Làmpada cub LED: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquesta làmpada és un subproducte del projecte de rellotge de 172 píxels que vaig crear. Va sorgir quan estava provant la cadena de LEDs, la meva parella els va veure i els va agradar el seu aspecte. Vaig acabar el rellotge i vaig començar aquest projecte. Ha estat un projecte bastant lent, han passat altres coses que li han permès evolucionar amb el pas del temps.

El concepte original feia poc més d’un metre de longitud i feia servir tres botons i un potenciòmetre per controlar-lo. Això va evolucionar cap a un disseny més petit però similar que utilitzava un únic codificador rotatiu. Després arriba la temporada festiva i vaig agafar alguns dels conceptes de control dels llums festius controlats ATTiny 85. Finalment, tenim això; Un bonic cub de 50 mm amb un sol control sensible al tacte.

Hauria estat fàcil haver comprat simplement un controlador LED barat a eBay, ficar-lo en una caixa i anomenar-lo fet. No obstant això, volia alguna cosa que no requereixi cap configuració o emparellament i que em permetés decidir com es comportaven els LED. Segur que no puc canviar la llum de la comoditat del meu sofà, però no m’importa. Dit això, crec que la propera evolució podria canviar l'ATTiny 85 per alguna cosa com l'ESP8266, de manera que puc aprofitar el controlador sense fils, però també mantenir un control manual.

Per a mi era molt important que la llum estigués activa però que no distragués, per la qual cosa en el mode blanc es pot veure una mica de color lentament en un punt aleatori de la làmpada i, després, es torna a apagar tan lentament. Era important que no us cridés l’atenció fent-ho, però cada vegada que mireu el llum seria una mica diferent.

Subministraments

El cub està fabricat amb làmina d’acrílic d’òpal esmerilat de 3 mm. Vaig enganyar-lo i el vaig demanar tallar-lo prèviament en quadrats que tinguessin la mida adequada per al que volia, vaig afegir-ne uns quants més a la comanda per si em vaig equivocar (ho vaig fer) Els primers que vaig fer els vaig utilitzar el tensol 12 per unir-los. Funciona molt bé, però no és una cosa agradable d’utilitzar, jo la vaig fer aquí amb epoxi de goril·la. L’enllaç no és tan fort com el tinsol 12, però hauria de ser prou fort sense els fums realment desagradables.

Els LED són SK6812, són l’opció RGBWW (blanc càlid).

El micro controlador és un ATTiny 85

El controlador tàctil és un MTCH101

Hi ha alguns components passius:

• Condensadors 13X 0603 0.1uf
• Resistències 2X 4.7k 0603
• Resistències 2X 10k 0603
• Resistència 1X 470 ohm 0603
• Condensador 1X 1000uf

Tot i que seria possible fer-ho a ProtoBoard amb PCBs fabricats és una cosa petita i alguna cosa que volia inclinar-me.

Vell cable USB per tallar per un cable d'alimentació

La cola calenta s’utilitza per mantenir el PCB cap avall en el producte final i un segellant de silicona us permet enganxar la part inferior del cub. Tant la cola calenta com la silicona són adequades per enganxar acrílic, però tampoc són molt bones. Això fa que un vincle sigui prou fort per mantenir-lo tot al seu lloc, però tan fort que no es pot separar més tard si cal.

200 mm de fil de coure esmaltat de 0,31 mm. (aquí es pot utilitzar gairebé qualsevol cable sempre que no sigui tan gran que creï una ombra dins del cub)

El micro controlador

Ja ho he dit abans i ho torno a dir. M'agrada molt el microcontrolador ATTiny 85. Són petits, fàcils d’utilitzar, fàcils de programar i semblen pràcticament indestructibles.

Per tant, és clar que n’he utilitzat un per a aquest projecte. El codi que executa és bastant bàsic. Es connecta una interrupció al sensor tàctil. Quan es tira el pin cap avall, l'ISR afegeix 1 a un comptador. A continuació, el bucle principal executa el sub bucle que correspon al número del comptador. D'aquesta manera, podeu afegir o eliminar animacions amb poques línies de codi.

Fa uns vuit mesos que faig funcionar aquest codi en un ATTiny85 sense cap problema.

Pas 1: eines i consumibles

És possible soldar tots els components a mà, però els SK2612 són força sensibles. Vaig matar-ne bastants abans de trobar un mini forn a Lidl que vaig convertir en un forn de reflux.

Vaig utilitzar un encaminador i una punta de xamfrà de 45 graus per tallar totes les vores de l’acrílic. Podeu saltar-ho i tenir juntes quadrades al cub o a la impressió 3D.

Altres eines utilitzades inclouen:

• Pistola de cola calenta
• Soldador
• Ganivet de forma petita
• Cinta adhesiva
• Alguna eina manual bàsica. talls i pilots petits.
• Arduino Uno o similar, a més de filferros i ponts per pujar codi a ATTiny85
• Hack Saw
• Pasta de soldadura
• Soldar

• Multímetre

Pas 2: tallar l'acrílic

Va ser complicat trobar un mètode fiable per tallar l’angle de 45 graus a les vores de l’acrílic. Crec que muntar una serra de taula amb l’angle correcte seria molt més fàcil, però malauradament només tinc un encaminador, així que aquí he fet.

Vaig fer servir una peça de ferralla amb una vora recta fixada al banc de treball per fer una plantilla. La vora recta és molt important ja que el coixinet de la punta de xamfrà rodarà al llarg d’ella. Aleshores és el cas d’enganxar una mica de full d’acrílic de ferralla al voltant de la peça en què volia tallar l’angle per mantenir-lo quiet i crear l’alçada correcta de la part inferior del router.

Tenia la pistola de cola calenta i calenta quan vaig fer aquesta, així que vaig decidir utilitzar cola calenta per enganxar les peces de suport al seu lloc. Normalment hauria fet servir cinta adhesiva de doble cara. Les dues opcions funcionen bé.

Aleshores és una mica de prova i error que el router estigui ajustat exactament a l’alçada correcta, massa alt i deixarà una vora quadrada a l’acrílic, massa baixa i es treurà massa

Utilitzeu una mica de cinta adhesiva per assegurar-vos que res no es pugui moure, permeteu que l’encaminador giri a la velocitat i passeu sense problemes per la vora de l’acrílic, gireu la peça i repetiu fins que tingueu els 6 tallats amb una vora de 45 graus. 4 arestes (5 peces i 3 arestes si voleu muntar el cub en una mica)

Pas 3: elaboració del cub

Un cop tallat tot l’acrílic, la formació del cub és directa, però la dosi requereix una mica d’atenció als detalls.

Primer agafeu una longitud de cinta adhesiva, amb 2 peces als extrems per mantenir-la cap avall, recta i ajustada. Col·loqueu-lo a uns quants mil·límetres de distància i paral·lel a una vora recta amb el costat enganxós cap amunt. La cinta ho mantindrà tot junt fins que l'epoxi es posi de manera que he embolicat dues peces per assegurar una bona pressió uniforme. Vaig utilitzar el meu silicona mat com a vora recta, però una regla funcionaria igual o potser millor.

A continuació, traieu la pel·lícula protectora de l’acrílic i col·loqueu una de les caselles cap a un extrem de la cinta assegurant-vos que estigui ben fixada contra la vora recta i que l’angle de 45 graus inclini cap avall. A continuació, col·loqueu un segon quadrat al costat del primer assegurant-vos que les vores només toquen i que la part superior estigui ajustada a la vora recta. Repetiu per al tercer i el següent quadrat.

Quan estigueu feliços que estiguin tots asseguts, gireu-ho perfectament i retalleu la cinta per un extrem perquè no passi del final de l’acrílic. Ara hauríeu de poder plegar-ho tot i formar una caixa ordenada. És important per a l’acabat final que la part superior de la caixa sigui tan perfecta com pugui ser, una lleugera desviació a la part inferior es pot esmolar i ocultar més endavant.

Si esteu contents que tot s’ajusti com cal, és hora de solucionar-lo al seu lloc. Obriu el cub i poseu-lo a punt per preparar l'adhesiu. He utilitzat Tinsol 12 en el passat. Està dissenyat per unir l’acrílic i dosificar-ne un molt bon treball, tot i que és desagradable de treballar i requereix refrigeració abans d’utilitzar-lo. També recomanaria fer-lo servir fora un dia de vent i deixar les parts unides a l'exterior o en un cobert durant almenys 24 hores.

Un epoxi transparent en dues parts funciona molt bé, és molt més agradable i més perdonador de treballar. Encara heu d’utilitzar una zona ben ventilada per treballar-hi, però no vaig notar cap fums que funcionessin per una finestra oberta. El seu vincle no és tan fort com Tinsol12, però, tret que tingueu previst llançar el vostre cub, hauria de ser prou fort.

Vaig barrejar una mica de gorila epoxi en un vell CD i vaig utilitzar l'extrem d'acció d'un escuder de bambú per aplicar una fina capa al llarg d'una de les vores de tots els quadrats on es trobarien. Eviteu utilitzar-ne massa, ja que sortirà malbé.

Em sap greu no haver rebut cap foto d’aquesta etapa, ja que es va configurar amb força rapidesa.

Un cop l’adhesiu estigui al seu lloc, doblegueu els quadrats per formar la caixa de nou i utilitzeu el tros de cinta adhesiva que sobresurt per mantenir-lo tot junt.

Al cap d'uns 5 minuts, si se sent prou fort per treure la cinta. M'agrada treure la cinta tan aviat com sigui possible per embolicar part de l'epoxi. Un cop lligat completament, és molt més difícil aconseguir la cinta.

Pas 4: el sensor tàctil

La versió Mk1 del cub utilitzava un sensor de vibracions. Va funcionar bé, però no va ser l'ideal, ja que podria ser complicat activar-lo una sola vegada, sobretot si el vaig agafar per canviar el mode i després el vaig tornar a posar una mica massa ràpid. El disseny no permet col·locar cap botó en cap lloc, de manera que l’únic lògic era fer servir el control tàctil.

El MTCH101 semblava el xip perfecte per a la feina.

Com que és un sensor capacitiu, no hi ha cap necessitat de fer contacte directe amb res, així que vaig agafar el que es convertirà en la tapa del cub, vaig treure la capa protectora de l'interior i vaig disposar un fil de coure esmaltat de 0,31 mm al voltant de l'interior. cinta adhesiva abans de barrejar una mica de Gorilla Epoxy per mantenir-la permanentment. Assegureu-vos de deixar la cua suficient per baixar al PCB.

El pin de sortida de detecció MTCH101 és actiu-baix, de manera que un commutador tàctil entre 5V i el coixinet addicional també funcionaria a prop del pin 7 per canviar el mode del cub

Un cop es cura l’epoxi, la part superior del cub es pot fixar al cos amb una mica més d’epoxi.

Pas 5: el PCB i la soldadura

Sempre havia imaginat que els PCB eren alguna cosa reservat per a aquells que tinguessin una profunda comprensió de l’electrònica que s’ha transmès durant molts anys. Resulta que és realment fàcil i econòmic dissenyar els vostres propis taulers i fabricar-los professionalment.

No aprofundiré massa en el procés aquí, ja que requereix una mica de detall que altres han explicat molt millor que jo. Però els passos bàsics són:

Construïu el vostre circuit sobre una taula de pa per provar-lo. Distribuïu tots els components en un esquema Converteix l’esquema en un PCB, col·loqueu tots els components com vulgueu i creeu les connexions. Feu la comanda

El més difícil del procés és que arribin els vostres taulers.

He utilitzat JLCPCB. El cost total de 10 taules va ser una mica inferior a 10 £ i va trigar poc més d’una setmana a arribar. No tinc res amb què comparar la qualitat, però semblen realment agradables.

Volia tenir l'opció de fer una versió més gran del cub, així que vaig afegir alguns anells addicionals de coixinets LED a la PCB. Puc soldar LEDs en qualsevol dels 3 anells o tallar-ne els de dissenys més petits. JLCPCB cobra el mateix preu per a qualsevol tauler de mida fins a 100 mm x 100 mm.

Soldadura

És possible soldar a mà tots els components. Els condensadors i resistències 0603 són petits però resistents, de manera que amb una mica de pràctica es pot fer amb facilitat. El mateix per al xip MTCH101. El problema que vaig tenir eren els LED SK2812, són prou grans per soldar-se a mà, però em va semblar que eren una mica massa sensibles a la calor. Suposo que vaig matar almenys deu abans de decidir invertir en alguna cosa dissenyada per a peces SMD.

No estava segur del millor camí a seguir, llavors la meva decisió es va prendre quan vaig trobar un mini forn a la venda a Lidl. Tot i que no és el forn perfecte per reflotar, és prou bo per a les meves necessitats i amb algunes modificacions per a un control de temperatura més precís, no mata els LED.

De nou, el procés de convertir un forn de torradora o mini forn en un forn de reflux està una mica més enllà de l’abast d’aquest intratable, però hi ha molta informació si voleu fer alguna cosa similar.

Els pendents necessaris per reflotar el PCB són:

Feu una neteja ràpida del PCB amb alcohol per eliminar qualsevol greix que pugui evitar que la soldadura s’enganxi correctament. Apliqueu pasta de soldadura als coixinets del PCB i, a continuació, apliqueu els components. Col·loqueu la pissarra al forn i torneu a refondre.

Un cop la placa estigui fresca, podeu soldar manualment el forat passant del suport IC i del condensador gran.

Aquesta vegada no he instal·lat el condensador 1000uf, ja que la llum només la faré servir i no s'encendrà ni s'apagarà sovint. També crea una ombra dins del cub mentre els LED fan el que poden.

El condensador 1000uf hi és per guardar els LEDs i el micro controlador d'una pujada de corrent. Us recomano instal·lar-lo, però és una mica opcional si teniu cura de què el connecteu. Per obtenir més informació sobre aquest tema, recomano llegir la Adafruit NeoPixel Überguide

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

Pas 6: Codi

Pengeu el codi a l'AtTiny85.

Aquí teniu una fantàstica guia sobre com fer-ho.

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

A continuació, col·loqueu-lo a ATTiny al sòcol IC del PCB

Pas 7: ajuntar-ho tot

Hi ha una sola resistència a la part inferior del PCB, més les potes de l’IC i el condensador sobresurten una mica. Vaig utilitzar un Dremel per tallar alguns rebaixos a la part inferior d’acrílic perquè el PCB pogués quedar pla.

Mentre el Dremel estava fora, també vaig perforar un petit forat al costat del cub al centre uns 6 mm cap amunt per obtenir el cable d'alimentació i el vaig passar abans de treure els cables i estanyar-los. Molts cables USB tenen línies de dades; utilitzeu un multímetre per esbrinar quin és, si cal.

Utilitzeu una petita bombeta de cola calenta per mantenir el PCB cap avall (he trobat que la cola calenta és una idea, ja que crea una retenció forta però es pot eliminar si cal) i soldeu els cables d’alimentació. Vaig utilitzar una mica de cola calenta per obtenir una mica de suport addicional.

El següent pas és soldar el cable del sensor al coixinet del sensor.

Abans de fixar la part inferior del cub, és una bona idea fer algunes proves per assegurar-vos que tot funciona com s’esperava.

Si tot funciona com s’esperava, l’últim pas és col·locar la part inferior del cub al seu lloc. Normalment faig servir segellador de silicona, ja que torna a mantenir-se bé, però es pot eliminar si cal.

Connecteu-lo i gaudiu-ne

Pas 8: altres opcions i pensaments finals

Durant el temps que això ha anat evolucionant, he tingut algunes variacions. Una d’elles és una base de fusta amb un cub d’acrílic a la part superior. L'altre és un marc de fusta amb LEDs a la part posterior i també una versió llarga amb cinta LED. Actualment també estic treballant en un rellotge amb un disseny similar.

Diuen que la vista posterior sempre és el 2020 i hi ha algunes coses que podria fer de manera diferent si decideixo apostar per MkIII

El primer dels quals passa a 0805 passius. Els 0603 estan bé, però hi ha prou espai per als components més grans i més petits i són una mica més fàcils de tornar a treballar si cal.

També pensava en afegir un LED addicional per obtenir una retroalimentació visual quant a l’estat del sensor. El MTCH101 és capaç d’enfonsar-se fins a 20 mA, de manera que un led amb una resistència d’alt valor ish no seria un problema connectat directament al pin 4 del xip.

Crec que també afegiria alguns coixinets als altres anells del PCB perquè puguin ser utilitzats per a altres projectes si es tallen. I també alguns coixinets per utilitzar el PCB amb tires o anells LED externs.

Espero que us hagi agradat aquest intratable.