Boomstick - Animerad LED -drivrutin: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Boomstick är ett projekt för att skapa en animerad sträng av programmerbara RGB -lysdioder, drivna av en liten Arduino, och reaktiv för musik. Den här guiden fokuserar på en hårdvarukonfiguration som du kan montera för att köra Boomstick -programvaran. Denna hårdvara är en stor storlek för att sätta i ett bärbart föremål som en mantel eller spiskåpa, eller belysa längden på en bärbar totempinne. Komponenterna inkluderar en mikrofon (för att hämta musik), en ratt (för att justera ljusstyrkan) och en knapp (för att byta animeringar). Hela enheten (inklusive lysdioder) drivs från en enda mikro -USB -port, som kan anslutas till en väggadapter eller en bärbar USB -batteriladdare.

Detta projekt är måttligt svårt. Du måste vara bekväm lödning och ha tålamod att arbeta med små delar. Den totala byggtiden är 2+ timmar.

Steg 1: Komponenter och verktyg

• Adafruit Perma-Proto halvstor brödbräda PCB-$ 4,50
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5V 16MHz - 9,95
• Electret mikrofonförstärkare - MAX5566 med justerbar förstärkning - $ 6,95
• USB Micro -B Breakout Board - $ 1,50
• Breadboard Trim Potentiometer - 10K - $ 1,25
• Taktil knappbrytare (6 mm)
• 10K ohm motstånd
• 3 -stifts JST SM -kablar - 1,50 dollar

Alla länkar är från Adafruit, och jag inkluderar det aktuella priset i skrivande stund (kan komma att ändras!) Total kostnad bör vara under $ 30. Du behöver också:

• NeoPixel RGB -remsa - välj enligt dina projektbehov, men jag tycker att 30LED/m fungerar bra för bärbara
• Bärbar vara eller liknande för att sätta in lysdioderna
• Anslutningstråd med liten mätare - Jag tycker att denna solida kärnset från Adafruit fungerar perfekt
• Lödkolv, lödning, flussmedel
• Spola diagonala skär - perfekt för att trimma överflödig tråd efter lödning
• Wire stripper
• Lim pistol
• Grovt sandpapper

Jag rekommenderar att du tar ett USB -batteri om du bygger en bärbar enhet. Jag har haft anständiga körtider (6+ timmar med en 60 LED -sträng vid full ljusstyrka) från en Anker PowerCore 10000.

Steg 2: Förbered PermaProto Board

Vi vill lägga ut våra komponenter så tätt som möjligt, och tyvärr betyder det att vi måste klippa några av spåren på kretskortet, så att olika delar av kretsen inte är anslutna till varandra.

1. Håll kretskortet med texten upprätt och vänd den sedan uppifrån och ner (så att vänster sida fortfarande är till vänster).
2. Skär försiktigt de spår som anges på bilden med spetsen på en vass kniv. De tre poängen i de vertikala spåren finns på #5, 9 och 11.
3. Du kan behöva göra spåret flera gånger och till och med klia på kretskortet för att säkerställa en ren paus. Observera att de två horisontella spåren upptill är djupare och kräver mer skärkraft.
4. Alternativt kan du använda en multimeter för att kontrollera att det inte finns någon konduktivitet över varje spårsnitt.
5. Om du vill kan du skära ut den lilla rutan som visas på bilden med hjälp av diagonala spolskärare. Du kan göra detta genom att skära var och en av de fyra sidorna så djupt du kan med skäret, sedan vända brädet och klippa från den andra sidan. Detta hål ger tillgång till trimpotentiometern på mikrofonkortet när vi är klara.

Steg 3: Löd första uppsättningen ledningar

Det finns ett antal sätt att ledningarna och komponenterna i detta projekt kan lödas ihop. Men tillvägagångssättet i den här guiden har tjänat mig bra och har gått igenom några iterationer. Målet för hur ledningarna läggs ut är att det inte ska vara mer än två lager av trådar som överlappar varandra, så var noga med att följa ledningarnas positioner och längder noga. I var och en av bilderna i den här guiden är trådarna färgkodade:

• Rött indikerar en 5V positiv tråd.
• Gul indikerar en 3V positiv tråd.
• Vitt indikerar en signal eller datakabel.
• Svart indikerar en jordledning.

Viss omsorg krävs för att förbereda och löda trådarna. Detta är min typiska process:

1. Klipp den ungefärliga längden på tråden som behövs.
2. Stripa ena änden - längden är inte så viktig, eftersom du kommer att trimma överskottet efteråt.
3. För in den avskalade tråden genom det första hålet och lägg ner tråden i sitt slutliga läge.
4. Gör isoleringen direkt över det andra hålet med miniatyrbilden.
5. Ta bort tråden och ta bort den andra änden på platsen för miniatyrbilden.
6. Sätt tillbaka tråden och löd varje ände.
7. Trimma överskottet.

För det här första steget kommer vi att lägga ett första lager av ledningar innan vi lägger till några komponenter. Detta kommer att göra våra liv lite lättare senare, eftersom vissa delar blir otillgängliga för lödning och trimning.

1. Lödning i 10K ohm -motståndet i det angivna läget.
2. Löd de extra ledningarna i de ungefärliga positionerna som visas på bilden. Notera den extra längden och kurvan i de svarta/röda trådarna.
3. Vänd brädan och dubbelkolla platserna för lödpunkterna.

Vi kommer också att fästa LED -kontakten i detta skede. Dess dataanslutning kommer inte att vara tillgänglig när vi lödda på Arduino.

1. Dela kontaktens tre ledningar.
2. Håll kontakten mot kortet med tummen och placera mitttråden enligt bilden och sträcker dig över för att spåra #10.
3. Klipp tråden till lämplig längd (lämna lite extra att sticka genom hålet).
4. Ta av och tina tråden.
5. Löd den i det angivna hålet.

Kom ihåg att fortsätta trimma överflödig tråd med dina diagonala spolskärare medan du arbetar!

Steg 4: Lägg till Arduino

Det är dags att löda vår första komponent! Observera att för Arduino-, mikrofon- och mikro-USB-breakout måste vi förlödda stiften till var och en av dem. Speciellt för Arduino lödder vi inte alla stiften. Endast en delmängd är nödvändig, och det underlättar vårt liv om det finns några luckor på ena sidan. Följ bilderna noga

1. För att löda stiften på komponenter tycker jag det är lättast att trycka ner tapparna och komponenten ner på en brödbräda innan jag lödder dem. Detta säkerställer att stiften är alla inriktade vertikalt och fyrkantiga med komponenten. Var försiktig så att du inte petar själv! Det är lättast att trycka ner stiften med något plant och fast.
2. Orientera Arduino som visas på bilden. Du kan inkludera en hel rad pinnar längs kanten som börjar med BAT/G/USB.
3. För RST/5V/ARef -kanten, bryt av 4 stift och 6 stift. De 4 stiften går mellan 5V och A0, och de 6 stiften går mellan A4 och 3V.
4. Löd alla stiften en efter en och se till att Arduino sitter perfekt i linje med den svarta plasten.
5. Ta bort den från brödbrädan och kontrollera botten en gång till för att bekräfta att stiften ser ut som på bilden.

Nu är vi redo att lödda den till kretskortet!

1. Placera Arduino som visas på bilden.
2. Se till att datakabeln på LED -kontakten går under A1/A2/A3 -gapet.
3. Använd tejp för att hålla ned komponenten mot kretskortet vid behov och löd den på brädet från undersidan.
4. Trimma bort överflödiga stift med dina diagonala spolskärare. Var försiktig - detta kan skicka de små bitarna av stift som flyger i hög hastighet. Jag skulle rekommendera att du använder någon form av glasögon och riktar brädan ner i papperskorgen, eller möjligen i din andra hand.

Steg 5: Fler komponenter

Nu är vi redo att löda resten av komponenterna till kretskortet.

Först måste vi löda en extra tråd på brädans undersida. Notera den gula tråden på höger sida av den första bilden!

När det är gjort och överskottet trimmat är det dags för mikrofonen.

1. Löd först de tre stiften till mikrofonbrytarkortet. Observera att för den här komponenten är det bra (även önskvärt) att den ligger snett mot kretskortet - notera den högra sidan av den andra bilden. Det enklaste sättet att uppnå detta är att löda in stiften medan de pressas in i ett brödbräda och låta mikrofonbrädan ligga vinklat ned mot brödbrädet.
2. Trimma eventuellt mikrofonpotentiometern. MYCKET noggrant använda en liten skruvmejsel för att rotera potentiometern medurs (indikeras i den tredje bilden). Observera att det är en mycket känslig komponent och lätt kan gå sönder. Det kommer bara att göra en partiell revolution, tvinga det inte längre. Trimning av potentiometern medurs sänker förstärkarens styrka, vilket gör mikrofonen mindre känslig och möjliggör bättre kvalitet i riktigt högljudda miljöer (som en nattklubb eller musikfestival). Observera dock att det kommer att göra det svårare för effekterna att utlösa i tystare miljöer, till exempel att lyssna på musik hemma.
3. Använd en varm limpistol för att lägga ner en klump lim vid den position som anges i den tredje bilden.
4. Tryck på mikrofonen på kretskortet vid den angivna positionen - stiften ska vara på andra raden ner, över spår #17-19.
5. Vänd kretskortet och löd tapparna. Trimma eventuellt överskott.

Nu, låt oss göra Micro USB -breakout.

1. Till skillnad från mikrofonen vill vi att Micro USB -kortet ska vara fyrkantigt med stiften. Detta är så att USB -kabeln lossnar parallellt från kortet när den är ansluten och inte stör kretskortet. Var noga med att stötta upp det medan du lödar stiften, och medan du löd det till brädet. Återigen, se den andra bilden för den sista orienteringen.
2. Du kan återigen använda varmt lim för att förpositionera utbrottet på rätt plats. Stiften ska vara i den nedre raden (INTE de två kraftraderna), över spår #15-19.
3. Förstärk utrymmet under brädan med ytterligare varmt lim efter behov. Detta ger välbehövlig styrka, eftersom porten kan ta emot vridkrafter från den anslutna USB-kabeln.

Slutligen måste vi lödda ner knappen och potentiometern.

1. Börja med knappen. Vidga benen lite och sätt in det i positionen som visas på bilden.
2. Du kan böja benen inåt på undersidan för att hålla knappen på plats.
3. Löd varje ben från toppen av brädet.
4. Sätt nu in potentiometern enligt bilden. Observera att stiften är överst på bilden.
5. Fäst den på brädet tillfälligt med lite tejp och löd den från undersidan av brädet.

Steg 6: Slutlig kabeldragning

Jag ska hålla instruktionerna korta, men vi måste slutföra kablarna på undersidan av brädet.

1. Löd de svarta och gula trådarna längst upp till vänster i den första bilden. Dessa ger det spänningsintervall som potentiometern kommer att mata ut.
2. Löd de svartvita trådarna längst ner till höger i den andra bilden. Dessa tillhandahåller jord- och utgångskablar för mikrofonen.
3. Bekräfta att alla ledningar finns som visas.

Vi är nu klara med undersidan! Du kan eventuellt upptäcka varmt lim strategiskt för att hålla nere trådarna och ge skydd mot shorts - även om jag vanligtvis inte stör mig.

Steg 7: Anslut LED -kontaktens ström

LED -kontakten måste dra ström direkt från USB -ingången. Låt oss få det lödt på plats nu.

1. Håll kontakten nere på kortet med tummen, på dess sista plats (se bild 2).
2. Vi kommer att ta bort en liten längd (1-2 mm) av tråd och lödning som direkt till toppen av de befintliga lödfogarna i den andra från nedre raden.
3. Trimma och ta bort var och en av de två trådarna i enlighet därmed. Som visas på den första bilden ska den nedre tråden fästas på 5V -fogen och den övre tråden ska fästas på GND.
4. Tenn båda de avskalade delarna av tråden.
5. Löd dem försiktigt till befintliga lödfogar. Se till att 5V -kabeln inte ansluter till spåret till vänster om den, eftersom den bär en 3.3V -signal, och det kan döda din Arduino. Det rekommenderas att kontrollera att det inte finns någon konduktivitet mellan de två spåren med en multimeter innan du sätter på kortet.
6. Hetta fast LED -kontakten ordentligt mot brädet och förstärk den med mycket lim.

Bekräfta att din tavla ser ut som bilden!

Steg 8: Anslutning till styrelsen

Det finns två primära sätt att ansluta till kortet.

• För programmering av Arduino, anslut till USB -porten direkt på den (bild 1).
• För att köra lysdioder, anslut till USB -porten längst ner och anslut lamporna (bild 2).

Steg 9: Finisher

Komponenterna är så kompakta som möjligt, så en del av kretskortet förblir tomt. Du kan noggrant klippa bort detta som visas på bilden. Jag är inte säker på det bästa sättet att göra detta exakt - jag använder några kraftiga trådskärare, men du kan nog också använda en bågfil om du var försiktig. Att skära över de befintliga hålen gör det lite lättare.

När du har klippt bort överskottet rekommenderar jag starkt att du slipar ner kanterna och hörnen med lite grovt sandpapper, eftersom kretskortet kan vara ganska skarpt.

Hela denna enhet kan lindas in i ett brett värmekrymptejp med hål skurna för att komma åt kontrollerna och portarna.