Niestandardowe pierścienie NeoPixel od podstaw!: 8 kroków (ze zdjęciami)

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

Pierścienie NeoPixel i ogólnie NeoPixels należą do najpopularniejszych komponentów elektronicznych wśród producentów wszelkiego rodzaju. Nie bez powodu, za pomocą jednego pinu dowolnego popularnego mikrokontrolera Adafruit, dodawanie wspaniałych diod LED i animacji do dowolnego projektu jest niezwykle łatwe.

Niestety są dość drogie, a Adafruit sprzedaje tylko cztery rozmiary. Wielu producentów nie zdaje sobie sprawy, że NeoPixel to po prostu marka Adafruit kilku identycznych chipów LED o nazwach odpowiednio WS2812, WS2811 i SK6812. Wszystko, co robi Adafruit, bierze chip i umieszcza go na płytce drukowanej, ładując pokaźną premię. Nie ma nic złego w tym, że Adafruit robi to, ponieważ sprawia, że NeoPixels są dostępne dla wszystkich, ale gdyby po prostu zrobić same deski, można by wykonać niestandardowe kształty dowolnego rozmiaru lub projektu za około 15% kosztów modeli Adafruit (za 24 godziny). Pierścień LED) (3 USD). Co ważniejsze, nie mogą mieć żadnego rozmiaru, którego potrzebujesz! Mimo to wydaje się, że nikt nie stworzył przewodnika dokładnie do tego celu.

Tak więc, kiedy potrzebowałem niestandardowego pierścienia złożonego do mojego działającego projektu Samus Arm Cannon (wkrótce), pomyślałem, dlaczego nie udokumentować tego procesu.

W tym samouczku pokażę Ci dokładnie, jak zrobiłem ten niestandardowy pierścionek i jak możesz zrobić własny.

Krok 1: Czego będziesz potrzebować:

Zawsze konieczne niezależnie od metody:

• Diody LED ws2128b (NeoPixels)
• Czapki 1 uf (1 na każde dwie diody LED) (technicznie opcjonalne)
• Pasta lutownicza
• Flux (zalecany, ale opcjonalny)

Pistolet na gorące powietrze

Jeśli zdecydujesz się na profesjonalne wykonanie swojej deski, to wszystko, czego potrzebujesz. Jeśli jednak zdecydujesz się na produkcję płyty przy użyciu metody transferu tonera, będziesz potrzebować również następujących komponentów. Osobiście nie korzystałem z metody transferu tonera, jednak moja metoda wykracza poza zakres tego samouczka. Planuję opublikować samouczek o tym, jak dokładnie robię płytki PCB, więc uważaj na to!

Domowa tablica (metoda transferu tonera):

• Płyta platerowana miedzią
• Chlorek żelaza
• Papier PCB
• Drukarka laserowa
• Folia maski lutowniczej (opcjonalnie dla maski lutowniczej)
• Źródło UV (opcjonalnie dla maski lutowniczej)
• Przezroczystość (opcjonalnie dla szablonu lutowania)
• Stacja robocza Dremel

. Oto wszystkie moje pliki, biblioteki diptrace i modele.

Dla tych, którzy zastanawiają się, jak cena jest porównywalna, źle porównaj ją do pierścienia LED Adafruit 24, który kosztuje 17 USD + wysyłka. Koszt za diodę LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 USD. HyperIon: 7/100=% 0,07

Dodatkowe koszty: Adafruit: (4 USD) Wysyłka, Hyperion: 1 USD (tablica miedziana) + 0,50 USD (Chlorek żelaza) (bezpłatna wysyłka)

Razem: Adafruit: 21 USD, HyperIon: 3,18 USD

Jak widać jest znacznie tańszy, 15% kosztów. Nawet jeśli zignorujesz wysyłkę, wersja HyperIon wyjdzie tylko 3,18 USD, co oznacza ogromne oszczędności w porównaniu do 17 USD.

Krok 2: Część pierwsza projektu PCB! Umieszczenie diody LED

Pierwszym krokiem w tworzeniu dowolnego kształtu NeoPixel jest rozmieszczenie diod LED. Stworzyłem przydatny mały dokument Excela, którego możesz użyć do dowolnego projektu, w którym chcesz podążać za promieniem.

Po prostu wprowadź liczbę diod LED, procent pierścienia, który chcesz pokryć, oraz promień, a automatycznie wygeneruje położenie i współrzędne kąta, w których należy umieścić diody LED. Następnie możesz przejść do najpopularniejszych DipTrace, ExpressPCB lub EaglePCB i wstawić współrzędne we właściwościach komponentów. Osobiście korzystałem z DipTrace i wszystkie moje komponenty i biblioteki można znaleźć w sekcji komponentów.

Do tego projektu wybrałem dwa pierścienie o promieniu 34 i 24 milimetrów. Zewnętrzny promień miał 20 pikseli, a wewnętrzny promień 6.

*Bonus* Jeśli program CAD, którego używasz (np. DipTrace) nie pozwala na umieszczenie okręgu za jego punkt środkowy, narysuj dwie linie w poprzek średnicy twojego zewnętrznego promienia i twojego wewnętrznego promienia. Wyrównaj skrzyżowania ze sobą i zdefiniuj je jako swój początek. Teraz masz idealnie koncentryczną deskę!

Krok 3: Część druga projektu PCB! Routing i kondensatory

Następnym krokiem w tworzeniu płytki drukowanej jest wykonanie połączeń między diodami LED. Każdy NeoPixels ma jedną podkładkę do wprowadzania danych i jedną podkładkę do wyprowadzania danych. Najpierw utwórz długi łańcuch, zaczynając od piksela znajdującego się najbliżej miejsca, w którym planujesz umieścić piny interfejsu, przechodząc od pinu wyjściowego danych jednego piksela do pinu wejściowego danych następnego piksela.

Następnie musisz poprowadzić zasilanie i uziemienie. Najłatwiejszą metodą, jaką wymyśliłem, aby to zrobić, jest użycie kombinacji kół i półokręgów, w sumie czterech, naprzemiennie pomiędzy mocą a ziemią, gdy oddalasz się od początku. Ułatwia to utworzenie małego połączenia „zworki” w przeciwieństwie do ręcznego okablowania każdej diody LED razem, dwa razy. Dwie pary kółek/półokręgów można następnie związać ze sobą w najwygodniejszy sposób. Na koniec dodaje się miedziany wlew. Zasadniczo powoduje to, że cała dodatkowa przestrzeń jest wypełniana przez „ziemię”, co ma wiele zalet, w tym łatwiejszą produkcję w domu.

Będziesz także chciał zainstalować jeden kondensator około 0,1 uf między zasilaniem a uziemieniem między każdym zestawem dwóch diod LED. Producent zaleca jedną na diodę LED, ale prawdopodobnie wystarczy jedna na dwie, a lutowanie jest czasochłonne. Nie są one niezbędne do działania urządzenia, po prostu poprawiają żywotność diod, więc w razie potrzeby można je zignorować.

Krok 4: Wytrawianie płytek drukowanych

Aby wykonać ten krok, masz dwie możliwości:

Profesjonalna produkcja:

Jeśli nigdy nie robiłeś płytki PCB i nie jesteś zainteresowany zdobywaniem umiejętności, aby to zrobić, to polecam. Profesjonalne wykonanie deski sprawia, że trudność tego projektu przechodzi od poziomu średniozaawansowanego do początkującego. Twoja płyta będzie mieć gwarancję wysokiej jakości, będzie wyposażona w maskę lutowniczą, a nawet może być wyposażona w szablon lutowniczy.

Domowa płytka drukowana:

To opcja dla tych, którzy naprawdę chcą poprawić swoje umiejętności i zwiększyć swoje możliwości osobiste. Jest to również opcja dla tych, którzy chcą prototypować w szybkim tempie i naprawdę obniżają koszty. Możliwość wykonania własnych płytek PCB była przez lata jedną z moich największych zalet i gorąco polecam wszystkim zainteresowanym. Opracowałem własną metodę tworzenia płytek drukowanych (zobacz mój kanał, jak to zrobić), która jest trochę poza zakresem tego samouczka i wymaga sprzętu, na który większość początkujących nie może sobie pozwolić. Dlatego zamiast tego polecam metodę transferu tonera za pomocą produktu o nazwie PressN'Peel. Jest to dość proste i jedynym sprzętem, którego będziesz potrzebować, a który niekoniecznie każdy będzie miał, jest tania drukarka laserowa. Sprawdź samouczek clacktronics-uk, aby dowiedzieć się więcej!

Podstawowy proces wygląda następująco:

1. Wyczyść swoją miedzianą płytę cad.
2. Wydrukuj swój projekt na Peel n' Stick za pomocą drukarki laserowej.
3. Wyprasuj wzór z Peel n' Stick na miedzianą tablicę
4. Umieść deskę w chlorku żelazowym aż do wytrawienia.
5. Wyczyść toner

Maska lutownicza (opcjonalnie):

Maska lutownicza to pokrowiec, który chroni płytkę we wszystkich miejscach, ale tam, gdzie musi iść lut. Ułatwia to nieco lutowanie, ale co ważniejsze radykalnie poprawia ascezę płytki. Jeśli nie wykonałeś swojej płyty, możesz ją dodać, ale nie jest to bezwzględnie konieczne. Osobiście uważam ten proces za niezwykle łatwy i bardzo go polecam. Ponownie, omówię tylko podstawowy proces, abyś wiedział, w co się pakujesz. Sprawdź samouczek cpeniche, aby uzyskać więcej informacji!

Proces wygląda następująco:

1. Wydrukuj projekt podkładki z desek na przezroczystym kawałku.
2. Odklej i przyklej folię maski lutowniczej do wytrawionej płyty.
3. Prasuj/laminuj folię, aż będzie dobrze przylegała.
4. Wyrównaj folię z płytą i przyklej taśmą.
5. Wystaw folię na działanie promieni UV (działają suszarki do paznokci)
6. Wyczyść nienaświetlone podkładki
7. Odsłoń do wyleczenia.

Krok 5: Szablon pasty lutowniczej! (OPCJONALNY)

Jeśli masz dostęp do wycinarki laserowej, rozważ wykonanie szablonu pasty lutowniczej. Pozwalają uniknąć żmudnego wysiłku powolnego nakładania odrobiny pasty lutowniczej na każdy pojedynczy pin. Po prostu załaduj projekt podkładki do oprogramowania do cięcia laserowego i wytnij go z przezroczystego arkusza drukarki. Odkryłem również, że arkusz laminatora działa równie dobrze. Działa to niesamowicie dobrze i tworzy warstwę prawie dokładnie tak grubą, jak wersje profesjonalne. Moim zdaniem są znacznie lepsze, ponieważ są elastyczne i przezroczyste, dzięki czemu są znacznie łatwiejsze w użyciu niż wersje ze stali nierdzewnej.

To nie ja wymyśliłem tę metodę, ale nie widziałem jeszcze nikogo, kto by to udokumentował online, co wydaje mi się zaskakujące.

Krok 6: Kształtowanie deski

Aby nadać desce ostateczny kształt, należy zacząć od jak największego odcięcia przy użyciu tarczy do cięcia dremel. Jako prowizorycznej piły stołowej użyłem stanowiska roboczego dremel ustawionego poziomo z ostrzem nad kartonem.

Następnie możesz rozpocząć wiercenie centralnego otworu. Użyj największego dużego wiertła, jakie masz do swojego narzędzia dremel, i powoli „szwajcarski ser” na swojej drodze, aż wytniesz wystarczająco duży odcinek, aby zmieścił się w wiertle szlifierskim. Następnie możesz użyć tej końcówki szlifierskiej, aby nadać desce ostateczny kształt.

Sposób, w jaki płyta trawi, to cienki pierścień z włókna szklanego wokół krawędzi płyty. Tuż przed zmieleniem do tego momentu uwolni się ostatni pozostały kawałek miedzi. Kiedy ostatni kawałek miedzi już nie szlifuje. Opierając się na tym znaku, możesz stworzyć bardzo spójny i okrągły kawałek (zakładając, że nie zepsułeś akwaforty tak jak ja i umieściłeś wzór zbyt blisko ściany). W ten sam sposób wykończ średnicę zewnętrzną.

Powinieneś również wywiercić otwory na dane w, 5V i połączeniach uziemiających. Świetnie do tego nadaje się mały bit dremel (0,7 mm).

Krok 7: Lutowanie

Moim zdaniem jest to świetny projekt dla osoby, która chce nauczyć się lutowania powierzchniowego. Wszystkie ważne elementy są duże, odporne na ciepło, a podkładki są rozmieszczone daleko od siebie. W rzeczywistości bardzo trudno jest zepsuć i jest to świetny sposób na zbudowanie zaufania do lutowania powierzchniowego bez konieczności grzebania w malutkich, malutkich elementach.

Aby przylutować NeoPixels do płytki, musisz najpierw nałożyć maleńką, niewielką ilość pasty lutowniczej na każdy pad za pomocą strzykawki lub szablonu. Jeśli masz szablon, po prostu rozprowadź kroplę pasty lutowniczej wokół szablonu jak cienką warstwę masła na toście, aż wszystkie klocki zostaną pokryte. Nie potrzebujesz tyle, ile myślisz, po prostu się rozprzestrzeniaj.

Następnie będziesz chciał umieścić swoje komponenty na swojej płycie. Tak długo, jak każdy pad dotyka odpowiedniej kropli lutowia, jesteś wystarczająco blisko. Pasta lutownicza ma tę magiczną właściwość, gdy staje się stopiona, prawie za każdym razem wciąga element na swoje miejsce.

Jeśli jesteś zbyt niepewny swoich umiejętności lutowania, możesz zmienić kondensatory 0603 na większy format lub całkowicie je pominąć. Zwiększają żywotność NeoPixela, ale jeśli nie używasz tego jako źródła światła, jest mało prawdopodobne, że kiedykolwiek zobaczysz, jak któryś się wypala. Biorąc to pod uwagę, zdecydowanie zalecam ich zainstalowanie, ponieważ umiejętność ta jest cenna.

Jeśli chodzi o faktyczne lutowanie, to nie może być prostsze. Po prostu poświęć około dwóch minut na wstępne podgrzanie deski za pomocą pistoletu na gorące powietrze, a następnie skup się mocniej obszar po obszarze, aż wszystko się ponownie rozpłynie. Możesz stwierdzić, kiedy lut został przelany, ponieważ lut staje się shinny i zwykle komponent trochę „przesuwa się” na swoje miejsce.