Anpassade NeoPixel -ringar från början !: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

NeoPixel -ringar och NeoPixels i allmänhet är bland de mest populära elektroniska komponenterna för tillverkare av alla typer. Av goda skäl gör Adafruit med ett enda stift från alla populära mikrokontroller extremt enkelt att lägga vackra LED -lampor och animationer till alla projekt.

Tyvärr är de ganska dyra, och Adafruit säljer bara fyra storlekar. Vad många tillverkare inte inser är att NeoPixel helt enkelt är Adafruits varumärke med några identiska LED -chips som heter WS2812, WS2811 respektive SK6812. All Adafruit tar det med chipet och lägger det på ett kretskort och tar ut en rejäl premie tillsammans. Det är inget fel med att Adafruit gör detta eftersom det gör NeoPixels tillgängligt för alla, men om man bara skulle göra själva brädorna kan man göra anpassade former av valfri storlek eller design för cirka 15% av kostnaden för Adafruits modeller (för 24 LED -ring) ($ 3). Ännu viktigare, de kan inte ha någon storlek du behöver! Trots det verkar det inte som om någon har skapat en guide exakt för att göra detta.

Så när jag behövde en anpassad sammansatt ring för mitt fungerande Samus Arm Cannon -projekt (kommer snart) tänkte jag varför inte dokumentera processen.

I denna handledning visar jag dig exakt hur jag gjorde den här anpassade ringen och hur du kan göra din egen.

Steg 1: Vad du behöver:

Alltid nödvändigt oavsett metod:

• ws2128b lysdioder (NeoPixels)
• 1uf Caps (1 för varannan lysdiod) (tekniskt tillval)
• Lödpasta
• Flux (rekommenderas men valfritt)

Varmluftspistol

Om du väljer att få din bräda professionellt tillverkad är det allt du behöver. Om du däremot väljer att tillverka ditt bräda med hjälp av toneröverföringsmetoden behöver du också följande komponenter. Jag använde personligen inte toneröverföringsmetoden, men min metod ligger utanför omfattningen av denna handledning. Jag planerar att lägga upp en handledning för hur jag exakt gör PCB, så se upp för det!

Hemmagjord bräda (toneröverföringsmetod):

• Kopparklädd bräda
• Ferriklorid
• PCB -papper
• Laserskrivare
• Lödmaskfilm (valfritt för lödmask)
• UV -källa (valfritt för lödmask)
• Transparens (valfritt för lödstencil)
• Dremel arbetsstation

. Här är alla mina filer, diptrace -bibliotek och modeller.

För dem som undrar hur priset jämför sig jämför det inte med en Adafruit 24 LED -ring som kostar $ 17+frakt. Kostnad per LED: Adafruit: 17/24 = $ 0,70. Hyperjon: 7/100 = %0,07

Ytterligare kostnader: Adafruit: ($ 4) Frakt, Hyperion: $ 1 (kopparkartong) + $ 0,50 (Ferric Chloride) (gratis frakt)

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

Som du kan se är det mycket billigare, 15% av kostnaden. Även om du ignorerar leveransen kommer HyperIon -versionen till endast $ 3,18, en enorm kostnadsbesparing jämfört med $ 17.

Steg 2: PCB -design Del ett! LED -placering

Det första steget för att skapa en NeoPixel -form är placeringen av lysdioderna. Jag skapade ett användbart litet excel -dokument som du kan använda för vilken design du vill följa en radie.

Ange bara antalet lysdioder, procentandelen av ringen du vill täcka och radien och den genererar automatiskt de positioner och vinkelkoordinater som du ska placera dina lysdioder vid. Du kan sedan gå in i de mest populära DipTrace, ExpressPCB eller EaglePCB och infoga koordinaterna i dina komponentegenskaper. Jag använde personligen DipTrace och du kan hitta alla mina komponenter och bibliotek i komponentsektionen.

För detta projekt valde jag att använda två ringar med radie 34 och 24 millimeter. Den yttre radien hade 20 pixlar och den inre radien hade 6.

* Bonus* Om CAD -programmet du använder (som DipTrace) inte tillåter placering av en cirkel vid dess mittpunkt, dra två linjer över diametern på din yttre radie och din inre radie. Rikta in korsningarna med varandra och omdefiniera det som ditt ursprung. Nu har du en perfekt koncentrisk tavla!

Steg 3: PCB -design Del två! Routing och kondensatorer

Nästa steg i att göra ditt kretskort är att ansluta mellan dina lysdioder. NeoPixels har en datainmatningsplatta och en datautmatningsplatta. Skapa först en lång kedja som börjar med pixeln närmast där du planerar att placera dina gränssnittsstiften, från en pixels data-out-pin till nästa pixels data-in-pin.

Därefter måste du dirigera ström och mark. Den enklaste metoden jag har kommit på för att göra detta är att använda en kombination av cirklar och halvcirklar, totalt fyra, alternerande mellan kraft och mark när du rör dig utåt från ursprunget. Detta gör det enkelt att skapa en liten "bygel" -anslutning som är avsedd att manuellt kopplas in varje sedan LED tillsammans, två gånger. De två par cirklar/halvcirklar kan sedan bindas samman på vilket sätt som är mest lämpligt. Slutligen tillsätts en kopparhäll. Detta orsakar i princip bara att allt extra utrymme fylls med "mark", vilket har flera fördelar, inklusive att vara lättare att tillverka hemma.

Du kommer också att vilja installera en ungefärlig.1uf kondensator mellan ström och jord mellan varje uppsättning av två lysdioder. Tillverkningen rekommenderar en per LED men det är troligt att en av två kommer att göra och de är tidskrävande att lödas. Dessa är inte nödvändiga för enhetens funktionalitet, de förbättrar helt enkelt livslängden på lysdioderna, så de kan ignoreras om det behövs.

Steg 4: Tryckt kretskort etsning

För att slutföra detta steg har du två alternativ:

Professionell tillverkning:

Om du aldrig har gjort ett kretskort och inte har något intresse av att få färdigheten att göra det, är detta vad jag skulle rekommendera. Genom att få din bräda professionellt tillverkad går svårigheten med detta projekt från hög medelhög till nybörjare. Din tavla kommer garanterat att vara av hög kvalitet, levereras med en lödmask och kan till och med komma med en lödstencil.

Hemlagad PCB:

Detta är alternativet för dem som verkligen vill förbättra sina färdigheter och förbättra sina personliga förmågor. Det är också alternativet för dem som gillar prototyper i högt tempo och som verkligen sänker kostnaderna. Möjligheten att göra egna PCB har varit en av mina största fördelar genom åren och jag rekommenderar det starkt till alla som är intresserade. Jag har utvecklat min egen metod för att göra PCB (se min kanal för hur man gör det) vilket ligger lite utanför ramen för denna handledning och kräver utrustning som de flesta nybörjare inte har råd med. Därför rekommenderar jag istället toneröverföringsmetoden med en produkt som heter PressN'Peel. Det är ganska enkelt och den enda utrustningen du behöver som inte nödvändigtvis alla kommer att ha är en billig laserskrivare. Kolla in clacktronics-ukens handledning för mer information!

Grundprocessen är följande:

1. Rengör din kopparkort.
2. Skriv ut din design på Peel n 'Stick med en laserskrivare.
3. Stryk designen från Peel n 'stick på din kopparkartong
4. Placera brädan i järnklorid tills den etsats.
5. Rengör tonern

Lödmask (tillval):

En lödmask är ett överdrag som skyddar din bräda på alla ställen men där lödet måste gå. Detta gör det lättare att löda men ännu viktigare förbättrar dramatiskt brädans asketik. Om du inte fick din bräda tillverkad kanske du vill lägga till en, men det är inte absolut nödvändigt. Personligen tycker jag att denna process är otroligt enkel och rekommenderar den starkt. Återigen kommer jag bara att gå igenom den grundläggande processen så att du vet vad du går in på. Kolla in cpeniches handledning för mer information!

Processen är följande:

1. Skriv ut din brädkuddesign på en bit transparent.
2. Skala och fäst lödmasken på din etsade bräda.
3. Stryk/laminera filmen tills den sitter fast ordentligt.
4. Rikta in transparensen med tavlan och tejpa ner.
5. Utsätt filmen för en UV -källa (nagellackstorkar fungerar)
6. Rengör de oexponerade dynorna
7. Exponera tills botad.

Steg 5: Lödpasta Stencil! (FRIVILLIG)

Om du har tillgång till en laserskärare kan du överväga att tillverka en stencil för lodpasta. De låter dig undvika den tråkiga ansträngningen att långsamt lägga en klick lödpasta på varje enskild stift. Ladda bara in kudddesignen i din laserskärare och klipp ut den från en skrivarinsyn. Jag har också funnit att ett laminatark fungerar lika bra. Detta fungerar otroligt bra och ger ett lager nästan exakt lika tjockt som de professionella versionerna. Enligt min mening är de faktiskt mycket överlägsna eftersom de är flexibla och transparenta, vilket gör dem mycket lättare att använda än versionerna av rostfritt stål.

Jag var inte den som kom på denna metod men jag har ännu inte sett någon dokumentera den online, vilket jag tycker är överraskande.

Steg 6: Board Shaping

För att få brädet till sin slutliga form bör du börja med att klippa av så mycket du kan med ett dremel -avskärningshjul. Jag använde en dremel -arbetsstationsinställning horisontellt med bladet ovanför en kartong som en provisorisk bordssåg.

Du kan sedan börja borra ut det centrala hålet. Använd den största borren som du har för din dremel och sakta "schweizisk ost" dig fram tills du har skurit ut en tillräckligt stor sektion för att passa in en slipbit. Du kan sedan använda den slipbiten för att få brädet till sin slutliga form.

Såsom brädan etsar där finns en tunn ring av bara glasfiber runt brädans kant, precis innan du slipar till den punkten kommer den sista kvarvarande kopparbiten att släppas. När den sista kopparutsläppet inte maler längre. Genom att förlita dig på det tecknet kan du göra en mycket konsekvent och cirkulär bit (förutsatt att du inte förstörde etsningen som jag gjorde och placerade mönstret för nära en vägg). Avsluta ytterdiametern på samma sätt.

Du bör också borra ut hålen för data in, 5v och jordanslutningar. En liten dremelbit (.7 mm) fungerar utmärkt för detta.

Steg 7: Lödning

Enligt min mening är detta ett bra projekt för en person som vill lära sig att komma in i ytmonterad lödning. Alla viktiga komponenter är stora, värmebeständiga och kuddarna är placerade långt ifrån varandra. Det är faktiskt väldigt svårt att förstöra och är ett bra sätt att bygga upp förtroende för ytmonterad lödning utan att behöva röra med små komponenter.

För att lödda dina NeoPixels på ditt bräde måste du först sätta in en liten mängd lödpasta på varje kudde med antingen en spruta eller en stencil. Om du har en stencil kan du helt enkelt sprida en klick lödpasta runt stencilen som ett tunt lager smör på rostat bröd tills alla kuddar är täckta. Du behöver inte så mycket som du tror, bara fortsätt sprida dig.

Därefter vill du placera dina komponenter på ditt bräde. Så länge varje kudde vidrör sin relevanta lödbit så är du tillräckligt nära. Lödpasta har denna magiska egenskap där den när den blir smält faktiskt drar komponenten på plats nästan varje gång.

Om du är för osäker på dina lödkunskaper kan du antingen ändra 0603 -kondensatorerna till ett större format eller helt hoppa över dem. De ökar livslängden för NeoPixel men om du inte använder detta som en ljuskälla är det osannolikt att du någonsin kommer att se en brinna ut. Med detta sagt rekommenderar jag starkt att du installerar dem, helt enkelt för att färdigheten är värdefull att ha.

När det gäller faktiskt lödning kan det inte vara enklare. Lägg helt enkelt cirka två minuter på att förvärma din bräda med en varmluftspistol och fokusera sedan kraftigare område för område tills allt flyter på. Du kan se när den har återflödat eftersom lodet blir tunt och vanligtvis "vickar" komponenten på plats.