Boomstick - Κινούμενο πρόγραμμα οδήγησης LED: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Το Boomstick είναι ένα έργο για τη δημιουργία μιας κινούμενης σειράς προγραμματιζόμενων RGB LED, που τροφοδοτούνται από ένα μικρό Arduino και αντιδρούν στη μουσική. Αυτός ο οδηγός εστιάζει σε μια διαμόρφωση υλικού που μπορείτε να συναρμολογήσετε για να εκτελέσετε το λογισμικό Boomstick. Αυτό το υλικό είναι ένα εξαιρετικό μέγεθος για να τοποθετήσετε ένα φορετό αντικείμενο όπως μια ρόμπα ή μια κουκούλα ή να φωτίσετε το μήκος ενός φορητού τοτέμ πόλου. Τα εξαρτήματα περιλαμβάνουν ένα μικρόφωνο (για να ακούσετε μουσική), ένα κουμπί (για να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα) και ένα κουμπί (για να αλλάξετε κινούμενα σχέδια). Ολόκληρη η μονάδα (συμπεριλαμβανομένων των LED) τροφοδοτείται από μία μόνο θύρα micro USB, η οποία μπορεί να συνδεθεί σε προσαρμογέα τοίχου ή φορητό φορτιστή μπαταρίας USB.

Αυτό το έργο είναι μέτρια δύσκολο. Θα χρειαστεί να κολλήσετε άνετα και να έχετε την υπομονή να δουλέψετε με μικρά ανταλλακτικά. Ο συνολικός χρόνος κατασκευής είναι 2+ ώρες.

Βήμα 1: Στοιχεία και εργαλεία

• Adafruit Perma-Proto Half-sized Breadboard PCB-4,50 $
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5V 16MHz - 9,95
• Ηλεκτρονικός ενισχυτής μικροφώνου - MAX5566 με ρυθμιζόμενο κέρδος - 6,95 $
• USB Micro -B Breakout Board - 1,50 $
• Ποτενσιόμετρο περικοπής ψωμιού - 10K - 1,25 $
• Διακόπτης απτικού κουμπιού (6mm)
• Αντίσταση 10K ohm
• Καλώδια 3 ακίδων JST SM - 1,50 $

Όλοι οι σύνδεσμοι προέρχονται από το Adafruit και συμπεριλαμβάνω την τρέχουσα τιμή κατά τη στιγμή της γραφής (ενδέχεται να αλλάξει!) Το συνολικό κόστος θα πρέπει να είναι κάτω από $ 30. Θα χρειαστείτε επίσης:

• NeoPixel RGB strip - επιλέξτε ανάλογα με τις ανάγκες του έργου σας, αλλά θεωρώ ότι το 30LED/m λειτουργεί καλά για φορετά
• Φοριέται αντικείμενο ή παρόμοιο για να τοποθετήσετε τα LED
• Μικρό καλώδιο σύνδεσης μετρητή - Θεωρώ ότι αυτό το σετ συμπαγούς πυρήνα από το Adafruit λειτουργεί τέλεια
• Συγκολλητικό σίδερο, συγκόλληση, ροή
• Ξεπλύνετε διαγώνιους κόφτες - τέλειο για το κόψιμο του περισσευούμενου σύρματος μετά τη συγκόλληση
• Απογυμνωτής καλωδίων
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Χοντρό γυαλόχαρτο

Θα συνιστούσα να παραλάβετε μια μπαταρία USB εάν κατασκευάζετε ένα φορετό. Είχα αξιοπρεπείς χρόνους λειτουργίας (6+ ώρες με μια σειρά LED 60 σε πλήρη φωτεινότητα) από ένα Anker PowerCore 10000.

Βήμα 2: Προετοιμάστε τον πίνακα PermaProto

Θέλουμε να τοποθετήσουμε τα εξαρτήματά μας όσο πιο σφιχτά γίνεται, και δυστυχώς αυτό σημαίνει ότι πρέπει να κόψουμε μερικά από τα ίχνη στο PCB, έτσι ώστε διαφορετικά μέρη του κυκλώματος να μην συνδέονται μεταξύ τους.

1. Κρατήστε το PCB με το κείμενο όρθιο και, στη συνέχεια, γυρίστε το από πάνω προς τα κάτω (έτσι ώστε η αριστερή πλευρά να είναι ακόμα στα αριστερά).
2. Κόψτε προσεκτικά τα ίχνη που φαίνονται στην εικόνα με την άκρη ενός κοφτερού μαχαιριού. Οι τρεις βαθμολογίες στα κάθετα ίχνη είναι στο #5, 9 και 11.
3. Σως χρειαστεί να βαθμολογήσετε το ίχνος πολλές φορές, ακόμη και να γρατσουνίσετε στο PCB για να διασφαλίσετε ένα καθαρό διάλειμμα. Σημειώστε ότι τα δύο οριζόντια ίχνη στην κορυφή είναι βαθύτερα και απαιτούν περισσότερη δύναμη κοπής.
4. Προαιρετικά, χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για να ελέγξετε ότι δεν υπάρχει αγωγιμότητα σε κάθε μία από τις κοπές ιχνών.
5. Προαιρετικά, χρησιμοποιώντας διαγώνιους κοπτήρες, κόψτε το μικρό τετράγωνο που φαίνεται στην εικόνα. Μπορείτε να το κάνετε αυτό κόβοντας κάθε μία από τις 4 πλευρές όσο πιο βαθιά μπορείτε με τον κόφτη, στη συνέχεια αναποδογυρίζοντας την σανίδα και κόβοντας από την άλλη πλευρά. Αυτή η τρύπα δίνει πρόσβαση στο τριπλό ποτενσιόμετρο στην πλακέτα μικροφώνου όταν τελειώσουμε.

Βήμα 3: Συγκολλήστε το πρώτο σετ καλωδίωσης

Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα σύρματα και τα εξαρτήματα σε αυτό το έργο θα μπορούσαν να συγκολληθούν μαζί. Ωστόσο, η προσέγγιση σε αυτόν τον οδηγό με έχει εξυπηρετήσει καλά και έχει περάσει από μερικές επαναλήψεις. Ο στόχος για τον τρόπο τοποθέτησης της καλωδίωσης είναι να μην υπάρχουν περισσότερα από δύο στρώματα καλωδίων που αλληλεπικαλύπτονται σε οποιοδήποτε σημείο, οπότε φροντίστε να ακολουθείτε στενά τις θέσεις και τα μήκη των καλωδίων. Σε κάθε μία από τις εικόνες για αυτόν τον οδηγό, τα καλώδια είναι χρωματικά κωδικοποιημένα:

• Το κόκκινο δείχνει θετικό καλώδιο 5V.
• Το κίτρινο δείχνει θετικό καλώδιο 3V.
• Το λευκό δείχνει σήμα ή καλώδιο δεδομένων.
• Το μαύρο δείχνει σύρμα γείωσης.

Απαιτείται κάποια προσοχή για την προετοιμασία και τη συγκόλληση των καλωδίων. Αυτή είναι η τυπική διαδικασία μου:

1. Κόψτε το μήκος περίπου του σύρματος που χρειάζεται.
2. Απογυμνώστε το ένα άκρο - το μήκος δεν είναι πολύ σημαντικό, καθώς θα κόψετε το περιττό στη συνέχεια.
3. Τοποθετήστε το απογυμνωμένο σύρμα στην πρώτη οπή και αφήστε το σύρμα στην τελική του θέση.
4. Βαθμολογήστε τη μόνωση απευθείας πάνω από τη δεύτερη τρύπα με τη μικρογραφία σας.
5. Αφαιρέστε το καλώδιο και απογυμνώστε το άλλο άκρο στη θέση της βαθμολογίας μικρογραφιών.
6. Τοποθετήστε ξανά το σύρμα και κολλήστε κάθε άκρο.
7. Κόψτε την περίσσεια.

Για αυτό το πρώτο βήμα, θα καθορίσουμε ένα αρχικό στρώμα καλωδίωσης πριν προσθέσουμε οποιαδήποτε εξαρτήματα. Αυτό θα κάνει τη ζωή μας λίγο πιο εύκολη αργότερα, καθώς κάποια μέρη θα γίνουν απρόσιτα για συγκόλληση και κοπή.

1. Συγκολλήστε στην αντίσταση 10K ohm στη θέση που υποδεικνύεται.
2. Συγκολλήστε τα επιπλέον καλώδια στις κατά προσέγγιση θέσεις που εμφανίζονται στην εικόνα. Σημειώστε το επιπλέον μήκος και καμπύλη στα μαύρα/κόκκινα καλώδια.
3. Αναποδογυρίστε τον πίνακα και ελέγξτε ξανά τις θέσεις των σημείων συγκόλλησης.

Σε αυτήν τη φάση, θα συνδέσουμε επίσης τον σύνδεσμο LED. Η σύνδεση δεδομένων του δεν θα είναι προσβάσιμη μόλις κολλήσουμε στο Arduino.

1. Διαχωρίστε τα τρία καλώδια του συνδετήρα.
2. Κρατήστε τον σύνδεσμο στην πλακέτα με τον αντίχειρά σας και τοποθετήστε το μεσαίο καλώδιο όπως φαίνεται, φτάνοντας απέναντι για να εντοπίσετε το #10.
3. Κόψτε το σύρμα στο κατάλληλο μήκος (αφήνοντας λίγο παραπάνω για να περάσει μέσα από την τρύπα).
4. Ξεκολλήστε και κασσίτεψε το σύρμα.
5. Συγκολλήστε το στην υποδεικνυόμενη τρύπα.

Θυμηθείτε να συνεχίσετε να κόβετε το πλεονάζον σύρμα με τους διαγώνιους κοπτήρες καθώς εργάζεστε!

Βήμα 4: Προσθήκη του Arduino

It'sρθε η ώρα να κολλήσουμε το πρώτο μας εξάρτημα! Σημειώστε ότι για το Arduino, το μικρόφωνο και το micro USB breakout, πρέπει να προ-κολλήσουμε καρφίτσες σε καθένα από αυτά. Για το Arduino συγκεκριμένα, δεν κολλάμε όλες τις καρφίτσες. Μόνο ένα υποσύνολο είναι απαραίτητο και διευκολύνει τη ζωή μας εάν υπάρχουν κάποια κενά στη μία πλευρά. Ακολουθήστε προσεκτικά τις εικόνες

1. Για να κολλήσω καρφίτσες σε εξαρτήματα, το βρίσκω ευκολότερο να σπρώξω τις καρφίτσες και το εξάρτημα μαζί σε μια σανίδα πριν τις κολλήσω. Αυτό διασφαλίζει ότι οι ακίδες είναι όλες ευθυγραμμισμένες κατακόρυφα και τετράγωνες με το στοιχείο. Προσοχή μην σκάσετε! Είναι πιο εύκολο να πιέσετε προς τα κάτω τις καρφίτσες με κάτι επίπεδο και συμπαγές.
2. Προσανατολίστε το Arduino όπως φαίνεται στην εικόνα. Μπορείτε να συμπεριλάβετε μια πλήρη σειρά ακίδων κατά μήκος της άκρης ξεκινώντας με BAT/G/USB.
3. Για την άκρη RST/5V/ARef, κόψτε 4 ακίδες και 6 ακίδες. Οι 4 ακίδες πηγαίνουν μεταξύ 5V και A0 και οι 6 ακίδες μεταξύ A4 και 3V.
4. Συγκολλήστε όλες τις καρφίτσες μία προς μία, βεβαιωθείτε ότι το Arduino ταιριάζει απόλυτα με το μαύρο πλαστικό.
5. Αφαιρέστε το από το breadboard και ελέγξτε ξανά το κάτω μέρος για να επιβεβαιώσετε ότι οι καρφίτσες φαίνονται όπως στην εικόνα.

Τώρα είμαστε έτοιμοι να το κολλήσουμε στο PCB!

1. Τοποθετήστε το Arduino όπως φαίνεται στην εικόνα.
2. Βεβαιωθείτε ότι το καλώδιο δεδομένων της υποδοχής LED βρίσκεται κάτω από το κενό A1/A2/A3.
3. Χρησιμοποιήστε ταινία για να συγκρατήσετε το εξάρτημα στο PCB εάν είναι απαραίτητο και κολλήστε το στην πλακέτα από την κάτω πλευρά.
4. Κόψτε τις πλεονάζουσες καρφίτσες χρησιμοποιώντας τους διαγώνιους κοπτήρες έκπλυσης. Να είστε προσεκτικοί - αυτό μπορεί να στείλει τα μικροσκοπικά κομμάτια καρφίτσας που πετούν με μεγάλη ταχύτητα. Θα συνιστούσα να φοράτε γυαλιά και να στοχεύετε τη σανίδα στα σκουπίδια ή πιθανώς στο άλλο σας χέρι.

Βήμα 5: Περισσότερα εξαρτήματα

Τώρα είμαστε έτοιμοι να κολλήσουμε τα υπόλοιπα εξαρτήματα στο PCB.

Πρώτον, πρέπει να κολλήσουμε ένα επιπλέον καλώδιο στην κάτω πλευρά του πίνακα. Σημειώστε το κίτρινο σύρμα στη δεξιά πλευρά της πρώτης εικόνας!

Μόλις γίνει αυτό και το υπερβολικό κόψιμο, ήρθε η ώρα για το μικρόφωνο.

1. Πρώτα, κολλήστε τις τρεις ακίδες στην πλακέτα μικροφώνου. Σημειώστε ότι για αυτό το στοιχείο, είναι καλό (ακόμη και επιθυμητό) να βρίσκεται σε γωνία με το PCB - σημειώστε τη δεξιά πλευρά της δεύτερης εικόνας. Ο ευκολότερος τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι να κολλήσετε τις καρφίτσες ενώ πιέζονται σε μια σανίδα ψωμιού και να αφήσετε την πλακέτα μικροφώνου να ακουμπήσει σε γωνία προς τη σανίδα.
2. Προαιρετικά, κόψτε το ποτενσιόμετρο μικροφώνου. ΠΟΛΥ ΠΡΟΣΟΧΗ χρησιμοποιήστε ένα μικρό κατσαβίδι για να περιστρέψετε το ποτενσιόμετρο δεξιόστροφα (υποδεικνύεται στην τρίτη εικόνα). Σημειώστε ότι είναι ένα πολύ λεπτό συστατικό και μπορεί να σπάσει εύκολα. Θα κάνει μόνο μια μερική επανάσταση, μην το πιέζετε άλλο. Το κόψιμο του ποτενσιόμετρου δεξιόστροφα μειώνει τη δύναμη του ενισχυτή, γεγονός που καθιστά το μικρόφωνο λιγότερο ευαίσθητο και επιτρέπει καλύτερη ποιότητα σε πραγματικά δυνατά περιβάλλοντα (όπως ένα νυχτερινό κέντρο διασκέδασης ή ένα μουσικό φεστιβάλ). Ωστόσο, σημειώστε ότι θα δυσκολέψει τα εφέ να ενεργοποιηθούν σε πιο ήσυχα περιβάλλοντα, όπως να ακούτε μουσική στο σπίτι.
3. Χρησιμοποιήστε ένα πιστόλι θερμής κόλλας για να στρώσετε μια κόλλα κόλλας στη θέση που υποδεικνύεται στην τρίτη εικόνα.
4. Πιέστε το μικρόφωνο στο PCB στη θέση που υποδεικνύεται - οι ακίδες πρέπει να βρίσκονται στη δεύτερη σειρά προς τα κάτω, στα ίχνη #17-19.
5. Αναποδογυρίστε το PCB και κολλήστε τις ακίδες. Κόψτε κάθε περίσσεια.

Τώρα, ας κάνουμε το Micro USB breakout.

1. Σε αντίθεση με το μικρόφωνο, θέλουμε η πλακέτα Micro USB να είναι τετράγωνη με τις ακίδες. Αυτό συμβαίνει έτσι ώστε το καλώδιο USB να βγαίνει παράλληλα από την πλακέτα όταν είναι συνδεδεμένο και να μην παρεμβαίνει στο PCB. Φροντίστε να το στηρίξετε ενώ κολλάτε τις καρφίτσες και ενώ το κολλάτε στον πίνακα. Και πάλι, δείτε τη δεύτερη εικόνα για τον τελικό προσανατολισμό.
2. Μπορείτε και πάλι να χρησιμοποιήσετε θερμή κόλλα για να τοποθετήσετε εκ νέου το ξεμπλοκάρισμα στη σωστή θέση. Οι καρφίτσες πρέπει να βρίσκονται στην κάτω σειρά (ΟΧΙ οι δύο σειρές ισχύος), στα ίχνη #15-19.
3. Ενισχύστε το χώρο κάτω από τον πίνακα με επιπλέον θερμή κόλλα, όπως απαιτείται. Αυτό παρέχει την απαραίτητη δύναμη, καθώς η θύρα μπορεί να δέχεται δυνάμεις ροπής από το προσαρτημένο καλώδιο USB.

Τέλος, πρέπει να συγκολλήσουμε το κουμπί και το ποτενσιόμετρο.

1. Ξεκινήστε με το κουμπί. Διευρύνετε λίγο τα πόδια του και τοποθετήστε το στη θέση που φαίνεται στην εικόνα.
2. Μπορείτε να λυγίσετε τα πόδια προς τα μέσα στην κάτω πλευρά για να κρατήσετε το κουμπί στη θέση του.
3. Συγκολλήστε κάθε ένα από τα πόδια από την κορυφή του πίνακα.
4. Τώρα τοποθετήστε το ποτενσιόμετρο όπως φαίνεται. Σημειώστε ότι οι καρφίτσες βρίσκονται στην κορυφή της εικόνας.
5. Στερεώστε το στον πίνακα προσωρινά με λίγη ταινία και κολλήστε το από την κάτω πλευρά του πίνακα.

Βήμα 6: Τελική καλωδίωση

Θα κρατήσω τις οδηγίες σύντομες, αλλά πρέπει να ολοκληρώσουμε την καλωδίωση στην κάτω πλευρά του πίνακα.

1. Συγκολλήστε τα μαύρα και κίτρινα σύρματα επάνω αριστερά στην πρώτη εικόνα. Αυτά παρέχουν το εύρος τάσεων που θα εξάγει το ποτενσιόμετρο.
2. Συγκολλήστε τα ασπρόμαυρα καλώδια κάτω δεξιά στη δεύτερη εικόνα. Αυτά παρέχουν καλωδίωση γείωσης και εξόδου για το μικρόφωνο.
3. Επιβεβαιώστε ότι όλα τα καλώδια είναι παρόντα όπως φαίνεται στην εικόνα.

Τελειώσαμε με το κάτω μέρος! Μπορείτε προαιρετικά να τοποθετήσετε ζεστή κόλλα στρατηγικά για να συγκρατήσετε τα καλώδια και να παρέχετε προστασία από σορτς - αν και συνήθως δεν ασχολούμαι.

Βήμα 7: Καλωδίωση της τροφοδοσίας του συνδετήρα LED

Η υποδοχή LED πρέπει να αντλεί ενέργεια απευθείας από την είσοδο USB. Ας το κολλήσουμε στη θέση του τώρα.

1. Κρατήστε τη φίσα με τον αντίχειρά σας κάτω στην πλακέτα, στην τελική της θέση (δείτε την εικόνα 2).
2. Θα απογυμνώσουμε ένα μικρό μήκος (1-2mm) σύρματος και θα το κολλήσουμε απευθείας στην κορυφή των υπαρχόντων αρμών συγκόλλησης στη δεύτερη από την κάτω σειρά.
3. Κόψτε και απογυμνώστε το καθένα από τα δύο σύρματα ανάλογα. Όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα, το κάτω σύρμα πρέπει να στερεωθεί στην ένωση 5V και το επάνω σύρμα πρέπει να στερεωθεί στο GND.
4. Κασσίτερος και τα δύο απογυμνωμένα μέρη του σύρματος.
5. Συγκολλήστε τα προσεκτικά στις υπάρχουσες συνδέσεις συγκόλλησης. Βεβαιωθείτε ότι το καλώδιο 5V δεν συνδέεται με το ίχνος στα αριστερά του, καθώς αυτό μεταφέρει σήμα 3.3V και αυτό θα μπορούσε να σκοτώσει το Arduino σας. Συνιστάται να ελέγξετε ότι δεν υπάρχει αγωγιμότητα μεταξύ των δύο ιχνών με ένα πολύμετρο, προτού ενεργοποιήσετε την πλακέτα.
6. Κολλήστε ζεστά το βύσμα LED στον πίνακα και ενισχύστε το με άφθονη κόλλα.

Επιβεβαιώστε ότι ο πίνακας σας μοιάζει με τη φωτογραφία!

Βήμα 8: Σύνδεση με τον πίνακα

Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι με τους οποίους μπορείτε να συνδεθείτε στον πίνακα.

• Για τον προγραμματισμό του Arduino, συνδέστε τη θύρα USB απευθείας σε αυτήν (εικόνα 1).
• Για λειτουργία LED, συνδέστε τη θύρα USB στο κάτω μέρος και συνδέστε τα LED (εικόνα 2).

Βήμα 9: Τελειώνοντας τις πινελιές

Τα εξαρτήματα είναι όσο το δυνατόν πιο συμπαγή, οπότε μέρος του PCB παραμένει κενό. Μπορείτε να το κόψετε προσεκτικά όπως φαίνεται στην εικόνα. Δεν είμαι σίγουρος για τον καλύτερο τρόπο για να το κάνω αυτό ακριβώς - χρησιμοποιώ μερικούς κόφτες καλωδίων βαρέως τύπου, αλλά πιθανότατα θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα πριόνι αν προσέχετε. Το κόψιμο των υφιστάμενων οπών το κάνει λίγο πιο εύκολο.

Μόλις αφαιρέσετε την περίσσεια, θα συνιστούσα να τρίψετε τις άκρες και τις γωνίες με λίγο γυαλόχαρτο, καθώς το PCB μπορεί να είναι αρκετά αιχμηρό.

Όλη αυτή η μονάδα μπορεί να τυλιχτεί σε κάποια μεγάλη ταινία θερμοσυρρίκνωσης με τρύπες κομμένες για πρόσβαση στα χειριστήρια και τις θύρες.