LED -kublampa: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:42

Denna lampa är en biprodukt av 172 pixlar klockprojekt som jag skapade. Det hände när jag testade strängen av lysdioder, min partner såg dem och gillade hur de såg ut. Jag gjorde klart klockan och började sedan med det här projektet. Det har varit ett ganska långsamt projekt, andra saker har hänt emellan som har gjort det möjligt att utvecklas med tiden.

Det ursprungliga konceptet var lite mer än en meter långt, det använde 3 knappar och en potentiometer för att styra det. Detta utvecklades till en mindre men liknande design som använde en enda roterande kodare. Högsäsongen kommer sedan och jag lånade några av kontrollkoncepten för ATTiny 85 kontrollerade festljus. Så småningom har vi detta; En söt 50 mm kub med en enkel beröringskänslig kontroll.

Det hade varit enkelt att helt enkelt ha köpt en billig LED -kontroller från eBay, stoppat den i en låda och kallat det gjort. Men jag ville ha något som inte krävde någon installation eller parning och som skulle tillåta mig att bestämma hur lysdioderna betedde sig. Visst kan jag inte ändra ljuset från min soffas komfort men jag har inget emot det. Som sagt, jag tror att nästa utveckling kan byta ut ATTiny 85 för något som ESP8266 så att jag kan dra nytta av den trådlösa kontrollen men behålla viss manuell kontroll också.

Det var verkligen viktigt för mig att ljuset var aktivt men inte distraherande, så i vitt läge kommer lite färg sakta att synas vid en slumpmässig punkt på lampan och sedan försvinner lika långsamt igen. Det var viktigt att det inte skulle få dig att göra det, men varje gång du tittar på lampan skulle det vara lite annorlunda.

Tillbehör

Kuben är tillverkad av 3 mm frostat opal akrylark. Jag fuskade och beställde det färdigt skuren i rutor som har rätt storlek för vad jag ville ha, jag lade till några extra i beställningen om jag gjorde ett misstag (jag gjorde) De första som jag gjorde använde jag tensol 12 för att binda ihop dem. Det fungerar mycket bra men är inte trevliga saker att använda, jag gjorde den här med gorillaepoxi. Bindningen är inte lika stark som tinsol 12 men borde vara tillräckligt stark utan de riktigt otäcka ångorna.

Lysdioderna är SK6812 de är alternativet RGBWW (varmvitt).

Mikrostyrenheten är en ATTiny 85

Touchkontrollen är en MTCH101

Det finns några passiva komponenter:

• 13X 0603 0.1uf kondensatorer
• 2X 4,7k 0603 motstånd
• 2X 10k 0603 motstånd
• 1X 470 ohm 0603 motstånd
• 1X 1000uf kondensator

Även om det skulle vara möjligt att göra detta på ProtoBoard med att göra PCB är billigt och något jag ville luta mig om.

Gammal usb -kabel för att klippa för en strömkabel

Varmt lim används för att hålla kretskortet nere i slutprodukten och lite silikontätning gör att du kan hålla fast kubens botten. Båda heta limen är silikon och är ok att klibba akryl men inte heller mycket bra. Detta gör ett band som är tillräckligt starkt för att hålla allt på plats men så starkt att det inte kan retas isär senare om det behövs.

200 mm 0,31 mm emaljerad koppartråd. (du kan använda nästan vilken tråd som helst här så länge den inte är så för stor att den skapar en skugga inuti kuben)

Mikrostyrenheten

Jag har sagt det förut och jag säger det igen. Jag gillar ATTiny 85 Micro Controller. De är billiga, enkla att använda, lätta att programmera och verkar nästan oförstörbara.

Så, naturligtvis använde jag en för detta projekt. Koden dess körningar är ganska grundläggande. Ett avbrott är anslutet till beröringssensorn. När stiftet dras ner lägger ISR 1 till en räknare. Huvudslingan kör sedan subslingan som motsvarar räknarnumret. På så sätt kan du lägga till eller ta bort animationer med bara några rader kod.

Jag har haft den här koden igång på en ATTiny85 i cirka 8 månader nu utan problem.

Steg 1: Verktyg och förbrukningsartiklar

Det är möjligt att lödda alla komponenter för hand men SK2612 är ganska känsliga. Jag dödade ganska många av dem innan jag hittade en miniugn i Lidl som jag gjorde om till en återflödningsugn.

Jag använde en router och en 45 graders fasning för att skära alla kanterna på akryl. Du kan hoppa över detta och ha fyrkantiga skarvar till din kub eller 3D -utskrift något.

Andra verktyg som används inkluderar:

• Lim pistol
• Lödkolv
• Liten formkniv
• Maskeringstejp
• Några grundläggande handverktyg. snips och små staplar.
• Arduino Uno eller liknande plus brödbräda och bygelkablar för uppladdning av kod till ATTiny85
• Hack Saw
• Lödpasta
• Löda

• Multimätare

Steg 2: Skärning av akryl

Det var svårt att hitta en pålitlig metod för att skära 45 graders vinkel på kanterna på akryl. Jag tror att det skulle vara mycket lättare att sätta upp en bordssåg med rätt vinkel men tyvärr har jag bara en router så här har jag gjort.

Jag använde en bit träskrot med en rak kant fastspänd till min arbetsbänk för att göra en jigg. Den raka kanten är mycket viktig eftersom lagringen av fasningsbiten rullar längs den. Det är då att klistra ner ett skrot av akrylplåt runt biten som jag ville klippa in vinkeln i för att hålla den stilla och skapa rätt höjd på routerns botten.

Jag hade min heta limpistol ute och varm när jag gjorde den här så bestämde mig för att använda varmt lim för att fästa stödbitarna på plats. Normalt skulle jag ha använt dubbelhäftande tejp. Båda alternativen fungerar bra.

Det är sedan lite prov och fel att få routern inställd på exakt rätt höjd, för hög och det kommer att lämna en kvadratisk kant på akryl, för lågt och det kommer att ta för mycket av

Använd lite maskeringstejp för att se till att ingenting kan röra sig, låt routern snurra upp i hastighet och smidigt köra routern längs kanten på akryl, rotera biten och upprepa tills du har alla 6 snittade med en 45 graders kant på alla 4 kanter (5 bitar och 3 kanter om du vill montera kuben i något)

Steg 3: Gör kuben

När all akryl har skurits är formningen av kuben rakt fram men doseringen kräver lite uppmärksamhet på detaljer.

1: a ta en längd av maskeringstejp, med 2 bitar på ändarna för att hålla den nere, rak och tät. Placera den några millimeter från och parallell med en rak kant med den klibbiga sidan uppåt. Tejpen håller allt ihop tills epoxyn stelnar så jag överlappade två bitar för att säkerställa ett fint jämnt tryck. Använde min silikonmatta som min raka kant men en linjal skulle fungera lika bra eller kanske bättre.

Ta sedan bort skyddsfilmen från akryl och placera en av rutorna mot tejpens ena ände och se till att den sitter snyggt mot den raka kanten och 45 graders vinkel lutar nedåt. Lägg sedan en andra ruta bredvid den första och se till att kanterna bara vidrör och att toppen är tätt mot den raka kanten. Upprepa för den tredje och fjärde rutan.

När du är glad att de alla sitter snyggt vänder du om det hela och klipper tejpen i ena änden så att det går förbi slutet av akryl. Du ska nu kunna vika ihop allt och bilda en snygg låda. Det är viktigt för den slutliga finishen att lådans ovansida är så nära perfekt som den kan vara, en liten avvikelse på botten kan slipas ner och döljas senare.

Om du är glad att allt passar som det ska är det dags att fixa det på plats. Öppna kuben och lägg dig platt redo för ditt val av lim. Jag har använt Tinsol 12 tidigare. Det är utformat för att binda akryl och dosera ett mycket bra jobb, men det är obehagligt att arbeta med och kräver kylning före användning. Jag skulle också rekommendera att använda den utomhus på en blåsig dag och lämna de bundna delarna utanför eller i ett skjul i minst 24 timmar.

En kristallklar tvådelad epoxi fungerar alldeles utmärkt, är mycket trevligare och mer förlåtande att arbeta med. Du behöver fortfarande använda ett väl ventilerat område för att arbeta i men jag märkte inte att det fanns några ångor som fungerade vid ett öppet fönster. Dess bindning är inte lika stark som Tinsol12 men om du inte planerar att kasta din kub bör den vara tillräckligt stark.

Jag blandade lite gorillaepoxi på en gammal cd och använde actionänden på en bambukvinna för att applicera ett fint lager längs en av kanterna på alla rutorna där de skulle mötas. Undvik att använda för mycket eftersom det kommer att spruta ut.

Jag är ledsen att jag inte fick några foton från den här scenen eftersom den var inställd ganska snabbt.

När limmet är på plats vik upp rutorna för att bilda lådan igen och använd det överhängande stycket maskeringstejp för att hålla ihop allt.

Efter cirka 5 minuter om det kändes tillräckligt starkt för att ta bort tejpen. Jag gillar att ta bort tejpen så snart som möjligt om något av epoxyn sprutits ut. När den är helt bunden är det mycket svårare att få tejpen av.

Steg 4: Touch -sensorn

Mk1 -versionen av kuben använde en vibrationssensor. Detta fungerade bra men var inte idealiskt eftersom det kan vara svårt att aktivera det bara en gång, särskilt om jag tog upp det för att ändra läge och sedan lägga ner det igen lite för snabbt. Designen tillåter inte riktigt att en knapp placeras någonstans så det enda logiska var att använda touchkontroll.

MTCH101 verkade som det perfekta chipet för jobbet.

Eftersom det är en kapacitiv sensor behöver du inte ta direkt kontakt med någonting så jag tog det som kommer att bli locket på kuben, tog bort det skyddande lagret från insidan och ordnade sedan 0,31 mm emaljerad koppartråd runt insidan och hålade det på plats med maskeringstejp innan du blandar ihop lite Gorilla Epoxy för att hålla den permanent. Se till att lämna tillräckligt med svans för att komma ner till kretskortet.

MTCH101 Detect Output-stiftet är Active-Low så en taktil omkopplare mellan 5V och den extra dynan skulle också fungera nära stift 7 för att ändra kubens läge

När epoxin härdats kan kubens topp fästas på kroppen med lite mer epoxi.

Steg 5: PCB och lödning

Jag hade alltid föreställt mig att PCB skulle vara reserverat för dem som har en djup förståelse för elektronik som har gått ner under många år. Det visar sig att det faktiskt är väldigt enkelt och billigt att designa dina egna brädor och få dem professionellt tillverkade.

Jag kommer inte gå för djupt in i processen här eftersom det kräver en hel del detaljer att andra har gjort ett mycket bättre jobb med att förklara än jag kunde. Men de grundläggande stegen är:

Bygg din krets på ett brödbräda för att testa den. Lägg ut alla komponenter på en schematisk Konvertera schemat till ett kretskort, placera alla komponenter som du vill ha dem och skapa anslutningarna. Lägg ordern

Den svåraste delen av processen väntar på att dina brädor ska komma.

Jag använde JLCPCB. Den totala kostnaden för 10 brädor var lite mindre än £ 10 och tog drygt en vecka att komma fram. Jag har inget att jämföra kvaliteten med men de verkar riktigt fina.

Jag ville ha möjlighet att göra en större version av kuben så jag lade till några extra ringar av LED -dynor till kretskortet. Jag kan löda lysdioder på någon av de 3 ringarna eller klippa av dem för mindre mönster. JLCPCB tar ut samma pris för alla storlekar till 100 mm x 100 mm.

Lödning

Det är möjligt att handlödda alla komponenter. 0603 -kondensatorerna och motstånden är små men motståndskraftiga, så med lite övning kan det enkelt göras. Samma sak för MTCH101 -chipet. Problemet jag hade var SK2812 -lysdioderna, de är tillräckligt stora för att lödas för hand men jag tyckte att de var lite för känsliga för värmen. Jag antar att jag dödade minst 10 innan jag bestämde mig för att investera i något avsett för SMD -delar.

Jag var inte säker på den bästa vägen framåt då mitt beslut fattades när jag hittade en minugn till salu på Lidl. Även om det inte är den perfekta ugnen för att reflektera så är det tillräckligt bra för mina behov och med några ändringar för mer exakt temperaturkontroll dödar det inte lysdioderna.

Återigen är processen med att förvandla en brödrost eller miniugn till en återflödningsugn lite utanför räckvidden för denna svårhanterliga men det finns gott om information där ute om du vill göra något liknande.

De brant som krävs för återflödet av kretskortet är:

Ge PCB en snabb rengöring med alkohol för att ta bort eventuellt fett som kan förhindra att lödet fastnar korrekt. Applicera lödpasta på plattorna på kretskortet och applicera sedan komponenterna. Sätt in brädan i ugnen och återflöd.

När kortet är svalt kan du manuellt lödas i IC -hållaren för genomgående hål och stor kondensator.

Jag har inte installerat 1000uf kondensatorn den här gången eftersom ljuset bara kommer att användas av mig och inte kommer att slås på och av för ofta. Det skapar också en skugga inuti kuben när lysdioderna gör sitt.

1000uf kondensatorn är där för att rädda lysdioderna och mikrokontrollen från ett strömintag. Jag rekommenderar att du installerar det men det är lite valfritt om du är noga med vad du ansluter det till. För mer information om detta ämne rekommenderar jag att du läser Adafruit NeoPixel Überguide

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

Steg 6: Kod

Ladda upp koden till AtTiny85.

Här är en bra guide om hur du gör det!

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

Placera sedan i ATTiny i IC -uttaget på kretskortet

Steg 7: Sätta ihop allt

Det finns ett enda motstånd på botten av kretskortet plus benen från IC och kondensatorn sticker ut lite. Jag använde en Dremel för att hugga några urtag i den nedre delen av akryl så att kretskortet kan sitta plant.

Medan Dremel var ute borrade jag också ett litet hål i sidan av kuben i mitten cirka 6 mm uppåt för strömkabeln och tryckte igenom den innan jag tog av ledningarna och tennade. Många USB -kablar med datalinjer, använd en multimätare för att räkna ut, vilket är nödvändigt.

Använd en liten klick varmt lim för att hålla kretskortet nere (jag tyckte att varmt lim är en idé eftersom det skapar ett starkt grepp men kan tas bort om det behövs) och löd strömkablarna till det. Jag använde lite varmt lim för lite extra stöd.

Nästa steg är att löda sensortråden till sensordynan.

Innan du fixerar botten till kuben är det en bra idé att göra några tester för att se till att allt fungerar som förväntat.

Om allt fungerar som förväntat är det sista steget att fästa kubens botten på plats. Jag använder normalt silikontätningsmedel för detta eftersom det återigen håller bra men kan tas bort om det behövs.

Anslut och njut

Steg 8: Andra alternativ och sista tankar

Jag har under den här tiden utvecklats och jag har kommit på några variationer. En av dem är en träbotten med en akrylkub på toppen. Den andra är en träram med lysdioderna på baksidan och även en lång version med LED -tejp. Jag arbetar också för närvarande med en klocka med en liknande design.

De säger att baksidan alltid är 2020 och det finns några saker som jag kan göra annorlunda om jag bestämmer mig för att gå på MkIII

Den första ändras till 0805 passiva. 0603s är bra men det finns tillräckligt med utrymme för de smalare större komponenterna och de är lite lättare att bearbeta om det behövs.

Jag funderade också på att lägga till en extra lysdiod för visuell feedback om sensorns tillstånd. MTCH101 kan sjunka upp till 20 mA så en lysdiod med ett högt ish -värde motstånd skulle inte vara ett problem som är anslutet direkt till stift 4 på chipet.

Jag tror att jag också skulle lägga till några dynor till de andra ringarna på kretskortet så att de kan användas för andra projekt om de skärs av. Och även några kuddar för att använda kretskortet med externa LED -remsor eller ringar.

Jag hoppas att du har njutit av detta otrevliga.