Lampa nastrojowa LED: 9 kroków (ze zdjęciami)

Spisu treści:

Krok 1: Rzeczy, których będziesz potrzebować
Krok 2: Plan
Krok 3: Projektowanie PCB
Krok 4: Montaż płytek drukowanych
Krok 5: Składanie kostki
Krok 6: Montaż podstawy
Krok 7: Czas na kodowanie
Krok 8: Ciesz się
Krok 9: Plany na przyszłość

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

Niedawno natknąłem się na kostkę LED autorstwa Grega Davilla. To świetne dzieło sztuki. Inspirując się tym, nawet ja chciałem zrobić coś takiego. Ale ten był poza moją ligą. Postanowiłem zrobić krok po kroku i stworzyłem znacznie mniejszą wersję LED Cube jako lampę nastroju. Może to być dobry punkt wyjścia do zapoznania się ze sprzętem, na który składają się głównie diody LED i mikrokontrolery oraz oprogramowanie do ich sterowania (tworzenie animacji).

W tej instrukcji pokażę, jak zrobiłem kostkę LED przy użyciu popularnych diod LED WS2812.

Zacznijmy

Krok 1: Rzeczy, których będziesz potrzebować

96x diody LED WS2812

6x PCB

1x Arduino Nano

1x zasilacz 5V/1A

Krok 2: Plan

Plan jest taki, żeby zrobić lampę nastrojową. Chciałem zachować prostotę, dlatego zdecydowałem się na popularne diody LED WS2812 Indywidualnie Adresowalne. Diody LED są połączone kaskadowo, co oznacza, że możesz sterować dowolną liczbą diod LED za pomocą tylko jednej linii sygnałowej/przewodu z mikrokontrolera. To bardzo ułatwia okablowanie.

Diody dostępne są tylko w formacie SMD. Następnym krokiem będzie więc zaprojektowanie płytek drukowanych.

Następnym krokiem jest zaprojektowanie i wydrukowanie w 3D struktury do przechowywania płytek PCB w kształcie sześcianu.

Diody LED będą sterowane za pomocą Arduino Nano. Ostatnim krokiem będzie zaprojektowanie i wydrukowanie w 3D obudowy dla Arduino.

Krok 3: Projektowanie PCB

Możesz użyć dowolnego oprogramowania do projektowania PCB. Używam EasyEDA, ponieważ jest odpowiedni dla początkujących, takich jak ja. Załączam schemat. Kliknij tutaj, aby pobrać pliki Gerber do PCB.

Dioda posiada 4 piny:

VDD - 5V
DOUT - wyjście sygnału
VSS - ziemia
DIN - Wejście sygnału

Jak wspomniano wcześniej, diody są połączone kaskadowo, co oznacza, że sygnał wchodzi z mikrokontrolera do pierwszej diody LED na pinie DIN. Z pinu DOUT sygnał trafia do pinu DIN drugiej diody LED.

Podczas projektowania płytek drukowanych myślałem o ręcznym lutowaniu diod LED, dlatego zachowałem wystarczająco dużo miejsca między diodami, aby lutownica mogła dotrzeć do padów. Ale później, jak zobaczysz, wybrałem lutowanie rozpływowe z moją prowizoryczną konfiguracją, ponieważ ta metoda jest szybka i zgrabna (i satysfakcjonująca do oglądania), jeśli zostanie wykonana poprawnie.

Po zakończeniu projektowania płytki drukowanej, zdobądź ją od wybranego przez siebie producenta. Wybrałem JLCPCB ze względu na szybką obsługę.

Krok 4: Montaż płytek drukowanych

Najpierw zacząłem ręcznie lutować diody pojedynczo. Wynik nie był dobry i diody się przegrzewały, co nie jest dobrym znakiem. Ponadto jest to czasochłonny proces, a lutowanie 96 diod LED będzie wymagało dużo czasu.

Najczęściej stosowaną metodą lutowania elementów SMD jest lutowanie rozpływowe. W tej metodzie pastę lutowniczą (mieszankę lutowia i topnika) nakłada się na pady na płytce drukowanej i umieszcza na niej elementy. Następnie pastę lutowniczą poddaje się stopieniu lub „roztopieniu” przez podgrzanie w piecu rozpływowym. Jest to szybka i zgrabna metoda, jeśli zostanie wykonana poprawnie.

Korzystanie z tej metody oznacza, że potrzebuję piekarnika rozpływowego. Ale potem przypomniałem sobie projekt Moritza Königa, w którym do kontrolowania temperatury użył starego płaskiego żelazka i Wemosa. Jedyne, co miałem pod ręką, to żelazko, które wciąż było w użyciu. Temperatura żelazka sięgała około 220 stopni Celsjusza na maksymalnym ustawieniu, a kupiona przeze mnie pasta lutownicza topi się w temperaturze 183 stopni. Patrząc na profil temperatury lutowania rozpływowego z karty katalogowej LED, widzimy, że maksymalna temperatura (Tp) wynosi 240 stopni przez 10 sekund. Wszystko wygląda obiecująco, więc spróbowałem.

Pastę nałożyłem na płatki wykałaczką i nałożyłem składniki. Umieszczenie nie jest krytyczne, ponieważ lut wciąga elementy na miejsce, gdy się topi. Umieściłem płytkę drukowaną na żelazku jak pokazano na zdjęciu i włączyłem żelazko. Wyłączyłem żelazko po stopieniu całego lutu i wyjąłem płytkę drukowaną z żelazka.

Udało się to uczta!

Krok 5: Składanie kostki

Wydrukowałem w 3D strukturę do utrzymywania płytek PCB na miejscu. Pliki 3D zostały załączone tutaj. Musisz wydrukować 1x Skeleton i 6x Holder. Przymocuj uchwyty z tyłu PCB za pomocą superglue, jak pokazano na rysunku. Płytki PCB można następnie zatrzasnąć na strukturze szkieletu. Jest to pasowanie na wcisk. Może być wymagane szlifowanie.

Wykonaj okablowanie, jak pokazano na schemacie. Lutowanie może być tutaj nieco trudne.

Krok 6: Montaż podstawy

Pliki 3D dla bazy zostały załączone tutaj. Podstawa pomieści Arduino Nano. Do kostki będą w sumie 3 przewody. DIN, 5V i GND. Kostkę zasilam przez ładowarkę USB Phone. Upewnij się, że jest w stanie obsłużyć co najmniej 1A.

Pin DIN można podłączyć do dowolnego z pinów cyfrowych w Arduino. Wybrałem D4.

Krok 7: Czas na kodowanie

Na razie będę korzystał z przykładowego szkicu z FastLED Library. Zainstaluj bibliotekę za pomocą Menedżera bibliotek. Otwórz DemoReel100 z przykładowych szkiców. Plik > Przykłady > FastLED > DemoReel100

Przed przesłaniem kodu wprowadź następujące zmiany:

Zdefiniuj DATA_PIN (pin na Arduino, do którego podłączony jest DIN kostki) do tego, co wybrałeś. W moim przypadku 4 (cyfrowy pin 4)
Zdefiniuj LED_TYPE jako WS2812
Zdefiniuj NUM_LEDS jako 96

I naciśnij Prześlij!

Krok 8: Ciesz się

Włącz lampę i ciesz się jej oglądaniem!

Dziękuję za trzymanie się do końca. Mam nadzieję, że wszyscy kochacie ten projekt i nauczyliście się dzisiaj czegoś nowego. Daj mi znać, jeśli zrobisz dla siebie. Subskrybuj mój kanał na YouTube, aby zobaczyć więcej takich projektów. Dziękuję raz jeszcze!