Električni leptir: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovo je vrlo cool raznobojni leptir koji sam napravio - zahtijeva minimalne dijelove i programiranje!

Osim samog leptira - on prikazuje neke vrlo kul tehnike u kojima možete izraditi vlastite PCB -e na kućnom rezaču siluete od redovito komercijalno dostupne bakrene trake - koja se može postaviti na bilo koju vrstu površine!

Očigledno - tako nešto moglo bi se lako izraditi putem komercijalno tiskane ploče - ali ako želite poštedjeti troškove izrade iste, želite stvoriti LED uzorke na nestandardnom materijalu (poput ogledala ili prozora, radije od PCB -a od stakloplastike) - ili čak nešto sa zakrivljenom površinom - ova se metoda može koristiti za jeftino lijepljenje tragova bakrenih PCB -a na gotovo sve vrste površina.

To se lako čini za stvari poput LED -a koje imaju velike olovne razmake - ali postaje sve teže kada koristite finije, manje dijelove. Dakle, ova se tehnika može koristiti selektivno-tj. Koristiti ploču (Arduino) kao računalo, a bakrene bakroreze izrezane kod kuće za mjesta na kojima želite ekstremno prilagoditi postavljanje LED dioda.

Za izradu ovog projekta upotrijebio sam sljedeće:

• Osobni rezač vinila/papira Silhouette Cameo - za stvaranje PCB -a
• Arduino UNO - koristi se kao programer u krugu
• Laserski rezač dijelova (drvo - akril - bilo što) (možete koristiti nešto drugo ako nemate laser)

Stvarni dijelovi su:

• Procesor ATTiny75 od 1 USD
• 22 NeoPixela - (serijski upravljane, trobojne LED diode)
• 2x3 zaglavlje
• Bakarna folija

Sav softver izrađen je u Arduino IDE -u - korištenjem Adafruit NeoPixel knjižnica i ATTiny biblioteka iz Upravitelja odbora.

Postoje dva temeljna načina da se tome pristupi:

Jednostavan način: Imam svoju ploču (poput Arduina) koju ću koristiti za upravljanje LED diodama. Stvorit ću samo PCB za LED diode - i spojiti to na svoj arduino.

Teži (i jeftiniji) način: sve ću učiniti 100% sam. Ne treba mi Arduino i umjesto toga ću koristiti ATTiny85 od 1 USD. To je teže jer je teže izvesti svu umjetnost finog tona na rezaču za vinil tipa Silouette ili CriCut.

Korak 1: Dizajn

LED diode su svaka NeoPixela. Ovo su fenomenalni, individualno kontrolirani, višerazinski (posvjetljuje), vrlo svijetli, RGB LED uređaji koji imaju samo 4 pina: VccGndData InData Out. Dakle, ideja je da ih možete lanac vezati uz kontrolu pojedinačne crveno-zeleno-plave razine boja svake od njih - sve s jedne iglice na CPU -u. Što je još bolje, biblioteka Adafruit NeoPixel za Arduino pruža vam jednostavan način da s njima radite u nekoliko sekundi.

Ako odustajete od dizajna svoje CPU ploče na ovom dizajnu (koristeći Arduino koji je u prodaji), sve što vam je potrebno je osnovni otisak Neopixela (preporučuje se da uz svaki uključite i zaobilazni poklopac). Priložena datoteka footprint.svg u osnovi je ono što vam je potrebno za početak. Tako ćete dobiti obrise bakrene folije za NeoPixles i kondenzatore. Možete otvoriti ovo pravo u Inkscapeu, spojiti sve +5v pinove i sve uzemljene igle zajedno-zatim spojite sve pinove za ulaz i izlaz podataka.

Pretvorite ovo u odgovarajuće staze za rezanje koje možete koristiti na svom rezaču za vynal kao što sam gore prikazao - i gotovi ste. Za to vam čak nije ni potreban "pravi" program za projektiranje PCB -a.

To zapravo nije potrebno za NeoPixel, gdje su igle prilično velike i lako se leme - ali jednostavan sloj Soldermask može se izrezati iz komada Kapton trake. Ovo će izgledati kao veliki komad trake s izrezanim malim pravokutnicima za lemne jastučiće, koji će se postaviti na cijelo bakreno područje.

Korak 2: Dizajn CPU -a

Ako ste ambiciozniji, možete napraviti bakropise za sam CPU izravno u svojoj bakrenoj foliji.

To je teže postići zbog manjih pinova na uređaju ATTiny85 i potrebe za dobivanjem vrlo malih bakropisa od bakrene folije, ali to je lako izvedivo.

To je vjerojatno najbolje učiniti u "pravom" programu za projektiranje PCB -a (koristio sam Eagle).

Također sam u svoj dizajn uključio konektor za napajanje/otklanjanje pogrešaka (i nekoliko kondenzatora za premosnicu).

Govorit ćemo više o poteškoćama pri rezanju bakra u tako malim geometrijama.

Korak 3: Izrada slojeva

Korak 4: Sastavljanje kruga

Bakarni tragovi mogu se postaviti na vaš dizajn.

U mom slučaju - upotrijebio sam laserski izrezan komad drveta (obris priložene SVG datoteke).

Koristio sam traku za prijenos znakova kako bih uklonio bakrenu foliju s podloge i stavio je na drvo. Ako ste odlučili napraviti Kaptonov sloj lemne maske - sada bi se prenio na drvo iznad bakra.

Lemljenje na bakrenu foliju pomalo je teško, jer za razliku od obične pločice, bakar se ljepi za podlogu (drvo) samo ljepilom, koje se ne lijepi toliko jako kao bakar normalne ploče. Stoga, ako niste oprezni (osobito pod toplinom lemilice) - bakar može kliziti ili se pomaknuti. Korištenje Kaptonove maske za lemljenje pomoći će zadržati bakar malo na mjestu i to će učiniti malo lakšim.

Još jedna velika stvar na koju treba obratiti pažnju je to da su prijavljeni NeoPixeli donekle netolerantni na višak topline. Dakle, pri lemljenju koristite puno lemnog fluksa (ja koristim olovku koja se ne čisti), nanesite većinu topline i lemljenja na bakreni trag te brzo uklonite toplinu nakon što lem teče na pin NeoPixel. (Maska za lemljenje također će pomoći smanjiti potrebnu količinu lemljenja, jer neće teći niz pokriveno područje traga).

Bilo mi je najlakše upotrijebiti malu točku "Tacky Ljepila" za lijepljenje NeoPixela na mjesto prije lemljenja. To je zadržalo dijelove na mjestu, što je učinilo lemljenje bržim i stoga zahtijevalo manje topline. Ljepilo za ljepljenje također se brzo lijepi, dopuštajući dijelovima da ne klize, odmah nakon postavljanja. Umire (u malim količinama) u obliku gumene konzistencije, što omogućuje uklanjanje dijelova ako je potrebna bilo kakva zamjena ili prerada.

Korak 5: Dodavanje CPU -a

Ako želite sami napraviti bakropis za CPU (i konektor za ispravljanje pogrešaka), to je malo teže nego raditi LED diode. Razlog je taj što su geometrije manje i finije te zahtijevaju preciznije rezove s vašeg rezača za vinil.

Otkrio sam da pri rezanju trake od bakrene folije voštani papir na koji je ljepljiva traka pruža relativno malo prianjanja. To znači da kada se pokušaju s manjim geometrijama, one teže klizanju po podlozi.

Iako sam se igrao s mnoštvom postavki rezanja, najbolje rješenje koje sam pronašao bilo je korištenje podloge s jačim prianjanjem. Vinil dobro funkcionira, ali ne radi lako s trakom za prijenos znakova kako bi se omogućilo uklanjanje bakra iz vinila (i postavljanje na drvo). Krug možete ostaviti na vinilu, ali on se može otopiti pri lemljenju - pa nije nemoguće, ali ga je teže sastaviti. (Koristio sam vinil kao podlogu u nekoliko različitih dizajna).

(Zaštitne folije od prozirne folije ili lima također djeluju - i bolje su po tome što su deblje. Mogu se koristiti za dizajne kada želite samostojeće krugove i ne želite podlogu s ljepljivom podlogom) - ali opet se tope ako nisu zalemljeni vrlo oprezan.

Najbolje rješenje koje sam pronašao bilo je korištenje Kaptonove trake kao podloge. Kapton traka izuzetno dobro drži toplinu lemljenja, djeluje kao maska za lemljenje i ima ljepljivu podlogu. Jedini nedostatak je što je tipično vrlo tanak. Toliko, da mi je bilo teško raditi s njim, osim ako ga nisam udvostručio, kako bih bio dvostruko deblji i jači.

S većom adhezivnom čvrstoćom bakra preko Kaptona, mogu se izrezati finiji detalji, poput kabela CPU -a. Nakon što sam završio, zalijepio sam Kapton na stražnju stranu drvene podloge leptira.

Korak 6: Softver

Softver je rađen kao Arduino skica, koristeći biblioteku Adafruit NeoPixel.

Iako se to može činiti trivijalnim, puno se razmišljalo o uzorcima na leptiru. Kôd je napisan za izmjenu dva načina svakih nekoliko sekundi:

MODE ONE - Brisanje u boji - ispiranje različitih boja, brzo mijenjanje boja. Prilikom odabira "boje" - upotrijebio sam algoritam za brisanje između "vrijednosti" boje - svaka vrijednost se šalje putem HSB -to -RGB konverzijske funkcije (gdje su zasićenje i svjetlina uvijek bili maksimalni) - kako bih postigao maksimalni sjaj boja.

NAČIN DRUGI - upravljaju:

• Kreirano je 6 ili 8 različitih unaprijed određenih "uzoraka" grupa segmenata. Kod bi nasumično odabrao jednu od njih

• Svaki uzorak zahtijevao je popunjavanje unaprijed određenih segmenata u jednu od 2, 3 ili 4 različite boje. Svaka boja je nasumično odabrana jednom od ove dvije metode:

  • Odabrano je u jednoj od 6 boja maksimalne razine (crvena, zelena, plava, žuta itd.).
  • Odabrano iz slučajnog HUE - (koristeći isti generator nijansi u načinu rada One)
• Rezultirajući uzorak boje prošao je kroz funkciju blijeđenja, koja je omogućavala glatko blijeđenje s jednog uzorka na drugi - i držala ga je tamo nekoliko sekundi prije nego što je nastavljen na sljedeći.

Dva načina bi se mijenjala svakih 10 ili 15 sekundi.

Korak 7: Programiranje

Dakle, sada imamo potpuno novi ATTiny85 na PCB -u i moramo ga programirati. Budući da sam za to koristio Arduino SDK, moramo postaviti program ("skica") i Arduino bootloader na uređaj.

Koristio sam Arduino Uno kao programera u sustavu.

Priloženi dijagram prikazuje kako sam spojio Uno na svoj ATTiny85 krug. Zapravo sam odredio da to učinim na jedan od dva različita načina:

1. putem zaglavlja za otklanjanje pogrešaka koje sam dodao na ploču
2. putem hrpe testnih točaka za ispravljanje pogrešaka koje sam dodao na ploču. Oni se mogu koristiti držeći hrpu opružnih igala na ploči preko laserski izrezanog akrilnog držača, koji ih drži u točnom položaju.

Uraditi ovo:

• Priključite Arduino Uno na računalo i otvorite Arduino SDK.
• Otvorite ugrađenu skicu "Ardunio kao ISP". Kompilirajte i ažurirajte ovu skicu - sada je Uno ISP.
• U Arduino "Boards Manager" - instalirajte paket ploča za ATTiny seriju.
• Zatvorite skicu Uno ISP -a i otvorite svoju skicu za Butterfly kod.
• Odaberite "Vrsta ploče" je ATTiny85 - odaberite 8Mhz unutarnji oscilator.
• Za "Programer" odaberite "Uno kao ISP"
• Odaberite "Uploads Bootloader" (učinite to samo PRVI PUT za ovaj čip - ponavljanje ne bi trebalo biti potrebno)
• Nakon što to učinite - sada možete učiniti "Upload Program with ISP" da biste poslali svoju skicu na ATTiny85.

Korak 8: Završna montaža

Još dva dijela drveta izrezana su laserom - obris krila leptira. Oslikane su mat crnom bojom.

Komad akrila dobio je "zamrznuti" izgled brušenjem brusnim papirom krupne granulacije. Pojedini dijelovi drvenog područja izrezani su iz ovog akrila.

Izrezani akrilni dijelovi postavljeni su u najviši drveni komad. Mogle su se zalijepiti, ali tolerancije akrilnih rezova i boje na drvetu omogućile su njihovo zadržavanje bez ljepila.

Ti su dijelovi zatim zalijepljeni zajedno s malim mrljama ljepljivog ljepila - što bi im omogućilo rastavljanje ako je potrebno popraviti.