LED Cube Lampe: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Denne lampe er et biprodukt af det 172 pixel urprojekt, jeg skabte. Det skete, da jeg testede rækken af lysdioder, min partner så dem og kunne lide, hvordan de så ud. Jeg færdiggjorde uret og begyndte derefter dette projekt. Det har været et ret langsomt projekt, der er sket andre ting imellem, som har gjort det muligt at udvikle sig over tid.

Det originale koncept var lidt over en meter langt, det brugte 3 knapper og et potentiometer til at styre det. Dette udviklede sig til et mindre, men lignende design, der brugte en enkelt roterende encoder. Julesæsonen kommer så, og jeg lånte nogle af kontrolkoncepterne til ATTiny 85 kontrollerede festlygter. Til sidst har vi dette; En sød 50 mm terning med en enkelt berøringsfølsom kontrol.

Det ville have været let bare at have købt en billig LED -controller fra eBay, proppet den i en kasse og kaldt den færdig. Jeg ville dog have noget, der ikke krævede opsætning eller parring, og som ville give mig mulighed for at bestemme, hvordan lysdioderne opførte sig. Selvfølgelig kan jeg ikke ændre lyset fra min sofa, men jeg har ikke noget imod det. Når det er sagt, tror jeg, at den næste udvikling kan være at bytte ATTiny 85 ud for noget som ESP8266, så jeg kan drage fordel af den trådløse controller, men også beholde noget manuel kontrol.

Det var virkelig vigtigt for mig, at lyset var aktivt, men ikke distraherede, så hvidtilstand kommer lidt farve langsomt til syne på et tilfældigt tidspunkt på lampen og derefter lige så langsomt forsvinder igen. Det var vigtigt, at det ikke ville fange dit øje, men hver gang du ser på lampen, ville det bare være lidt anderledes.

Forbrugsvarer

Terningen er lavet af 3 mm frostet opal akrylplade. Jeg snød og bestilte det på forhånd skåret i firkanter, der er den rigtige størrelse til det, jeg ville have, jeg tilføjede et par ekstra til ordren, hvis jeg lavede en fejl (jeg gjorde) De første få, jeg lavede, brugte jeg tensol 12 til at binde dem sammen. Det fungerer meget godt, men er ikke pæne ting at bruge, jeg lavede det her ved hjælp af gorilla epoxy. Bindingen er ikke så stærk som tinsol 12, men burde være stærk nok uden de virkelig grimme dampe.

Lysdioderne er SK6812, de er RGBWW (varm hvid).

Mikrocontrolleren er en ATTiny 85

Touch -controlleren er en MTCH101

Der er et par passive komponenter:

• 13X 0603 0.1uf kondensatorer
• 2X 4,7k 0603 modstande
• 2X 10k 0603 modstande
• 1X 470 ohm 0603 modstand
• 1X 1000uf kondensator

Selvom det ville være muligt at lave dette på ProtoBoard, er det let at få lavet PCB, og noget jeg gerne ville læne mig om.

Gammelt usb -kabel til at skære til et strømkabel

Varm lim bruges til at holde printkortet nede i slutproduktet, og noget silikontætningsmiddel giver dig mulighed for at holde bunden af terningen fast. Begge varme lim er silikone er ok til at klæbe akryl, men ingen af dem er særlig gode. Dette gør et bånd, der er stærkt nok til at holde det hele på plads, men så stærkt, at det ikke kan drilles fra hinanden senere, hvis det er nødvendigt.

200 mm 0,31 mm emaljeret kobbertråd. (du kan bruge næsten enhver ledning her, så længe den ikke er så for stor, at den skaber en skygge inde i terningen)

Mikrokontrolleren

Jeg har sagt det før og siger det dårligt igen. Jeg kan virkelig godt lide ATTiny 85 Micro Controller. De er billige, lette at bruge, lette at programmere og ser ud til at være næsten uforgængelige.

Så selvfølgelig brugte jeg en til dette projekt. Koden, dens kørsler er temmelig grundlæggende. En afbrydelse er forbundet til berøringssensoren. Når stiften trækkes ned, tilføjer ISR 1 til en tæller. Hovedløkken kører derefter den delsløjfe, der svarer til tællertallet. På denne måde kan du tilføje eller fjerne animationer med kun et par linjer kode.

Jeg har haft denne kode kørende på en ATTiny85 i cirka 8 måneder nu uden problemer.

Trin 1: Værktøjer og forbrugsvarer

Det er muligt at lodde alle komponenterne i hånden, men SK2612'erne er ret følsomme. Jeg dræbte en del af dem, før jeg fandt en miniovn i Lidl, som jeg konverterede til en refowovn.

Jeg brugte en router og en 45 graders affasning til at skære alle kanterne af akryl. Du kan springe dette over og få firkantede samlinger til din terning eller 3D -print noget.

Andre anvendte værktøjer omfatter:

• Varm limpistol
• Loddekolbe
• Kniv i lille form
• Malertape
• Noget grundlæggende håndværktøj. snips og små pilere.
• Arduino Uno eller lignende plus brødbræt og jumper -ledninger til upload af kode til ATTiny85
• Hack Saw
• Loddemasse
• Lodde

• Multi Meter

Trin 2: Skæring af akryl

Det var vanskeligt at finde en pålidelig metode til at skære 45 graders vinkel på kanterne af akryl. Jeg tror, at opsætning af en bordsav med den korrekte vinkel ville være meget lettere, men desværre har jeg kun en router, så her gjorde jeg.

Jeg brugte et stykke skrot med en lige kant fastspændt til min arbejdsbænk for at lave en jig. Den lige kant er meget vigtig, da lejet af affasningsboret ruller langs den. Det er derefter et tilfælde af at stikke et stykke akrylark ned rundt om det stykke, som jeg ville skære vinklen ind i for at holde det stille og skabe den korrekte højde på bunden af routeren.

Jeg havde min varme limpistol ude og varm, da jeg lavede denne, så jeg besluttede mig for at bruge varm lim til at holde støttebrikkerne på plads. Normalt ville jeg have brugt dobbeltsidet tape. Begge muligheder fungerer godt.

Det er da lidt prøvelse og fejl at få routeren indstillet i præcis den korrekte højde, for høj, og den vil efterlade en firkant på akrylen, for lav, og den vil tage for meget af

Brug lidt maskeringstape til at sikre, at intet kan bevæge sig, lad routeren snurre op til hastighed og jævnligt køre routeren langs kanten af akryl, drej stykket og gentag, indtil du har alle 6 skåret med en 45 graders kant på alle 4 kanter (5 stykker og 3 kanter, hvis du vil montere terningen i noget)

Trin 3: Fremstilling af terningen

Når alt akryl er skåret, er formningen af terningen lige frem, men dosis kræver lidt opmærksomhed på detaljer.

1. tag en længde af malertape med 2 stykker på enderne for at holde den nede, lige og stram. Placer det et par millimeter væk fra og parallelt med en lige kant med den klæbrige side opad. Tapen holder alt sammen, indtil epoxyen sætter sig, så jeg overlappede to stykker for at sikre et dejligt jævnt tryk. Brugte min silikone mat som min lige kant, men en lineal ville fungere lige så godt eller måske bedre.

Fjern derefter beskyttelsesfilmen fra akrylen og placer en af firkanterne mod den ene ende af båndet, og sørg for, at den sidder pænt mod den lige kant, og 45 graders vinkel skråner ned. Placer derefter en anden firkant ved siden af den første, og sørg for, at kanterne bare rører, og toppen er tæt til den lige kant. Gentag for den tredje og fjerde firkant.

Når du er glad for, at de alle sidder pænt, skal du vende det hele om og klippe båndet i den ene ende, så det går forbi enden af akrylen. Du skal nu kunne folde det hele sammen og danne en pæn æske. Det er vigtigt for den sidste finish, at toppen af kassen er så tæt på perfekt som den kan være, en lille afvigelse på bunden kan slibes og skjules senere.

Hvis du er glad for, at alt passer, som det skal, er det tid til at rette det på plads. Åbn terningen, og læg den flad klar til dit valg af klæbemiddel. Jeg har tidligere brugt Tinsol 12. Det er designet til at binde akryl og dosere et meget godt stykke arbejde med det, men det er ubehageligt at arbejde med og kræver køling inden brug. Jeg vil også anbefale at bruge det udenfor på en blæsende dag og lade de sammenbundne dele stå udenfor eller i et skur i mindst 24 timer.

En krystalklar todelt epoxy fungerer fint, er meget pænere og mere tilgivende at arbejde med. Du skal stadig bruge et godt ventileret område til at arbejde i, men jeg bemærkede ikke nogen dampe, der virkede ved et åbent vindue. Dens binding er ikke så stærk som Tinsol12, men medmindre du planlægger at kaste din terning, bør den være stærk nok.

Jeg blandede lidt gorilla -epoxy på en gammel cd og brugte actionenden af et bambus -squire til at lægge et fint lag langs en af kanterne på alle firkanterne, hvor de skulle mødes. Undgå at bruge for meget, da det vil sprænge ud.

Jeg beklager, at jeg ikke fik nogen fotos af denne fase, da den blev indstillet ret hurtigt.

Når klæbemidlet er på plads, fold firkanterne op for at danne boksen igen og brug det overhængende stykke malertape til at holde det hele sammen.

Efter ca. 5 minutter, hvis det føltes stærkt nok til at fjerne tapen. Jeg kan godt lide at fjerne tapen så hurtigt som muligt, hvis noget af epoxyen sprøjter ud. Når det først er fuldstændigt bundet, er det meget sværere at få båndet af.

Trin 4: Touch -sensoren

Mk1 -versionen af terningen brugte en vibrationssensor. Dette fungerede godt, men var ikke ideelt, da det kunne være svært at få det aktiveret bare én gang, især hvis jeg tog det for at ændre tilstanden og derefter lægge det fra igen lidt for hurtigt. Designet giver ikke rigtig mulighed for at placere en knap overalt, så det eneste logiske var at bruge berøringskontrol.

MTCH101 virkede som den perfekte chip til jobbet.

Da det er en kapacitiv sensor, er der ingen grund til at tage direkte kontakt med noget, så jeg tog det, der bliver til kubens låg, fjernede det beskyttende lag indefra og arrangerede derefter 0,31 mm emaljeret kobbertråd rundt om indersiden, hvor det blev hullet på plads med malertape, før du blander lidt Gorilla Epoxy for at holde det permanent. Sørg for at efterlade nok hale til at komme ned til printkortet.

MTCH101 Detect Output pin er Active-Low, så en taktil omskifter mellem 5V og den ekstra pad ville også fungere nær pin 7 for at ændre kubens tilstand

Når epoxyen er hærdet, kan toppen af terningen fastgøres til kroppen med lidt mere epoxy.

Trin 5: PCB og lodning

Jeg havde altid forestillet mig, at PCB'er skulle være forbeholdt dem, der har en dyb forståelse for elektronik, der er gået ned i mange år. Det viser sig, at det faktisk er virkelig let og billigt at designe dine egne brædder og få dem professionelt lavet.

Jeg vil ikke gå for dybt ind i processen her, da det kræver en hel del detaljer, at andre har gjort et meget bedre stykke arbejde med at forklare, end jeg kunne. Men de grundlæggende trin er:

Byg dit kredsløb på et brødbræt for at teste det. Læg alle komponenterne på en skematisk konvertere skematisk til en PCB, Placer alle komponenter som du ønsker dem og oprette forbindelser. Placer ordren

Den sværeste del af processen venter på, at dine tavler ankommer.

Jeg brugte JLCPCB. Den samlede pris for 10 tavler var lidt mindre end £ 10 og tog lidt over en uge at ankomme. Jeg har ikke noget at sammenligne kvaliteten med, men de virker rigtig fine.

Jeg ville have mulighed for at lave en større version af terningen, så jeg tilføjede nogle ekstra ringe med LED -pads til printet. Jeg kan lodde lysdioder på en af de 3 ringe eller afskære dem til mindre designs. JLCPCB opkræver den samme pris for alle størrelser til 100 mm x 100 mm.

Lodning

Det er muligt at lodde alle komponenterne med hånden. 0603 kondensatorer og modstande er små, men modstandsdygtige, så med lidt øvelse kan det let udføres. Det samme for MTCH101 -chippen. Problemet jeg havde var SK2812 LED'erne, de er store nok til at lodde i hånden, men jeg fandt dem til at være lidt for følsomme over for varmen. Jeg tror, at jeg dræbte mindst 10, før jeg besluttede at investere i noget designet til SMD -dele.

Jeg var ikke sikker på den bedste vej frem, så blev min beslutning taget, da jeg fandt en miniovn til salg på Lidl. Selvom det ikke er den perfekte ovn til at reflektere, er det godt nok til mine behov og med et par ændringer til mere præcis temperaturkontrol dræber det ikke LED'erne.

Igen er processen med at vende en brødristerovn eller miniovn til en reflovnovn lidt uden for omfanget af denne umulige, men der er masser af information derude, hvis du ville lave noget lignende.

De stejlheder, der kræves for at genoplive printkortet, er:

Giv PCB'en en hurtig rengøring med alkohol for at fjerne fedt, der kan forhindre loddemidlet i at klæbe korrekt. Påfør loddemasse på puderne på printkortet, og påfør derefter komponenterne. Sæt tavlen ind i ovnen, og lad den flyde igen.

Når brættet er køligt, kan du manuelt lodde i den gennemgående hul IC -holder og stor kondensator.

Jeg har ikke installeret 1000uf kondensatoren denne gang, da lyset kun vil blive brugt af mig og ikke vil blive tændt og slukket for ofte. Det skaber også en skygge inde i terningen, da lysdioderne gør deres ting.

1000uf kondensatoren er der for at redde lysdioderne og mikrokontrolleren fra et strømtilførsel. Jeg anbefaler at installere det, men det er lidt valgfrit, hvis du er omhyggelig med, hvad du tilslutter det til. For mere information om dette emne anbefaler jeg at læse Adafruit NeoPixel Überguide

learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg…

Trin 6: Kode

Upload koden til AtTiny85.

Her er en god guide til, hvordan du gør det!

www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Placer derefter i ATTiny i IC -stikket på printkortet

Trin 7: Sæt det hele sammen

Der er en enkelt modstand i bunden af printkortet plus benene fra IC'en og kondensatoren stikker lidt ud. Jeg brugte en Dremel til at skære nogle fordybninger i bundstykket af akryl, så printpladen kan sidde fladt.

Mens Dremel var ude, borede jeg også et lille hul i siden af terningen i midten cirka 6 mm op til strømkablet og skubbede det igennem, før jeg fjernede ledningerne og tinede. Mange USB -kabler med har datalinjer, brug en multimeter til at regne ud, hvilket er om nødvendigt.

Brug en lille klat varm lim til at holde printkortet nede (jeg fandt, at varm lim var ideen, da det skaber et stærkt greb, men kan fjernes om nødvendigt) og lod strømledningerne til det. Jeg brugte lidt varm lim til lidt ekstra støtte.

Det næste trin er at lodde sensortråden til sensorpuden.

Inden bunden fastgøres til terningen, er det en god idé at lave nogle test for at sikre, at alt fungerer som forventet.

Hvis alt fungerer som forventet, er det sidste trin at holde bunden af terningen på plads. Jeg bruger normalt silikontætningsmiddel til dette, da det igen holder godt, men kan fjernes om nødvendigt.

Tilslut og nyd

Trin 8: Andre muligheder og sidste tanker

Jeg har i løbet af den tid, dette har udviklet sig, fundet på et par variationer. Den ene er en træbund med en akrylterning på toppen. Den anden er en træramme med LED'erne bagpå og også en lang version ved hjælp af LED -tape. Jeg arbejder også i øjeblikket på et ur med et lignende design.

De siger, at baghovedet altid er 2020, og der er et par ting, jeg kan gøre anderledes, hvis jeg beslutter mig for at gå til MkIII

Den første ændres til 0805 passive. 0603s er fine, men der er plads nok til de mindre større komponenter, og de er lidt lettere at omarbejde, hvis det er nødvendigt.

Jeg tænkte også på at tilføje en ekstra LED til visuel feedback om sensorens tilstand. MTCH101 er i stand til at synke op til 20 mA, så en LED med en høj ish -værdi modstand ville ikke være et problem forbundet direkte til pin 4 på chippen.

Jeg tror, jeg også ville tilføje nogle puder til de andre ringe på printkortet, så de kunne bruges til andre projekter, hvis de blev afskåret. Og også nogle puder til brug af printkortet med eksterne LED -strimler eller ringe.

Jeg håber, du har nydt dette uoverskuelige.