Boomstick: controlador LED animat: 10 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Boomstick és un projecte per crear una cadena animada de LED RGB programables, alimentats per un petit Arduino i reactius a la música. Aquesta guia se centra en una configuració de maquinari que podeu muntar per executar el programari Boomstick. Aquest maquinari és de gran mida per col·locar-hi un element que es pugui portar, com ara una túnica o caputxa espiritual, o per il·luminar la longitud d’un tòtem portàtil. Els components inclouen un micròfon (per agafar música), un comandament (per ajustar la brillantor) i un botó (per canviar les animacions). Tota la unitat (inclosos els LED) s’alimenta des d’un únic port micro USB, que es pot connectar a un adaptador de paret o a un carregador de bateria USB portàtil.

Aquest projecte és moderadament difícil. Haureu de soldar còmodament i tenir paciència per treballar amb peces petites. El temps total de construcció és de més de 2 hores.

Pas 1: components i eines

• Adafruit Perma-Proto PCB de mida mitjana: 4,50 dòlars
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5V 16MHz - 9,95
• Amplificador de micròfon Electret - MAX5566 amb guany ajustable - 6,95 dòlars
• Tauler USB Micro-B Breakout: 1,50 USD
• Potenciòmetre d'ajust de taulers de pa: 10.000 € - 1.25 USD
• Interruptor de botó tàctil (6 mm)
• Resistència de 10K ohm
• Cables JST SM de 3 pins: 1,50 USD

Tots els enllaços són d’Adafruit i incloc el preu actual en el moment d’escriure aquest article (subjecte a canvis!) El cost total hauria de ser inferior a 30 dòlars. També necessitareu:

• Franja RGB de NeoPixel: seleccioneu-la segons les vostres necessitats de projecte, però trobo que 30LED / m funciona bé per als equips portables
• Element que es pot portar o similar per posar els LED
• Cable de connexió de calibre petit: trobo que aquest conjunt de nuclis sòlids d'Adafruit funciona perfectament
• Soldador, soldadura, flux
• Talls diagonals a ras: perfectes per retallar l'excés de fil després de soldar
• Decapant de filferro
• Pistola de cola calenta
• Paper de vidre granulat gruixut

Recomanaria recollir una bateria USB si esteu construint un dispositiu portàtil. He tingut uns temps d’execució decents (més de 6 hores amb una corda de 60 LED a la màxima brillantor) d’un Anker PowerCore 10000.

Pas 2: prepareu el tauler de PermaProto

Volem distribuir els nostres components el més estretament possible i, malauradament, això significa que hem de tallar algunes de les traces del PCB, de manera que les diferents parts del circuit no estiguin connectades entre si.

1. Mantingueu el PCB amb el text en posició vertical i, a continuació, gireu-lo de dalt a baix (de manera que el costat esquerre quedi encara a l'esquerra).
2. Talleu amb cura les traces indicades a la imatge amb la punta d’un ganivet afilat. Les tres puntuacions de les traces verticals són al número 5, 9 i 11.
3. És possible que hàgiu de marcar la traça diverses vegades i fins i tot ratllar al PCB per tal d’assegurar-vos un trencament net. Tingueu en compte que les dues traces horitzontals a la part superior són més profundes i requereixen més força de tall.
4. Opcionalment, utilitzeu un multímetre per comprovar que no hi hagi conductivitat a cadascun dels talls de traça.
5. Opcionalment, amb talladors de fil diagonal, retalleu el petit quadrat que es mostra a la imatge. Podeu fer-ho tallant cadascun dels 4 costats tan profundament com pugueu amb el tallador, després gireu el tauler i talleu de l’altre costat. Aquest forat dóna accés al potenciòmetre de retallada de la placa del micròfon quan hàgim acabat.

Pas 3: soldar el primer conjunt de cablejat

Hi ha diverses maneres de soldar conjuntament els cables i components d’aquest projecte. Tot i això, l’enfocament d’aquesta guia m’ha servit i ha passat per algunes iteracions. L'objectiu de com es distribueix el cablejat és que no hi hagi més de dues capes de cables superposades en qualsevol punt, així que tingueu cura de seguir de prop les posicions i longituds dels cables. A cadascuna de les imatges d’aquesta guia, els cables estan codificats per colors:

• El vermell indica un cable positiu de 5V.
• El groc indica un cable positiu de 3V.
• El blanc indica un senyal o un cable de dades.
• El negre indica un cable de terra.

Es necessita una mica de cura per preparar i soldar els cables. Aquest és el meu procés típic:

1. Talla la longitud aproximada de filferro que calgui.
2. Retireu un extrem: la longitud no és massa important, ja que retallareu l’excés després.
3. Introduïu el cable pelat pel primer forat i col·loqueu-lo a la seva posició final.
4. Marqueu l'aïllament directament sobre el segon forat amb la vostra miniatura.
5. Traieu el cable i retireu l’altre extrem a la ubicació de la puntuació de la miniatura.
6. Torneu a inserir el cable i soldeu cada extrem.
7. Retalleu l’excés.

Per a aquest primer pas, establirem una capa inicial de cablejat abans d’afegir components. Això ens facilitarà la vida una mica més endavant, ja que algunes parts seran inaccessibles per soldar i retallar.

1. Soldar a la resistència de 10K ohms a la posició indicada.
2. Soldeu els cables addicionals a les posicions aproximades que es mostren a la imatge. Tingueu en compte la longitud i la corba addicionals dels cables negre / vermell.
3. Capgirar el tauler i comprovar de nou la ubicació dels punts de soldadura.

També connectarem el connector LED en aquesta etapa. La seva connexió de dades no serà accessible un cop hàgim soldat a l’Arduino.

1. Dividiu els tres cables del connector.
2. Mantingueu el connector al tauler amb el polze i col·loqueu el cable central tal com es mostra, passant per la traça # 10.
3. Talleu el filferro a la longitud adequada (deixant una mica més per ficar-lo pel forat).
4. Tireu i esteneu el filferro.
5. Soldeu-lo al forat indicat.

Recordeu que heu de retallar l’excés de fil amb les vostres talladores diagonals mentre treballeu.

Pas 4: afegir Arduino

És hora de soldar el nostre primer component. Tingueu en compte que per al dispositiu Arduino, micròfon i micro USB, hem de pre-soldar els pins a cadascun d’ells. En concret, per a Arduino, no soldem tots els pins. Només cal un subconjunt i ens facilita la vida si hi ha alguns buits en un costat. Seguiu atentament les imatges

1. Per soldar els pins als components, em sembla més fàcil empènyer els pins i el component cap avall sobre una placa abans de soldar-los. Això assegura que els pins estiguin alineats verticalment i quadrats amb el component. Vés amb compte de no picar-te! El més fàcil és empènyer els passadors amb alguna cosa plana i sòlida.
2. Orientar l'Arduino com es mostra a la imatge. Podeu incloure una fila completa de pins al llarg de la vora, començant per BAT / G / USB.
3. Per a la vora RST / 5V / ARef, trenqueu 4 pins i 6 pins. Els 4 pins van entre 5V i A0, i els 6 pins van entre A4 i 3V.
4. Soldeu tots els passadors un per un, assegurant-vos que l’Arduino quedi perfectament al mateix nivell amb el plàstic negre.
5. Traieu-lo del tauler de control i torneu a comprovar la part inferior per confirmar que els pins es veuen com a la imatge.

Ara estem preparats per soldar-lo al PCB.

1. Col·loqueu l'Arduino tal com es mostra a la imatge.
2. Assegureu-vos que el cable de dades del connector LED es troba per sota de la bretxa A1 / A2 / A3.
3. Utilitzeu cinta adhesiva per mantenir el component al PCB si cal, i soldeu-lo a la placa des de la part inferior.
4. Retalleu els passadors sobrants amb les vostres talladores diagonals. Vés amb compte: això pot fer volar els petits trossos de passador a gran velocitat. Recomanaria portar algun tipus d’ulleres i apuntar el tauler cap a la brossa, o possiblement cap a l’altra mà.

Pas 5: més components

Ara estem preparats per soldar la resta de components al PCB.

En primer lloc, hem de soldar un cable addicional a la part inferior del tauler. Tingueu en compte el fil groc a la part dreta de la primera imatge.

Un cop fet això i reduït l’excés, arriba el moment del micròfon.

1. En primer lloc, soldeu els tres pins al tauler de ruptura del micròfon. Tingueu en compte que per a aquest component, està bé (fins i tot desitjable) que estigui inclinat en un angle respecte a la PCB; observeu la part dreta de la segona imatge. La forma més senzilla d’aconseguir-ho és soldar els passadors mentre es premen en una placa de paret i permetre que la placa de micròfon estigui inclinada cap a la placa de paret.
2. Opcionalment, retalleu el potenciòmetre del micròfon. Utilitzeu amb molt de compte un tornavís petit per girar el potenciòmetre en sentit horari (indicat a la tercera imatge). Tingueu en compte que és un component molt delicat i que es pot trencar fàcilment. Només farà una revolució parcial, no l’obligueu més. Retallar el potenciòmetre en el sentit de les agulles del rellotge redueix la força de l’amplificador, cosa que fa que el micròfon sigui menys sensible i permeti obtenir una millor qualitat en entorns molt forts (com ara una discoteca o un festival de música). Tanmateix, tingueu en compte que dificultarà l’activació dels efectes en entorns més silenciosos, com ara escoltar música a casa.
3. Utilitzeu una pistola de cola calenta per col·locar una bola de cola a la posició indicada a la tercera imatge.
4. Premeu el micròfon a la PCB a la posició indicada: els pins haurien d'estar a la segona fila cap avall, a través de les traces # 17-19.
5. Capgirar el PCB i soldar els passadors. Retalleu qualsevol excés.

Ara, anem a fer el micro USB.

1. A diferència del micròfon, volem que la placa Micro USB quedi quadrada amb els pins. Això fa que el cable USB surti paral·lel de la placa quan estigui connectat i no interfereixi amb el PCB. Tingueu cura de apuntalar-lo mentre soldeu els passadors i, alhora, de soldar-lo al tauler. De nou, consulteu la segona imatge per a l'orientació final.
2. Podeu tornar a utilitzar cola calenta per situar prèviament el brot a la ubicació correcta. Els passadors haurien d’estar a la fila inferior (NO a les dues files de potència), a través de les traces # 15-19.
3. Reforceu l’espai que hi ha sota el tauler amb cola calenta addicional si cal. Això proporciona una força molt necessària, ja que el port pot rebre forces de torçada pel cable USB connectat.

Finalment, hem de soldar el botó i el potenciòmetre.

1. Comenceu amb el botó. Amplieu una mica les potes i inseriu-la a la posició que es mostra a la imatge.
2. Podeu doblegar les cames cap endins per la part inferior per ajudar a mantenir el botó al seu lloc.
3. Soldeu cadascuna de les potes des de la part superior del tauler.
4. Ara introduïu el potenciòmetre com es mostra. Tingueu en compte que els pins estan a la part superior de la imatge.
5. Assegureu-lo al tauler temporalment amb una mica de cinta i soldeu-lo des de la part inferior del tauler.

Pas 6: cablejat final

Mantindré breus les instruccions, però hem d’acabar el cablejat a la part inferior del tauler.

1. Soldeu els cables negres i grocs a la part superior esquerra de la primera imatge. Aquests proporcionen el rang de tensions que generarà el potenciòmetre.
2. Soldeu els cables en blanc i negre a la part inferior dreta de la segona imatge. Aquests proporcionen cablejat de terra i de sortida per al micròfon.
3. Confirmeu que tots els cables estiguin presents tal com es mostra.

Ja hem acabat amb la part inferior! Opcionalment, podeu detectar cola calenta de manera estratègica per mantenir premuts els cables i proporcionar protecció contra els pantalons curts, tot i que normalment no em molesto.

Pas 7: Cablatge de l'alimentació del connector LED

El connector LED ha d’extreure energia directament des de l’entrada USB. Posem això soldat al seu lloc ara.

1. Mantingueu el connector cap avall al tauler amb el polze, a la seva ubicació final (vegeu la imatge 2).
2. Anem a despullar una petita longitud (1-2 mm) de filferro i soldadura que es dirigeix directament a la part superior de les juntes de soldadura existents a la segona fila inferior.
3. Retalleu i retireu cadascun dels dos cables en conseqüència. Com es mostra a la primera imatge, el cable inferior s’ha d’enganxar a l’articulació de 5V i el cable superior s’ha d’enganxar al GND.
4. Estanyeu les dues parts del filferro despullades.
5. Soldeu-los amb cura a les juntes de soldadura existents. Assegureu-vos que el cable de 5 V no es connecti a la traça que hi ha a l’esquerra, ja que porta un senyal de 3,3 V i, en fer-ho, podríeu matar el vostre Arduino. Es recomana comprovar que no hi hagi conductivitat entre les dues traces amb un multímetre abans d’encendre la placa.
6. Enganxeu el connector LED en calent fins al tauler i reforceu-lo amb molta cola.

Confirmeu que el tauler sembla la foto.

Pas 8: Connexió al tauler

Hi ha dues maneres principals de connectar-vos al tauler.

• Per programar l'Arduino, connecteu-vos directament al port USB (imatge 1).
• Per executar LEDs, connecteu-vos al port USB situat a la part inferior i connecteu-los (imatge 2).

Pas 9: Acabar els tocs

Els components estan disposats el més compactes possible, de manera que alguns dels PCB queden buits. Podeu retallar-ho amb cura com es mostra a la imatge. No estic segur de la millor manera de fer-ho exactament: faig servir talladores de filferro per a treballs pesats, però probablement també podríeu fer servir una serra per a metalls si aneu amb compte. Tallar els forats existents fa que sigui una mica més fàcil.

Un cop hàgiu eliminat l'excés, us recomanaria encarir les vores i les cantonades amb paper de vidre granulat gruixut, ja que el PCB pot ser força afilat.

Tota aquesta unitat es pot embolicar en una ampla cinta termoretràctil amb forats tallats per accedir als controls i als ports.