LED nálada: 9 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Nedávno jsem narazil na LED Cube od Grega Davilla. Je to skvělé umělecké dílo. Inspiroval jsem se tím, dokonce i já jsem chtěl něco takového udělat. Ale tohle byl způsob, jak se dostat z mé ligy. Rozhodl jsem se udělat jeden krok za druhým a vytvořil jsem mnohem menší verzi LED Cube jako lampy nálady. Může být dobrým výchozím bodem pro seznámení se s hardwarem, kterým jsou většinou diody LED a mikrokontroléry, a softwarem k jejich ovládání (vytváření animací).

V tomto Instructable vám ukážu, jak jsem vytvořil LED Cube pomocí populárních LED WS2812.

Začněme

Krok 1: Věci, které budete potřebovat

96x LED WS2812

6x DPS

1x Arduino Nano

1x 5V/1A napájecí zdroj

Krok 2: Plán

V plánu je vyrobit náladovou lampu. Chtěl jsem, aby to bylo jednoduché, a tak jsem se rozhodl použít oblíbené WS2812 individuálně adresovatelné LED diody. LED diody jsou zapojeny do kaskády, což znamená, že můžete ovládat libovolný počet LED diod pouze jedním signálním vedením/vodičem z mikrokontroléru. Díky tomu je zapojení velmi snadné.

LED diody jsou k dispozici pouze ve formátu SMD. Dalším krokem tedy bude návrh desek plošných spojů.

Dalším krokem je navrhnout a vytisknout strukturu, která udrží desky plošných spojů ve tvaru krychle.

LED diody budou ovládány pomocí Arduino Nano. Posledním krokem bude návrh a 3D tisk pouzdra pro Arduino.

Krok 3: Navrhování desek plošných spojů

K návrhu desek plošných spojů můžete použít libovolný software, který se vám líbí. Používám EasyEDA, protože je vhodný pro nováčky, jako jsem já. Přikládám schéma. Kliknutím sem stáhnete soubory Gerber pro PCB.

LED má 4 piny:

1. VDD - 5V
2. DOUT - signál ven
3. VSS - Ground
4. DIN - vstup signálu

Jak již bylo zmíněno dříve, LED diody jsou zapojeny v kaskádě, což znamená, že signál přichází z mikrokontroléru do 1. LED na kolíku DIN. Z pinu DOUT jde signál na kolík DIN 2. LED diody.

Při navrhování desek plošných spojů jsem přemýšlel o ručním pájení LED a tak jsem nechal mezi LED diodami dostatečný prostor, aby se páječka dostala na podložky. Ale později, jak uvidíte, jsem šel s přetavovacím pájením s mým provizorním nastavením, protože tato metoda je rychlá a úhledná (a uspokojující sledovat), pokud je provedena správně.

Jakmile dokončíte návrh desky plošných spojů, nechte si ji vyrobit od výrobce podle vašeho výběru. Vybral jsem JLCPCB kvůli jeho rychlé službě.

Krok 4: Sestavení desek plošných spojů

Nejprve jsem začal ručně pájet LED diody jednu po druhé. Výsledek nebyl dobrý a LED diody se přehřívaly, což není dobré znamení. Také je to časově náročný proces a pájení 96 LED bude vyžadovat spoustu času.

Nejpoužívanější metoda pájení součástek SMD se nazývá Reflow Soldering. Při této metodě se na podložky na DPS nanese pájecí pasta (směs pájky a tavidla) a na ni se umístí součásti. Pájecí pasta se poté roztaví nebo „přetaví“zahřátím v reflow peci. Toto je rychlá a úhledná metoda, pokud je provedena správně.

Použití této metody znamená, že bych vyžadoval troubu Reflow. Ale pak jsem si vzpomněl na projekt Moritze Königa, kde použil starou žehličku a Wemos k ovládání teploty. Jediná věc, kterou jsem měl po ruce, byla plochá žehlička, která se stále používala. Teplota železa dosáhla při maximálním nastavení asi 220 stupňů Celsia a pájecí pasta, kterou jsem koupil, taje při 183 stupních. Když se podíváme na profil teploty pájení přetavením z datového listu LED, vidíme, že maximální teplota (Tp) je 240 stupňů po dobu 10 sekund. Všechno vypadá slibně, a tak jsem to zkusil.

Pastu jsem nanesl na podložky pomocí párátka a umístil komponenty. Umístění není kritické, protože pájka při tání přitáhne součásti na místo. Položil jsem desku plošných spojů na žehličku, jak je znázorněno na fotografii, a zapnul žehličku. Když se veškerá pájka roztavila, vypnul jsem žehličku a ze žehličky jsem odstranil desku plošných spojů.

Povedlo se to!

Krok 5: Sestavení kostky

3D jsem vytiskl strukturu, která drží desky plošných spojů na místě. Zde jsou připojeny 3D soubory. Musíte vytisknout 1x kostru a 6x držák. Připevněte držáky na zadní straně DPS pomocí lepidla, jak je znázorněno na obrázku. Desky plošných spojů pak lze zacvaknout na místo na struktuře skeletu. Je vhodný pro tření. Může být vyžadováno broušení.

Proveďte zapojení podle obrázku. Pájení zde může být trochu ošidné.

Krok 6: Sestavení základny

Zde jsou připojeny 3D soubory pro základnu. Na základně bude umístěn Arduino Nano. Ke kostce budou směřovat celkem 3 dráty viz. DIN, 5V a GND. Napájím kostku přes USB nabíječku telefonu. Ujistěte se, že je schopen pracovat alespoň 1A.

DIN pin lze připojit k jakémukoli digitálnímu pinu na Arduinu. Vybral jsem D4.

Krok 7: Čas na kódování

Prozatím budu používat příklad skici z FastLED Library. Nainstalujte knihovnu pomocí Správce knihoven. Otevřete DemoReel100 z ukázkových skic. Soubor> Příklady> FastLED> DemoReel100

Před nahráním kódu proveďte následující změny:

• Definujte DATA_PIN (pin na Arduinu, ke kterému je připojena DIN kostky) čemukoli, co jste vybrali. V mém případě 4 (Digital Pin 4)
• Definujte LED_TYPE jako WS2812
• Definujte NUM_LEDS jako 96

A klikněte na Nahrát!

Krok 8: Užijte si to

Zapněte lampu a užijte si ji!

Děkujeme, že jste se drželi až do konce. Doufáme, že se vám tento projekt líbí a že jste se dnes dozvěděli něco nového. Dejte mi vědět, pokud si jeden vyrobíte pro sebe. Přihlaste se k odběru mého kanálu YouTube a získejte více takových projektů. Ještě jednou děkuji!

Krok 9: Plány do budoucna

• Připojení krychle k internetu (IoT) pomocí ESP8266 a upozornění na každou událost.
• Vytváření vlastních animací.

Runner Up in the Make it Glow Contest