Charlieplexing Xmas Tree: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Zbliżają się Święta Bożego Narodzenia i potrzebujemy nowego sprzętu.

Sprzęt świąteczny musi być zielony + biały + czerwony + migający.

Więc PCB jest zielony + biały, potem dodaj kilka migających diod i gotowe. Mam dużo "Right Angle Side View Red Clear Ultra bright SMD 0806 LEDs" (działa też 1206), to mamy prawie wszystko.

Krok 1: Schemat

OK, mamy pomysł. Potrzebujemy następnych schematów.

Aby móc obsłużyć wiele diod LED za pomocą nie tak skomplikowanego urządzenia, dobrym pomysłem jest użycie charlieplexingu. Charlieplexing jest zbliżony do matrycy, ale łączy ze sobą wiersze i kolumny. Pomysł jest taki, aby mieć drzewo 6-stronne, wtedy przy zwykłych zasadach można użyć macierzy charlieplexingu 5×6 lub 6×7. Cóż, to Boże Narodzenie, to użyj większego. Zdecydowałem się zastosować macierz 6 kolumn i 7 wierszy. Następnie potrzebujemy MCU z minimum 7 pinami GPIO, każdy z możliwością pracy jako wyjście i wejście (lub 3 stan). Jednym z najtańszych jest PIC16F15323.

Mamy wolne piny, wtedy np. wykorzystaj przetwornik A/D do jakiejś pracy i umieść jedną diodę na górze.

OK, schemat jest na miejscu.

Kolejna część to decyzja, jak ułożyć tablicę.

Krok 2: Zarząd

Moim planem jest posiadanie ogólnej planszy, której można używać 6×. Jedna deska na każdą kolumnę.

Załóżmy, że mamy tablicę dwustronną, możemy mieć dwie kolumny na tablicę, jedna strona zasilająca diody od góry do dołu, druga od dołu do góry. Musimy mieć miejsce, gdzie podzielimy te dwa kanały. Do podziału linii PCB mamy dwie typowe opcje.

• Możemy użyć noża i przeciąć miedzianą linkę (trzeba być dokładnym, inaczej uszkodzisz deskę)
• Lub możemy wywiercić skrzyżowanie boczne (tzw. „via”)

Wolę drążyć. Jest łatwiejszy i mniej widoczny.

Musimy również podawać wiersze, ale musimy wybrać odpowiedni, który jest podawany z odpowiedniej kolumny. Postanowiłem użyć złącza lutowniczego do PCB. To proste i prawie bezpłatne. Następnie na każdej planszy reprezentującej jedną kolumnę mamy jedno „skrzyżowanie” Jx i jedno „przez” Vx, które reprezentują konkretną planszę x. To znaczy, że na płytce 1 musimy wlutować "złącze" J1 i wywiercić "przez" V1. Małą wymówką jest deska 6, która musi zasilać dwa rzędy, a następnie mieć dwa "skrzyżowania" J6 i J6'.

Ostatnią częścią jest stworzenie płytki "bazowej", która będzie zawierała MCU i resztę podzespołów elektronicznych. Ta tablica jest stosunkowo prosta bez specjalnych funkcji.

Krok 3: Zamówienie PCB

Do zamawiania płyt używam produkcji porcelany.

Jednym z szybszych i wygodniejszych dla mnie jest AllPCB. Posiadają prosty system zamawiania. Na pierwszej stronie wpisz wymiar. Aby ta deska miała wymiar 85 × 100 mm, wybierz ilość (nie zapomnij, że potrzebujesz 3 szt. na jedno drzewo), zachowaj 2 warstwy i zachowaj grubość 1,6 mm. Kliknij wycenę teraz, a otrzymasz cenę wraz z wysyłką.

Możesz dostosować kolory deski, ale zielony jest najlepszym kolorem dla drzewa, a biały jest najlepszy dla imitacji śniegu.

Wpisz swój adres e-mail i kliknij „Dodaj do koszyka”.

Zostaniesz poproszony o "plik gerber". To jest załączony plik charlieplex7_85x100_brd.zip, a następnie prześlij go. Wybierz swój adres, preferowaną metodę płatności i zakończ zamówienie.

Krok 4: Przygotuj PCB i części do lutowania

W ciągu kilku dni możesz spodziewać się paczki z płytkami PCB.

Przede wszystkim musimy podzielić deski. Połączone są małymi mostkami. Dla łatwiejszego zamawiania tutaj połączone są ze sobą trzy części. Używam nożyc, to jest szybkie, ale żyletka JLC sprawia, że cięcie jest bardziej gładkie.

Po zakończeniu cięcia przygotuj, która deska będzie używana do której kolumny. Zachowaj ostrożność przy doborze płyt do kolumn 3 i 6. Płyty 3 i 6 muszą zawierać z tyłu dodatkowy przewód do montażu na górze diody LED. Tablice z tym dodatkowym drutem to ta z obrazkami bałwana i dzwonka.

Kolejnym krokiem jest wywiercenie odpowiednich przelotek i złączy lutowniczych.

Następnie przylutuj wszystkie diody SMD, rezystory procesora i inne części elektroniczne do sześciu płyt kolumnowych i jednej płytki bazowej.

Krok 5: Przylutuj razem

Po zlutowaniu wszystkich części elektronicznych SMD, nadszedł czas, aby zlutować ze sobą płytki.

Pierwszym krokiem jest przylutowanie wszystkich sześciu płyt kolumnowych do płyty bazowej. Zacznij od małych punktów po jednej stronie (na przykład tylko na górze). płyty lutownicze. Ostrożnie lutuj deski, skup się na umieszczaniu desek blisko środka, ale tak blisko, aby utworzyć sześciokąt pośrodku.

Gdy wszystkie sześć płyt jest przymocowanych do płyty podstawy, użyj jednej zapasowej pustej płyty podstawy jako uchwytu. Narysuj tę zapasową deskę na wierzchu desek kolumnowych, umocuje ona deski kolumnowe w oczekiwanej pozycji i odległości. Dzięki temu cała konstrukcja jest stabilniejsza i łatwiej przylutować około trzech dolnych rzędów na płytach. Po zakończeniu przylutuj tylne strony płyt, ponownie przylutuj górne strony do stanu końcowego i nie zapomnij o tych dwóch dodatkowych przewodach do górnej diody LED.

Następnie wyjmij pomocniczą płytkę zapasową i dokończ lutowanie wszystkich kolumn.

Ostatnim krokiem jest zamontowana na górze dioda THT. Wytnij przewody tej diody, format prowadził, aby pasował do tylnej części płytek i przylutuj go do pozycji z katodą na płytce 3 i anodą na płytce 6.

To wszystko z punktu widzenia lutowania.

Krok 6: Oprogramowanie

Oprogramowanie jest bardzo proste.

Przygotowałem prosty przykład, że przy użyciu tabel tradycyjnych dla mikroprocesorów Microchip PIC. Oprogramowanie wykorzystuje jeden zegar do przerwania w celu przechodzenia przez diody LED i wyświetlania ramek przechowywanych w pamięci RAM „wideo”.

Program główny tylko uważaj na następny krok. Przesuń dane w pamięci RAM „wideo” i umieść w nich następną kolumnę.

Odczytuje również wartość z konwertera DA i używa jej przez czas trwania następnej klatki.

Możesz pobrać kod źródłowy i zmodyfikować go, lub możesz pobrać tylko plik szesnastkowy i używać go bez zmian.

Używam PICkit3 do programowania HEX do procesora.

Plik HEX jest zaprogramowany na gotową choinkę za pomocą sześciootworowego gniazda 0,1 X1. Nie ma tu potrzeby lutowania żadnego złącza. Użyj bezpośrednich przewodów dostarczonych z PICkit 3 z pinami po obu stronach. Przełóż piny przez otwory i delikatnie wciśnij je w otwory.

Płytka zawiera taki sam trójkątny znak dla pinu 1 jak PICkit3. Podczas programowania sprawdź, czy przewód oznaczony trójkątem na jednym PICkit3 znajduje się w oznaczonym otworze w płytce.

Do programowania używam MPLAB IPE (Integrated Programming Environment).

Przed rozpoczęciem programowania nie zapomnij włączyć zasilania płytki z narzędzi. Ta opcja jest dostępna w zakładce "Moc" IPE.

Po zaprogramowaniu narzędzia będą zasilać płytę, a następnie możesz bezpośrednio sprawdzić wynik.

Krok 7: Finalizacja

Ostatnią częścią jest zamontowanie akumulatora jako stojaka.

Używam uchwytu na baterie 3× AA. Ten uchwyt ma zwykle dwa otwory na dwie śruby M3. Płyta bazowa posiada takie same otwory, więc montaż jest łatwy za pomocą dwóch śrub M3×12 i odpowiednich nakrętek.

Przed montażem przylutuj przewody zasilające do płyty bazowej i do uchwytu baterii.

I to wszystko. Podłącz trzy baterie i ciesz się.