LED nálada: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Nedávno som narazil na LED kocku od Grega Davilla. Je to skvelé umelecké dielo. Inšpirovaný tým, dokonca aj ja som chcel niečo také urobiť. Ale tento bol mimo mojej ligy. Rozhodol som sa urobiť jeden krok za druhým a urobil som menšiu verziu LED Cube ako žiarovky nálady. Môže to byť dobrý východiskový bod pre zoznámenie sa s hardvérom, ktorým sú väčšinou diódy LED a mikrokontroléry, a so softvérom na ich ovládanie (vytváranie animácií).

V tomto návode vám ukážem, ako som vyrobil LED kocku pomocou populárnych LED diód WS2812.

Začnime

Krok 1: Veci, ktoré budete potrebovať

96x LED diódy WS2812

6x DPS

1x Arduino Nano

Napájanie 1x 5V/1A

Krok 2: Plán

V pláne je vyrobiť náladovú lampu. Chcel som, aby to bolo jednoduché, a tak som sa rozhodol použiť populárne LED diódy WS2812 s individuálne adresovateľnosťou. LED diódy sú zapojené do kaskády, čo znamená, že môžete ovládať ľubovoľný počet LED diód iba pomocou jednej signálnej linky/vodiča z mikrokontroléra. Vďaka tomu je zapojenie veľmi jednoduché.

LED diódy sú k dispozícii iba vo formáte SMD. Ďalším krokom bude teda návrh PCB.

Ďalším krokom je návrh a 3D tlač štruktúry, ktorá udrží DPS v tvare kocky.

LED diódy budú ovládané pomocou Arduino Nano. Posledným krokom bude návrh a 3D tlač krytu pre Arduino.

Krok 3: Navrhovanie DPS

Na navrhovanie DPS môžete použiť ľubovoľný softvér, ktorý sa vám páči. Používam EasyEDA, pretože je vhodná pre nováčikov ako som ja. Prikladám schému. Kliknutím sem stiahnete súbory Gerber pre DPS.

LED dióda má 4 piny:

1. VDD - 5V
2. DOUT - Signal Out
3. VSS - Zem
4. DIN - vstup signálu

Ako už bolo spomenuté, LED diódy sú zapojené v kaskáde, čo znamená, že signál prichádza z mikrokontroléra do 1. LED na kolíku DIN. Z kolíka DOUT prechádza signál na kolík DIN 2. LED diódy.

Pri návrhu DPS som uvažoval o ručnom spájkovaní LED diód, a tak som medzi LED diódami ponechal dostatočný priestor na to, aby sa spájkovačka dostala na podložky. Ale neskôr, ako uvidíte, som prešiel s reflow spájkovaním s mojím provizórnym nastavením, pretože táto metóda je rýchla a úhľadná (a uspokojujúce sledovať), ak je vykonaná správne.

Akonáhle dokončíte návrh DPS, dajte si ju vyrobiť od výrobcu podľa vášho výberu. Vybral som JLCPCB kvôli jeho rýchlej službe.

Krok 4: Zostavenie dosiek plošných spojov

Najprv som začal ručne spájkovať LED diódy jednu po druhej. Výsledok nebol dobrý a LED sa prehrievali, čo nie je dobré znamenie. Je to tiež časovo náročný proces a spájkovanie 96 LED diód bude vyžadovať veľa času.

Najpoužívanejšia metóda na spájkovanie súčiastok SMD sa nazýva Reflow Soldering. Pri tejto metóde sa na podložky na doske plošných spojov nanáša spájkovacia pasta (zmes spájky a taviva) a na ňu sa umiestnia súčiastky. Spájkovacia pasta sa potom nechá roztaviť alebo „pretaviť“zahriatím v reflow peci. Je to rýchla a úhľadná metóda, ak sa vykonáva správne.

Použitie tejto metódy znamená, že budem potrebovať pec Reflow. Potom som si však spomenul na projekt Moritza Königa, v ktorom použil starú žehličku a Wemos na reguláciu teploty. Jediná vec, ktorú som mal po ruke, bola žehlička, ktorá sa stále používala. Teplota železa pri maximálnom nastavení dosahovala asi 220 stupňov Celzia a spájkovacia pasta, ktorú som kúpil, sa topí pri 183 stupňoch. Keď sa pozrieme na profil teploty spájkovania pri pretavení z technického listu LED, vidíme, že maximálna teplota (Tp) je 240 stupňov po dobu 10 sekúnd. Všetko vyzerá sľubne a tak som to skúsil.

Pastu som nanášal na podložky špáradlom a umiestnil komponenty. Umiestnenie nie je kritické, pretože spájka pri roztavení priťahuje komponenty na miesto. Položil som DPS na žehličku, ako je znázornené na fotografii, a zapol som žehličku. Keď sa všetka spájka roztavila, žehličku som vypol a odstránil som dosku plošných spojov zo žehličky.

Fungovalo to ako pochúťka!

Krok 5: Zostavenie kocky

3D som vytlačil štruktúru, aby držal DPS na mieste. Tu sú priložené 3D súbory. Musíte vytlačiť 1x kostru a 6x držiak. Pripevnite držiaky na zadnej strane DPS pomocou lepidla, ako je znázornené na obrázku. PCB je potom možné zacvaknúť na miesto na kostrovej štruktúre. Je to trecie fit. Môže byť potrebné brúsenie.

Vykonajte zapojenie podľa schémy. Tu môže byť spájkovanie trochu ošemetné.

Krok 6: Zostavenie základne

Tu sú priložené 3D súbory pre základňu. Na základni bude Arduino Nano. Do kocky pôjdu celkom 3 drôty, tj. DIN, 5V a GND. Napájam kocku pomocou nabíjačky USB telefónu. Zaistite, aby bol schopný pracovať najmenej 1A.

Kolík DIN je možné pripojiť k akémukoľvek z digitálnych pinov na Arduine. Vybral som si D4.

Krok 7: Čas na kódovanie

Zatiaľ budem používať ukážkový náčrt z knižnice FastLED. Nainštalujte knižnicu pomocou Správcu knižníc. Otvorte DemoReel100 z ukážkových skíc. Súbor> Príklady> FastLED> DemoReel100

Pred nahraním kódu vykonajte nasledujúce zmeny:

• Definujte DATA_PIN (pin na Arduine, ku ktorému je pripojená DIN kocky) čomukoľvek, čo ste vybrali. V mojom prípade 4 (digitálny kolík 4)
• Definujte LED_TYPE ako WS2812
• Definujte NUM_LEDS ako 96

A kliknite na položku Nahrať!

Krok 8: Užite si to

Zapnite lampu a užívajte si jej pozeranie!

Ďakujem, že ste sa držali až do konca. Dúfam, že sa vám tento projekt páči a že ste sa dnes dozvedeli niečo nové. Dajte mi vedieť, ak si jeden vyrobíte pre seba. Prihláste sa na odber môjho kanála YouTube a získajte viac takýchto projektov. Ešte raz ďakujem!

Krok 9: Plány do budúcnosti

• Pripojenie kocky k internetu (IoT) pomocou ESP8266 a upozornenie na každú udalosť.
• Vytváranie vlastných animácií.

Druhé miesto v súťaži Make it Glow