Đèn LED Cube: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Đèn này là sản phẩm phụ của dự án đồng hồ 172 pixel mà tôi đã tạo. Nó xuất hiện khi tôi đang thử nghiệm chuỗi đèn LED, Đối tác của tôi đã nhìn thấy chúng và thích cách chúng trông như thế nào. Tôi hoàn thành đồng hồ và sau đó bắt đầu dự án này. Đó là một dự án khá chậm, những thứ khác đã xảy ra ở giữa đã cho phép nó phát triển theo thời gian.

Ý tưởng ban đầu dài hơn một mét, nó sử dụng 3 nút và một chiết áp để điều khiển nó. Điều này đã phát triển thành một thiết kế nhỏ hơn nhưng tương tự sử dụng một bộ mã hóa quay duy nhất. Mùa lễ hội cũng đến và tôi đã mượn một số khái niệm điều khiển cho đèn lễ hội có điều khiển ATTiny 85. Cuối cùng thì chúng tôi cũng có cái này; Một khối vuông 50mm dễ thương với một điều khiển cảm ứng duy nhất.

Sẽ thật dễ dàng nếu bạn chỉ cần mua một bộ điều khiển LED giá rẻ từ eBay, nhét nó vào một chiếc hộp và gọi là xong. Tuy nhiên, tôi muốn thứ gì đó không yêu cầu thiết lập hoặc ghép nối và sẽ cho phép tôi quyết định cách các đèn LED hoạt động. Chắc chắn tôi không thể thay đổi ánh sáng từ ghế sofa êm ái của mình nhưng tôi không phiền. Điều đó nói rằng, tôi nghĩ rằng sự phát triển tiếp theo có thể là hoán đổi ATTiny 85 cho một cái gì đó giống như ESP8266 để tôi có thể tận dụng bộ điều khiển không dây nhưng vẫn giữ một số điều khiển thủ công.

Điều thực sự quan trọng đối với tôi là ánh sáng phải hoạt động nhưng không làm mất tập trung để ở chế độ trắng, một chút màu sắc từ từ xuất hiện tại một điểm ngẫu nhiên trên đèn và sau đó lại từ từ mờ đi. Điều quan trọng là nó sẽ không bắt mắt bạn khi làm điều đó nhưng mỗi khi bạn nhìn vào chiếc đèn, nó sẽ chỉ khác một chút.

Quân nhu

Khối lập phương được làm từ tấm Acrylic opal mờ 3mm. Tôi đã gian lận và đặt hàng nó được cắt sẵn thành các hình vuông có kích thước phù hợp với những gì tôi muốn, tôi đã thêm một vài phần bổ sung vào đơn hàng trong trường hợp tôi mắc lỗi (tôi đã làm).. Nó hoạt động rất tốt nhưng không phải là thứ tốt để sử dụng, tôi đã làm một cái ở đây bằng cách sử dụng gorilla epoxy. Liên kết không mạnh bằng tinsol 12 nhưng phải đủ mạnh mà không có khói thực sự khó chịu.

Đèn LED là SK6812, chúng là tùy chọn RGBWW (trắng ấm).

Bộ điều khiển vi mô là ATTiny 85

Bộ điều khiển cảm ứng là MTCH101

Có một số thành phần bị động:

• Tụ điện 13X 0603 0,1uf
• Điện trở 2X 4,7k 0603
• 2X 10k 0603 điện trở
• Điện trở 1X 470 ohm 0603
• Tụ điện 1X 1000uf

Mặc dù có thể thực hiện điều này trên ProtoBoard có PCB được tạo ra là một tiếng kêu và điều mà tôi muốn dựa vào.

Cáp usb cũ để cắt cáp nguồn

Keo nóng được sử dụng để giữ PCB trong sản phẩm cuối cùng và một số chất trám silicone cho phép bạn dán phần đáy của hình khối lên trên. Cả hai loại keo nóng đều là silicone có khả năng dính acrylic nhưng không tốt lắm. Điều này tạo nên một liên kết đủ mạnh để giữ tất cả ở đúng vị trí nhưng lại bền đến mức không thể tách rời sau này nếu cần.

200mm dây đồng tráng men 0,31mm. (bạn có thể chỉ sử dụng bất kỳ sợi dây nào ở đây miễn là nó không quá lớn để tạo ra bóng bên trong khối lập phương)

Bộ điều khiển Micro

Tôi đã nói điều đó trước đây và nói xấu nó một lần nữa. Tôi thực sự thích Bộ điều khiển ATTiny 85 Micro. Chúng là tiếng kêu, dễ sử dụng, dễ lập trình và dường như hầu như không thể phá hủy.

Vì vậy, tất nhiên tôi đã sử dụng một cái cho dự án này. Mã chạy của nó khá cơ bản. Một ngắt được kết nối với cảm biến cảm ứng, Khi chân được kéo xuống ISR sẽ thêm 1 vào bộ đếm. Vòng lặp chính sau đó chạy vòng lặp phụ tương ứng với số bộ đếm. Bằng cách này, bạn có thể thêm hoặc xóa các hoạt ảnh chỉ với một vài dòng mã.

Tôi đã có mã này chạy trên ATTiny85 trong khoảng 8 tháng nay mà không gặp bất kỳ sự cố nào.

Bước 1: Công cụ và Vật phẩm

Có thể hàn tất cả các thành phần bằng tay nhưng SK2612s khá nhạy. Tôi đã giết khá nhiều người trong số chúng trước khi tôi tìm thấy một cái lò nướng nhỏ trong Lidl mà tôi đã chuyển đổi thành một cái lò nung lại.

Tôi đã sử dụng một bộ định tuyến và một bit vát 45 độ để cắt tất cả các cạnh của acrylic. Bạn có thể bỏ qua điều này và có các khớp vuông với hình khối hoặc đồ vật in 3D của bạn.

Các công cụ khác được sử dụng bao gồm:

• Súng bắn keo nóng
• Sắt hàn
• Dao hình nhỏ
• Băng keo
• Một số dụng cụ cầm tay cơ bản. ống cắt và ống nhỏ.
• Arduino Uno hoặc tương tự cộng với breadboard và dây jumper để tải mã lên ATTiny85
• Hack Saw
• Hàn dán
• Hàn

• Nhiều mét

Bước 2: Cắt Acrylic

Thật khó để tìm ra một phương pháp đáng tin cậy để cắt góc 45 độ lên các cạnh của acrylic. Tôi nghĩ rằng thiết lập một cái cưa bàn với góc chính xác sẽ dễ dàng hơn nhiều nhưng tiếc là tôi chỉ có một bộ định tuyến nên đây là những gì tôi đã làm.

Tôi sử dụng một mảnh gỗ vụn có cạnh thẳng kẹp vào băng ghế làm việc của mình để làm đồ gá. Cạnh thẳng là rất quan trọng vì vòng bi của bit vát sẽ lăn dọc theo nó. Sau đó là một trường hợp dán một số tấm acrylic phế liệu xuống xung quanh mảnh mà tôi muốn cắt góc để giữ nó nằm yên và tạo ra chiều cao chính xác của đáy bộ định tuyến.

Tôi đã lấy súng bắn keo nóng của mình ra và nóng khi tôi làm điều này, vì vậy tôi quyết định sử dụng keo nóng để dán các miếng hỗ trợ vào đúng vị trí. Thông thường, tôi sẽ sử dụng băng dính hai mặt. Cả hai tùy chọn đều hoạt động tốt.

Sau đó, sẽ có một chút thử nghiệm và sai sót để đặt bộ định tuyến ở độ cao chính xác, quá cao sẽ để lại một cạnh hình vuông trên acrylic, quá thấp và nó sẽ mất quá nhiều

Sử dụng một ít băng dính để đảm bảo không có gì có thể di chuyển, cho phép bộ định tuyến quay theo tốc độ và chạy bộ định tuyến một cách trơn tru dọc theo cạnh acrylic, xoay mảnh và lặp lại cho đến khi bạn có tất cả 6 vết cắt với cạnh 45 độ. 4 cạnh (5 miếng và 3 cạnh nếu bạn muốn gắn khối lập phương vào một cái gì đó)

Bước 3: Tạo khối lập phương

Khi tất cả acrylic được cắt, việc tạo hình khối sẽ thẳng về phía trước nhưng liều lượng đòi hỏi bạn phải chú ý một chút đến từng chi tiết.

Đầu tiên lấy một đoạn băng dính dài, có 2 miếng ở hai đầu để giữ nó xuống, thẳng và chặt. Đặt nó cách xa vài mm và song song với một cạnh thẳng với mặt dính hướng lên trên. Băng dính sẽ giữ mọi thứ lại với nhau cho đến khi epoxy đông kết nên tôi đã chồng hai miếng để đảm bảo áp lực đều. Đã sử dụng matt silicone của tôi làm cạnh thẳng của tôi nhưng một chiếc thước kẻ sẽ hoạt động tốt hoặc có thể tốt hơn.

Tiếp theo, gỡ bỏ màng bảo vệ khỏi acrylic và đặt một trong các hình vuông về phía một đầu của băng, đảm bảo rằng nó nằm ngay ngắn so với cạnh thẳng và góc 45 độ dốc xuống. Sau đó, đặt một hình vuông thứ hai bên cạnh hình vuông đầu tiên đảm bảo các cạnh vừa chạm và đỉnh vừa khít với cạnh thẳng. Lặp lại hình vuông thứ ba và thứ tư.

Khi bạn vui vì tất cả đều đã ngồi ngay ngắn, hãy lật tất cả lại và cắt băng ở một đầu sao cho nó đi qua phần cuối của acrylic. Bây giờ bạn có thể gấp tất cả lại với nhau và tạo thành một chiếc hộp gọn gàng. Điều quan trọng đối với phần hoàn thiện cuối cùng là phần trên cùng của hộp càng gần với mức hoàn hảo nhất có thể, một độ lệch nhỏ ở phần dưới có thể được chà nhám xuống và ẩn đi sau này.

Nếu bạn hài lòng vì mọi thứ đều phù hợp thì đã đến lúc bạn phải sửa chữa nó tại chỗ. Mở khối lập phương lên và đặt phẳng sẵn sàng cho sự lựa chọn của chất kết dính. Tôi đã sử dụng Tinsol 12 trong quá khứ. Nó được thiết kế để liên kết với acrylic và tạo ra một công việc rất tốt của nó, tuy nhiên nó rất khó làm việc và yêu cầu bảo quản lạnh trước khi sử dụng. Tôi cũng khuyên bạn nên sử dụng nó bên ngoài vào một ngày mát mẻ và để các bộ phận ngoại quan bên ngoài hoặc trong nhà kho ít nhất 24 giờ.

Epoxy hai phần trong như pha lê hoạt động tốt, đẹp hơn và dễ sử dụng hơn. Bạn vẫn cần sử dụng khu vực thông gió tốt để làm việc nhưng tôi không nhận thấy bất kỳ khói nào hoạt động khi cửa sổ đang mở. Mối liên kết của nó không mạnh bằng Tinsol12 nhưng trừ khi bạn có kế hoạch ném khối lập phương của mình thì nó phải đủ mạnh.

Tôi trộn một ít epoxy gorilla trên một đĩa cd cũ và sử dụng đầu hoạt động của một máng nước bằng tre để phủ một lớp mịn dọc theo một trong các cạnh của tất cả các hình vuông nơi chúng sẽ gặp nhau. Tránh dùng quá nhiều vì sẽ bị trào ra ngoài.

Rất tiếc, tôi không nhận được bất kỳ ảnh nào về giai đoạn này vì giai đoạn này được thiết lập khá nhanh.

Sau khi keo dính vào, hãy gấp các hình vuông lên để tạo thành hộp một lần nữa và sử dụng miếng băng dính che khuất để giữ tất cả lại với nhau.

Sau khoảng 5 phút nếu cảm thấy đủ mạnh để gỡ băng ra. Tôi muốn loại bỏ băng càng sớm càng tốt trong trường hợp một số epoxy bị bắn ra ngoài. Một khi nó được kết dính hoàn toàn thì việc lấy băng của nó sẽ khó hơn nhiều.

Bước 4: Cảm biến cảm ứng

Phiên bản Mk1 của khối lập phương sử dụng cảm biến rung. Điều này hoạt động tốt nhưng không lý tưởng vì có thể hơi khó để kích hoạt nó chỉ một lần, đặc biệt nếu tôi chọn nó để thay đổi chế độ và sau đó lại đặt nó xuống quá nhanh. Thiết kế không thực sự cho phép đặt một nút ở bất kỳ đâu nên điều hợp lý duy nhất là sử dụng điều khiển cảm ứng.

MTCH101 dường như là con chip hoàn hảo cho công việc.

Vì cảm biến điện dung của nó nên không cần tiếp xúc trực tiếp với bất cứ thứ gì nên tôi đã lấy thứ sẽ trở thành nắp của khối lập phương, loại bỏ lớp bảo vệ bên trong, sau đó bố trí dây đồng tráng men 0,31mm xung quanh bên trong treo nó vào vị trí băng che trước khi trộn với một ít Gorilla Epoxy để giữ nó vĩnh viễn. Đảm bảo chừa đủ đuôi để đi xuống PCB.

Chân đầu ra phát hiện MTCH101 ở trạng thái Hoạt động-Thấp nên một công tắc xúc giác giữa 5V và miếng đệm phụ cũng sẽ hoạt động gần chân 7 để thay đổi chế độ của khối

Sau khi epoxy được đóng rắn, phần trên của khối lập phương có thể được gắn vào phần thân bằng một ít epoxy nữa.

Bước 5: PCB & hàn

Tôi đã luôn tưởng tượng PCB là thứ dành riêng cho những người có hiểu biết sâu sắc về điện tử được truyền lại qua nhiều năm. Nó chỉ ra rằng thực sự dễ dàng và không tốn kém để thiết kế bảng của riêng bạn và làm cho chúng một cách chuyên nghiệp.

Tôi sẽ không đi quá sâu vào quy trình ở đây vì nó đòi hỏi một chút chi tiết hợp lý mà những người khác đã làm tốt hơn nhiều so với những gì tôi có thể giải thích. Nhưng các bước cơ bản là:

Xây dựng mạch của bạn trên một bảng mạch bánh mì để kiểm tra nó. Bố trí tất cả các thành phần trên một sơ đồ Chuyển đổi sơ đồ thành một PCB, Đặt tất cả các thành phần như bạn muốn và tạo các kết nối. Đặt hàng

Phần khó nhất của quá trình này là đợi bảng của bạn đến.

Tôi đã sử dụng JLCPCB. Tổng chi phí cho 10 bảng ít hơn một chút khi đó là 10 bảng Anh và chỉ mất hơn một tuần để đến nơi. Tôi không có gì để so sánh về chất lượng nhưng chúng có vẻ thực sự tốt.

Tôi muốn có tùy chọn để tạo ra một phiên bản lớn hơn của khối lập phương vì vậy tôi đã thêm một số vòng bổ sung của miếng đệm LED vào PCB. Tôi có thể hàn đèn LED trên bất kỳ vòng nào trong số 3 vòng hoặc cắt bỏ các đèn LED để có thiết kế nhỏ hơn. JLCPCB tính cùng một mức giá cho bất kỳ bảng kích thước nào cho đến 100mm x 100mm.

Hàn

Có thể hàn tay tất cả các thành phần. Các tụ điện và điện trở 0603 nhỏ nhưng có khả năng đàn hồi nên chỉ cần thực hành một chút là có thể thực hiện dễ dàng. Đối với chip MTCH101 cũng vậy. Vấn đề tôi gặp phải là đèn LED SK2812, chúng đủ lớn để hàn bằng tay nhưng tôi thấy chúng hơi nhạy cảm với nhiệt. Tôi đoán rằng tôi đã giết ít nhất 10 người trước khi quyết định đầu tư vào thứ gì đó được thiết kế cho các bộ phận của SMD.

Tôi không chắc về con đường tốt nhất sau đó, quyết định của tôi được đưa ra khi tôi tìm thấy một chiếc lò nướng mini được bán tại Lidl. Mặc dù nó không phải là lò nướng hoàn hảo để làm lại đèn đủ tốt cho nhu cầu của tôi và với một vài sửa đổi để kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn, nó không làm chết đèn LED.

Một lần nữa, quá trình biến một lò nướng bánh mì hoặc lò nướng mini thành một lò nướng tái tạo hơi vượt ra ngoài phạm vi khó hiểu này nhưng có rất nhiều thông tin trên mạng nếu bạn muốn làm một thứ tương tự.

Các bước cần thiết để làm lại PCB là:

Làm sạch PCB nhanh chóng bằng cồn để loại bỏ bất kỳ vết dầu mỡ nào có thể ngăn cản chất hàn dính chính xác. Áp dụng chất hàn vào các miếng đệm trên PCB và sau đó dán các thành phần. Đặt bảng vào lò và nung lại.

Sau khi bo mạch nguội, bạn có thể hàn thủ công vào giá đỡ IC có lỗ thông qua và tụ điện lớn.

Tôi đã không lắp tụ điện 1000uf lần này vì ánh sáng sẽ chỉ được sử dụng bởi tôi và sẽ không được bật và tắt thường xuyên. Nó cũng tạo ra một bóng bên trong khối khi các đèn LED làm nhiệm vụ của chúng.

Tụ điện 1000uf ở đó để cứu các đèn LED và bộ điều khiển vi mô khỏi dòng điện xâm nhập. Tôi khuyên bạn nên cài đặt nó nhưng nó hơi tùy chọn nếu bạn cẩn thận về những gì bạn cắm nó vào. Để biết thêm thông tin về chủ đề này, tôi khuyên bạn nên đọc Adafruit NeoPixel Überguide

learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg…

Bước 6: Mã

Tải mã lên AtTiny85.

Đây là một hướng dẫn tuyệt vời về cách làm điều đó!

www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Sau đó đặt ATTiny vào ổ cắm IC trên PCB

Bước 7: Kết hợp tất cả lại với nhau

Có một điện trở duy nhất ở dưới cùng của PCB cộng với các chân từ IC và tụ điện nhô ra một chút. Tôi đã sử dụng Dremel để khắc một số hốc ở miếng acrylic dưới cùng để PCB có thể nằm phẳng.

Trong khi Dremel ra ngoài, tôi cũng khoan một lỗ nhỏ ở mặt bên của khối lập phương ở trung tâm lên khoảng 6mm cho cáp nguồn và đẩy nó qua trước khi rút dây và đóng hộp. Rất nhiều loại cáp USB có đường dữ liệu, hãy sử dụng đồng hồ đo đa năng để tìm ra loại cáp nào nếu cần thiết.

Sử dụng một đốm nhỏ keo nóng để giữ PCB xuống (tôi thấy keo nóng là ý tưởng vì nó tạo ra một sự giữ chắc chắn nhưng có thể tháo ra nếu cần) và hàn các dây nguồn vào nó. Tôi đã sử dụng một chút keo nóng để hỗ trợ thêm.

Bước tiếp theo là hàn dây cảm biến vào miếng đệm cảm biến.

Trước khi cố định đáy vào khối lập phương, bạn nên thực hiện một số thử nghiệm để đảm bảo mọi thứ hoạt động như mong đợi.

Nếu mọi thứ hoạt động như mong đợi thì bước cuối cùng là dán phần đáy của khối lập phương vào đúng vị trí. Tôi thường sử dụng keo silicone cho việc này vì nó một lần nữa giữ tốt nhưng có thể được gỡ bỏ nếu cần.

Cắm và tận hưởng

Bước 8: Các lựa chọn và suy nghĩ cuối cùng khác

Tôi trong thời gian này đã được phát triển, tôi đã đưa ra một vài biến thể. Một trong số đó là chân đế bằng gỗ với một khối acrylic ở trên. Bản còn lại là khung gỗ với đèn LED ở phía sau và cũng là một bản dài sử dụng dải LED. Tôi hiện cũng đang làm việc trên một chiếc đồng hồ có thiết kế tương tự.

Họ nói tầm nhìn phía sau luôn là năm 2020 và có một vài điều mà tôi có thể làm khác nếu tôi quyết định chọn MkIII

Đầu tiên trong số đó sẽ thay đổi thành 0805 passives. 0603s vẫn ổn nhưng có đủ không gian cho các thành phần lớn hơn một chút và chúng dễ làm lại hơn một chút nếu cần.

Tôi cũng đang suy nghĩ về việc thêm một đèn LED bổ sung để có một số phản hồi trực quan về trạng thái của cảm biến. MTCH101 có khả năng chìm tới 20 mA nên đèn led có điện trở giá trị ish cao sẽ không có vấn đề gì khi kết nối trực tiếp với chân 4 của chip.

Tôi nghĩ rằng tôi cũng sẽ thêm một số miếng đệm vào các vòng khác của PCB để chúng có thể được sử dụng cho các dự án khác nếu bị cắt. Và một số miếng đệm để sử dụng PCB với dải hoặc vòng LED bên ngoài.

Tôi hy vọng bạn đã tận hưởng điều này khó chữa.