Llum nocturna de Neopixel: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per joshua.brooks Segueix més de l'autor:

Impartiré alguns tallers d’electrònica en poques setmanes, centrats en un projecte del món real econòmic però útil. Quan intentava trobar alguna cosa a fer, volia que impliqués un microcontrolador, LEDs NeoPixel (perquè són increïbles), que es controlin de forma remota i permetin diferents opcions de construcció. També havia de ser totalment simulable a Tinkercad. Aquest és el projecte que va evolucionar.

Inclou algunes funcions molt interessants en un dispositiu petit, es pot personalitzar i és bastant senzill de construir.

Llista de peces:

• Placa de circuits impresos (OSHPARK)
• Anell NeoPixel 12 (Adafruit)
• Microcontrolador ATtiny85 (DigiKey)
• Cable de nucli sòlid de calibre 22 (DigiKey, Amazon, Radio Shack, etc.)
• (opcional) Receptor d'infrarojos (DigiKey)
• (opcional, però molt recomanable) condensador electrolític 1μF (DigiKey)
• (opcional) Polsador (Jameco)
• (opcional) 2 x capçal masculí de 3 pins (DigiKey)
• (opcional) 2 x jumper Shunt (DigiKey)
• (opcional) sòcol DIP de 8 pins (DigiKey)
• (opcional) capçalera d'angle recte de 4 pins (DigiKey)
• (opcional) Comandament a distància IR (Amazon)
• Gorilla Tape (Amazon)
• Font d'alimentació USB de paret (Amazon)

Llista d'eines:

• Soldador i soldador
• Tallador de filferro
• Decapant de filferro
• Alicates
• Tisores

Pas 1: disseny i simulació

Com he esmentat anteriorment, volia utilitzar el Tinkercad gratuït per a aquest projecte. Vaig decidir dissenyar-lo completament i provar-lo abans de tocar qualsevol electrònica real. Això em va permetre assegurar-me que tot (inclòs el firmware ATtiny85) funcionaria. Aquí teniu aquest circuit virtual. Podeu prémer "Inicia la simulació" a continuació per provar-ho.

Pas 2: les parts necessàries

Aquest projecte està dissenyat per permetre la flexibilitat de com es construeix. Per tant, en funció del que vulgueu fer-hi, és possible que no necessiteu totes les parts. Hi ha tres parts (i filferro) que són absolutament necessàries. És possible construir alguna cosa funcional només amb aquests.

Neopixel Ring 12: l'anell té dotze NeoPixels que es poden controlar individualment per tenir gairebé qualsevol color.

ATtiny85: és el microcontrolador (petit ordinador) que fa ballar els NeoPixels i s’interfaccia amb diversos components opcionals (receptor d’infrarojos, polsador, etc.).

Taula de circuits impresos: la placa de circuit imprès (PCB) proporciona totes les connexions elèctriques entre les parts utilitzades i és la columna vertebral rígida del dispositiu. El fitxer gerber comprimit que s’envia al fabricant de PCB es troba en aquesta pàgina. Hi ha molts fabricants de taulers per aquí. Aquí teniu l’enllaç per demanar el tauler a OSHPARK.

Cable de nucli sòlid de calibre 22: el cable s'utilitza per connectar l'anell NeoPixel a la PCB.

Pas 3: les parts opcionals

Hi ha diverses parts opcionals que us recomanem que inclogueu. A continuació s’explica per què és possible que els vulgueu.

Receptor d'infrarojos: el receptor d'infrarojos és un component únic que permetrà controlar el dispositiu mitjançant un comandament a distància IR de mà estàndard (penseu que el control remot de TV). Els comandaments a distància de diferents fabricants emeten senyals diferents, de manera que és possible que calgui modificar el firmware per reconèixer el vostre comandament a distància, si no és un dels que he utilitzat.

Condensador electrolític de 1μF: el condensador actua com una mena de bateria temporal que pot proporcionar una energia addicional quan el corrent elèctric necessari al dispositiu canvia bruscament (els NeoPixels passen d’apagar-se a completament encès, per exemple). També pot uniformitzar la tensió del dispositiu quan s’utilitza una font d’alimentació USB econòmica. Si utilitzeu una font d'alimentació USB decent, es pot deixar de banda.

Polsador: el polsador permet controlar el dispositiu (endevina què?) Prement el botó.

Capçalera (s) masculina (s) de 3 pins i pont (s) de derivació: es poden col·locar en lloc del polsador per permetre la configuració del dispositiu, en funció de la posició dels ponts de derivació. La capçalera masculina de 3 pins es connecta permanentment (soldada) al tauler i el pont de derivació es pot ajustar a la capçalera i es pot treure i reposicionar fàcilment. Si s’utilitza una capçalera, el pont pot seleccionar entre dos modes diferents. Si s’utilitzen les dues capçaleres, són possibles quatre modes.

Socket DIP de 8 pins: el socket permet eliminar i substituir el microcontrolador (ATtiny85) de manera que es pugui reprogramar més endavant si voleu canviar el funcionament del dispositiu. Si sabeu que mai no haureu de reprogramar el microcontrolador, no serà necessari.

Capçalera d'angle recte de 4 pins: s'utilitza la capçalera d'angle recte si voleu que el connector USB enganxi directament per la part posterior del dispositiu en lloc del lateral.

Pas 4: programa el microcontrolador

No entraré en massa detalls sobre la programació del microcontrolador, perquè les instruccions es troben fàcilment en altres llocs (incloc un enllaç a continuació). He utilitzat una placa Arduino UNO per actuar com a dispositiu de programació del controlador mitjançant el mètode descrit en aquest manual instructiu. En ell, mostra el següent mapatge des de pins Arduino a pins ATtiny per a la programació:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8
• Terra Arduino → ATtiny Pin 4
• Pin d'Arduino 10 → Pin Pin 1
• Pin Arduino 11 → ATTiny Pin 5
• Pin Arduino 12 → Pin Pin 6
• Pin Arduino 13 → ATTiny Pin 7

El codi font de la llum nocturna es pot trobar aquí (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Pas 5: munteu el tauler (pas inicial opcional)

S'han d'afegir parts al tauler en un ordre concret per facilitar les coses. Si esteu bé amb la posició del connector USB a la placa, podeu ometre la resta d’aquest pas i passar a la següent part del muntatge. Tot i això, si voleu que el connector surti de la part posterior del tauler, ara és el moment d’afegir la capçalera d’angle recte.

Comenceu per desconnectar amb cura el connector USB de la resta de la placa de circuits impresos. Mantingueu la part més gran del tauler amb una sola mà i utilitzeu alicates amb una vora directament al costat de la línia de perforació dels petits forats per eliminar amb cura la llengüeta. Deixeu de banda la pestanya. ho necessitareu en un pas posterior.

Col·loqueu la capçalera d'angle recte a la part posterior del tauler, tal com es mostra a la imatge. La part posterior del tauler és el lateral amb els serigrafiats "123D CIRCUITS" (o potser hauria de dir "123D CIRC", perquè acabeu de trencar els "UITS").

Soldeu la capçalera al lloc, aplicant la soldadura a la part superior del tauler.

Utilitzant bons talladors de filferro, retalleu els cables de la capçalera que sobresurten de la part superior del tauler el més a prop possible del tauler. Això és important perquè aquests contactes s’estalvien en algun lloc del centre on acabarà anant l’ATtiny85.

Pas 6: afegiu el sòcol del microcontrolador

Ara és el moment de soldar el sòcol DIP de 8 pins -O- l’ATtiny85 al seu lloc. Recomano encaridament l’ús del sòcol, perquè permet treure i tornar a connectar l’ATtiny85 fàcilment per si voleu fer canvis al programa més endavant. Instal·leu el sòcol (o l’ATtiny85 amb el pin 1 més proper a la vora del tauler) a través dels 8 forats corresponents a la part superior del tauler. La cara superior és la que no té impresos "Circuits 123D". Gireu el tauler i col·loqueu-lo sobre la taula o un altre espai de treball per mantenir el sòcol al seu lloc. Soldeu els passadors al tauler. Si heu afegit la capçalera d’angle recte de 4 pins al pas anterior, aquests pins quedaran una mica obstaculitzats. Inclineu el ferro per soldar-lo sota d’ells.

Pas 7: afegiu més coses

Ara és el moment d’afegir el botó o les capçaleres del pont, el receptor IR i el condensador.

Si voleu tenir el polsador, introduïu els 4 pins a través dels forats que hi ha a sota del sòcol del microcontrolador a la part superior de la placa. Notareu que hi ha 6 forats. No us preocupeu per això. Els dos forats del centre no s’utilitzaran. Capgirar el tauler i soldar el polsador al seu lloc.

Si voleu utilitzar els ponts de derivació, inseriu els dos capçals de 3 pins (costat més curt dels passadors cap avall) en aquests forats de la part superior. De nou, gireu el tauler i soldeu els passadors al seu lloc.

A continuació, col·loqueu el receptor d'infrarojos pels 3 forats de la part superior del tauler. Feu coincidir l’orientació amb l’esquema de la serigrafia. introduïu-lo fins a la distància i doblegueu-lo cap enrere de manera que la petita cara de la bombolla quedi cap amunt del tauler. Capgirar el tauler i soldar-lo al seu lloc. Utilitzeu talladors de filferro per eliminar l’excés de longitud dels passadors de la part inferior després de soldar.

Finalment, afegiu el condensador. Els seus passadors s’adapten als dos forats restants per sobre del receptor d’infrarojos. La franja blanca al costat del condensador (costat negatiu '-') està orientada cap a la presa ATtiny85. De nou, gireu el tauler, soldeu els cables al lloc i retalleu l’excés amb talladors de filferro.

Pas 8: afegiu l'anell NeoPixel

L'anell NeoPixel s'uneix mitjançant 4 fils de cable de nucli sòlid de calibre 22, amb l'aïllament eliminat. Comenceu tallant una secció de filferro de 4 polzades de llarg com a mínim. Utilitzeu separadors de filferro per eliminar TOT l’aïllament.

Talleu aquest fil en 4 longituds iguals. Doblega cada filferro en forma de "L" a uns 1/4 de polzada d'un extrem.

Amb la cara inferior del tauler cap amunt, introduïu aquests cables als forats de les 4 cantonades del tauler. La secció inclinada evitarà que llisquin tot el camí. Soldeu-los al lloc i retalleu l’excés doblegat de la part inferior amb talladors de filferro.

Doneu la volta a la placa i introduïu els cables amb compte a través dels 4 forats de l'anell NeoPixel amb els NeoPixels cap a fora de la placa de circuit. Aneu amb compte de fer coincidir els forats de l’anell NeoPixel amb els de la placa de circuit. Els noms dels forats s’imprimeixen a cadascun. Coincideix PWR, GND, IN i OUT.

Premeu l'anell cap avall el més a prop possible de la placa de circuit. Les coses poden estar una mica ajustades, sobretot al voltant del condensador i del sensor IR. Si l'anell no baixarà del tot, no el sueu.

Mantenint l’anell tan a prop com arribi a la placa de circuit, doblegueu els cables per mantenir les coses al seu lloc.

Soldeu l'anell als cables i retalleu l'excés de fil amb talladors de filferro.

Pas 9: afegiu la pestanya Connector USB (pas opcional)

Si decidiu que el connector USB s’enganxi directament per la part posterior, ara és el moment de connectar-lo a la capçalera d’angle dret de 4 pins que heu afegit anteriorment.

Col·loqueu els forats de la pestanya que heu tret anteriorment a la capçalera d'angle recte de manera que els 4 contactes USB de coure estiguin orientats cap al costat "CIRC" del tauler i el costat "UITS" de la pestanya cap al costat "123D".

Soldeu això al seu lloc.

Pas 10: afegiu ATtiny85

Si heu soldat el sòcol DIP de 8 pins al seu lloc, ara és el moment de posar-hi l’ATtiny85.

Alineeu l'ATtiny85 de manera que la cantonada amb el punt sigui més propera al punt blanc de la placa de circuit. Premeu amb cura l'ATtiny85 al seu lloc i assegureu-vos que tots els passadors vagin on haurien d'anar.

Pas 11: espesseix el connector USB

Normalment, les plaques de circuits impresos que obtindreu seran una mica més primes del que s’espera d’un connector USB. Una solució senzilla a això és tallar un petit quadrat de Gorilla Tape i afegir-lo a la part posterior del connector USB (el lateral sense els contactes de coure USB!). Gorilla Tape té aproximadament el doble de gruix que la cinta adhesiva normal i em va funcionar perfectament.

Pas 12: proveu-ho

Connecteu la vostra nova llum de nit a un adaptador de paret USB alimentat o a una altra presa USB disponible (a l’ordinador, etc.). Si tot anés bé, hauria d’il·luminar-se! Si heu afegit el receptor IR opcional i teniu un comandament a distància que funciona amb el microprogramari (com el comandament a distància d'Apple TV a les imatges), podeu canviar el mode de visualització.

Alternativament, si heu instal·lat el botó, podeu prémer-lo per canviar de mode.

Si, en canvi, heu instal·lat les capçaleres del saltador de derivació, els ponts de derivació es poden situar per canviar el mode de visualització d’inici.

Pas 13: Configuració de Shunt Jumper

Si decidiu instal·lar les capçaleres del pont de derivació, podeu configurar el mode d’inici en funció de la ubicació dels ponts de derivació:

Posició esquerra A + Posició dreta A: mode rotatiu arc de Sant Martí

Posició esquerra B + Posició dreta A: mode de canvi de color

Posició esquerra A + Posició dreta B: mode sparkley aleatori

Posició esquerra B + Posició dreta B Mode de color sòlid sense canvis

Pas 14: utilitzar un control remot

Vaig trobar un control remot econòmic a eBay dissenyat per funcionar amb il·luminació LED de color. Semblava un ajust natural. Vaig enregistrar els codis generats per cada botó i vaig configurar el microprogramari perquè actués en conseqüència. La imatge superior indica què fan els diferents botons.

Si no teniu aquest comandament a distància, podeu trobar els codis associats a la majoria d’altres comandaments a distància mitjançant el mateix codi font Arduino, però en un Arduino real, en lloc de l’ATtiny85. El programa emet un codi associat a qualsevol pulsació de botó de la majoria de comandaments a distància de la consola sèrie. Per fer-ho, connecteu el mòdul receptor IR a les ranures 2, 3 i 4 de la capçalera del pin digital, amb l'objectiu cap a la resta de la placa.

A la imatge superior, el codi 0xFD00FF correspon al botó d’alimentació remota IR DFRobot. Aquí teniu el codi que s’executa a Tinkercad. Per provar-ho, feu clic a "Codi", seguit de "Monitor de sèrie", seguit de "Inicia la simulació". En aquest moment, podeu començar a prémer els botons del comandament a distància virtual per veure la sortida de text de la consola sèrie:

Enregistreu-los per a cada botó del comandament a distància. A continuació, podeu modificar el codi font per afegir els codis de botó del comandament a distància.