Električni leptir: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovo je vrlo cool raznobojni leptir koji sam napravio - zahtijeva minimalne dijelove i programiranje!

Osim samog leptira - on prikazuje neke vrlo kul tehnike u kojima možete izraditi vlastite PCB -ove na kućnom rezaču siluete od redovito komercijalno dostupne bakrene trake - koja se može postaviti na bilo koju vrstu površine!

Očigledno - ovako se nešto može lako stvoriti putem komercijalno štampane ploče - ali ako želite poštedjeti troškove izrade iste, želite stvoriti LED uzorke preko nestandardnog materijala (poput ogledala ili prozora, radije od PCB -a od stakloplastike) - ili čak nešto sa zakrivljenom površinom - ova metoda se može koristiti za jeftino lijepljenje tragova bakarnih PCB -a na gotovo bilo koju površinu.

To se lako čini za stvari poput LED -a koje imaju velike olovne korake - ali postaje sve teže kada koristite finije, manje dijelove. Dakle, ova tehnika se može koristiti selektivno-tj. Koristiti ploču (Arduino) kao kompjuter, a bakrene bakroreze izrezane kod kuće za mjesta gdje želite ekstremno prilagođavanje postavljanja LED dioda.

Koristio sam sljedeće za kreiranje ovog projekta:

• Osobni rezač vinila/papira Silhouette Cameo - za stvaranje PCB -a
• Arduino UNO - koristi se kao unutarprogramer
• Laserski rezač dijelova (drvo - akril - bilo što) (možete koristiti i nešto drugo ako nemate laser)

Stvarni delovi su:

• Procesor ATTiny75 za 1 USD
• 22 NeoPixela - (serijski kontrolisane, trobojne LED diode)
• 2x3 zaglavlje
• Bakarna folija

Sav softver je urađen u Arduino IDE -u - korištenjem Adafruit NeoPixel biblioteka i ATTiny biblioteka iz Upravitelja odbora.

Postoje dva temeljna načina da se tome pristupi:

Lak način: Imam svoju ploču (poput Arduina) koju ću koristiti za kontrolu LED dioda. Stvorit ću samo PCB za LED diode - i spojiti to na svoj arduino.

Teži (i jeftiniji) način: sve ću učiniti 100% sam. Ne treba mi Arduino i umjesto toga ću koristiti ATTiny85 od 1 USD. Ovo je teže jer je teže raditi sve umjetnosti sa finim tonom na rezaču za vinil tipa Silouette ili CriCut.

Korak 1: Dizajnirajte

Svaka LED dioda je NeoPixels. Ovo su fenomenalni, individualno kontrolirani, višeslojni (posvjetljuje), vrlo svijetli, RGB LED uređaji koji imaju samo 4 pina: VccGndData InData Out. Dakle, ideja je da ih možete lanac vezati uz kontrolu pojedinačne crveno-zeleno-plave nivoi boje svakog - sve iz jednog pina na vašem CPU -u. Još bolje, biblioteka Adafruit NeoPixel za Arduino pruža vam besplatan način da s njima pokrenete u nekoliko sekundi.

Ako odustajete od dizajniranja svoje CPU ploče na ovom dizajnu (koristeći Arduino koji je u prodaji) sve što vam je potrebno je osnovni otisak Neopixela (preporučuje se da uz svaki uključite i zaobilazni poklopac). Priložena datoteka footprint.svg je u osnovi ono što vam je potrebno za početak. Ovo će vam dati obrise bakrene folije za NeoPixles i kondenzatore. Možete otvoriti ovo pravo u Inkscape-u, spojiti sve pinove +5v i sve pinove za uzemljenje zajedno-zatim zajedno spojite sve pinove za ulaz i izlaz podataka.

Pretvorite ovo u odgovarajuće staze za rezanje koje možete koristiti na svom rezaču za vynal kao što sam gore prikazao - i gotovi ste. Za to vam čak nije ni potreban "pravi" program za dizajn PCB -a.

To zapravo nije potrebno za NeoPixel, gdje su igle prilično velike i lako se leme - ali lagani sloj Soldermask može se izrezati iz komada Kapton trake. Ovo će izgledati kao veliki komad trake s izrezanim malim pravokutnicima za lemne jastučiće, koji će se postaviti po cijelom bakrenom području.

Korak 2: Dizajn CPU -a

Ako ste ambiciozniji, možete napraviti bakropise za sam CPU izravno u svojoj bakrenoj foliji.

To je teže postići zbog manjih pinova na ATTiny85 uređaju i potrebe za dobivanjem vrlo malih bakropisa od bakrene folije, ali to je lako izvedivo.

To je vjerojatno najbolje učiniti u "pravom" programu za dizajn PCB -a (koristio sam Eagle).

Takođe sam u svoj dizajn uključio konektor za napajanje/otklanjanje grešaka (i nekoliko premosnih kondenzatora).

Govorit ćemo više o poteškoćama pri rezanju bakra u ovako malim geometrijama.

Korak 3: Pravljenje slojeva

Korak 4: Sklapanje kola

Bakarni tragovi mogu se postaviti na vaš dizajn.

U mom slučaju - koristio sam laserski izrezan komad drveta (obris priložene SVG datoteke).

Koristio sam traku za prijenos znakova kako bih uklonio bakrenu foliju s podloge i postavio je na drvo. Ako ste odlučili napraviti Kaptonov sloj lemne maske - sada bi se prenio na drvo iznad bakra.

Lemljenje na bakrenu foliju je malo teško, jer za razliku od obične ploče, bakar se samo lijepi za podlogu (drvo) svojim ljepilom, koje se ne lijepi tako jako kao bakar na običnoj pločici. Stoga, ako niste oprezni (posebno pod toplinom lemilice) - bakar može kliziti ili se pomaknuti. Korištenje Kaptonove maske za lemljenje pomoći će zadržati bakar malo na mjestu i učiniti ga malo lakšim.

Još jedna velika stvar na koju treba obratiti pažnju je to da su prijavljeni neoPixeli donekle netolerantni na višak topline. Zato pri lemljenju koristite dosta lemnog fluksa (ja koristim olovku koja se ne čisti), nanesite većinu topline i lemljenja na bakreni trag i brzo uklonite toplinu kada lem teče na NeoPixel pin. (Maska za lemljenje će takođe pomoći u smanjenju potrebne količine lemljenja, jer neće teći niz pokriveno područje traga).

Bilo mi je najlakše upotrijebiti malu točku "Tacky Glue" za lijepljenje NeoPixela na mjesto prije lemljenja. To je zadržalo dijelove na mjestu, ubrzavajući lemljenje i zahtijevajući manje topline. Ljepilo za ljepljenje također se brzo lijepi, omogućavajući dijelovima da ne klize, odmah nakon postavljanja. Umire (u malim količinama) u obliku gumene konzistencije, što omogućuje uklanjanje dijelova ako je potrebna bilo kakva zamjena ili prerada.

Korak 5: Dodavanje CPU -a

Ako želite sami napraviti bakropis za CPU (i konektor za otklanjanje grešaka), ovo je malo teže nego raditi LED diode. Razlog je taj što su geometrije manje i finije te zahtijevaju preciznije rezove s vašeg rezača za vinil.

Otkrio sam da pri rezanju trake od bakrene folije voštani papir na koji je zalijepljena traka pruža relativno malo prianjanja. To znači da kada se pokušaju s manjim geometrijama, one teže klizanju po podlozi.

Iako sam se igrao s mnoštvom postavki rezanja, najbolje rješenje koje sam pronašao bilo je korištenje podloge s jačim prianjanjem. Vinil dobro funkcionira, ali ne radi lako s trakom za prijenos znakova kako bi se omogućilo uklanjanje bakra iz vinila (i postavljanje na drvo). Krug možete ostaviti na vinilu, ali on se može otopiti pri lemljenju - tako da nije nemoguće, ali je teže sastaviti. (Koristio sam vinil kao podlogu u nekoliko različitih dizajna).

(Štitnici od prozirne folije ili lima također rade - i malo su bolji jer su deblji. Mogu se koristiti za dizajne kada želite samostojeće krugove i ne želite podlogu s ljepljivom podlogom) - ali opet se tope ako nisu zalemljeni veoma oprezan.

Najbolje rješenje koje sam pronašao bilo je korištenje Kapton trake kao podloge. Kapton traka izuzetno dobro podnosi toplinu lemljenja, djeluje kao maska za lemljenje i ima ljepljivu podlogu. Jedini nedostatak je što je obično vrlo tanak. Toliko, da mi je bilo teško raditi s njim, osim ako ga nisam udvostručio, kako bih bio dvostruko deblji i jači.

S većom adhezivnom čvrstoćom bakra preko Kaptona, mogu se rezati finiji detalji, poput CPU vodiča. Nakon što sam završio, zalijepio sam Kapton na stražnju stranu drvene podloge leptira.

Korak 6: Softver

Softver je rađen kao Arduino skica, koristeći Adafruit NeoPixel biblioteku.

Iako se može činiti trivijalnim, mnogo se razmišljalo o uzorcima na leptiru. Kôd je napisan za izmjenu dva načina svakih nekoliko sekundi:

MODE ONE - Brisanje u boji - ispiranje različitih boja, brzo mijenjanje boja. Prilikom odabira "boje" - koristio sam algoritam za brisanje između "vrijednosti" boje - svaka vrijednost se šalje putem HSB -to -RGB konverzijske funkcije (gdje su zasićenje i svjetlina uvijek bili maksimalni) - kako bih postigao maksimalni sjaj boja.

NAČIN DRUGI - Upravljaju:

• Kreirano je 6 ili 8 različitih unaprijed određenih "uzoraka" grupa segmenata. Kod bi nasumično odabrao jednu od ovih

• Svaki uzorak zahtijevao je popunjavanje unaprijed određenih segmenata u jednu od 2, 3 ili 4 različite boje. Svaka boja je nasumično odabrana jednom od ove dvije metode:

  • Odabrano je iz jedne od 6 boja maksimalnog nivoa (crvena, zelena, plava, žuta itd.).
  • Odabrano iz slučajnog HUE - (koristeći isti generator nijansi u načinu rada One)
• Rezultirajući uzorak boje prošao je kroz funkciju blijeđenja, koja je omogućavala glatko blijeđenje s jednog uzorka na drugi - i držala ga je tamo nekoliko sekundi prije nego što je nastavljen na sljedeći.

Dva načina rada bi se mijenjala svakih 10 ili 15 sekundi.

Korak 7: Programiranje

Dakle, sada imamo potpuno novi ATTiny85 na PCB -u i moramo ga programirati. Budući da sam za to koristio Arduino SDK, moramo postaviti i program ("skica") i Arduino bootloader na uređaj.

Koristio sam Arduino Uno kao programera u sistemu.

Priloženi dijagram prikazuje kako sam spojio Uno na svoje ATTiny85 kolo. Zapravo sam odredio da to učinim na jedan od dva različita načina:

1. putem zaglavlja za otklanjanje grešaka koje sam dodao na ploču
2. putem gomile testnih tačaka za otklanjanje grešaka koje sam dodao na ploču. Oni se mogu koristiti držanjem gomile opružnih igala na ploči pomoću laserski izrezanog akrilnog držača, koji ih drži u tačnom položaju.

Da biste to učinili:

• Priključite Arduino Uno na računalo i otvorite Arduino SDK.
• Otvorite ugrađenu skicu "Ardunio kao ISP". Kompilirajte i ažurirajte ovu skicu - sada je Uno ISP.
• U Arduino "Boards Manager" - instalirajte paket ploča za ATTiny seriju.
• Zatvorite skicu Uno ISP -a i otvorite svoju skicu za Butterfly kod.
• Odaberite "Vrsta ploče" je ATTiny85 - odaberite 8Mhz Interni oscilator.
• Za "Programer" odaberite "Uno kao ISP"
• Odaberite "Uploads Bootloader" (učinite to samo PRVI PUT za ovaj čip - ponavljanje ne bi trebalo biti potrebno)
• Nakon što to učinite - sada možete učiniti "Upload Program with ISP" da biste poslali svoju skicu na ATTiny85.

Korak 8: Završna montaža

Još dva dijela drveta izrezana su laserom - obris krila leptira. Oslikani su mat crnom bojom.

Komad akrila je dobio "zamrznuti" izgled brušenjem brusnim papirom krupne granulacije. Pojedini dijelovi drvene površine izrezani su iz ovog akrila.

Izrezani akrilni dijelovi postavljeni su u najviši drveni komad. Mogle su se zalijepiti, ali tolerancije akrilnih rezova i boje na drvetu omogućile su njihovo zadržavanje bez ljepila.

Ovi dijelovi su zatim zalijepljeni zajedno sa malim mrljama ljepljivog ljepila - što bi im omogućilo da se rastave ako je potrebna popravka.