Elektriskais tauriņš: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šis ir ļoti foršs daudzkrāsains tauriņš, kuru es izgatavoju - prasa minimālas detaļas un programmēšanu!

Papildus pašam tauriņam - tas parāda dažas ļoti foršas tehnikas, kurās jūs varat izgatavot savas PCB uz silueta mājas griezēja no regulāri nopērkamas vara lentes, ko var novietot uz jebkura veida virsmas!

Acīmredzot - kaut ko līdzīgu varētu viegli izveidot, izmantojot komerciāli izgatavotu iespiedshēmas plati, bet, ja vēlaties ietaupīt izdevumus par tā izgatavošanu, jūs vēlaties izveidot LED modeļus virs nestandarta materiāla (piemēram, spoguļa vai loga) nekā stikla šķiedras PCB) - vai pat kaut ko ar izliektu virsmu - šo metodi var izmantot, lai lēti pielīmētu vara PCB pēdas gandrīz uz jebkura veida virsmas.

Tas ir viegli izdarāms tādām lietām kā gaismas diodes ar lieliem svina laukumiem, taču kļūst grūtāk, ja izmantojat smalkas, mazākas detaļas. Tātad šo paņēmienu var izmantot selektīvi-t.i., kā datoru izmantot jau pieejamo dēli (Arduino) un mājās sagrieztu vara iegravējumu vietās, kur vēlaties ārkārtīgi pielāgot gaismas diodes.

Lai izveidotu šo projektu, es izmantoju sekojošo:

• Silhouette Cameo personīgais vinila/papīra griezējs - PCB izveidei
• Arduino UNO - tiek izmantots kā ķēdes programmētājs
• Lāzera griezējs detaļām (koks - akrils - jebkas) (ja nav lāzera, varat izmantot kaut ko citu)

Faktiskās daļas ir:

• 1 ASV dolāra ATTiny75 procesors
• 22 NeoPixels - (sērijveidā kontrolētas, trīs krāsu gaismas diodes)
• 2x3 galvene
• Vara folija

Visa programmatūra tika veikta Arduino IDE - izmantojot Adafruit NeoPixel bibliotēkas un ATTiny bibliotēkas no valdes vadītāja.

Ir divi galvenie veidi, kā to risināt:

Vienkāršs veids: Man ir sava tāfele (piemēram, Arduino), kuru es izmantošu, lai kontrolētu gaismas diodes. Es tikai izveidošu PCB gaismas diodēm - un pievienojiet to savam arduino.

Grūtāks (un lētāks) veids: es visu darīšu 100% pats. Man nav vajadzīgs Arduino, un tā vietā es izmantošu 1 USD ATTiny85. Tas ir grūtāk, jo paveikt visu smalko mākslu uz Silouette vai CriCut tipa vinila griezēja ir grūtāk.

1. solis: dizains

Gaismas diodes ir katra NeoPixels. Tās ir satriecošas, individuāli vadāmas, daudzlīmeņu (spilgtākas), ļoti spilgtas, RGB LED ierīces, kurām ir tikai 4 tapas: VccGndData InData Out. Tātad ideja ir tāda, ka jūs varat tos savienot ar ķēdi, vienlaikus kontrolējot sarkano-zaļo-zilo krāsu līmeņi katrā - viss no vienas CPU piespraudes. Vēl labāk, Arduino bibliotēka Adafruit NeoPixel sniedz jums vienkāršu veidu, kā dažu sekunžu laikā skriet.

Ja atsakāties veidot savu CPU plāksni, izmantojot šo dizainu (izmantojot gatavu Arduino), viss, kas jums nepieciešams, ir Neopixel pamata nospiedums (ieteicams ar katru iekļaut arī apvedceļa vāciņu). Pievienotais fails footprint.svg būtībā ir tas, kas jums nepieciešams, lai sāktu darbu. Tas sniegs jums kontūras vara folijai NeoPixles un kondensatoriem. Varat to atvērt tieši programmā Inkscape, savienot visas +5 V tapas un visas Ground tapas kopā-pēc tam ķēdīt kopā visas datu ievades un izvades tapas.

Noteikti pārvērtiet to par pareiziem griezuma ceļiem, kurus varat izmantot savā vynālā griezējā, kā parādīts iepriekš - un esat pabeidzis. Lai to izdarītu, jums pat nav nepieciešama "īsta" PCB projektēšanas programma.

Tas nav īsti nepieciešams NeoPixel, kur tapas ir diezgan lielas un viegli lodējamas, taču no Kapton lentes gabala var izgriezt vieglu Soldermask slāni. Tas izskatīsies kā liels lentes gabals ar dažiem maziem taisnstūriem, kas izgriezti lodēšanas spilventiņiem, kas jānovieto visā vara zonā.

2. solis: CPU dizains

Ja esat vērienīgāks, varat izveidot gravējumus pašam CPU tieši savā vara folijā.

Tas ir grūtāk, jo ATTiny85 ierīcē ir mazākas tapas un nepieciešamība iegūt ļoti mazas vara folijas iegravējumus, taču tas ir viegli izdarāms.

To, iespējams, vislabāk var izdarīt "īstā" PCB projektēšanas programmā (es izmantoju Eagle).

Es savā dizainā iekļāvu arī barošanas/atkļūdošanas savienotāju (un pāris apvedceļa kondensatorus).

Mēs vairāk runāsim par grūtībām griezt varu šī mazā ģeometrijā.

3. darbība: slāņu veidošana

4. solis: shēmas montāža

Vara pēdas var ievietot jūsu dizainā.

Manā gadījumā - es izmantoju ar lāzeru sagrieztu koka gabalu (pievienotā SVG faila kontūra).

Es izmantoju zīmju pārneses lenti, lai noņemtu vara foliju no pamatnes un novietotu to uz koka. Ja jūs izvēlētos veikt Kapton lodmaskas slāni - tagad tas tiktu pārnests uz koka virs vara.

Lodēšana uz vara folijas ir nedaudz sarežģīta, jo atšķirībā no parastās shēmas plates varš pielīp pie pamatnes (koka) tikai ar līmi, kas nelīp tik grūti, kā ir parastās shēmas plates varš. Tādējādi, ja neesat piesardzīgs (it īpaši lodāmura karstumā) - kuperis var slīdēt vai nobīdīties. Kaptona lodmaskas izmantošana palīdzēs nedaudz noturēt varu vietā un padarīs to nedaudz vieglāku.

Vēl viena liela lieta, kurai jāpievērš uzmanība, ir tā, ka tiek ziņots, ka NeoPixels ir nedaudz nepanesams pret pārmērīgu karstumu. Tātad, lodējot, izmantojiet daudz lodēšanas plūsmu (es izmantoju bez plūsmas pildspalvu), lielāko daļu siltuma un lodēšanas uzklājiet uz vara pēdas un ātri noņemiet siltumu, tiklīdz lodējums plūst uz NeoPixel tapas. (Soldermask arī palīdzēs samazināt vajadzīgo lodēšanas daudzumu, jo tas neplūst lejup pa izsekoto seguma laukumu).

Man šķita, ka visvieglāk ir izmantot nelielu "Tacky Glue" punktu, lai pirms lodēšanas pielīmētu NeoPixels savā vietā. Tas noturēja detaļas vietā, padarot lodēšanu ātrāku un tādējādi prasot mazāk siltuma. Tacky Glue arī ātri pielīp, ļaujot detaļām neslīdēt uzreiz pēc ievietošanas. Tas mirst (nelielos daudzumos) līdz sveķainai konsistencei, kas ļauj noņemt detaļas, ja ir nepieciešama jebkāda veida nomaiņa vai pārstrāde.

5. solis: CPU pievienošana

Ja vēlaties izveidot CPU (un atkļūdošanas savienotāja) kodinājumus, tas ir nedaudz grūtāk nekā gaismas diodes. Iemesls ir tāds, ka ģeometrija ir mazāka un smalkāka, tāpēc vinila griezējam ir nepieciešami precīzāki griezumi.

Es atklāju, ka, griežot vara folijas lenti, vaskainais papīrs, kuram lente ir pielīmēta, nodrošina salīdzinoši nelielu saķeri. Tas nozīmē, ka, mēģinot izmantot mazākas ģeometrijas, tām ir tendence slīdēt uz pamatnes.

Lai gan es spēlēju ar daudziem griešanas iestatījumiem, labākais risinājums, ko atradu, bija izmantot pamatni ar spēcīgāku saķeri. Vinils darbojas labi, bet ne tik labi darbojas ar zīmju pārneses lenti, lai vara varētu tikt noņemta no vinila (un novietota uz koka). Jūs varat atstāt ķēdi uz vinila, bet pie lodēšanas tam ir tendence izkausēt - tāpēc tas nav neiespējami, bet grūtāk saliekami. (Esmu izmantojis vinilu kā substrātu dažos dažādos dizainos).

(Skaidras caurspīdīgas plēves vai loksnes aizsargi arī darbojas - un tie ir nedaudz labāki, jo tie ir biezāki. Tos var izmantot dizainam, ja vēlaties brīvi stāvošas ķēdes un nevēlaties ar līmi pamatotu pamatni) - bet atkal tie kūst, ja nav pielodēti ļoti uzmanīgi.

Labākais risinājums, ko es atradu, bija izmantot Kapton lenti kā substrātu. Kapton lente ļoti labi iztur lodēšanas siltumu, darbojas kā lodmaska un ir ar līmi. Vienīgais trūkums ir tas, ka tas parasti ir ļoti plāns. Tik daudz, ka man bija grūti ar to strādāt, ja vien es divkāršoju, lai tas būtu divreiz biezāks un stiprāks.

Ar lielāku vara pielipšanas spēku pār Kaptonu, var sagriezt sīkākas detaļas, piemēram, CPU vadus. Kad tas ir izdarīts, es pielīmēju Kaptonu pie koka tauriņa pamatnes aizmugures.

6. darbība: programmatūra

Programmatūra tika veikta kā Arduino skice, izmantojot Adafruit NeoPixel bibliotēku.

Lai gan tas var šķist triviāli, daudz domāja par tauriņa modeļiem. Kods tika rakstīts, lai mainītu divus režīmus ik pēc dažām sekundēm:

MODE ONE - Krāsu salvete - dažādu krāsu mazgāšana, strauji mainīgas krāsas. Izvēloties "krāsu", es izmantoju algoritmu, lai notīrītu krāsu "vērtības" - katra vērtība tiek nosūtīta, izmantojot konvertēšanas funkciju no HSB uz RGB (kur piesātinājums un spilgtums vienmēr bija maksimāls) - lai panāktu maksimālu krāsu spožumu.

OTRAIS REŽĪMS - vada:

• Tika izveidoti 6 vai 8 dažādi iepriekš noteikti segmentu grupu "modeļi". Kods nejauši izvēlas vienu no šiem

• Katram modelim bija nepieciešams aizpildīt iepriekš noteiktus segmentus vienā no 2, 3 vai 4 dažādām krāsām. Katra krāsa tika nejauši izvēlēta ar vienu no šīm divām metodēm:

  • Izvēlēts no vienas no 6 maksimālā līmeņa krāsām (sarkana, zaļa, zila, dzeltena utt.).
  • Izvēlēts no nejaušas HUE - (izmantojot to pašu nokrāsu ģeneratoru pirmajā režīmā)
• Iegūtais krāsu raksts tika palaists, izmantojot izbalēšanas funkciju, kas nodrošināja vienmērīgu izbalēšanu no viena modeļa uz otru - un turēja to tur pāris sekundes, pirms turpināja nākamo.

Abi režīmi mainīsies ik pēc 10 vai 15 sekundēm.

7. solis: programmēšana

Tātad tagad mūsu PCB ir pavisam jauns ATTiny85, un mums tas ir jāprogrammē. Tā kā es šim nolūkam izmantoju Arduino SDK, mums ierīcē jāievieto gan programma ("skice"), gan Arduino sāknēšanas ielādētājs.

Kā sistēmas programmētājs es izmantoju pašu Arduino Uno.

Pievienotā diagramma parāda, kā es pievienoju Uno savai ATTiny85 shēmai. Es faktiski izveidoju noteikumus, lai to izdarītu vienā no diviem dažādiem veidiem:

1. izmantojot atkļūdošanas galveni, ko es pievienoju tāfelei
2. izmantojot virkni atkļūdošanas testa punktu, kurus es pievienoju tāfelei. Tos var izmantot, turot pie atsperes tapas pie dēļa, izmantojot lāzera griezuma akrila turētāju, kas tur tās precīzi.

Lai to izdarītu:

• Pievienojiet Arduino Uno savam datoram un atveriet Arduino SDK.
• Atveriet iebūvēto skici "Ardunio kā ISP". Skopējiet un atjauniniet šo skici - tagad Uno ir ISP.
• Arduino "Boards Manager" - instalējiet ATTiny sērijas dēļu paketi.
• Aizveriet Uno ISP skici un atveriet Butterfly koda skici.
• Izvēlieties "Dēļa tips" ir ATTiny85 - izvēlieties 8Mhz iekšējo oscilatoru.
• Sadaļā “Programmētājs” atlasiet “Atsaukt kā ISP”
• Atlasiet “Augšupielādes sāknēšanas ielādētājs” (dariet to tikai PIRMO REIZI šai mikroshēmai - to nevajadzēs atkārtot)
• Kad tas ir izdarīts - tagad varat veikt "Augšupielādēt programmu ar ISP", lai nosūtītu savu skici uz ATTiny85.

8. solis: galīgā montāža

Vēl divas koka daļas tika izgrieztas ar lāzeru - tauriņu spārnu kontūra. Tie tika krāsoti ar matētu melnu krāsu.

Akrila gabalam tika piešķirts "matēts" izskats, slīpējot to ar rupju smilšpapīru. No šī akrila tika izgrieztas atsevišķas koka laukuma daļas.

Izgrieztās akrila sekcijas tika ievietotas augšējā koka gabalā. Tos varēja pielīmēt, bet pieļaujamās pielaides pie akrila griezumiem un krāsas uz koka ļāva tās noturēt bez līmes.

Pēc tam šīs sekcijas tika pielīmētas kopā ar nelieliem Tacky Glue plankumiem - kas ļautu tos izjaukt, ja būtu nepieciešams remonts.