λέιζερ
• Solder Mask Film (Προαιρετικό για Solder Mask)
• Πηγή UV (προαιρετική για μάσκα συγκολλήσεων)
• Διαφάνεια (προαιρετικό για συγκολλητικό στένσιλ)
• Σταθμός εργασίας Dremel

. Εδώ είναι όλα τα αρχεία μου, οι βιβλιοθήκες diptrace και τα μοντέλα μου.

Για όσους αναρωτιούνται πώς συγκρίνεται η τιμή, το συγκρίνουν με δακτύλιο LED Adafruit 24 που κοστίζει 17 $+μεταφορικά. Κόστος ανά LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 $. Υπέρυθρο: 7/100 = %0,07

Πρόσθετα έξοδα: Adafruit: (4 $) Αποστολή, Hyperion: 1 $ (χαρτόνι) + 0,50 $ (χλωριούχος σίδηρος) (δωρεάν μεταφορικά)

Σύνολο: Adafruit: $ 21, HyperIon: $ 3,18

Όπως μπορείτε να δείτε είναι πολύ φθηνότερο, 15% του κόστους. Ακόμα κι αν αγνοήσετε τη μεταφορά, η έκδοση HyperIon διατίθεται μόνο στα 3,18 $, μια τεράστια εξοικονόμηση κόστους σε σύγκριση με 17 $.

Βήμα 2: Σχεδιασμός PCB Μέρος πρώτο! Τοποθέτηση LED

Το πρώτο βήμα για τη δημιουργία οποιουδήποτε σχήματος NeoPixel είναι η τοποθέτηση των LED. Δημιούργησα ένα χρήσιμο μικρό έγγραφο excel το οποίο μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για οποιοδήποτε σχέδιο θέλετε να ακολουθήσετε σε μια ακτίνα.

Απλώς εισάγετε τον αριθμό των LED, το ποσοστό του δακτυλίου που θέλετε να καλυφθεί και την ακτίνα και παράγει αυτόματα τις συντεταγμένες θέσης και γωνίας στις οποίες πρέπει να τοποθετήσετε τα LED σας. Στη συνέχεια, μπορείτε να μεταβείτε στα πιο δημοφιλή DipTrace, ExpressPCB ή EaglePCB και να εισαγάγετε τις συντεταγμένες στις ιδιότητες των συστατικών σας. Προσωπικά χρησιμοποίησα το DipTrace και μπορείτε να βρείτε όλα τα εξαρτήματα και τις βιβλιοθήκες μου στην ενότητα εξαρτημάτων.

Για αυτό το έργο επέλεξα να χρησιμοποιήσω δύο δακτυλίους ακτίνας 34 και 24 χιλιοστών. Η εξωτερική ακτίνα είχε 20 εικονοστοιχεία και η εσωτερική ακτίνα 6.

* Μπόνους* Εάν το πρόγραμμα CAD που χρησιμοποιείτε (όπως το DipTrace) δεν επιτρέπει την τοποθέτηση ενός κύκλου από το κεντρικό σημείο, σχεδιάστε δύο γραμμές κατά μήκος της διαμέτρου της εξωτερικής σας ακτίνας και της εσωτερικής σας ακτίνας. Ευθυγραμμίστε τις διασταυρώσεις μεταξύ τους και επαναπροσδιορίστε το ως προέλευση. Τώρα έχετε έναν τέλεια ομόκεντρο πίνακα!

Βήμα 3: Σχεδιασμός PCB Μέρος Δεύτερο! Δρομολόγηση και πυκνωτές

Το επόμενο βήμα για την κατασκευή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι η σύνδεση μεταξύ των LED σας. Το NeoPixel διαθέτει το ένα πληκτρολόγιο εισαγωγής δεδομένων και ένα πληκτρολόγιο εξόδου δεδομένων. Πρώτα δημιουργήστε μια μακρά αλυσίδα ξεκινώντας από το εικονοστοιχείο που βρίσκεται πιο κοντά στο σημείο που σκοπεύετε να τοποθετήσετε τις καρφίτσες της διεπαφής σας, πηγαίνοντας από την καρφίτσα εξόδου δεδομένων ενός εικονοστοιχείου στην ακίδα εισόδου του επόμενου εικονοστοιχείου.

Μετά από αυτό θα χρειαστεί να δρομολογήσετε τη δύναμη και τη γείωση. Η ευκολότερη μέθοδος που έχω βρει για να το κάνω αυτό είναι να χρησιμοποιήσω έναν συνδυασμό κύκλων και ημικυκλίων, συνολικά τέσσερις, που εναλλάσσονται μεταξύ ισχύος και γείωσης καθώς κινείστε προς τα έξω από την προέλευση. Αυτό καθιστά εύκολη τη δημιουργία μιας μικρής σύνδεσης "jumper", όπως προβλέπεται για τη χειροκίνητη καλωδίωση κάθε φορά που LED μαζί, δύο φορές. Τα δύο ζεύγη κύκλων/ημικύκλων μπορούν στη συνέχεια να συνδεθούν μεταξύ τους με όποιον τρόπο είναι πιο βολικό. Τέλος, προστίθεται χύσιμο χαλκού. Αυτό ουσιαστικά προκαλεί όλο τον επιπλέον χώρο να γεμίσει με "έδαφος", το οποίο έχει πολλά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της ευκολότερης κατασκευής στο σπίτι.

Θα θελήσετε επίσης να εγκαταστήσετε έναν περίπου πυκνωτή 0,1uf μεταξύ ισχύος και γείωσης μεταξύ κάθε σετ δύο LED. Ο κατασκευαστής προτείνει ένα ανά LED, ωστόσο πιθανότατα θα κάνει ένα ανά δύο και είναι χρονοβόρα στη συγκόλληση. Αυτά δεν είναι απαραίτητα για τη λειτουργικότητα της συσκευής, απλώς βελτιώνουν τη διάρκεια ζωής των LED, ώστε να μπορούν να αγνοηθούν εάν χρειαστεί.

Βήμα 4: Χαλκογραφία τυπωμένου κυκλώματος

Για να ολοκληρώσετε αυτό το βήμα έχετε δύο επιλογές:

Επαγγελματική κατασκευή:

Εάν δεν έχετε κάνει ποτέ PCB και δεν έχετε κανένα ενδιαφέρον να αποκτήσετε την ικανότητα να το κάνετε αυτό, αυτό θα συνιστούσα. Με την επαγγελματική κατασκευή του σκάφους σας, η δυσκολία αυτού του έργου πηγαίνει από υψηλό ενδιάμεσο σε αρχάριο. Ο πίνακας σας θα είναι εγγυημένος ότι θα είναι υψηλής ποιότητας, θα συνοδεύεται από μάσκα συγκόλλησης και μπορεί να συνοδεύεται ακόμη και με ένα στένσιλ συγκόλλησης.

Σπιτικό PCB:

Αυτή είναι η επιλογή για εκείνους που θέλουν πραγματικά να βελτιώσουν τις δεξιότητές τους και να ενισχύσουν τις προσωπικές τους δυνατότητες. Είναι επίσης η επιλογή για όσους χρησιμοποιούν πρωτοτυπίες υψηλού ρυθμού και που πραγματικά μειώνουν το κόστος. Η ικανότητα να φτιάχνω τα δικά μου PCB ήταν ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα μου όλα αυτά τα χρόνια και το συνιστώ ανεπιφύλακτα σε όποιον ενδιαφέρεται. Έχω αναπτύξει τη δική μου μέθοδο για την κατασκευή PCB (δείτε το κανάλι μου για το πώς να το κάνετε αυτό) που είναι λίγο έξω από το πεδίο αυτού του σεμιναρίου και απαιτεί εξοπλισμό που οι περισσότεροι αρχάριοι δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά. Επομένως, αντ 'αυτού, προτείνω τη μέθοδο μεταφοράς γραφίτη χρησιμοποιώντας ένα προϊόν που ονομάζεται PressN'Peel. Είναι αρκετά εύκολο και ο μόνος εξοπλισμός που θα χρειαστείτε και δεν είναι απαραίτητα για όλους είναι ένας φθηνός εκτυπωτής λέιζερ. Δείτε το σεμινάριο του clacktronics-uk για περισσότερες λεπτομέρειες!

Η βασική διαδικασία έχει ως εξής:

1. Καθαρίστε τον πίνακα από χαλκό.
2. Εκτυπώστε το σχέδιό σας στο Peel n 'Stick χρησιμοποιώντας εκτυπωτή λέιζερ.
3. Σιδερώστε το σχέδιο από το Peel n 'stick στο χαλκό σας
4. Τοποθετήστε το χαρτόνι σε χλωριούχο σίδηρο μέχρι να χαράξει.
5. Καθαρίστε το γραφίτη

Συγκολλητική μάσκα (προαιρετικά):

Μια μάσκα συγκόλλησης είναι ένα κάλυμμα που προστατεύει την σανίδα σας σε όλα τα μέρη, αλλά εκεί που πρέπει να πάει. Αυτό καθιστά ελαφρώς πιο εύκολη τη συγκόλληση, αλλά το πιο σημαντικό βελτιώνει δραματικά τους ασκητές της σανίδας. Εάν δεν κατασκευάσατε τον πίνακα σας, μπορεί να θέλετε να προσθέσετε ένα, αλλά δεν είναι απολύτως απαραίτητο. Προσωπικά βρίσκω αυτήν τη διαδικασία απίστευτα εύκολη και την προτείνω ανεπιφύλακτα. Και πάλι, θα πάω μόνο στη βασική διαδικασία, ώστε να ξέρετε σε τι ασχολείστε. Δείτε το σεμινάριο του cpeniche για περισσότερες λεπτομέρειες!

Η διαδικασία έχει ως εξής:

1. Εκτυπώστε το σχέδιο του ταμπλό σας σε ένα κομμάτι διαφάνειας.
2. Ξεφλουδίστε και κολλήστε τη μεμβράνη συγκόλλησης στη χαραγμένη σανίδα σας.
3. Σιδερώστε/πλαστικοποιήστε το φιλμ μέχρι να κολλήσει καλά.
4. Ευθυγραμμίστε τη διαφάνεια με τον πίνακα και κολλήστε προς τα κάτω.
5. Εκθέστε το φιλμ σε πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας (τα στεγνωτήρια βερνικιού νυχιών λειτουργούν)
6. Καθαρίστε τα μη εκτεθειμένα μαξιλάρια
7. Εκθέστε μέχρι να θεραπευτεί.

Βήμα 5: Κολλήστε επικόλληση στένσιλ! (ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΟΣ)

Εάν έχετε πρόσβαση σε κόπτη λέιζερ, σκεφτείτε να φτιάξετε μόνοι σας ένα στένσιλ πάστας συγκόλλησης. Σας επιτρέπουν να αποφύγετε την κουραστική προσπάθεια να βάλετε σιγά σιγά μια κόλλα κόλλας συγκόλλησης σε κάθε μεμονωμένη καρφίτσα. Απλώς τοποθετήστε το σχέδιο του μαξιλαριού στο λογισμικό κοπής λέιζερ και κόψτε το από ένα κομμάτι διαφάνειας του εκτυπωτή. Διαπίστωσα επίσης ότι ένα φύλλο πλαστικοποίησης λειτουργεί εξίσου καλά. Αυτό λειτουργεί απίστευτα καλά και παράγει ένα στρώμα σχεδόν το ίδιο παχύ με τις επαγγελματικές εκδόσεις. Κατά τη γνώμη μου, είναι πραγματικά πολύ ανώτερα καθώς είναι ευέλικτα και διαφανή, καθιστώντας τα πολύ πιο εύκολα στη χρήση από τις εκδόσεις από ανοξείδωτο ατσάλι.

Δεν ήμουν αυτός που έβγαλε αυτήν τη μέθοδο, αλλά δεν έχω δει κανέναν να το τεκμηριώσει στο διαδίκτυο, κάτι που μου φαίνεται εκπληκτικό.

Βήμα 6: Διαμόρφωση πίνακα

Για να φέρετε το χαρτόνι στο τελικό του σχήμα θα πρέπει να ξεκινήσετε κόβοντας όσο μπορείτε με ασφάλεια με έναν τροχό διακοπής dremel. Χρησιμοποίησα έναν σταθμό εργασίας dremel οριζόντια με τη λεπίδα πάνω από ένα χαρτόκουτο ως αυτοσχέδιο πριόνι.

Στη συνέχεια, μπορείτε να ξεκινήσετε τη διάτρηση της κεντρικής τρύπας. Χρησιμοποιήστε το μεγαλύτερο τρυπάνι που έχετε για το ντρέμελ σας και σιγά σιγά "ελβετικό τυρί" μέχρι να κόψετε ένα αρκετά μεγάλο τμήμα για να χωρέσει σε ένα κομμάτι λείανσης. Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το κομμάτι λείανσης για να φέρετε την σανίδα στο τελικό της σχήμα.

Με τον τρόπο που χαράζει ο πίνακας υπάρχει ένας λεπτός δακτύλιος από υαλοβάμβακα γύρω από την άκρη της σανίδας, λίγο πριν αλέσετε σε αυτό το σημείο θα απελευθερωθεί το τελευταίο κομμάτι χαλκού που απομένει. Όταν το τελευταίο κομμάτι απελευθερώσεων χαλκού δεν αλέθει πια. Στηριζόμενος σε αυτό το ζώδιο, σας επιτρέπει να φτιάξετε ένα πολύ συνεπές και κυκλικό κομμάτι (αν υποθέσετε ότι δεν μπερδέψατε την χάραξη όπως έκανα και τοποθετήσατε το μοτίβο πολύ κοντά σε έναν τοίχο). Τελειώστε την εξωτερική διάμετρο με τον ίδιο τρόπο.

Θα πρέπει επίσης να ανοίξετε τις τρύπες για τα δεδομένα σε συνδέσεις, 5v και γείωσης. Ένα μικρό κομμάτι dremel (.7mm) λειτουργεί υπέροχα για αυτό.

Βήμα 7: Συγκόλληση

Κατά τη γνώμη μου, αυτό είναι ένα εξαιρετικό έργο για ένα άτομο που θέλει να μάθει πώς να μπει σε συγκόλληση επιφανειακής τοποθέτησης. Όλα τα σημαντικά εξαρτήματα είναι μεγάλα, ανθεκτικά στη θερμότητα και τα μαξιλάρια βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Στην πραγματικότητα είναι πολύ δύσκολο να χαλάσει και είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να χτίσετε εμπιστοσύνη στη συγκόλληση επιφάνειας χωρίς να χρειάζεται να μπλέξετε με μικροσκοπικά εξαρτήματα.

Για να κολλήσετε τα NeoPixels σας στον πίνακα, πρέπει πρώτα να καταθέσετε μια εφηβική, μικρή ποσότητα πάστας συγκόλλησης σε κάθε μαξιλάρι χρησιμοποιώντας είτε μια σύριγγα είτε ένα στένσιλ. Εάν έχετε ένα στένσιλ απλώστε απλά μια σταγόνα κόλλας κόλλησης γύρω από το στένσιλ σαν ένα λεπτό στρώμα βουτύρου στο τοστ μέχρι να καλυφθούν όλα τα τακάκια. Δεν χρειάζεστε τόσο όσο νομίζετε, απλώς συνεχίστε να εξαπλώνεστε.

Στη συνέχεια, θα θέλετε να τοποθετήσετε τα εξαρτήματά σας στον πίνακα σας. Εφόσον κάθε μαξιλάρι αγγίζει τη σχετική κόλλα συγκόλλησης, τότε είστε αρκετά κοντά. Η πάστα συγκόλλησης έχει αυτή τη μαγική ιδιότητα όπου όταν λιώνει, ουσιαστικά τραβά το συστατικό στη θέση του σχεδόν κάθε φορά.

Εάν δεν είστε πολύ σίγουροι για τις δεξιότητές σας συγκόλλησης, μπορείτε είτε να αλλάξετε τους πυκνωτές 0603 σε μεγαλύτερη μορφή είτε να τους παραλείψετε εντελώς. Αυξάνουν τη διάρκεια ζωής του NeoPixel, αλλά αν δεν το χρησιμοποιήσετε ως πηγή φωτός, είναι απίθανο να δείτε ποτέ κάποιο να καίγεται. Τούτου λεχθέντος, συνιστώ ανεπιφύλακτα να τα εγκαταστήσετε, απλά επειδή η ικανότητα είναι πολύτιμη για να έχετε.

Όσον αφορά την πραγματική συγκόλληση, δεν θα μπορούσε να είναι ευκολότερο. Απλά αφιερώστε περίπου δύο λεπτά προθέρμανσης της σανίδας σας με ένα πιστόλι θερμού αέρα και έπειτα εστιάστε πιο έντονα από περιοχή σε περιοχή μέχρι να ανανεωθούν όλα. Μπορείτε να καταλάβετε πότε έχει ξαναφουσκώσει επειδή η συγκόλληση γίνεται γυαλιστερή και τυπικά το εξάρτημα κάνει μια μικρή «κίνηση» στη θέση του.