LED kockasta svjetiljka: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ova svjetiljka je nusprodukt projekta sata sa 172 piksela koji sam stvorio. Nastalo je dok sam testirao niz LED dioda, moj partner ih je vidio i svidjelo im se kako izgledaju. Završio sam sat, a zatim započeo ovaj projekt. Bio je to prilično spor projekt, događale su se i druge stvari koje su mu omogućile da se vremenom razvija.

Izvorni koncept bio je dugačak nešto više od metra, a za upravljanje je koristio 3 tipke i potenciometar. Ovo se razvilo u manji, ali sličan dizajn koji je koristio jedan rotacijski davač. Došla je blagdanska sezona i posudio sam neke od koncepata upravljanja za ATTiny 85 kontrolirana svečana svjetla. Na kraju imamo ovo; Simpatična kocka od 50 mm s kontrolom osjetljivom na dodir.

Bilo bi lako jednostavno kupiti jeftin LED kontroler od eBaya, strpati ga u kutiju i nazvati gotovim. Međutim, želio sam nešto što ne zahtijeva postavljanje ili uparivanje i omogućilo bi mi da odlučim kako će se LED diode ponašati. Naravno da ne mogu promijeniti svjetlo iz udobnosti svoje sofe, ali nemam ništa protiv. Ipak, mislim da bi sljedeća evolucija mogla biti zamjena ATTiny 85 za nešto poput ESP8266, tako da mogu iskoristiti prednosti bežičnog kontrolera, ali zadržati i neke ručne kontrole.

Bilo mi je jako važno da svjetlo bude aktivno, ali da ga ne ometa, pa u bijelom načinu rada malo boje polako dolazi na vidjelo u nasumičnoj točki svjetiljke, a zatim isto tako polako opet nestaje. Bilo je važno da vam to neće pasti u oči, ali svaki put kad pogledate svjetiljku bilo bi samo malo drugačije.

Pribor

Kocka je izrađena od opalnog akrilnog lima debljine 3 mm. Varao sam i naručio ga unaprijed izrezanog na kvadrate odgovarajuće veličine za ono što sam želio, dodao sam nekoliko dodatnih u narudžbu jer sam pogriješio (učinio sam) Prvih nekoliko koje sam napravio upotrijebio sam tensol 12 da ih povežem. Radi jako dobro, ali nije lijepa za korištenje, ja sam ovdje napravio ovaj pomoću gorila epoksida. Veza nije tako jaka kao tinsol 12, ali bi trebala biti dovoljno jaka bez stvarno gadnih isparenja.

LED diode su SK6812, one su opcija RGBWW (toplo bijela).

Mikrokontroler je ATTiny 85

Upravljač na dodir je MTCH101

Postoji nekoliko pasivnih komponenti:

• 13X 0603 0,1uf kondenzatori
• 2X 4,7k 0603 otpornika
• 2X 10k 0603 otpornika
• 1X 470 ohm 0603 otpornik
• 1X 1000uf kondenzator

Iako bi to bilo moguće napraviti na ProtoBoardu, izrada PCB -a je jeftina i nešto o čemu sam se želio osloniti.

Stari USB kabel za rezanje za kabel za napajanje

Vruće ljepilo koristi se za držanje PCB -a u konačnom proizvodu, a silikonsko brtvilo omogućuje vam da zalijepite dno kocke. Oba vruća ljepila su silikonski i mogu lijepiti akril, ali nijedno nije jako dobro. To čini vezu koja je dovoljno jaka da sve drži na mjestu, ali toliko jaka da se kasnije ne može razdvojiti ako je potrebno.

200 mm od emajlirane bakrene žice od 0,31 mm. (ovdje možete upotrijebiti bilo koju žicu sve dok nije toliko velika da stvara sjenu unutar kocke)

Mikrokontroler

Rekao sam to prije i loše ponovim. Jako mi se sviđa ATTiny 85 Micro Controller. Jeftini su, laki za korištenje, laki za programiranje i čini se da su praktički neuništivi.

Pa, naravno da sam jednu koristio za ovaj projekt. Kod koji izvodi je prilično jednostavan. Na senzor dodira spojen je prekid. Kada se pin povuče prema dolje, ISR dodaje 1 brojaču. Glavna petlja tada pokreće pod petlju koja odgovara broju brojača. Na ovaj način možete dodati ili ukloniti animacije sa samo nekoliko redaka koda.

Ovaj kod već 8 mjeseci bez problema radi na ATTiny85.

Korak 1: Alati i potrošni materijal

Moguće je ručno lemiti sve komponente, ali SK2612 su prilično osjetljivi. Ubio sam ih dosta prije nego što sam u Lidlu pronašao mini pećnicu koju sam pretvorio u pećnicu s reflowom.

Upotrijebio sam usmjerivač i bit za skošenje od 45 stupnjeva za rezanje svih rubova akrila. Mogli biste ovo preskočiti i imati kvadratne spojeve na kocki ili nešto 3D ispisa.

Ostali alati koji se koriste uključuju:

• Pištolj za vruće ljepilo
• Lemilica
• Nož malog oblika
• Samoljepljiva traka
• Neki osnovni ručni alat. šnape i male gomile.
• Arduino Uno ili slično plus žice za matičnu ploču i kratkospojnike za prijenos koda na ATTiny85
• Hack Saw
• Lepljiva pasta
• Lem

• Višemetar

Korak 2: Rezanje akrila

Bilo je teško pronaći pouzdanu metodu za rezanje kuta od 45 stupnjeva na rubove akrila. Mislim da bi postavljanje stolne pile s ispravnim kutom bilo puno lakše, ali nažalost imam samo usmjerivač pa evo što sam napravio.

Upotrijebio sam komad starog drveta s ravnim rubom pričvršćenim za radni stol kako bih napravio šablon. Ravni rub je vrlo važan jer će se ležaj zavojne konzole kotrljati po njemu. Tada se radi o lijepljenju odrezanog akrilnog lima oko komada u koji sam htio izrezati kut kako bih ga zadržao mirno i stvorio ispravnu visinu dna usmjerivača.

Pištolj za vruće ljepilo sam izvadio i zagrijao dok sam ovo radio pa sam odlučio upotrijebiti vruće ljepilo da zalijepim dijelove nosača na mjesto. Obično bih koristio dvostranu ljepljivu traku. Obje opcije dobro funkcioniraju.

Onda je malo pokušaja i pogrešaka kako biste usmjerivač postavili na točno ispravnu visinu, previsoku i ostavit će kvadratni rub na akrilu, prenisko i oduzet će previše

Koristeći malu ljepljivu traku kako biste bili sigurni da se ništa ne može pomaknuti, dopustite usmjerivaču da se okrene do brzine i glatko provucite usmjerivač uz rub akrila, zakrenite komad i ponavljajte dok ne izrežete svih 6 s rubom od 45 stupnjeva na svim 4 ruba (5 komada i 3 ruba ako želite montirati kocku u nešto)

Korak 3: Izrada kocke

Nakon što je sav akril izrezan, kocka se formira ravno naprijed, ali doza zahtijeva malo pažnje prema detaljima.

Prvo uzmite duljinu ljepljive trake, s 2 komada na krajevima kako biste je držali, ravno i čvrsto. Postavite ga nekoliko milimetara od i paralelno s ravnim rubom s ljepljivom stranom okrenutom prema gore. Traka će držati sve zajedno dok se epoksid ne stisne pa sam preklopio dva komada kako bih osigurao lijep ravnomjeran pritisak. Koristio sam silikonski mat kao ravan rub, ali ravnalo bi radilo jednako dobro ili možda bolje.

Zatim uklonite zaštitnu foliju s akrila i postavite jedan od kvadrata prema jednom kraju trake pazeći da je dobro naslonjena na ravni rub i da je kut od 45 stupnjeva nagnut prema dolje. Zatim postavite prvi kvadrat uz prvi pazeći da se rubovi samo dodiruju i da je vrh čvrsto pripijen uz ravni rub. Ponovite za treći i četvrti kvadrat.

Kad ste sretni što svi uredno sjede, sve okrenite i obrežite traku na jednom kraju tako da ne prelazi kraj akrila. Sada biste trebali moći sve to presaviti i formirati urednu kutiju. Za konačni završetak važno je da vrh kutije bude što je moguće savršeniji, lagano odstupanje na dnu može se kasnije brusiti i sakriti.

Ako ste sretni što je sve kako treba, vrijeme je da to popravite. Otvorite kocku i položite je ravno spremnu za vaš izbor ljepila. U prošlosti sam koristio Tinsol 12. Dizajniran je za lijepljenje akrila i daje vrlo dobar posao, no s njim je neugodno raditi i zahtijeva hlađenje prije uporabe. Također bih preporučio da ga koristite vani na prohladnom danu i ostavite lijepljene dijelove vani ili u šupi najmanje 24 sata.

Kristalno čist dvokomponentni epoksid radi sasvim u redu, s njim je mnogo ljepše i oprašta se. I dalje morate koristiti dobro prozračeno područje za rad, ali nisam primijetio da dimovi djeluju uz otvoren prozor. Njegova veza nije jaka kao Tinsol12, ali osim ako ne planirate trošenje kocke, trebala bi biti dovoljno jaka.

Pomiješao sam malo gorila epoksida na starom CD -u i upotrijebio akcijski kraj štitonoše od bambusa da nanesem fini sloj duž jednog od rubova svih kvadrata gdje će se sastati. Izbjegavajte korištenje previše jer će vam to ispasti.

Žao mi je što nisam dobio nijednu fotografiju ove faze jer je postavljena prilično brzo.

Kad je ljepilo na mjestu, preklopite kvadrate prema gore kako biste ponovno formirali kutiju i upotrijebite prevjesni komad maskirne trake da ga sve držite zajedno.

Nakon otprilike 5 minuta ako se osjećate dovoljno jakim da uklonite traku. Volim ukloniti traku što je prije moguće jer je dio epoksida izbačen. Kad se potpuno spoji, bit će mu teže nabaviti traku.

Korak 4: Senzor dodira

Verzija kocke Mk1 koristila je senzor vibracija. Ovo je dobro funkcioniralo, ali nije bilo idealno jer bi moglo biti teško aktivirati ga samo jednom, pogotovo ako sam ga podigao da promijenim način rada, a zatim ga ponovno stavio malo prebrzo. Dizajn zapravo ne dopušta postavljanje gumba bilo gdje pa je jedino logično bilo koristiti kontrolu dodirom.

MTCH101 se činio savršenim čipom za taj posao.

Budući da je kapacitivni senzor, nema potrebe za izravnim kontaktom s bilo čime, pa sam uzeo ono što će postati poklopac kocke, uklonio zaštitni sloj iznutra, a zatim s unutarnje strane postavio emajliranu bakrenu žicu od 0,31 mm, provukavši je na mjesto ljepljivu traku prije miješanja malo Gorilla epoksida kako bi se trajno zadržala. Ostavite dovoljno repa da se spustite na PCB.

Izlazni pin za otkrivanje MTCH101 je Active-Low pa bi taktilni prekidač između 5V i dodatnog jastučića također radio u blizini pin 7 za promjenu načina rada kocke

Nakon što se epoksid očvrsne, vrh kocke se može pričvrstiti na tijelo s još malo epoksida.

Korak 5: PCB i lemljenje

Uvijek sam zamišljao da su PCB -ovi nešto rezervirano za one koji posjeduju duboko razumijevanje elektronike koje se prenosilo mnogo godina. Ispostavilo se da je zapravo vrlo jednostavno i jeftino dizajnirati vlastite ploče i profesionalno ih izraditi.

Ovdje neću ulaziti previše u proces jer zahtijeva dosta detalja koje su drugi učinili puno bolje objašnjavajući od mene. Ali osnovni koraci su:

Izgradite svoj krug na ploči za kruh da biste ga testirali. Rasporedite sve komponente na shemi Pretvorite shemu u PCB, postavite sve komponente kako želite i stvorite veze. Naručite

Najteži dio procesa je čekanje da vaše ploče stignu.

Koristio sam JLCPCB. Ukupni troškovi za 10 ploča bili su nešto manji od 10 GBP i trebalo je nešto više od tjedan dana da stignu. Nemam s čim usporediti kvalitetu, ali izgledaju jako lijepo.

Htio sam imati mogućnost napraviti veću verziju kocke pa sam na PCB dodao neke dodatne prstenove LED jastučića. Mogu lemiti LED diode na bilo koji od 3 prstena ili ih odrezati za manje dizajne. JLCPCB naplaćuje istu cijenu za bilo koju veličinu ploče do 100 mm x 100 mm.

Lemljenje

Moguće je ručno lemiti sve komponente. Kondenzatori i otpornici 0603 mali su, ali otporni pa se s malo vježbe može učiniti s lakoćom. Isto vrijedi i za čip MTCH101. Problem koji sam imao bile su LED diode SK2812, dovoljno su velike za ručno lemljenje, ali otkrio sam da su malo previše osjetljive na toplinu. Pretpostavljam da sam ubio najmanje 10 prije nego što sam odlučio uložiti u nešto dizajnirano za SMD dijelove.

Nisam bio siguran koji je najbolji put naprijed, tada sam donio odluku kada sam u Lidlu našao mini pećnicu na prodaju. Iako nije savršena pećnica za obnavljanje, dovoljno je dobra za moje potrebe, a s nekoliko izmjena za precizniju kontrolu temperature ne ubija LED diode.

Ponovno, proces pretvaranja tostera ili mini pećnice u pećnicu s reflowom malo je izvan dosega ove nerješive, ali postoji mnogo informacija ako želite nešto učiniti sličnim.

Strmine potrebne za preoblikovanje PCB -a su:

Brzo očistite PCB alkoholom kako biste uklonili svu masnoću koja bi mogla spriječiti pravilno lepljenje lema. Nanesite pastu za lemljenje na jastučiće na PCB -u, a zatim nanesite komponente. Stavite dasku u pećnicu i ponovno je postavite.

Kad se ploča ohladi, možete ručno lemiti u držač IC kroz veliki otvor i veliki kondenzator.

Ovaj put nisam instalirao 1000uf kondenzator jer ću svjetlo koristiti samo ja i neće se često paliti i gasiti. Također stvara sjenu unutar kocke dok LED diode rade svoje.

1000uf kondenzator je tu da spasi LED diode i mikro kontroler od naleta struje. Preporučujem da ga instalirate, ali pomalo je izborno ako pazite na što ga priključujete. Za više informacija o ovoj temi preporučujem čitanje Adafruit NeoPixel Überguidea

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

Korak 6: Kodiranje

Prenesite kôd na AtTiny85.

Evo sjajnog vodiča kako to učiniti!

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

Zatim umetnite ATTiny u IC utičnicu na PCB -u

Korak 7: Sve spojite

Na dnu PCB -a nalazi se jedan otpornik, a nožice iz IC -a i kondenzatora malo strše. Koristio sam Dremel za izrezivanje nekih udubljenja u donjem dijelu akrila kako bi PCB mogao sjediti ravno.

Dok je Dremel bio vani, također sam izbušio malu rupu sa strane kocke u sredini oko 6 mm za kabel za napajanje i progurao je prije nego što sam svukao žice i pokosio. Mnogo USB kabela s podatkovnim linijama, upotrijebite multimetar da biste utvrdili što je to ako je potrebno.

Upotrijebite malu mrlju vrućeg ljepila da biste držali tiskanu ploču (otkrio sam da je vruće ljepilo ideja jer stvara čvrsto držanje, ali se može ukloniti ako je potrebno) i lemiti žice za napajanje na njega. Koristio sam malo vrućeg ljepila za dodatnu podršku.

Sljedeći korak je lemljenje žice senzora na podlogu senzora.

Prije nego što pričvrstite dno kocke, bilo bi dobro napraviti malo testiranje kako biste bili sigurni da sve radi kako se očekuje.

Ako sve radi kako se očekuje, posljednji korak je zalijepiti dno kocke na mjesto. Za to obično koristim silikonsko brtvilo jer opet dobro drži, ali se može ukloniti ako je potrebno.

Uključite se i uživajte

Korak 8: Ostale opcije i posljednje misli

Za vrijeme dok se ovo razvijalo, došao sam do nekoliko varijacija. Jedan od njih je drvena podloga s akrilnom kockom na vrhu. Drugi je drveni okvir sa LED diodama straga i također duga verzija s LED trakom. Također trenutno radim na satu koji koristi sličan dizajn.

Kažu da je stražnji vid uvijek 2020. i postoji nekoliko stvari koje bih mogao učiniti drugačije ako se odlučim za MkIII

Prva se mijenja u 0805 pasiva. 0603 su u redu, ali ima dovoljno prostora za manje veće komponente i malo ih je lakše preraditi ako je potrebno.

Također sam razmišljao o dodavanju dodatne LED diode za vizualne povratne informacije o stanju senzora. MTCH101 može potonuti do 20 mA pa LED dioda s otpornikom visoke vrijednosti ne bi predstavljala problem spojen izravno na pin 4 čipa.

Mislim da bih dodao i neke jastučiće na ostale prstenove PCB -a kako bi se mogli koristiti za druge projekte ako se odrežu. I također neke jastučiće za korištenje PCB -a s vanjskim LED trakama ili prstenovima.

Nadam se da ste uživali u ovom nerješivom.