Elektrický motýľ: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Toto je veľmi cool viacfarebný motýľ, ktorý som vyrobil - vyžaduje minimálne časti a programovanie!

Okrem samotného motýľa - ukazuje niekoľko veľmi efektívnych techník, kde si môžete vyrobiť vlastné PCB na domácej fréze na siluety z pravidelne komerčne dostupných medených pások - ktoré je možné umiestniť na akýkoľvek typ povrchu!

Očividne - niečo také by sa dalo ľahko vytvoriť prostredníctvom komerčne vyrobenej dosky s plošnými spojmi - ale ak chcete ušetriť na tom, aby ste jeden vyrobili, chcete vytvoriť vzory LED na neštandardnom materiáli (napríklad na zrkadle alebo okne) ako sklolaminátová doska plošných spojov) - alebo dokonca niečo so zakriveným povrchom - túto metódu je možné použiť na lacné prilepenie stôp medenej PCB na takmer akýkoľvek druh povrchu.

To sa dá ľahko vykonať pri veciach, ako sú LED diódy, ktoré majú veľké rozstupy vývodov, ale je to ťažšie, keď použijete jemnejšie, menšie šikmé časti. Túto techniku je teda možné použiť selektívne-t. J. Použiť ako počítač bežnú dosku (Arduino) a medené leptané doma na miestach, kde chcete pri umiestňovaní diód LED extrémne prispôsobiť.

Na vytvorenie tohto projektu som použil nasledujúce:

• Osobná rezačka vinylu/papiera Silhouette Cameo - na vytváranie DPS
• Arduino UNO - používa sa ako obvodový programátor
• Laserová rezačka na diely (drevo - akryl - čokoľvek) (ak nemáte laser, môžete použiť aj niečo iné)

Skutočné časti sú:

• Procesor ATTiny75 za 1 dolár
• 22 NeoPixels - (sériovo riadené, trojfarebné LED diódy)
• 2x3 hlavička
• Medená fólia

Všetok softvér bol vytvorený v Arduino IDE - pomocou knižníc Adafruit NeoPixel a libarií ATTiny od spoločnosti Board Manager.

K tomuto existujú dva základné spôsoby:

Jednoduchý spôsob: Mám vlastnú dosku (ako Arduino), ktorú budem používať na ovládanie LED diód. Vytvorím iba dosku plošných spojov pre diódy LED - a pripojím ju k svojmu arduinu.

Tvrdší (a lacnejší) spôsob: Všetko urobím na 100% sám. Nepotrebujem Arduino a namiesto toho použijem ATTiny85 za 1 dolár. Je to ťažšie, pretože robiť všetky výtvarné umenie na vinylových rezačkách typu Silouette alebo CriCut je ťažšie.

Krok 1: Návrh

LED diódy sú každý NeoPixels. Jedná sa o úžasné, individuálne ovládateľné, viacúrovňové (rozjasňuje), veľmi svetlé, RGB LED zariadenia, ktoré majú iba 4 piny: VccGndData InData Out. Myšlienka teda je, že ich môžete reťaziť a ovládať jednotlivé červené-zelené-modré. farebné úrovne každého - všetko z jedného kolíka na vašom CPU. Ešte lepšie je, že knižnica Adafruit NeoPixel pre Arduino vám ponúka bežný spôsob, ako s nimi behať v priebehu niekoľkých sekúnd.

Ak sa chystáte navrhnúť dosku CPU v tomto dizajne (pomocou štandardného Arduina), potrebujete iba základnú stopu Neopixelu (odporúča sa, aby ste ku každému pripojili aj kryt bypassu). Priložený súbor footprint.svg je v zásade to, čo potrebujete, aby ste mohli začať. Získate tak obrysy pre medenú fóliu pre NeoPixles a kondenzátory. Môžete to otvoriť priamo v Inkscape, spojiť všetky +5v piny a všetky uzemňovacie piny dohromady-potom prepojiť všetky piny vstupu a výstupu dát dohromady.

Uistite sa, že to zmeníte na správne rezné cesty, ktoré môžete použiť na svojom vynalskom rezači, ako som ukázal vyššie - a ste hotoví. Na to nepotrebujete ani „skutočný“program na návrh DPS.

Nie je to nevyhnutné pre NeoPixel, kde sú kolíky pomerne veľké a ľahko spájkovateľné - ale z kúska pásky Kapton je možné vystrihnúť jednoduchú vrstvu Soldermask. Bude to vyzerať ako veľký kus pásky s niekoľkými malými obdĺžnikmi vystrihnutými pre spájkovacie podložky, ktorý bude umiestnený na celú vašu medenú oblasť.

Krok 2: Návrh CPU

Ak ste ambicióznejší, môžete lepty pre samotný CPU vytvoriť priamo vo svojej medenej fólii.

Je to ťažšie kvôli menším kolíkom na zariadení ATTiny85 a potrebe získať veľmi malé leptané medené fólie, ale je to ľahko uskutočniteľné.

To sa asi najlepšie dá urobiť v „skutočnom“programe pre návrh DPS (použil som Eagle).

Do svojho návrhu som zahrnul aj napájací/ladiaci konektor (a niekoľko obtokových kondenzátorov).

Povieme si viac o ťažkostiach pri rezaní medi v týchto malých geometriách.

Krok 3: Vytváranie vrstiev

Krok 4: Zostavenie obvodu

Medené stopy je možné umiestniť do vášho návrhu.

V mojom prípade - použil som laserom rezaný kus dreva (obrys priloženého súboru SVG).

Použil som prenosovú pásku na označenie, aby som odstránil medenú fóliu z podložky a umiestnil ju na drevo. Ak ste sa rozhodli urobiť vrstvu Kaptonovej vojskovej masky - teraz by sa preniesla na drevo nad meďou.

Spájkovanie na medenú fóliu je trochu ťažké, pretože na rozdiel od bežných obvodových dosiek je meď priľnavá k podkladu (drevu) iba lepidlom, ktoré sa nelepí tak tvrdo ako meď bežnej dosky s plošnými spojmi. Ak teda nie ste opatrní (najmä pod horúčavou spájkovačky) - debnár sa môže posúvať alebo posúvať. Použitie Kaptonovej masky pomôže udržať meď trochu na mieste a trochu to uľahčí.

Ďalšou veľkou vecou, na ktorú by ste si mali dať pozor, je, že NeoPixels údajne trochu netoleruje prebytočné teplo. Pri spájkovaní teda použite veľa spájkovacieho tavidla (ja používam pero bez čistiaceho toku), naneste väčšinu tepla a spájky na medenú stopu a teplo rýchlo odstráňte, akonáhle spájka prúdi na kolík NeoPixel. (Soldermask tiež pomôže znížiť množstvo potrebnej spájky, pretože nebude stekať po pokrytej oblasti stopy).

Zistilo sa mi najľahšie použiť malú bodku „lepivého lepidla“na zlepenie NeoPixelov na miesto pred spájkovaním. To držalo diely na svojom mieste, čím bolo spájkovanie rýchlejšie, a preto vyžadovalo menej tepla. Lepidlo Tacky Glue sa tiež rýchlo prichytí, čo umožní, aby sa diely neposúvali hneď po umiestnení. Odumiera (v malých množstvách) na gumovú konzistenciu, ktorá umožňuje odstránenie častí, ak je potrebná akákoľvek výmena alebo prepracovanie.

Krok 5: Pridanie CPU

Ak chcete vytvoriť vlastné leptu pre procesor (a ladiaci konektor), je to o niečo ťažšie ako robiť diódy LED. Dôvodom je, že zahrnuté geometrie sú menšie a jemnejšie a vyžadujú presnejšie rezy z vašej rezačky vinylu.

Zistil som, že pri strihaní pásky z medenej fólie poskytuje voskový papier, na ktorý je páska prilepená, relatívne malú priľnavosť. To znamená, že keď sa pokúšate o menšie geometrie, majú tendenciu kĺzať po podložke.

Aj keď som sa pohrával s veľkým počtom nastavení rezu, najlepším riešením, ktoré som našiel, bolo použiť podklad so silnejšou priľnavosťou. Vinyl funguje dobre, ale nefunguje dobre s prenosovou páskou, ktorá umožňuje odstránenie medi z vinylu (a jeho umiestnenie na drevo). Okruh môžete nechať na vinyle, ale pri spájkovaní má tendenciu sa topiť - nie je to teda nemožné, ale ťažšie sa montuje. (Vinyl som použil ako substrát v niekoľkých rôznych prevedeniach).

(Fungujú aj číre transparentné fólie alebo chrániče plechov - a sú o niečo lepšie v tom, že sú hrubšie. Tieto je možné použiť pri návrhoch, keď chcete voľne stojace obvody a nechcete substrát podložený lepidlom) - ale opäť sa tavia, pokiaľ nie sú spájkované veľmi opatrný.

Najlepším riešením, ktoré som našiel, bolo použiť ako substrát Kaptonovu pásku. Kaptonová páska veľmi dobre odoláva teplu spájkovania, funguje ako predná maska a je lepená. Jedinou nevýhodou je, že je zvyčajne veľmi tenký. Až tak, že som s ním ťažko pracoval, pokiaľ som ho nezdvojnásobil, aby bol dvakrát taký hrubý a pevný.

Vďaka väčšej priľnavosti medi k Kaptonu je možné rezať jemnejšie detaily, ako sú vodiče CPU. Keď to bolo hotové, prilepil som Kaptona na zadnú stranu drevenej podložky motýľa.

Krok 6: Softvér

Softvér bol vytvorený ako skica Arduino pomocou knižnice Adafruit NeoPixel.

Aj keď sa to môže zdať triviálne, veľa vzorov sa zaoberalo vzormi motýľa. Kód bol napísaný tak, aby sa striedal medzi dvoma režimami každých niekoľko sekúnd:

MODE ONE - Color wipe - pranie až po rôzne farby, rýchlo sa meniace farby. Pri výbere „farby“- Použil som algoritmus na vymazanie medzi „hodnotami“farby - pričom každá hodnota bola odoslaná prostredníctvom funkcie prevodu HSB na RGB (kde bola sýtosť a jas vždy maximálna) - na dosiahnutie maximálnej brilancie farieb.

DRUHÝ REŽIM - Prevádzkuje:

• Bolo vytvorených 6 alebo 8 rôznych vopred určených „vzorov“skupiny segmentov. Kód by náhodne vybral jeden z nich

• Každý vzor vyžadoval vyplnenie vopred určených segmentov v jednej z 2, 3 alebo 4 rôznych farieb. Každá farba bola náhodne vybraná jednou z týchto dvoch metód:

  • Na výber z jednej zo 6 farieb maximálnej úrovne (červená, zelená, modrá, žltá atď.).
  • Vybraté z náhodného HUE - (pomocou rovnakého generátora odtieňa v režime One)
• Výsledný farebný vzor bol spustený pomocou funkcie vyblednutia, ktorá poskytla plynulé vyblednutie z jedného vzoru na druhý - a držala ho tam niekoľko sekúnd, než pokračoval do ďalšieho.

Oba režimy sa budú striedať každých 10 alebo 15 sekúnd.

Krok 7: Programovanie

Teraz teda máme na našej DPS úplne nový ATTiny85 a musíme ho naprogramovať. Keďže som na to použil Arduino SDK, musíme do zariadenia umiestniť program („skica“) a bootloader Arduino.

Ako programátor v systéme som použil samotné Arduino Uno.

Priložený diagram ukazuje, ako som pripojil Uno k svojmu obvodu ATTiny85. V skutočnosti som urobil opatrenia, aby to bolo možné vykonať jedným z dvoch rôznych spôsobov:

1. prostredníctvom hlavičky ladenia, ktorú som pridal na dosku
2. prostredníctvom veľa ladiacich testovacích bodov, ktoré som pridal na tabuľu. Tieto je možné použiť tak, že zväzok pružinových kolíkov pripevníte k doske pomocou laserom rezaného akrylového držiaka, ktorý ich drží v presnej polohe.

Robiť to:

• Pripojte Arduino Uno k počítaču a otvorte Arduino SDK.
• Otvorte vstavanú skicu „Ardunio ako ISP“. Skompilujte a aktualizujte túto skicu - teraz je Uno ISP.
• V Arduino „Boards Manager“- nainštalujte balík dosiek pre sériu ATTiny.
• Zatvorte skicu Uno ISP a otvorte svoju skicu pre kód Butterfly.
• Vyberte „Typ dosky“je ATTiny85 - vyberte 8Mhz interný oscilátor.
• V časti „Programátor“vyberte „Uno ako ISP“
• Vyberte „Nahrávač bootloader“(urobte to iba PRVÝ ČAS pre tento čip - opakovanie by nemalo byť potrebné)
• Potom, čo to urobíte - teraz môžete urobiť „Nahrať program s ISP“a odoslať svoj náčrt na server ATTiny85.

Krok 8: Konečná montáž

Laserom boli vyrezané ďalšie dve časti dreva - obrys motýlích krídel. Boli natreté matnou čiernou farbou.

Kus akrylu dostal „matný“vzhľad brúsením brúsnym papierom s hrubou zrnitosťou. Z tohto akrylu boli vyrezané jednotlivé časti drevenej plochy.

Rezané akrylové časti boli umiestnené do najvyššieho dreveného kusu. Mohli byť lepené, ale tolerancie akrylových rezov a farby na dreve umožnili ich zachovanie bez lepidla.

Tieto sekcie boli potom zlepené dohromady s malými škvrnami lepivého lepidla - čo by v prípade potreby umožnilo ich demontáž.