Električni metulj: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

To je zelo kul večbarvni metulj, ki sem ga naredil - zahteva minimalne dele in programiranje!

Poleg samega metulja - prikazuje nekaj zelo kul tehnik, kjer lahko izdelate lastne PCB -je na domačem rezalniku s silhueto iz redno komercialno dostopnega bakrenega traku - ki ga lahko položite na katero koli površino!

Očitno - kaj takega bi lahko preprosto ustvarili s komercialno tiskanim vezjem - če pa želite prihraniti stroške, da bi ga izdelali, želite ustvariti LED vzorce na nestandardnem materialu (na primer ogledalo ali okno kot PCB iz steklenih vlaken) - ali celo nekaj z ukrivljeno površino - to metodo lahko uporabimo za poceni lepljenje sledi bakrenih PCB na skoraj vse vrste površin.

To je enostavno narediti za stvari, kot so LED diode, ki imajo velike odseke svinca - vendar postane težje, ko uporabljate bolj fine in manjše dele. Tako lahko to tehniko uporabljamo selektivno-to je, da kot računalnik uporabimo ploščo, ki ni na voljo za prodajo (Arduino), in bakroreze iz bakra, narezane doma, za kraje, kjer želite izjemno prilagoditi namestitev LED.

Za ustvarjanje tega projekta sem uporabil naslednje:

• Osebni rezalnik za vinil/papir Silhouette Cameo - za ustvarjanje tiskanih vezij
• Arduino UNO - uporablja se kot programer v tokokrogu
• Laserski rezalnik za dele (les - akril - karkoli) (če nimate laserja, lahko uporabite nekaj drugega)

Dejanski deli so:

• Procesor ATTiny75 za 1 dolar
• 22 NeoPixels - (serijsko vodene, tribarvne LED)
• 2x3 glava
• Bakrena folija

Vsa programska oprema je bila narejena v Arduino IDE - z uporabo knjižnic Adafruit NeoPixel in knjižnic ATTiny iz upravitelja upraviteljev.

K temu lahko pristopite na dva temeljna načina:

Enostaven način: Imam svojo ploščo (kot Arduino), ki jo bom uporabil za nadzor LED. Ustvaril bom samo tiskano vezje za LED - in ga priklopil na svoj arduino.

Težji (in cenejši) način: vse bom naredil 100%. Ne potrebujem Arduina in namesto tega bom uporabil ATTiny85 za 1 USD. To je težje, ker je težje narediti vso fino umetnino na rezalniku za vinil Silouette ali CriCut.

1. korak: Oblikovanje

Vsaka LED dioda je NeoPixels. To so čudovite, individualno nadzorovane, večstopenjske (posvetlijo), zelo svetle, RGB LED naprave, ki imajo samo 4 zatiči: VccGndData InData Out. Zato je ideja, da jih lahko povežete, medtem ko nadzorujete posamezno rdeče-zeleno-modro barvne ravni vsakega - vse z enim samim zatičem na procesorju. Še bolje, knjižnica Adafruit NeoPixel za Arduino vam ponuja preprost način za zagon s temi v nekaj sekundah.

Če se vzdržujete oblikovanja svoje procesorske plošče po tej zasnovi (z uporabo standardnega Arduina), potrebujete le osnovni odtis Neopixela (priporočljivo je, da pri vsakem vključite tudi obvodno kapico). Priložena datoteka footprint.svg je v bistvu tisto, kar potrebujete za začetek. Tako boste dobili obrise bakrene folije za NeoPixles in kondenzatorje. To pravico lahko odprete v Inkscapeu, povežete vse +5v nožice in vse ozemljitvene zatiče-nato vse verige za vnos podatkov in izhod podatkov povežete skupaj.

Ne pozabite to spremeniti v ustrezne poti rezanja, ki jih lahko uporabite na rezalniku vynal, kot sem prikazal zgoraj - in končali ste. Za to ne potrebujete niti "pravega" programa za oblikovanje tiskanih vezij.

Za NeoPixel, kjer so zatiči precej veliki in jih je enostavno spajkati, to v resnici ni potrebno, vendar je enostavno plast Soldermask izrezati iz kosa Kaptonovega traku. To bo videti kot velik kos traku z izrezanimi majhnimi pravokotniki za spajkalne ploščice, ki jih postavite na celotno bakreno površino.

Korak: Oblikovanje procesorja

Če ste bolj ambiciozni, lahko v svoji bakreni foliji ustvarite jedkanice za sam CPU.

To je težje doseči zaradi manjših zatičev na napravi ATTiny85 in potrebe po zelo majhnih jedkanicah iz bakrene folije, vendar je to enostavno izvedljivo.

To je verjetno najbolje narediti v "pravem" načrtovalnem programu za PCB (uporabil sem Eagle).

V svojo zasnovo sem vključil tudi priključek za napajanje/odpravljanje napak (in nekaj obvodnih kondenzatorjev).

Več bomo govorili o težavah pri rezanju bakra v tako majhnih geometrijah.

3. korak: Ustvarjanje plasti

4. korak: Sestavljanje vezja

Na vašo zasnovo lahko postavite bakrene sledi.

V mojem primeru - uporabil sem lasersko rezan kos lesa (oris priložene datoteke SVG).

Uporabil sem trak za prenos znakov, da odstranim bakreno folijo z njene podlage in jo položim na les. Če bi se odločili za nanos spajkalne maske Kapton - bi jo zdaj prenesli na les nad bakrom.

Spajkanje na bakreno folijo je nekoliko težavno, saj se baker za razliko od običajnega vezja lepi na podlago (les) le s svojim lepilom, ki se ne drži tako močno kot baker običajnega vezja. Če torej niste previdni (zlasti pod vročino spajkalnika) - lahko baker zdrsne ali se premakne. Z uporabo spajkalne maske Kapton boste baker nekoliko zadržali na mestu in to nekoliko olajšali.

Druga pomembna stvar, na katero morate biti pozorni, je, da so poročali, da NeoPixels nekoliko prenaša odvečno toploto. Zato pri spajkanju uporabite veliko spajkalnega toka (uporabljam peresnik, ki ni čist), večino toplote in spajkanja nanesite na bakreno sled in hitro odstranite toploto, ko spajka priteče na zatič NeoPixel. (Soldermask bo pripomogel tudi k zmanjšanju potrebne količine spajkanja, saj ne bo tekel po pokriti površini sledi).

Najlažje se mi je z majhno piko "Tacky Glue" zlepil NeoPixels na svoje mesto pred spajkanjem. S tem so bili deli pritrjeni, kar je omogočilo hitrejše spajkanje in tako zahtevalo manj toplote. Tacky Glue se tudi hitro lepi, kar omogoča, da deli ne zdrsnejo takoj po namestitvi. Umre (v majhnih količinah) v obliki gumijaste konsistence, ki omogoča odstranitev delov, če je potrebna kakršna koli zamenjava ali predelava.

5. korak: Dodajanje procesorja

Če želite sami narediti jedkanje za CPE (in odpravljalec napak), je to nekoliko težje kot pri LED. Razlog je v tem, da so geometrije manjše in drobnejše, kar zahteva natančnejše rezanje vašega rezalnika za vinil.

Ugotovil sem, da pri rezanju traku iz bakrene folije voščeni papir, na katerega je lepljen trak, zagotavlja relativno malo oprijema. To pomeni, da ob poskusu manjših geometrij ponavadi drsijo po podlogi.

Čeprav sem se igral z množico nastavitev rezanja, je bila najboljša rešitev, ki sem jo našel, uporaba podlage z močnejšim oprijemom. Vinil deluje dobro, vendar ne deluje dobro s trakom za prenos znakov, kar omogoča odstranitev bakra iz vinila (in polaganje na les). Tokokrog lahko pustite na vinilu, vendar se pri spajkanju ponavadi stopi - zato ni nemogoče, vendar je težje sestaviti. (Vinil sem uporabil kot podlago v nekaj različnih izvedbah).

(Zaščitne folije ali folije iz prozorne prosojnice prav tako delujejo - in so nekoliko boljše, ker so debelejše. Te lahko uporabite za zasnove, če želite samostojna vezja in ne želite lepilne podlage) - vendar se spet topijo, razen če jih spajkamo zelo previden.

Najboljša rešitev, ki sem jo našel, je bila uporaba Kaptonovega traku kot podlage. Kapton trak izjemno dobro zadrži toploto spajkanja, deluje kot spajkalna maska in ima lepilno podlago. Edina pomanjkljivost je, da je običajno zelo tanka. Tako zelo, da sem težko delal z njim, razen če sem ga podvojil, da bi bil dvakrat debelejši in močnejši.

Z večjo lepilno trdnostjo bakra nad Kaptonom lahko izrežete drobnejše podrobnosti, kot so vodi CPE. Ko sem končal, sem Kapton prilepil na zadnjo stran lesene podloge metulja.

6. korak: Programska oprema

Programska oprema je bila narejena kot skica Arduino z uporabo knjižnice Adafruit NeoPixel.

Čeprav se morda zdi nepomembno, je bilo veliko razmišljanj o vzorcih metulja. Koda je bila napisana za izmenjavo dveh načinov vsakih nekaj sekund:

MODE ONE - Barvno brisanje - pranje različnih barv, hitro spreminjanje barv. Pri izbiri "barve" - uporabil sem algoritem za brisanje med "barvnimi" vrednostmi - vsaka vrednost je bila poslana s funkcijo pretvorbe HSB v RGB (kjer je bila nasičenost in svetlost vedno največja) - da bi dosegli največjo svetlost barv.

DRUGI NAČIN - upravljajo:

• Ustvarjenih je bilo 6 ali 8 različnih vnaprej določenih "vzorcev" skupine segmentov. Koda bi naključno izbrala eno od teh

• Vsak vzorec je zahteval polnjenje vnaprej določenih segmentov v eni od 2, 3 ali 4 različnih barv. Vsaka barva je bila naključno izbrana z eno od teh dveh metod:

  • Izbrano med eno od 6 barv najvišje ravni (rdeča, zelena, modra, rumena itd.).
  • Izbrano iz naključnega HUE - (z uporabo istega generatorja odtenkov v načinu One)
• Nastali barvni vzorec je potekal s funkcijo bledenja, ki je zagotavljala nemoteno izginjanje od enega vzorca do drugega - in ga zadržala nekaj sekund, preden je nadaljevala do naslednjega.

Oba načina bi se izmenjevala vsakih 10 ali 15 sekund.

7. korak: Programiranje

Tako imamo zdaj popolnoma nov ATTiny85 na tiskanem vezju in ga moramo programirati. Ker sem za to uporabil Arduino SDK, moramo na napravo namestiti tako program ("skica") kot zagonski nalagalnik Arduino.

Kot programerja v sistemu sem uporabil sam Arduino Uno.

Na priloženem diagramu je prikazano, kako sem priključil Uno na vezje ATTiny85. Pravzaprav sem se za to odločil na dva različna načina:

1. prek glave za odpravljanje napak, ki sem jo dodal na ploščo
2. prek kopice testnih točk za odpravljanje napak, ki sem jih dodal na ploščo. Te lahko uporabite tako, da držite kup vzmetnih zatičev na deski prek lasersko izrezanega akrilnega držala, ki jih drži v natančnem položaju.

Storiti to:

• Arduino Uno priključite na računalnik in odprite Arduino SDK.
• Odprite vgrajeno skico "Ardunio kot ponudnik internetnih storitev". Sestavite in posodobite to skico - zdaj je Uno ponudnik internetnih storitev.
• V Arduino "Boards Manager" - namestite paket plošč za serijo ATTiny.
• Zaprite skico ponudnika internetnih storitev Uno in odprite skico za kodo Butterfly.
• Izberite "Vrsta plošče" je ATTiny85 - izberite 8Mhz notranji oscilator.
• Za "Programmer" izberite "Uno kot ISP"
• Izberite "Naloži zagonski nalagalnik" (to storite samo PRVI ČAS za ta čip - ponovitev ne bi smela biti nepotrebna)
• Ko to storite - lahko zdaj naredite "Naloži program z ponudnikom internetnih storitev", da svojo skico pošljete v ATTiny85.

8. korak: Končna montaža

Lasersko izrezana sta bila še dva dela lesa - obris kril metulja. Pobarvani so bili z mat črno barvo.

Košček akrila je dobil "zamrznjen" videz tako, da ga je brusil z grobim brusnim papirjem. Iz tega akrila so bili izrezani posamezni deli lesene površine.

Rezani akrilni odseki so bili položeni v zgornji leseni kos. Lahko bi bili zlepljeni, vendar so tolerance akrilnih kosov in barve na lesu omogočile, da se obdržijo brez lepila.

Ti odseki so bili nato zlepljeni skupaj z majhnimi madeži lepljivega lepila - kar bi jih omogočilo razstavljanje, če bi bila potrebna popravila.