ელექტრო პეპელა: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს არის ძალიან მაგარი მრავალწლიანი პეპელა, რომელიც მე გავაკეთე - მოითხოვს მინიმალურ ნაწილებს და პროგრამირებას!

თავად პეპლის გარდა - ის აჩვენებს ძალიან მაგარ ტექნიკას, სადაც შეგიძლიათ გააკეთოთ საკუთარი PCB სილუეტის სახლის საჭრელზე რეგულარულად კომერციულად ხელმისაწვდომი სპილენძის ფირზე - რომელიც შეიძლება განთავსდეს ნებისმიერი ტიპის ზედაპირზე!

ცხადია - მსგავსი რამ შეიძლება ადვილად შეიქმნას კომერციულად დამზადებული ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფის საშუალებით - მაგრამ თუ გსურთ დაზოგოთ ხარჯები, თქვენ უნდა შექმნათ LED შაბლონები არასტანდარტულ მასალაზე (სარკე ან ფანჯარა, უფრო სწორად) ვიდრე მინაბოჭკოვანი PCB) - ან თუნდაც რაღაც მოსახვევი ზედაპირით - ეს მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სპილენძის PCB კვალის იაფად დასამაგრებლად თითქმის ნებისმიერ ზედაპირზე.

ეს მარტივად კეთდება ისეთ მოწყობილობებზე, როგორიცაა LED- ები, რომლებსაც აქვთ დიდი ტყვიის მოედანი - მაგრამ უფრო რთულდება, როდესაც უფრო წვრილ, მცირე ზომის ნაწილებს იყენებთ. ამრიგად, ეს ტექნიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სელექციურად-ანუ გამოიყენეთ თაროდან დაფა (Arduino) როგორც კომპიუტერი, და სახლში მოჭრილი სპილენძის გრავიურები იმ ადგილებისთვის, სადაც გსურთ LED- ების განთავსება უკიდურესი მორგებით.

ამ პროექტის შესაქმნელად გამოვიყენე შემდეგი:

• Silhouette Cameo პერსონალური ვინილის/ქაღალდის საჭრელი - PCB- ის შესაქმნელად
• Arduino UNO - გამოიყენება როგორც ჩართული პროგრამისტი
• ლაზერული საჭრელი ნაწილებისთვის (ხე - აკრილი - არაფერი) (შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა რამ, თუ ლაზერი არ გაქვთ)

რეალური ნაწილებია:

• 1 დოლარიანი ATTiny75 პროცესორი
• 22 NeoPixels - (სერიულად კონტროლირებადი, სამი ფერის LED- ები)
• 2x3 სათაური
• სპილენძის კილიტა

ყველა პროგრამული უზრუნველყოფა გაკეთდა Arduino IDE– ში - Adafruit NeoPixel ბიბლიოთეკების გამოყენებით და საბჭოს მენეჯერის ATTiny libaries– ით.

ამ საკითხისადმი მიდგომის ორი ფუნდამენტური გზა არსებობს:

მარტივი გზა: მე მაქვს საკუთარი დაფა (არდუინოს მსგავსად), რომელსაც ვაპირებ გამოვიყენო LED- ების გასაკონტროლებლად. მე მხოლოდ ვაპირებ შევქმნა PCB LED- ებისთვის - და შევაერთო ის ჩემს არდუინოსთან.

უფრო რთული (და იაფი) გზა: მე თვითონ ვაპირებ ყველაფრის გაკეთებას 100% -ით. მე არ მჭირდება Arduino და ამის ნაცვლად ვაპირებ გამოვიყენო $ 1 ATTiny85. ეს უფრო რთულია, რადგან სილუეტის ან CriCut ტიპის ვინილის საჭრელზე ყველა დახვეწილი ხელოვნების გაკეთება უფრო რთულია.

ნაბიჯი 1: დიზაინი

LED- ები არის თითოეული NeoPixels. ეს არის გასაოცარი, ინდივიდუალურად კონტროლირებადი, მრავალ დონის (ანათებს), ძალიან კაშკაშა, RGB LED მოწყობილობებს, რომლებსაც აქვთ მხოლოდ 4 ქინძისთავები: VccGndData InData Out. ასე რომ, იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ თქვენ შეგიძლიათ შეწყვიტოთ მათი ჯაჭვი ინდივიდუალური წითელი-მწვანე-ლურჯის კონტროლისას. თითოეულის ფერის დონე - ყველაფერი თქვენი CPU– ს ერთი პინიდან. კიდევ უკეთესი, Adafruit NeoPixel ბიბლიოთეკა Arduino– სთვის გაძლევთ უპრობლემოდ ამ წამებში გაშვების საშუალებას.

თუ თქვენ არ აპირებთ თქვენი დიზაინის პროცესორის დაფის დაპროექტებას (თაროზე გათვლილი Arduino– ს გამოყენებით) ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ არის ნეოპიქსელის ძირითადი ნაკვალევი (მიზანშეწონილია, რომ თითოეულ მათგანთან ერთად ჩართოთ შემოვლითი ქუდიც). თანდართული footprint.svg ფაილი არის ძირითადად ის, რაც გჭირდებათ დასაწყებად. ეს მოგცემთ კონტურებს სპილენძის კილიტაზე NeoPixles და კონდენსატორებისთვის. თქვენ შეგიძლიათ გახსნათ ეს უფლება Inkscape– ში, დააკავშიროთ ყველა +5v ქინძისთავები და ყველა გრუნტის ქინძისთავები ერთად-შემდეგ ჯაჭვით შეაერთოთ ყველა მონაცემის შემავალი და გამომავალი ქინძისთავები.

დარწმუნდით, რომ ეს გადააქციეთ სწორ გზაზე, რომელიც შეგიძლიათ გამოიყენოთ თქვენს ვინალურ საჭრელზე, როგორც მე ზემოთ ვაჩვენე - და თქვენ დაასრულეთ. თქვენ არც გჭირდებათ "ნამდვილი" PCB დიზაინის პროგრამა ამის გასაკეთებლად.

ეს ნამდვილად არ არის აუცილებელი NeoPixel– ისთვის, სადაც ქინძისთავები საკმაოდ დიდია და ადვილად შესაკრავია - მაგრამ Soldermask– ის მარტივი ფენა შეიძლება ამოიჭრას კაპტონის ფირზე. ეს დაემსგავსება ლენტის დიდ ნაჭერს, რომელსაც აქვს პატარა ოთხკუთხედები, რომლებიც მოჭრილია შესაკრავის ბალიშებისთვის, რომელიც განთავსდება სპილენძის მთელ ფართობზე.

ნაბიჯი 2: პროცესორის დიზაინი

თუ უფრო ამბიციური ხართ, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ პროცესორი თავად პროცესორისთვის სპილენძის კილიტაში.

ამის გაკეთება უფრო რთულია ATTiny85 მოწყობილობის უფრო პატარა ქინძისთავების გამო, და ძალიან მცირე სპილენძის კილიტა, მაგრამ ეს ადვილად შესაძლებელია.

ეს ალბათ საუკეთესოდ კეთდება PCB- ის დიზაინის "ნამდვილ" პროგრამაში (მე ვიყენებ არწივს).

მე ასევე ჩავრთე დენის/გამართვის კონექტორი ჩემს დიზაინში (და რამდენიმე შემოვლითი კონდენსატორი).

ჩვენ უფრო მეტს ვისაუბრებთ ამ მცირე ზომის სპილენძის ჭრის სირთულეზე.

ნაბიჯი 3: ფენების შექმნა

ნაბიჯი 4: წრის შეკრება

სპილენძის კვალი შეიძლება განთავსდეს თქვენს დიზაინზე.

ჩემს შემთხვევაში - მე გამოვიყენე ლაზერულად მოჭრილი ხის ნაჭერი (თანდართული SVG ფაილის მონახაზი).

მე გამოვიყენე ნიშნის გადაცემის ლენტი, რომ ამოვიღო სპილენძის კილიტა მის საყრდენიდან და მოვათავსე იგი ხეზე. თუ თქვენ აირჩევთ კაპტონის სელდმასკის ფენის გაკეთებას - ის ახლა გადატანილი იქნება სპილენძის ზემოთ ხეზე.

სპილენძის კილიტაზე შედუღება ცოტა რთულია, რადგან ჩვეულებრივი მიკროსქემისგან განსხვავებით, სპილენძი წებოვანია მხოლოდ სუბსტრატზე (ხეზე), რომელიც არ იჭერს ისე მყარად, როგორც ჩვეულებრივი მიკროსქემის დაფა. ამრიგად, თუ არ ხართ ფრთხილად (განსაკუთრებით გამათბობელი რკინის სითბოს ქვეშ) - კუპერს შეუძლია სრიალი ან ცვლა. Kapton soldermask– ის გამოყენება ხელს შეუწყობს სპილენძის ოდნავ შენარჩუნებას და ამის გაკეთებას.

კიდევ ერთი დიდი რამ, რასაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ, არის ის, რომ NeoPixels– ის თანახმად, გარკვეულწილად შეუწყნარებელია ზედმეტი სითბო. ასე რომ, შედუღების დროს გამოიყენეთ უამრავი გამწოვი ნაკადი (მე ვიყენებ გამწმენდი ნაკადის კალამს), გამოიყენეთ უმეტესობა სითბო და შედუღება სპილენძის კვალზე და სწრაფად ამოიღეთ სითბო მას შემდეგ, რაც შედუღება მიედინება NeoPixel პინზე. (Soldermask ასევე დაგეხმარებათ შეამციროთ შედუღების საჭირო რაოდენობა, რადგან ის არ ჩაედინება კვალის დაფარულ არეზე).

გამიადვილდა გამოვიყენო "წებოვანი წებოს" პატარა წერტილი, რათა შევაერთოთ ნეოპიქსელების ადგილი შედუღებამდე. ამან შეინარჩუნა ნაწილები, შედუღება უფრო სწრაფად გააკეთა და შესაბამისად ნაკლები სითბო მოითხოვა. წებოვანი წებო ასევე სწრაფად იჭერს, რაც საშუალებას იძლევა ნაწილები არ დაიხუროს გარშემო, მოთავსებისთანავე. ის კვდება (მცირე რაოდენობით) ღრძილოვანი კონსისტენციის გამო, რაც ნაწილების ამოღების საშუალებას იძლევა, თუ რაიმე სახის ჩანაცვლება ან ხელახალი დამუშავებაა საჭირო.

ნაბიჯი 5: პროცესორის დამატება

თუ გსურთ გააკეთოთ თქვენი საკუთარი გრავიურა პროცესორისთვის (და გამართვის კონექტორისთვის) ეს ცოტა უფრო რთულია ვიდრე LED- ების გაკეთება. მიზეზი ის არის, რომ გეომეტრიები უფრო მცირე და დახვეწილია, რაც მოითხოვს ვინილის საჭრელის უფრო ზუსტ ჭრას.

აღმოვაჩინე, რომ სპილენძის კილიტა ფირის მოჭრისას, ცვილის ქაღალდი, რომელზედაც ფირზე არის მიბმული, შედარებით მცირე წებოვნებას იძლევა. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც მცირე ზომის გეომეტრიებს ცდილობენ, ისინი მიდრეკილნი არიან გადახრილ იქნენ უკანა მხარეს.

მიუხედავად იმისა, რომ მე ვთამაშობდი მრავალფეროვანი მოჭრის პარამეტრებით, საუკეთესო გამოსავალი ვიპოვე იყო სუბსტრატის გამოყენება უფრო გამძლეობით. ვინილი კარგად მუშაობს, მაგრამ არ მუშაობს კარგად ნიშნის გადაცემის ფირზე, რათა სპილენძი ამოიღონ ვინილიდან (და მოთავსდეს ხეზე). თქვენ შეგიძლიათ დატოვოთ წრე ვინილზე, მაგრამ ის დნება, როდესაც ის შედუღებულია - ასე რომ ეს არ არის შეუძლებელი, მაგრამ უფრო რთულია შეკრება. (ვინილი გამოვიყენე როგორც სუბსტრატი რამდენიმე სხვადასხვა დიზაინში).

(გამჭვირვალე გამჭვირვალე ფილმი ან ფურცლის დამცავები ასევე მუშაობს - და ოდნავ უკეთესია იმით, რომ ისინი უფრო სქელია. ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიზაინში, როდესაც გსურთ თავისუფალი სქემები და არ გსურთ წებოვანი საყრდენი სუბსტრატი) - მაგრამ ისევ, ისინი დნება, თუ არ შედუღდება ძალიან ფრთხილად.

საუკეთესო გამოსავალი რაც აღმოვაჩინე იყო კაპტონის ფირის გამოყენება როგორც სუბსტრატი. კაპტონის ფირზე შესანიშნავად ინახება შედუღების სითბო, მოქმედებს როგორც სოლდერმასკი და არის წებოვანი საყრდენი. ერთადერთი მინუსი ის არის, რომ ის ჩვეულებრივ ძალიან თხელია. იმდენად, რომ გამიჭირდა მასთან მუშაობა, თუ არ გავორმაგდი, რომ ორჯერ სქელი და ძლიერი გამხდარიყო.

კაპტონზე სპილენძის უფრო დიდი წებოვანი სიმტკიცით, შეიძლება მოხდეს ისეთი წვრილმანი დეტალების მოჭრა, როგორიცაა CPU- ს დამტენი. დასრულების შემდეგ, მე დავიჭირე კაპტონი ხის პეპლის უკანა მხარეს.

ნაბიჯი 6: პროგრამული უზრუნველყოფა

პროგრამული უზრუნველყოფა გაკეთდა როგორც Arduino ესკიზი, Adafruit NeoPixel ბიბლიოთეკის გამოყენებით.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება უმნიშვნელო ჩანდეს, ბევრი დაფიქრდა პეპელას ნიმუშებზე. კოდი დაიწერა ორი რეჟიმის მონაცვლეობით ყოველ რამდენიმე წამში:

რეჟიმი ერთი - ფერის გაწმენდა - სხვადასხვა ფერის დაბანა, სწრაფად ცვალებადი ფერები. "ფერის" არჩევისას - მე გამოვიყენე ალგორითმი ფერის "მნიშვნელობებს" შორის - თითოეული მნიშვნელობა იგზავნება HSB -to -RGB კონვერტაციის ფუნქციით (სადაც გაჯერება და სიკაშკაშე ყოველთვის იყო მაქსიმალური) - ფერების მაქსიმალური ბრწყინვალების მისაღწევად.

რეჟიმი მეორე - მართავს:

• შეიქმნა 6 ან 8 განსხვავებული წინასწარ განსაზღვრული სეგმენტის ჯგუფის "შაბლონი". კოდი შემთხვევით აირჩევს ერთ -ერთ მათგანს

• თითოეული ნიმუში საჭიროებდა წინასწარ განსაზღვრული სეგმენტების შევსებას 2, 3 ან 4 სხვადასხვა ფერში. თითოეული ფერი შემთხვევით იქნა შერჩეული ამ ორი მეთოდით:

  • არჩეულია მაქსიმალური დონის 6 ფერიდან (წითელი, მწვანე, ლურჯი, ყვითელი და ა.
  • არჩეულია შემთხვევითი HUE– დან (იგივე ელფერით გენერატორის გამოყენებით რეჟიმში ერთში)
• შედეგად მიღებული ფერის ნიმუში გადიოდა გაცვეთილ ფუნქციაზე, რომელიც უზრუნველყოფდა გლუვი ქრებოდა ერთი ნიმუშიდან მეორეზე - და ინახებოდა იქ რამდენიმე წამის განმავლობაში, სანამ გაგრძელდებოდა შემდეგზე.

ორი რეჟიმი იცვლება ყოველ 10 ან 15 წამში.

ნაბიჯი 7: პროგრამირება

ასე რომ, ახლა ჩვენ გვაქვს ახალი ATTiny85 ჩვენს PCB– ზე და ჩვენ გვჭირდება მისი დაპროგრამება. მას შემდეგ რაც მე გამოვიყენე Arduino SDK, ჩვენ უნდა მოვათავსოთ პროგრამა ("ესკიზი") და Arduino ჩამტვირთავი მოწყობილობაზე.

მე გამოვიყენე Arduino Uno, როგორც სისტემის პროგრამისტი.

თანდართული დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ როგორ დავამატე Uno ჩემს ATTiny85 წრედ. მე ნამდვილად მივიღე დებულება, რომ ეს გავაკეთო ორიდან ორი განსხვავებული გზით:

1. გამართვის სათაურის საშუალებით დავამატე დაფა
2. რამოდენიმე გამართვის სატესტო პუნქტის საშუალებით დავამატე დაფა. მათი გამოყენება შესაძლებელია დაფაზე რამოდენიმე ქინძისთავის დაჭერით, ლაზერულად დაჭრილი აკრილის დამჭერის საშუალებით, რომელიც მათ ზუსტ პოზიციაში ინახავს.

Გააკეთო ეს:

• მიამაგრეთ Arduino Uno თქვენს კომპიუტერში და გახსენით Arduino SDK.
• გახსენით ჩაშენებული "არდუნიო როგორც ISP" ესკიზი. შეადგინეთ და განაახლეთ ეს ესკიზი - ახლა Uno არის ISP.
• Arduino- ში "დაფების მენეჯერი" - დააინსტალირეთ დაფის პაკეტი ATTiny სერიისთვის.
• დახურეთ Uno ISP ესკიზი და გახსენით ესკიზი პეპელა კოდისთვის.
• აირჩიეთ "დაფის ტიპი" არის ATTiny85 - აირჩიეთ 8Mhz შიდა ოსცილატორი.
• "პროგრამისტისთვის" აირჩიეთ "Uno როგორც ISP"
• აირჩიეთ "ატვირთვის ჩამტვირთავი" (გააკეთეთ ეს მხოლოდ პირველად ჩიპისთვის - გამეორება ზედმეტი არ უნდა იყოს)
• ამის დასრულების შემდეგ - ახლა შეგიძლიათ გააკეთოთ "პროგრამის ატვირთვა ინტერნეტ პროვაიდერთან", რომ ესკიზი გაგზავნოთ ATTiny85– ზე.

ნაბიჯი 8: საბოლოო შეკრება

ხის კიდევ ორი ნაწილი ლაზერულად იყო მოჭრილი - პეპლის ფრთების მონახაზი. ისინი შეღებილი იყო მქრქალი შავი საღებავით.

აკრილის ნაჭერს მიენიჭა "ყინვაგამძლე" გარეგნობა უხეში ქვიშაქვით დაფქვით. ხის ფართობის ცალკეული მონაკვეთები ამოჭრილია ამ აკრილისგან.

აკრილის მოჭრილი ნაწილები მოთავსებულია ხის ზედა ნაწილში. მათი შეკვრა შეიძლებოდა, მაგრამ აკრილის ჭრის ტოლერანტობა და ხეზე საღებავი საშუალებას აძლევდა მათ წებოვნების გარეშე შეენარჩუნებინათ.

ეს მონაკვეთები შემდეგ გადაბმული იყო Tacky Glue– ის მცირე ლაქებით - რაც რემონტის საჭიროების შემთხვევაში მათ დაშლას დაუშვებდა.