Elektrisk sommerfugl: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dette er en meget sej flerfarvet sommerfugl jeg lavede - kræver minimale dele og programmering!

Bortset fra selve sommerfuglen - den viser nogle meget fede teknikker, hvor du kan lave dine egne printkort på en silhuet -hjemmeskærer ud af regelmæssigt kommercielt tilgængeligt kobberbånd - som kan placeres på enhver overflade!

Det er klart - sådan noget kan let oprettes via et kommercielt printet printkort - men hvis du vil spare omkostningerne ved at få lavet et, vil du oprette LED -mønstre over et ikke -standardmateriale (som et spejl eller et vindue, snarere end et glasfiber -PCB) - eller endda noget med en buet overflade - denne metode kan bruges til billigt at klæbe kobber -PCB -sporene på næsten enhver form for overflade.

Dette gøres let for ting som lysdioder, der har store blyhøjder - men bliver sværere, når du bruger flere fine, mindre skrå dele. Så denne teknik kan bruges selektivt-dvs. bruge et bord på hylden (Arduino) som en computer, og de hjemmelavede kobber ætser efter steder, hvor du ønsker ekstrem tilpasning ved placering af lysdioder.

Jeg brugte følgende til at oprette dette projekt:

• En Silhouette Cameo personlig vinyl/papirskærer - til fremstilling af printkort
• Arduino UNO - bruges som en in -circuit programmerer
• Laserskærer til dele (træ - akryl - hvad som helst) (du kan bruge noget andet, hvis du ikke har nogen laser)

Faktiske dele er:

• En ATTiny75 -processor på $ 1
• 22 NeoPixels - (seriel styrede, trefarvede lysdioder)
• 2x3 header
• Kobberfolie

Al software blev udført i Arduino IDE - ved hjælp af Adafruit NeoPixel -biblioteker og ATTiny -biblioteker fra Board Manager.

Der er to grundlæggende måder at gribe dette an på:

Nem måde: Jeg har mit eget bord (som en Arduino), som jeg skal bruge til at styre lysdioderne. Jeg skal kun oprette et printkort til lysdioderne - og tilslutte det til min arduino.

Hårdere (og billigere) måde: Jeg vil gøre alt 100% selv. Jeg har ikke brug for en Arduino, og vil i stedet bruge en $ 1 ATTiny85. Dette er sværere, fordi det er sværere at lave al den fine kunst på en Silouette eller CriCut-vinylskærer.

Trin 1: Design

LED'erne er hver NeoPixels. Disse er fantastiske, individuelt kontrollerbare, multi-level (lysere), meget lyse, RGB LED-enheder, der kun har 4 ben: VccGndData InData Out. Så tanken er, at du kan daisy-chain dem, mens du styrer de enkelte rød-grøn-blå farveniveauer for hver - alt sammen fra en enkelt pin på din CPU. Endnu bedre, Adafruit NeoPixel-biblioteket til Arduino giver dig en skridsikker måde at komme i gang med disse på få sekunder.

Hvis du afviser at designe dit CPU-kort på dette design (ved hjælp af en Arduino på hylden), er alt hvad du behøver, et grundlæggende fodaftryk af Neopixel (det anbefales, at du også inkluderer en bypass-hætte til hver enkelt). Den vedlagte footprint.svg -fil er dybest set, hvad du har brug for for at komme i gang. Dette giver dig konturerne for kobberfolien til NeoPixles og kondensatorerne. Du kan åbne denne højre i Inkscape, forbinde alle +5v benene og alle jordstifterne sammen-derefter kæde alle data-ind og data-ud benene sammen.

Sørg for at omdanne dette til korrekte cut -stier, som du kan bruge på din vynal cutter som jeg har vist ovenfor - og du er færdig. Du behøver ikke engang et "rigtigt" PCB -designprogram for at gøre det.

Det er egentlig ikke nødvendigt for en NeoPixel, hvor stifter er temmelig store og lette at lodde - men et let Soldermask -lag kan skæres ud af et stykke Kapton -tape. Dette vil ligne et stort stykke tape med nogle små rektangler udskåret til loddepuder, der skal placeres over hele dit kobberområde.

Trin 2: CPU -design

Hvis du er mere ambitiøs, kan du oprette ætserne til selve CPU’en lige i din kobberfolie.

Dette er sværere på grund af de mindre stifter på ATTiny85 -enheden og behovet for at få meget små ætsninger af kobberfolie, men det er let at gøre.

Dette gøres nok bedst i et "rigtigt" PCB -designprogram (jeg brugte Eagle).

Jeg inkluderede også et strøm/debug -stik i mit design (og et par bypass -kondensatorer).

Vi vil tale mere om vanskeligheden ved at skære kobberet i denne lille geometri.

Trin 3: Lav lag

Trin 4: Montering af kredsløb

Kobberspor kan placeres på dit design.

I mit tilfælde - jeg brugte et laserskåret stykke træ (omrids af den vedlagte SVG -fil).

Jeg brugte tegnoverføringsbånd til at fjerne kobberfolien fra bagsiden og placere den på træet. Hvis du vælger at lave et Kapton loddemaskelag - ville det nu blive overført til træet over kobberet.

Lodning på kobberfolie er en smule svært, for i modsætning til et normalt printkort klæber kobberet kun til underlaget (træ) af dets klæbemiddel, som ikke klæber så hårdt som kobberet fra et normalt printkort. Så hvis du ikke er forsigtig (især under varme fra et loddejern) - kan kuperen glide eller skifte. Brug af en Kapton loddemask hjælper med at holde kobberet lidt på plads og gør det lidt lettere.

En anden stor ting at passe på er, at NeoPixels er blevet rapporteret at være noget intolerant over for overskydende varme. Så ved lodning skal du bruge masser af loddeflux (jeg bruger en ikke-ren fluxpen), anvende det meste af varmen og loddet på kobbersporet, og fjern varme hurtigt, når loddet flyder ind på NeoPixel-stiften. (Loddemaske hjælper også med at reducere mængden af loddemateriale, der kræves, da det ikke flyder ned over det dækkede område af sporet).

Jeg fandt det lettest at bruge en lille prik med "Tacky Lim" til at lime NeoPixels på plads inden lodning. Dette holdt delene på plads, hvilket gjorde lodningen hurtigere og dermed krævede mindre varme. Klæbende lim klæber også hurtigt, så delene ikke kan glide rundt, umiddelbart efter at de er placeret. Det dør (i små mængder) af en slags gummiagtig konsistens, som gør det muligt at fjerne dele, hvis der er behov for udskiftning eller omarbejde.

Trin 5: Tilføjelse af CPU

Hvis du vil lave dine egne ætsninger til CPU'en (og fejlfindingsstikket), er det lidt vanskeligere end at lave lysdioderne. Årsagen er, at geometrier involverer er mindre og finere, hvilket kræver mere præcise udskæringer fra din vinylskærer.

Jeg har fundet ud af, at ved klipning af kobberfoliebånd giver det voksagtige papir, som tapen sidder fast til, relativt lidt vedhæftning. Det betyder, at når der forsøges med mindre geometrier, har de en tendens til at glide rundt på bagsiden.

Selvom jeg legede med et væld af snitindstillinger, var den bedste løsning jeg fandt at bruge et substrat med en stærkere vedhæftning. Vinyl fungerer godt, men fungerer ikke let med skiltoverføringsbånd, så kobberet kan fjernes fra vinylen (og lægges på træet). Du kan forlade kredsløbet på vinyl, men det har en tendens til at smelte, når det loddes - så det er ikke umuligt, men vanskeligere at samle. (Jeg har brugt vinyl som underlag i et par forskellige designs).

(Klar gennemsigtig film eller arkbeskyttere virker også - og er lidt bedre, fordi de er tykkere. Disse kan bruges til designs, når du vil have fritstående kredsløb og ikke vil have et klæbende underlag) - men igen smelter de, medmindre de er loddet meget forsigtig.

Den bedste løsning jeg fandt var at bruge Kapton tape som substrat. Kapton tape holder ekstremt godt til loddetiden, fungerer som en loddemaske og er klæbende. Den eneste ulempe er, at den typisk er meget tynd. Så meget, at jeg havde svært ved at arbejde med det, medmindre jeg fordoblede det for at gøre det dobbelt så tykt og stærkt.

Med kobberens større klæbestyrke over Kapton kan finere detaljer såsom CPU -ledninger skæres. Når det var gjort, klæbte jeg Kapton til bagsiden af træfuglens bagside.

Trin 6: Software

Software blev udført som en Arduino -skitse ved hjælp af Adafruit NeoPixel -biblioteket.

Selvom det kan virke trivielt, gik der mange tanker om mønstrene på sommerfuglen. Koden blev skrevet for at skifte mellem to tilstande hvert flere sekunder:

MODE ONE - Farveviskning - vask ned i forskellige farver, hurtigt skiftende farver. Ved valg af en "farve" - brugte jeg en algoritme til at tørre mellem farve "værdier" - hver værdi sendes via en HSB -til -RGB -konverteringsfunktion (hvor mætning og lysstyrke altid var maksimal) - for at opnå maksimal glans af farver.

MODE TO - Betjenes af:

• 6 eller 8 forskellige forudbestemte segmentgruppemønstre blev oprettet. Koden ville vælge en af disse tilfældigt

• Hvert mønster krævede udfyldning af forudbestemte segmenter i et af 2, 3 eller 4 forskellige farver. Hver farve blev tilfældigt valgt ved en af disse to metoder:

  • Valgt blandt en af 6 farver på maksimalt niveau (rød, grøn, blå, gul osv.).
  • Plukket fra en tilfældig HUE - (ved hjælp af den samme nuance generator i Mode One)
• Det resulterende farvemønster blev kørt gennem en fading -funktion, som gav en jævn fade fra det ene mønster til det næste - og holdt det der i et par sekunder, før det fortsatte til det næste.

De to tilstande vil skifte hver 10. eller 15. sekund.

Trin 7: Programmering

Så nu har vi en helt ny ATTiny85 på vores printkort, og vi skal programmere det. Da jeg brugte Arduino SDK til dette, skal vi placere både programmet ("skitse") og Arduino bootloaderen på enheden.

Jeg brugte en Arduino Uno selv som In-System-Programmer.

Det vedlagte diagram viser, hvordan jeg tilsluttede Uno til mit ATTiny85 kredsløb. Jeg lavede faktisk bestemmelser om at gøre dette på to forskellige måder:

1. via et fejlfindingshoved, jeg tilføjede til tavlen
2. via en masse debug-testpunkter jeg tilføjede til tavlen. Disse kan bruges ved at holde en flok fjedernåle til brættet via en laserskåret akrylholder, som holder dem i den nøjagtige position.

At gøre dette:

• Slut Arduino Uno til din computer, og åbn Arduino SDK.
• Åbn den indbyggede "Ardunio som en ISP" -skitse. Kompilér og opdater denne skitse - nu er Uno en internetudbyder.
• I Arduino "Boards Manager" - installer tavlepakken til ATTiny -serien.
• Luk Uno ISP -skitsen, og åbn din skitse for Butterfly -koden.
• Vælg "Board Type" er ATTiny85 - vælg 8Mhz intern oscillator.
• Vælg "Uno som internetudbyder" for "Programmerer"
• Vælg "Uploads Bootloader" (gør kun dette FØRSTE GANG for denne chip - det burde være unødvendigt at gentage)
• Når dette er gjort - kan du nu gøre "Upload program med internetudbyder" for at sende din skitse til ATTiny85.

Trin 8: Sidste samling

Yderligere to sektioner af træ blev laserskåret - en kontur af sommerfuglvingerne. De blev malet med en mat sort maling.

Et stykke akryl fik et "frostet" udseende ved at slibe det med groft sandpapir. De enkelte sektioner af træområdet blev skåret ud af denne akryl.

De afskårne akrylsektioner blev placeret i det øverste træstykke. De kunne have været limet, men tolerancerne for akrylskårene og malingen på træet gjorde det muligt at beholde dem uden lim.

Disse sektioner blev derefter limet sammen med små pletter af klæbrig lim - hvilket ville have gjort det muligt at skille dem ad, hvis der var behov for reparationer.