Elektrický motýl: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Toto je velmi cool vícebarevný motýl, který jsem vytvořil - vyžaduje minimální části a programování!

Kromě samotného motýla - ukazuje několik velmi skvělých technik, kde si můžete vyrobit vlastní PCB na domácí řezačce siluet z pravidelně komerčně dostupné měděné pásky - kterou lze umístit na jakýkoli typ povrchu!

Očividně - něco takového lze snadno vytvořit prostřednictvím komerčně vyráběných desek s plošnými spoji - ale pokud chcete ušetřit náklady na výrobu jednoho, chcete vytvořit vzory LED na nestandardním materiálu (jako je zrcadlo nebo okno) než sklolaminátová PCB) - nebo dokonce něco se zakřiveným povrchem - tuto metodu lze použít k levnému přilepení měděných desek plošných spojů na téměř jakýkoli druh povrchu.

To lze snadno provést u věcí, jako jsou LED diody, které mají velké rozteče vývodů - ale je to těžší, když používáte jemnější, menší šikmé části. Tuto techniku lze tedy použít selektivně-tj. Použít jako počítač desku (Arduino) a měděné leptané výřezy pro místa, kde chcete extrémně přizpůsobit umístění LED diod.

K vytvoření tohoto projektu jsem použil následující:

• Osobní řezačka vinylu/papíru Silhouette Cameo - pro vytváření desek plošných spojů
• Arduino UNO - používá se jako obvodový programátor
• Laserová řezačka dílů (dřevo - akryl - cokoli) (můžete použít i něco jiného, pokud nemáte laser)

Skutečné části jsou:

• Procesor ATTiny75 za 1 $
• 22 NeoPixels - (sériově ovládané, tříbarevné LED diody)
• 2x3 záhlaví
• Měděná fólie

Veškerý software byl vytvořen v Arduino IDE - pomocí knihoven Adafruit NeoPixel a ATTiny libaries od Board Manager.

K tomu lze přistoupit dvěma základními způsoby:

Snadný způsob: Mám vlastní desku (jako Arduino), kterou budu používat k ovládání LED. Vytvořím pouze desku plošných spojů pro LED - a připojím to k mému arduinu.

Těžší (a levnější) způsob: Všechno udělám na 100% sám. Nepotřebuji Arduino a místo toho použiji ATTiny85 za 1 $. Je to těžší, protože dělat všechno jemné umění na vinylové řezačce typu Silouette nebo CriCut je těžší.

Krok 1: Design

LED diody jsou NeoPixels. Jedná se o úžasná, individuálně ovladatelná, víceúrovňová (rozjasňuje), velmi jasná, RGB LED zařízení, která mají pouze 4 piny: VccGndData InData Out. Myšlenka je tedy taková, že je můžete řetězit a ovládat jednotlivé červené a zelené. barevné úrovně každého - vše z jednoho pinu na vašem CPU. Ještě lépe, knihovna Adafruit NeoPixel pro Arduino vám nabízí běžný způsob, jak s nimi během několika sekund běžet.

Pokud se chystáte navrhnout desku CPU v tomto designu (pomocí off-the-shelf Arduino), potřebujete pouze základní rozměry Neopixelu (ke každému je doporučeno přiložit také krytku bypassu). Přiložený soubor footprint.svg je v podstatě to, co potřebujete, abyste mohli začít. Získáte tak obrysy měděné fólie pro NeoPixles a kondenzátory. Toto můžete otevřít přímo v Inkscape, propojit všechny piny +5v a všechny piny Ground dohromady-poté spojit všechny piny data-in a data-out dohromady.

Ujistěte se, že z toho uděláte správné řezací cesty, které můžete použít na svém vynallovacím noži, jak jsem ukázal výše - a máte hotovo. K tomu nepotřebujete ani „skutečný“program pro návrh DPS.

U NeoPixelu, kde jsou kolíky poměrně velké a snadno pájitelné, to opravdu není nutné - ale z kousku kaptonové pásky lze vystřihnout snadnou vrstvu Soldermask. Bude to vypadat jako velký kus pásky s několika malými obdélníky vystřiženými pro pájecí podložky, které budou umístěny po celé vaší měděné oblasti.

Krok 2: Návrh CPU

Pokud jste ambicióznější, můžete lept pro samotný CPU vytvořit přímo ve své měděné fólii.

To je těžší kvůli menším pinům na zařízení ATTiny85 a potřebě získat velmi malé leptané měděné fólie, ale je to snadno proveditelné.

To se asi nejlépe provádí ve „skutečném“programu pro návrh DPS (použil jsem Eagle).

Do svého návrhu jsem také zahrnoval konektor napájení/ladění (a několik obtokových kondenzátorů).

Budeme mluvit více o obtížnosti řezání mědi v geometrii tak malé.

Krok 3: Vytváření vrstev

Krok 4: Sestavení obvodu

Na váš návrh lze umístit stopy mědi.

V mém případě - použil jsem laserem vyřezaný kus dřeva (obrys přiloženého souboru SVG).

Použil jsem přenosovou pásku k odstranění měděné fólie z podložky a položil ji na dřevo. Pokud jste se rozhodli udělat vrstvu Kaptonské masky, nyní by byla přenesena na dřevo nad mědí.

Pájení na měděnou fólii je trochu obtížné, protože na rozdíl od normální desky s obvody je měď přilepená k podkladu (dřevu) pouze lepidlem, které se nelepí tak tvrdě jako měď běžné desky s obvody. Pokud tedy nejste opatrní (zejména pod žárem páječky) - bedna se může posouvat nebo posouvat. Použití kaptonové masky pomůže udržet měď trochu na místě a trochu to usnadní.

Další velkou věcí, na kterou je třeba dávat pozor, je, že NeoPixels byly údajně poněkud netolerantní vůči přebytečnému teplu. Při pájení tedy použijte velké množství pájecího tavidla (používám nečisté tavidlo), většinu tepla a pájky naneste na měděnou stopu a teplo rychle odstraňte, jakmile pájka nateče na pin NeoPixel. (Soldermask také pomůže snížit množství požadované pájky, protože nepoteče po zakryté oblasti stopy).

Zjistil jsem, že je nejjednodušší použít malou tečku „Tacky Glue“k nalepení NeoPixelů na místo před pájením. To drželo součásti na svém místě, takže pájení bylo rychlejší a vyžadovalo méně tepla. Lepidlo Tacky Glue se také rychle přichytí, což umožňuje, aby se díly neposouvaly ihned po umístění. Zemře (v malých množstvích) na gumovou konzistenci, která umožňuje odstranění částí, pokud je zapotřebí jakýkoli druh výměny nebo přepracování.

Krok 5: Přidání CPU

Pokud chcete vytvořit vlastní lept pro CPU (a ladicí konektor), je to trochu obtížnější než dělat LED diody. Důvodem je, že geometrie jsou menší a jemnější, což vyžaduje přesnější řezání vaší vinylové řezačky.

Zjistil jsem, že při řezání pásky z měděné fólie poskytuje voskový papír, na který je páska přilepená, relativně malou přilnavost. To znamená, že když se pokoušíte o menší geometrie, mají tendenci klouzat po podložce.

Ačkoli jsem si pohrával s mnoha nastaveními řezu, nejlepším řešením, které jsem našel, bylo použít substrát se silnější přilnavostí. Vinyl funguje dobře, ale nepracuje dobře s přenosovou páskou, která umožňuje odstranění mědi z vinylu (a jeho umístění na dřevo). Obvod můžete nechat na vinylu, ale při pájení má tendenci se roztavit - není to tedy nemožné, ale složitější je sestavit. (Použil jsem vinyl jako substrát v několika různých provedeních).

(Fungují také čiré průhledné fólie nebo fólie - a jsou o něco lepší v tom, že jsou silnější. Lze je použít pro návrhy, pokud chcete volně stojící obvody a nechcete substrát s podložkou) - ale opět se roztaví, pokud nejsou pájeny velice opatrný.

Nejlepší řešení, které jsem našel, bylo použít jako substrát Kaptonovu pásku. Kaptonová páska velmi dobře odolává teplu pájení, funguje jako maska a je lepená. Jedinou nevýhodou je, že je obvykle velmi tenký. Natolik, že jsem s tím těžko pracoval, pokud jsem to nezdvojnásobil, aby to bylo dvakrát tak silné a silné.

Díky větší přilnavosti mědi na Kapton lze řezat jemnější detaily, jako jsou vývody CPU. Jakmile to bylo hotové, přilepil jsem Kaptona k zadní straně dřevěné motýlkové podložky.

Krok 6: Software

Software byl vytvořen jako skica Arduina pomocí knihovny Adafruit NeoPixel.

I když se to může zdát triviální, hodně vzorů bylo věnováno vzorům motýla. Kód byl napsán tak, aby se střídal mezi dvěma režimy každých několik sekund:

MODE ONE - Color wipe - praní až po různé barvy, rychle se měnící barvy. Při výběru „barvy“- použil jsem algoritmus k vymazání mezi „hodnotami“barev - každá hodnota byla odeslána pomocí funkce převodu HSB na RGB (kde byla vždy maximální sytost a jas) - k dosažení maximální brilance barev.

DRUHÝ REŽIM - Provozuje:

• Bylo vytvořeno 6 nebo 8 různých předem určených „vzorů“skupiny segmentů. Kód by jeden z nich vybral náhodně

• Každý vzor vyžadoval vyplnění předem určených segmentů v jedné ze 2, 3 nebo 4 různých barev. Každá barva byla náhodně vybrána jednou z těchto dvou metod:

  • Vybráno z jedné ze 6 barev maximální úrovně (červená, zelená, modrá, žlutá atd.).
  • Vybráno z náhodného HUE - (pomocí stejného generátoru odstínů v režimu One)
• Výsledný barevný vzor prošel funkcí slábnutí, která zajišťovala plynulé prolínání od jednoho vzoru k druhému - a držela ho tam několik sekund, než pokračovala k dalšímu.

Oba režimy by se střídaly každých 10 nebo 15 sekund.

Krok 7: Programování

Nyní tedy máme na PCB zcela nový ATTiny85 a potřebujeme jej naprogramovat. Protože jsem k tomu použil sadu Arduino SDK, musíme do zařízení umístit jak program („skica“), tak zavaděč Arduino.

Jako programátor v systému jsem použil samotný Arduino Uno.

Přiložený diagram ukazuje, jak jsem připojil Uno k mému obvodu ATTiny85. Vlastně jsem učinil opatření, abych to provedl jedním ze dvou různých způsobů:

1. přes ladicí hlavičku, kterou jsem přidal na desku
2. pomocí hromady testovacích bodů ladění, které jsem přidal na tabuli. Ty lze použít držením svazku pružinových kolíků na desce pomocí laserem řezaného akrylového držáku, který je drží v přesné poloze.

Udělat toto:

• Připojte Arduino Uno k počítači a otevřete sadu Arduino SDK.
• Otevřete vestavěnou skicu „Ardunio jako ISP“. Zkompilujte a aktualizujte tuto skicu - nyní je Uno ISP.
• V Arduino „Boards Manager“- nainstalujte balíček desek pro řadu ATTiny.
• Zavřete skicu Uno ISP a otevřete skicu pro kód Butterfly.
• Vyberte „Typ desky“je ATTiny85 - vyberte 8Mhz interní oscilátor.
• Jako „Programátor“vyberte „Uno jako ISP“
• Vyberte „Nahrávač Bootloader“(u tohoto čipu proveďte pouze PRVNÍ ČAS - opakování by nemělo být nutné)
• Poté, co je to hotovo - nyní můžete provést „Nahrát program s ISP“a odeslat svůj náčrt do ATTiny85.

Krok 8: Konečná montáž

Další dvě části dřeva byly vyřezány laserem - obrys motýlích křídel. Byly natřeny matnou černou barvou.

Kousek akrylu dostal „matný“vzhled broušením brusným papírem s hrubým zrnem. Z tohoto akrylu byly vystřiženy jednotlivé části dřevěné plochy.

Řezané akrylové části byly umístěny do nejvyššího dřevěného kusu. Mohly být lepené, ale tolerance akrylových řezů a barvy na dřevě jim umožnily udržet je bez lepidla.

Tyto části byly poté slepeny malými skvrnami lepivého lepidla - což by v případě potřeby umožnilo jejich rozebrání.