Vlastné prstene NeoPixel od nuly!: 8 krokov (s obrázkami)

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

Krúžky NeoPixel a vôbec NeoPixels patria k najobľúbenejším elektronickým komponentom pre výrobcov všetkých typov. Aj z dobrého dôvodu, pomocou jediného kolíka od akéhokoľvek populárneho mikrokontroléra, je Adafruit veľmi jednoduché pridanie nádherných diód LED a animácií do akéhokoľvek projektu.

Bohužiaľ sú dosť drahé a Adafruit predáva iba štyri veľkosti. To, čo si mnohí výrobcovia neuvedomujú, je, že NeoPixel je jednoducho značka Adafruit niekoľkých identických LED čipov s názvom WS2812, WS2811 a SK6812. Všetko, čo Adafruit urobí, čip vezme a položí na dosku s plošnými spojmi, pričom si vedľa toho účtuje značnú prémiu. Nie je nič zlého na tom, že to robí Adafruit, pretože robí NeoPixely prístupné pre každého, ale ak by ste si jednoducho vyrobili dosky sami, mohli by ste vytvoriť vlastné tvary akejkoľvek veľkosti alebo dizajnu za približne 15% nákladov na modely Adafruit (za 24 LED krúžok) (3 doláre). A čo je dôležitejšie, nemôžu mať žiadnu veľkosť, ktorú potrebujete! Napriek tomu sa nezdá, že by niekto vytvoril sprievodcu presne na to.

Keď som teda potreboval vlastný zložený prsteň pre svoj pracovný projekt Samus Arm Cannon (už čoskoro), prišiel som na to, prečo tento proces nezdokumentovať.

V tomto návode vám presne ukážem, ako som vyrobil tento vlastný prsteň a ako si môžete vyrobiť svoj vlastný.

Krok 1: Čo budete potrebovať:

Vždy nevyhnutné bez ohľadu na metódu:

• ws2128b LED diódy (NeoPixels)
• 1 čiapočka (1 na každé dve diódy LED) (technicky voliteľné)
• Spájkovacia pasta
• Flux (odporúčaný, ale voliteľný)

Teplovzdušná pištoľ

Ak sa rozhodnete nechať svoju dosku profesionálne vyrobiť, je to všetko, čo potrebujete. Ak sa však namiesto toho rozhodnete vyrábať dosku metódou prenosu tonera, budete potrebovať aj nasledujúce komponenty. Osobne som nepoužil metódu prenosu tonera, ale táto metóda je mimo rozsahu tohto tutoriálu. Plánujem uverejniť návod, ako presne vyrábam DPS, takže dávajte si na to pozor!

Domáca doska (metóda prenosu tonera):

• Medená plátovaná doska
• Chlorid železitý
• PCB papier
• Laserova tlačiareň
• Film spájkovacej masky (voliteľné pre spájkovaciu masku)
• Zdroj UV (voliteľné pre spájkovaciu masku)
• Priehľadnosť (voliteľné pre spájkovaciu šablónu)
• Pracovná stanica Dremel

. Tu sú všetky moje súbory, knižnice diptrace a modely.

Pre tých, ktorí sa zaujímajú o to, ako sa cena porovnáva, porovnajte ju s prstencom Adafruit 24 LED, ktorý stojí 17 dolárov+poštovné. Náklady na LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 dolárov. HyperIón: 7/100 = %0,07

Dodatočné náklady: Adafruit: (4 doláre) Poštovné, Hyperion: 1 dolár (medená doska) + 0,50 dolára (chlorid železitý) (doprava zdarma)

Celkom: Adafruit: 21 dolárov, HyperIon: 3,18 dolárov

Ako vidíte, je to oveľa lacnejšie, 15% náklady. Aj keď ignorujete dodanie, verzia HyperIon vyjde len na 3,18 dolára, čo je obrovská úspora nákladov v porovnaní so 17 dolármi.

Krok 2: Dizajn DPS prvá časť! LED umiestnenie

Prvým krokom pri vytváraní akéhokoľvek tvaru NeoPixel je umiestnenie LED diód. Vytvoril som užitočný malý dokument programu Excel, ktorý môžete použiť pre akýkoľvek návrh, ktorý chcete sledovať.

Jednoducho zadajte počet diód LED, percento prstenca, ktorý chcete pokryť, a polomer a automaticky vygeneruje súradnice polohy a uhla, na ktoré by ste mali diódy LED umiestniť. Potom môžete prejsť na najobľúbenejšie DipTrace, ExpressPCB alebo EaglePCB a vložiť súradnice do vlastností svojich komponentov. Osobne som používal DipTrace a všetky moje komponenty a knižnice nájdete v sekcii komponentov.

Pre tento projekt som sa rozhodol použiť dva prstence s polomerom 34 a 24 milimetrov. Vonkajší polomer mal 20 pixelov a vnútorný polomer 6.

* Bonus* Ak CAD program, ktorý používate (ako DipTrace) neumožňuje umiestnenie kruhu podľa jeho stredového bodu, nakreslite dve čiary cez priemer vonkajšieho polomeru a vnútorný polomer. Zarovnajte križovatky navzájom a predefinujte ich ako svoj pôvod. Teraz máte dokonale sústrednú dosku!

Krok 3: Dizajn DPS druhá časť! Smerovanie a kondenzátory

Ďalším krokom pri vytváraní dosky s plošnými spojmi je prepojenie vašich diód LED. Každý z NeoPixelov má jednu podložku na vstup údajov a jednu podložku na výstup údajov. Najprv vytvorte dlhý reťazec začínajúci pixelom, ktorý je najbližšie k miestu, kde plánujete umiestniť piny rozhrania, od pinu výstupu jedného pixelu k kolíku vstupu ďalšieho pixelu.

Potom budete musieť smerovať energiu a zem. Najľahší spôsob, ktorý som na to prišiel, je použiť kombináciu kruhov a polkruhov, celkom štyri, striedajúce sa medzi silou a zemou, keď sa pohybujete von z počiatku. To uľahčuje vytvorenie malého „prepojovacieho“prepojenia, ktoré je určené na manuálne zapojenie každých od okamihu LED dohromady, dvakrát. Dva páry kruhov/polkruhov je potom možné spojiť dohromady, ako je to najvhodnejšie. Nakoniec sa pridá medený výlev. To v podstate spôsobuje, že všetok ďalší priestor vyplní „zem“, čo má mnoho výhod vrátane jednoduchšej výroby doma.

Budete tiež chcieť nainštalovať jeden zhruba. 1uf kondenzátor medzi napájaním a zemou medzi každú sadu dvoch LED diód. Výrobca odporúča jeden na jednu LED, ale pravdepodobne bude stačiť jeden na dva a spájkovanie je časovo náročné. Tieto nie sú potrebné pre funkčnosť zariadenia, jednoducho zlepšujú životnosť LED diód, takže ich v prípade potreby možno ignorovať.

Krok 4: Leptanie dosiek s plošnými spojmi

Na dokončenie tohto kroku máte dve možnosti:

Profesionálna výroba:

Ak ste nikdy nevyrábali PCB a nemáte záujem získať na to zručnosť, odporučil by som to. Tým, že sa vaša doska profesionálne vyrobí, obtiažnosť tohto projektu prechádza od stredne pokročilých až po začiatočníkov. Vaša doska bude mať zaručenú vysokú kvalitu, bude dodávaná s maskou na spájkovanie a dokonca môže byť dodávaná aj so spájkovacou šablónou.

Domáca PCB:

Je to možnosť pre tých, ktorí skutočne chcú zlepšiť svoje schopnosti a zlepšiť svoje osobné schopnosti. Je to tiež možnosť pre tých, ktorí vykonávajú vysokorýchlostné prototypovanie a ktorí skutočne znižujú náklady na minimum. Schopnosť vyrábať vlastné DPS je za tie roky jednou z mojich najväčších výhod a vrelo odporúčam každému, koho to zaujíma. Vyvinul som svoju vlastnú metódu výroby PCB (pozri môj kanál, ako na to), ktorá je trochu mimo rozsah tohto tutoriálu a vyžaduje vybavenie, ktoré si väčšina začiatočníkov nemôže dovoliť. Preto namiesto toho odporúčam metódu prenosu tonera pomocou produktu s názvom PressN'Peel. Je to celkom jednoduché a jediné vybavenie, ktoré budete potrebovať nie všetci, je lacná laserová tlačiareň. Ďalšie podrobnosti nájdete v návode clacktronics-uk!

Základný postup je nasledujúci:

1. Vyčistite svoju medenú dosku Cad.
2. Vytlačte svoj dizajn na Peel n 'Stick pomocou laserovej tlačiarne.
3. Vyžehlite dizajn z tyčinky Peel n 'na medenú dosku
4. Dosku umiestnite do chloridu železitého, až kým nebude leptaný.
5. Vyčistite toner

Spájkovacia maska (voliteľné):

Spájkovacia maska je krytina, ktorá chráni vašu dosku na všetkých miestach, ale tam, kde spájka potrebuje. To trochu uľahčuje spájkovanie, ale čo je dôležitejšie, dramaticky zlepšuje asketiku dosky. Ak ste si tabuľu nevyrobili, možno ju budete chcieť pridať, ale nie je to nevyhnutné. Osobne považujem tento proces za veľmi ľahký a vrelo ho odporúčam. Opäť sa budem venovať iba základnému postupu, aby ste vedeli, do čoho idete. Viac podrobností nájdete v návode cpeniche!

Postup je nasledujúci:

1. Vytlačte dizajn podložky na dosky na kus priesvitky.
2. Odlepte a prilepte film spájkovacej masky na leptanú dosku.
3. Fóliu žehlite/laminujte, kým dobre nepriľne.
4. Zarovnajte priehľadnosť s doskou a páskou nadol.
5. Vystavte film ultrafialovému zdroju (fungujú sušičky lakov na nechty)
6. Vyčistite neexponované podložky
7. Vystavte do vyliečenia.

Krok 5: Šablóna na spájkovaciu pastu! (VOLITEĽNÉ)

Ak máte prístup k laserovej rezačke, zvážte výrobu vlastnej šablóny spájkovacej pasty. Umožňujú vám vyhnúť sa únavnému úsiliu pomalého nanášania kvapky spájkovacej pasty na každý jednotlivý kolík. Jednoducho vložte návrh podložky do softvéru na rezanie laserom a vystrihnite ho z kusu priehľadnej fólie na tlačiareň. Tiež som zistil, že laminátorový list funguje rovnako dobre. Funguje to neuveriteľne dobre a vytvára vrstvu takmer presne takú hrubú, ako profesionálne verzie. Podľa môjho názoru sú v skutočnosti oveľa lepšie, pretože sú flexibilné a transparentné, takže ich používanie je oveľa jednoduchšie ako vo verziách z nehrdzavejúcej ocele.

Nebol som ten, kto prišiel s touto metódou, ale ešte som nevidel nikoho, kto by to dokumentoval online, čo považujem za prekvapujúce.

Krok 6: Tvarovanie dosky

Aby ste dosku dostali do konečného tvaru, mali by ste začať tým, že čo najviac bezpečne odrežete prerušovacím kolieskom dremel. Ako provizórnu stolnú pílu som použil nastavenie pracovnej stanice dremel horizontálne s kotúčom nad kartónovou škatuľou.

Potom môžete začať vŕtať stredový otvor. Na dremel použite najväčšiu vŕtačku, akú máte, a pomaly „švajčiarsky syr“obchádzajte, kým nevykrojíte dostatočne veľkú časť, aby sa zmestila na brúsny kotúč. Potom môžete použiť tento brúsny bit, aby ste dosku dostali do konečného tvaru.

Spôsob, akým je doska leptaná, je tenký krúžok zo sklenených vlákien okolo okraja dosky. Tesne pred tým, ako do tohto bodu obrúsite, sa uvoľní posledný zvyšný kúsok medi. Keď posledný kúsok uvoľnenia medi už nemleje. Spoliehanie sa na toto znamenie vám umožní vytvoriť veľmi konzistentný a kruhový kus (za predpokladu, že ste nepokazili leptanie ako ja a vzor ste neumiestnili príliš blízko steny). Rovnakým spôsobom dokončite vonkajší priemer.

Tiež by ste mali vyvŕtať otvory pre pripojenie dát, 5 V a uzemnenie. Na to skvele funguje malý dremel bit (0,7 mm).

Krok 7: Spájkovanie

Podľa mňa je to skvelý projekt pre človeka, ktorý sa chce naučiť, ako sa dostať k povrchovému spájkovaniu. Všetky dôležité komponenty sú veľké, odolné voči teplu a podložky sú od seba veľmi vzdialené. V skutočnosti je veľmi ťažké to pokaziť a je to skvelý spôsob, ako si vybudovať dôveru v spájkovanie na povrchovú montáž, bez toho, aby ste si museli pohrávať s malými komponentmi.

Aby ste mohli spájkovať svoje NeoPixely na dosku, musíte najskôr na každú podložku naniesť malé množstvo spájkovacej pasty pomocou injekčnej striekačky alebo šablóny. Ak máte šablónu, jednoducho rozotrite okolo šablóny kvapku spájkovacej pasty ako tenkú vrstvu masla na toast, kým nie sú zakryté všetky podložky. Nepotrebujete toľko, ako by ste si mysleli, jednoducho sa šírte ďalej.

Ďalej budete chcieť umiestniť svoje komponenty na dosku. Pokiaľ sa každá podložka dotýka príslušnej kvapky spájky, ste dostatočne blízko. Spájkovacia pasta má túto magickú vlastnosť, keď keď sa roztaví, v skutočnosti pritiahne súčiastku na svoje miesto takmer vždy.

Ak si nie ste istí svojimi schopnosťami spájkovania, môžete kondenzátory 0603 buď zmeniť na väčší formát, alebo ich úplne preskočiť. Predlžujú životnosť NeoPixelu, ale pokiaľ ho nepoužívate ako svetelný zdroj, je nepravdepodobné, že by ste ho niekedy vyhoreli. Ako už bolo povedané, dôrazne vám odporúčam, aby ste si ich nainštalovali, jednoducho preto, že tieto znalosti sú cenné.

Pokiaľ ide o skutočné spájkovanie, nemôže to byť jednoduchšie. Jednoducho strávte asi dve minúty predhriatím dosky pomocou teplovzdušnej pištole a potom sa silnejšie zameriavajte oblasť po oblasti, kým sa všetko neroztočí. Môžete zistiť, kedy došlo k opätovnému roztaveniu, pretože spájka sa leskne a súčiastka sa zvyčajne trochu „krúti“na svojom mieste.