Anells de NeoPixel personalitzats des de zero: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Els anells NeoPixel i, en general, NeoPixels es troben entre els components electrònics més populars per a fabricants de tot tipus. Per una bona raó també, amb un sol pin de qualsevol popular microcontrolador, Adafruit facilita molt afegir magnífics LEDs i animacions a qualsevol projecte.

Malauradament, són bastant cars i Adafruit només ven quatre mides. El que molts fabricants no s’adonen és que NeoPixel és simplement la marca d’Adafruit d’uns quants xips LED idèntics anomenats WS2812, WS2811 i SK6812, respectivament. Tot el que Adafruit fa és agafar el xip i posar-lo en una placa de circuit, cobrant una prima important. No passa res amb que Adafruit faci això, ja que fa que NeoPixels sigui accessible per a tothom, però si es fessin simplement les taules, es podrien fer formes personalitzades de qualsevol mida o disseny per al voltant del 15% del cost dels models d’Adafruit (per a 24 Anell LED) (3 dòlars). Més important encara, no poden ser de la mida que necessiteu. Tot i això, no sembla que ningú hagi creat una guia exactament per fer-ho.

Per tant, quan necessitava un anell compost personalitzat per al meu projecte Samus Arm Cannon (properament) vaig pensar per què no documentava el procés.

En aquest tutorial us mostraré exactament com he creat aquest anell personalitzat i com podeu fer el vostre.

Pas 1: què necessiteu:

Sempre necessari independentment del mètode:

• LEDs ws2128b (NeoPixels)
• 1 taps (1 per cada dos LED) (tècnicament opcional)
• Pasta de soldadura
• Flux (recomanat però opcional)

Pistola d’aire calent

Si decidiu fabricar professionalment el vostre tauler, això és tot el que necessiteu. Tanmateix, si decidiu fabricar la vostra placa mitjançant el mètode de transferència de tòner, també necessitareu els components següents. Personalment no he utilitzat el mètode de transferència de tòner, però el meu mètode està fora de l’abast d’aquest tutorial. Tinc previst publicar un tutorial sobre com faig PCB exactament, així que vés amb compte!

Taula casolana (mètode de transferència de tòner):

• Tauler revestit de coure
• Clorur fèrric
• Paper PCB
• Impressora làser
• Solder Mask Film (opcional per Solder Mask)
• Font UV (opcional per a la màscara de soldar)
• Transparència (opcional per a plantilla de soldadura)
• Estació de treball Dremel

Aquí hi ha tots els meus fitxers, llibreries de diptrace i models.

Per a aquells que es preguntin com es compara el preu, compareu-lo amb un anell LED Adafruit 24 que costa més de $ 17 d’enviament. Cost per LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 $. HyperIon: 7/100 =% 0,07

Despeses addicionals: Adafruit: (4 dòlars) Enviament, Hyperion: 1 dòlar (placa de coure) + 0,50 dòlars (clorur fèrric) (enviament gratuït)

Total: Adafruit: 21 dòlars, HyperIon: 3,18 dòlars

Com podeu veure, és molt més barat, un 15% del cost. Fins i tot si ignoreu l’enviament, la versió d’HyperIon només arriba a 3,18 dòlars, cosa que suposa un estalvi massiu en comparació amb 17 dòlars.

Pas 2: disseny de PCB primera part. Col·locació de LED

El primer pas per crear qualsevol forma de NeoPixel és la col·locació dels LED. Vaig crear un petit document Excel útil que podeu utilitzar per a qualsevol disseny que vulgueu seguir amb un radi.

Simplement introduïu el nombre de LEDs, el percentatge de l'anell que vulgueu cobrir i el radi i generarà automàticament la posició i les coordenades d'angle en què hauríeu de col·locar els LEDs. A continuació, podeu accedir a DipTrace, ExpressPCB o EaglePCB més populars i inserir les coordenades a les propietats dels vostres components. Personalment he utilitzat DipTrace i podeu trobar tots els meus components i biblioteques a la secció de components.

Per a aquest projecte vaig optar per utilitzar dos anells de radi 34 i 24 mil·límetres. El radi exterior tenia 20 píxels i el radi interior tenia 6.

* Bonificació * Si el programa CAD que utilitzeu (com DipTrace) no permet la col·locació d'un cercle pel seu punt central, dibuixeu dues línies a través del diàmetre del radi exterior i del radi interior. Alineeu les interseccions entre elles i redefiniu-la com a origen. Ara teniu un tauler perfectament concèntric!

Pas 3: disseny de PCB segona part. Encaminament i condensadors

El següent pas per crear la vostra placa de circuit imprès és establir les vostres connexions entre els vostres LED. Els NeoPixels tenen cadascun un coixinet d’entrada de dades i un coixinet de sortida de dades. Primer, creeu una llarga cadena que comenci pel píxel més proper a on teniu previst col·locar els pins de la interfície, passant del pin de sortida de dades d’un píxel al pin d’entrada de dades del següent píxel.

Després d’això, haureu d’encaminar l’alimentació i la terra. El mètode més senzill que he plantejat per fer-ho és utilitzar una combinació de cercles i semicercles, quatre en total, que alternen entre potència i terra a mesura que es mou cap a l'exterior des de l'origen. Això fa que sigui fàcil crear una petita connexió "jumper" que es pugui connectar manualment cada vegada que hi ha un LED junt, dues vegades. Els dos parells de cercles / semicercles es poden lligar junts de la manera que sigui més convenient. Finalment, s’afegeix un abocament de coure. Això bàsicament fa que tot l'espai addicional s'ompli de "terra", que té múltiples avantatges, incloent ser més fàcil de fabricar a casa.

També voldreu instal·lar un condensador aproximadament de.1uf entre l’alimentació i la terra entre cada conjunt de dos LED. La fabricació recomana un per LED, però probablement en farà un per dos i consumeixen molt de temps per soldar-se. No són necessaris per a la funcionalitat del dispositiu, sinó que simplement milloren la vida útil dels LED, de manera que es poden ignorar si cal.

Pas 4: Gravat de la placa de circuit imprès

Per completar aquest pas, teniu dues opcions:

Fabricació professional:

Si mai no heu creat un PCB i no teniu interès en adquirir l'habilitat per fer-ho, això és el que us recomanaria. En aconseguir que el vostre tauler es fabriqui professionalment, la dificultat d’aquest projecte va des del nivell intermedi fins al principiant. Es garantirà que el vostre tauler serà d’alta qualitat, inclourà una màscara de soldadura i fins i tot pot venir amb una plantilla de soldadura.

PCB casolà:

Aquesta és l'opció per a aquells que realment volen millorar les seves habilitats i millorar les seves capacitats personals. També és l'opció per a aquells que fan prototips a gran ritme i que realment redueixen els costos. La capacitat de fabricar els meus propis PCB ha estat un dels meus majors avantatges al llarg dels anys i ho recomano a tothom que estigui interessat. He desenvolupat el meu propi mètode per fabricar PCB (vegeu el meu canal sobre com fer-ho), que està una mica fora de l’abast d’aquest tutorial i requereix equips que la majoria dels principiants no es poden permetre. Per tant, recomano el mètode de transferència de tòner mitjançant un producte anomenat PressN'Peel. És bastant fàcil i l'únic equip que necessiteu que no necessàriament tothom tindrà és una impressora làser barata. Consulteu el tutorial de clacktronics-uk per obtenir més informació.

El procés bàsic és el següent:

1. Netegeu el tauler cad de coure.
2. Imprimiu el vostre disseny al Peel n 'Stick mitjançant una impressora làser.
3. Planxa el disseny del pal Peel n 'a la placa de coure
4. Col·loqueu el tauler en clorur fèrric fins que quedi gravat.
5. Netegeu el tòner

Màscara de soldadura (opcional):

Una màscara de soldadura és una coberta que protegeix el tauler a tots els llocs, però on ha d’anar la soldadura. Això fa que es soldi una mica més fàcilment, però el que és més important millora dramàticament els ascetes del tauler. Si no vau fabricar el tauler, és possible que vulgueu afegir-ne un, però no és estrictament necessari. Personalment, considero que aquest procés és increïblement fàcil i el recomano. Una vegada més, només vaig a repassar el procés bàsic perquè sàpiga en què us introduïu. Consulteu el tutorial de cpeniche per obtenir més informació.

El procés és el següent:

1. Imprimiu el disseny de les vostres tauletes en un tros de transparència.
2. Peleu i enganxeu la pel·lícula de la màscara de soldar al taulell gravat.
3. Planxa / plàstica la pel·lícula fins que quedi ben enganxada.
4. Alineeu la transparència amb el tauler i cinteu cap avall.
5. Exposeu la pel·lícula a una font UV (funcionen els assecadors d'esmalt d'ungles)
6. Netegeu els coixinets no exposats
7. Exposar fins que estigui curat.

Pas 5: soldar enganxar plantilla. (OPCIONAL)

Si teniu accés a un tallador làser, penseu a fabricar-vos una plantilla de pasta de soldadura. Permeten evitar l’esgotador esforç de posar lentament una mica de pasta de soldar a cada passador individual. Simplement carregueu el disseny del coixinet al programari de tall làser i traieu-lo d’una transparència de la impressora. També he descobert que un full laminador funciona igual de bé. Funciona increïblement bé i produeix una capa gairebé exactament igual de gruixuda que les versions professionals. Al meu entendre, són realment molt superiors, ja que són flexibles i transparents, cosa que els fa molt més fàcils d’utilitzar que les versions d’acer inoxidable.

No he estat jo qui ha plantejat aquest mètode, però encara no he vist ningú que el documenti en línia, cosa que em sembla sorprenent.

Pas 6: configuració del tauler

Per portar el tauler a la seva forma final, heu de començar tallant tot el que pugueu amb seguretat amb una roda de tall dremel. Vaig fer servir una estació de treball dremel horitzontalment amb la fulla sobre una caixa de cartró com a serra improvisada.

A continuació, podeu començar a foradar el forat central. Utilitzeu el trepant més gran que tingueu per al vostre dremel i, a poc a poc, formatge suís fins que hàgiu retallat una secció prou gran per encabir-la en una mola. A continuació, podeu utilitzar aquesta broca per portar el tauler a la seva forma final.

La forma en què es posa a punt la placa hi ha un prim anell de fibra de vidre al voltant de la vora del tauler, just abans de moldre fins a aquest punt, s’alliberarà l’últim tros de coure que queda. Quan l’últim tros de coure ja no tritura. En confiar en aquest signe, podeu fer una peça molt consistent i circular (suposant que no heu desordenat l’aiguafort com he fet i que poseu el patró massa a prop d’una paret). Acabeu el diàmetre exterior de la mateixa manera.

També haureu de foradar els forats de les connexions de dades, 5V i terra. Una mica de dremel (0,7 mm) funciona molt bé per a això.

Pas 7: soldar

Al meu entendre, aquest és un projecte fantàstic per a una persona que vol aprendre a fer soldadures a la superfície. Tots els components importants són grans, resistents a la calor i els coixinets estan distanciats els uns dels altres. En realitat, és molt difícil de desordenar i és una manera fantàstica de generar confiança en la soldadura de muntatges superficials sense haver de desordenar-se amb petits components petits.

Per soldar els NeoPixels al tauler, primer heu de dipositar una petita i petita quantitat de pasta de soldar a cada coixinet amb una xeringa o una plantilla. Si teniu una plantilla, esteneu una mica de pasta de soldadura al voltant de la plantilla com una fina capa de mantega sobre pa torrat fins que estiguin cobertes totes les pastilles. No necessiteu tant com es pensaria, seguiu estenent-vos.

A continuació, voldreu col·locar els components al tauler. Sempre que cada coixinet toqui la taca de soldadura corresponent, estareu prou a prop. La pasta de soldar té aquesta propietat màgica en què, quan es fa fosa, arrossega el component pràcticament cada vegada.

Si no esteu segur de les vostres habilitats de soldadura, podeu canviar els condensadors 0603 a un format més gran o saltar-los del tot. Augmenten la vida útil del NeoPixel, però a menys que utilitzeu aquesta font com a font de llum, és poc probable que en vegeu cap. Dit això, us recomano que els instal·leu, simplement perquè l'habilitat és valuosa.

En termes de soldadura real, no podria ser més fàcil. Simplement dediqueu uns dos minuts a preescalfar el tauler amb una pistola d’aire calent i, a continuació, enfoqueu-vos més intensament zona per zona fins que tot reflueixi. Es pot saber quan ha tornat a caure perquè la soldadura es torna brillant i normalment el component fa una mica de "balanceig" al seu lloc.