Vlastní prsteny NeoPixel od nuly!: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Kroužky NeoPixel a vůbec NeoPixels patří k nejoblíbenějším elektronickým součástkám pro výrobce všech typů. Také z dobrého důvodu, s jediným kolíkem od jakéhokoli populárního mikrokontroléru, Adafruit velmi usnadňuje přidání nádherných LED a animací do jakéhokoli projektu.

Bohužel jsou poměrně drahé a Adafruit prodává pouze čtyři velikosti. Mnoho výrobců si neuvědomuje, že NeoPixel je prostě značka Adafruit pro několik identických LED čipů s názvem WS2812, WS2811 a SK6812. Jediné, co Adafruit udělá, je vzít čip a dát jej na desku s plošnými spoji a vedle toho si účtovat nemalou prémii. Na tom není nic špatného, protože Adafruit to dělá, protože to dělá NeoPixely přístupné všem, ale pokud by někdo jednoduše vyrobil desky sám, mohl by vytvářet vlastní tvary jakékoli velikosti nebo designu za přibližně 15% nákladů na modely Adafruit (za 24 LED kroužek) ($ 3). Ještě důležitější je, že nemohou mít žádnou velikost, kterou potřebujete! Navzdory tomu to nevypadá, že by někdo vytvořil průvodce přesně k tomu.

Když jsem tedy potřeboval vlastní složený prsten pro svůj pracovní projekt Samus Arm Cannon (již brzy), napadlo mě, proč tento proces nezdokumentovat.

V tomto tutoriálu vám přesně ukážu, jak jsem vytvořil tento vlastní prsten a jak si můžete vytvořit svůj vlastní.

Krok 1: Co budete potřebovat:

Vždy nezbytné bez ohledu na metodu:

• ws2128b LED (NeoPixels)
• 1uf Caps (1 na každé dvě LED) (technicky volitelné)
• Pájecí pasta
• Flux (doporučeno, ale volitelně)

Horkovzdušná pistole

Pokud se rozhodnete nechat svou desku vyrobit profesionálně, je to vše, co potřebujete. Pokud se však místo toho rozhodnete vyrábět desku metodou přenosu toneru, budete také potřebovat následující součásti. Osobně jsem nepoužil metodu přenosu toneru, ale moje metoda je mimo rozsah tohoto tutoriálu. Mám v plánu zveřejnit návod, jak přesně vyrábím PCB, takže pozor na to!

Domácí deska (metoda přenosu toneru):

• Měděná deska
• Chlorid železitý
• PCB papír
• Laserová tiskárna
• Film pájecí masky (volitelně pro pájecí masku)
• Zdroj UV (volitelně pro pájecí masku)
• Průhlednost (volitelně pro pájecí šablonu)
• Pracovní stanice Dremel

Tady jsou všechny mé soubory, knihovny pro odvodnění a modely.

Pro ty, kteří se zajímají, jak se cena špatně porovnává, porovnejte ji s prstenem Adafruit 24 LED, který stojí 17 $+poštovné. Cena za LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 $. HyperIon: 7/100 = %0,07

Dodatečné náklady: Adafruit: ($ 4) Doprava, Hyperion: $ 1 (měděná deska) + 0,50 $ (chlorid železitý) (doprava zdarma)

Celkem: Adafruit: 21 $, HyperIon: 3,18 $

Jak vidíte, je to mnohem levnější, 15% nákladů. I když ignorujete dopravu, verze HyperIon vyjde pouze na 3,18 USD, což je obrovská úspora nákladů ve srovnání s 17 USD.

Krok 2: PCB Design, část první! Umístění LED

Prvním krokem při vytváření jakéhokoli tvaru NeoPixel je umístění LED diod. Vytvořil jsem užitečný malý excelový dokument, který můžete použít pro jakýkoli design, který chcete sledovat poloměr.

Jednoduše zadejte počet LED diod, procento prstence, který chcete zakrýt, a poloměr a automaticky vygeneruje souřadnice polohy a úhlu, na které byste své LED diody měli umístit. Poté můžete přejít na nejoblíbenější DipTrace, ExpressPCB nebo EaglePCB a vložit souřadnice do vlastností komponent. Osobně jsem použil DipTrace a všechny mé komponenty a knihovny najdete v sekci komponenty.

Pro tento projekt jsem zvolil použití dvou prstenců o poloměru 34 a 24 milimetrů. Vnější poloměr měl 20 pixelů a vnitřní poloměr 6.

* Bonus* Pokud CAD program, který používáte (jako DipTrace) neumožňuje umístění kruhu podle jeho středového bodu, nakreslete dvě čáry přes průměr vašeho vnějšího poloměru a vašeho vnitřního poloměru. Zarovnejte křižovatky mezi sebou a předefinujte je jako svůj původ. Nyní máte dokonale soustřednou desku!

Krok 3: PCB Design, část druhá! Směrování a kondenzátory

Dalším krokem při výrobě desky s plošnými spoji je propojení mezi LED diodami. Každý z NeoPixelů má jednu podložku pro vstup dat a jednu podložku pro výstup dat. Nejprve vytvořte dlouhý řetězec počínaje pixelem nejblíže místu, kde plánujete umístit piny rozhraní, od pinu výstupu jednoho pixelu k pinu vstupu dalšího pixelu.

Poté budete muset směrovat energii a zem. Nejjednodušší způsob, který jsem k tomu přišel, je použít kombinaci kruhů a půlkruhů, celkem čtyři, střídající se mezi silou a zemí, když se pohybujete ven z počátku. To usnadňuje vytvoření malého „propojovacího“připojení, které je určeno k ručnímu zapojení každé LED diody dohromady, dvakrát. Dva páry kruhů/půlkruhů lze poté svázat dohromady, jakkoli je to nejvhodnější. Nakonec se přidá měď. To v podstatě jen způsobí, že veškerý další prostor bude vyplněn „zemí“, což má mnoho výhod, včetně snadnější výroby doma.

Mezi každou sadu dvou LED diod budete také chtít nainstalovat jeden zhruba 0,1uf kondenzátor mezi napájení a zem. Výroba doporučuje jednu na každou LED, ale pravděpodobně bude stačit jedna na dvě a jejich pájení je časově náročné. Ty nejsou pro funkčnost zařízení nutné, jednoduše zlepšují životnost LED diod, takže je lze v případě potřeby ignorovat.

Krok 4: Leptání desky s plošnými spoji

K dokončení tohoto kroku máte dvě možnosti:

Profesionální výroba:

Pokud jste nikdy nevyráběli desku plošných spojů a nemáte zájem o získání dovednosti, tak bych to doporučil. Tím, že se vaše deska vyrobí profesionálně, jde obtížnost tohoto projektu od středně pokročilých až po začátečníky. Vaše deska bude mít zaručeně vysokou kvalitu, bude dodávána s pájecí maskou a dokonce může být dodávána s pájecí šablonou.

Domácí PCB:

Tuto možnost mají ti, kteří opravdu chtějí zlepšit své dovednosti a zlepšit své osobní schopnosti. Je to také možnost pro ty, kteří provádějí prototypy ve vysokém tempu a kteří skutečně snižují náklady na minimum. Schopnost vyrábět vlastní PCB byla v průběhu let jednou z mých největších výhod a vřele ji doporučuji každému, koho to zajímá. Vyvinul jsem vlastní metodu výroby desek plošných spojů (viz můj kanál, jak na to), která je trochu mimo rozsah tohoto tutoriálu a vyžaduje vybavení, které si většina začátečníků nemůže dovolit. Proto místo toho doporučuji metodu přenosu toneru pomocí produktu s názvem PressN'Peel. Je to docela snadné a jediné vybavení, které budete potřebovat a nemusí mít každý, je levná laserová tiskárna. Další podrobnosti najdete v kurzu clacktronics-uk!

Základní postup je následující:

1. Vyčistěte měděnou desku.
2. Vytiskněte svůj design na Peel n 'Stick pomocí laserové tiskárny.
3. Vyžehlete design z peel n 'stick na vaši měděnou desku
4. Umístěte desku do chloridu železitého, dokud nebude vyleptána.
5. Vyčistěte toner

Pájecí maska (volitelně):

Pájecí maska je krytina, která chrání vaši desku na všech místech, ale tam, kam pájka potřebuje. To trochu usnadňuje pájení, ale hlavně dramaticky zlepšuje asketiku desky. Pokud jste si desku nevyrobili, možná ji budete chtít přidat, ale není to nezbytně nutné. Osobně považuji tento proces za neuvěřitelně snadný a vřele ho doporučuji. Opět se budu věnovat pouze základnímu procesu, abyste věděli, do čeho jdete. Další podrobnosti najdete v kurzu cpeniche!

Postup je následující:

1. Vytiskněte si design podložky na desky na kousek průhlednosti.
2. Odlepte a přilepte film masky pájky na leptanou desku.
3. Fólii žehlejte/laminujte, dokud dobře nelepí.
4. Zarovnejte průhlednost s deskou a páskou dolů.
5. Vystavte fólii zdroji UV (fungují sušičky laků na nehty)
6. Očistěte neexponované podložky
7. Vystavte až do vyléčení.

Krok 5: Pájecí pastová šablona! (VOLITELNÝ)

Pokud máte přístup k laserové řezačce, zvažte vlastní výrobu šablony pro pájecí pastu. Umožňují vám vyhnout se zdlouhavému úsilí pomalého nanášení kapky pájecí pasty na každý jednotlivý kolík. Jednoduše načtěte design podložky do softwaru laserové řezačky a vystřihněte jej z kousku průhlednosti tiskárny. Také jsem zjistil, že laminátorový list funguje stejně dobře. To funguje neuvěřitelně dobře a vytváří vrstvu téměř přesně tak silnou, jako profesionální verze. Podle mého názoru jsou ve skutečnosti mnohem lepší, protože jsou flexibilní a transparentní, takže je použití mnohem jednodušší než verze z nerezové oceli.

Nebyl jsem ten, kdo přišel s touto metodou, ale ještě jsem neviděl, že by to někdo dokumentoval online, což mě překvapuje.

Krok 6: Tvarování desky

Abyste dostali desku do finální podoby, musíte nejprve odříznout co nejvíce bezpečně pomocí uzavíracího kola dremel. Jako provizorní stolní pilu jsem použil vodorovné nastavení pracovní stanice dremel s čepelí nad kartonovou krabicí.

Poté můžete začít vrtat centrální otvor. Použijte největší vrták, který máte, na dremel a pomalu „švýcarský sýr“obcházejte, dokud nevyříznete dostatečně velkou část, aby se vešla do mlýnku. Poté můžete použít tento brusný bit, abyste desku dostali do konečného tvaru.

Způsob, jakým se deska leptá, je kolem okraje desky tenký prstenec ze sklolaminátu. Těsně před tím, než do tohoto bodu zabrousíte, se uvolní poslední zbývající kousek mědi. Když už poslední kousek mědi nevybledne. Spoléhání se na toto znamení vám umožní vytvořit velmi konzistentní a kruhový kus (za předpokladu, že jste nezkazili leptání jako já a umístili vzor příliš blízko zdi). Stejným způsobem dokončete vnější průměr.

Měli byste také vyvrtat otvory pro připojení dat, 5 V a uzemnění. Skvěle k tomu poslouží malý dremel bit (0,7 mm).

Krok 7: Pájení

Podle mého názoru je to skvělý projekt pro člověka, který se chce naučit, jak se dostat k pájení na povrchovou montáž. Všechny důležité součásti jsou velké, odolné vůči teplu a podložky jsou od sebe vzdáleny daleko. Ve skutečnosti je velmi obtížné to pokazit a je to skvělý způsob, jak si vybudovat důvěru v povrchové pájení, aniž byste se museli potýkat s malinkatými drobnými součástkami.

Abyste mohli NeoPixely pájet na desku, musíte nejprve na každou podložku nanést malé množství pájecí pasty pomocí injekční stříkačky nebo šablony. Pokud máte šablonu, jednoduše rozetřete na šablonu kapku pájecí pasty jako tenkou vrstvu másla na toast, dokud nebudou zakryty všechny polštářky. Nepotřebujete tolik, jak byste si mysleli, jen pokračujte v šíření.

Dále budete chtít umístit své komponenty na desku. Dokud se každá podložka dotýká příslušné pájky, jste dostatečně blízko. Pájecí pasta má tuto magickou vlastnost, kde když se roztaví, ve skutečnosti přitáhne součást na místo téměř pokaždé.

Pokud si nejste příliš jistí svými pájecími schopnostmi, můžete buď změnit kondenzátory 0603 na větší formát, nebo je úplně přeskočit. Prodlužují životnost NeoPixelu, ale pokud jej nepoužíváte jako světelný zdroj, je nepravděpodobné, že ho někdy uvidíte. Jak již bylo řečeno, důrazně doporučuji, abyste si je nainstalovali, jednoduše proto, že tyto dovednosti jsou cenné.

Pokud jde o skutečné pájení, nemůže to být jednodušší. Jednoduše strávte asi dvě minuty předehřátím desky horkovzdušnou pistolí a poté se více soustřeďte oblast po oblasti, dokud se vše neroztočí. Můžete zjistit, kdy došlo k přetavení, protože pájka se leskne a součástka se na místě obvykle trochu „kroutí“.