Lampada d'atmosfera a LED: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Di recente mi sono imbattuto in un LED Cube di Greg Davill. È una grande opera d'arte. Prendendo ispirazione da esso, anche io volevo fare qualcosa del genere. Ma questo era fuori dalla mia portata. Ho deciso di fare un passo alla volta e ho realizzato una versione molto più piccola di LED Cube come Mood Lamp. Può essere un buon punto di partenza per conoscere l'hardware, che sono principalmente LED e microcontrollori, e il software per controllarli (creando animazioni).

In questo Instructable, ti mostrerò come ho realizzato un LED Cube utilizzando i famosi LED WS2812.

Iniziamo

Passaggio 1: cose di cui avrai bisogno

96 LED WS2812

6x PCB

1x Arduino Nano

1x alimentatore 5V/1A

Passaggio 2: il piano

Il piano è creare una lampada d'atmosfera. Volevo mantenerlo semplice e così ho deciso di utilizzare i famosi LED indirizzabili individualmente WS2812. I LED sono collegati in cascata, il che significa che è possibile controllare quanti LED si desidera con una sola linea/filo di segnale dal microcontrollore. Questo rende il cablaggio molto semplice.

I LED sono disponibili solo in formato SMD. Quindi, il prossimo passo sarà progettare i PCB.

Il prossimo passo è progettare e stampare in 3D una struttura per contenere i PCB a forma di cubo.

I LED saranno controllati utilizzando Arduino Nano. L'ultimo passo sarà progettare e stampare in 3D un contenitore per Arduino.

Passaggio 3: progettazione PCB

Puoi utilizzare qualsiasi software che ti piace per la progettazione di PCB. Sto usando EasyEDA in quanto è adatto a neofiti come me. Ho allegato lo schema. Fare clic qui per scaricare i file Gerber per il PCB.

Il LED ha 4 pin:

1. VDD - 5V
2. DOUT - Uscita segnale
3. VSS - Terra
4. DIN - Segnale in ingresso

Come accennato in precedenza, i LED sono collegati in cascata, il che significa che il segnale arriva dal microcontrollore al 1° LED al pin DIN. Dal pin DOUT, il segnale va al pin DIN del 2° LED.

Durante la progettazione dei PCB, avevo pensato di saldare a mano i LED e quindi ho mantenuto uno spazio sufficiente tra i LED affinché il saldatore raggiunga i pad. Ma in seguito, come vedrai, sono passato alla saldatura a riflusso con la mia configurazione improvvisata poiché questo metodo è rapido e pulito (e soddisfacente da guardare) se eseguito correttamente.

Una volta completata la progettazione del PCB, fallo fabbricare dal produttore di tua scelta. Ho scelto JLCPCB per il suo servizio rapido.

Passaggio 4: assemblaggio dei PCB

All'inizio, ho iniziato a saldare a mano i LED uno per uno. Il risultato non è stato buono e i LED si sono surriscaldati, il che non è un buon segno. Inoltre, è un processo che richiede tempo e la saldatura di 96 LED richiederà molto tempo.

Il metodo più utilizzato per saldare i componenti SMD è chiamato Reflow Soldering. In questo metodo, la pasta saldante (una miscela di saldatura e flusso) viene applicata ai pad sul PCB e i componenti vengono posizionati su di essa. La pasta saldante viene quindi fatta fondere o "rifusione" riscaldandola in un forno di rifusione. Questo è un metodo rapido e accurato se eseguito correttamente.

L'utilizzo di questo metodo significa che avrei bisogno di un forno a rifusione. Ma poi mi sono ricordato di un progetto di Moritz König in cui usava un vecchio ferro da stiro e Wemos per controllare la temperatura. L'unica cosa che avevo a portata di mano era un ferro da stiro che era ancora in uso. La temperatura del ferro ha raggiunto circa 220 gradi Celsius alla sua impostazione massima e la pasta saldante che ho comprato si scioglie a 183 gradi. Dando un'occhiata al profilo della temperatura della saldatura a rifusione dal datasheet del LED, possiamo vedere che la temperatura massima (Tp) è di 240 gradi per 10 sec. Tutto sembra promettente e così ho fatto un tentativo.

Ho applicato la pasta sui cuscinetti usando uno stuzzicadenti e ho posizionato i componenti. Il posizionamento non è critico poiché la saldatura tira i componenti in posizione quando si scioglie. Ho posizionato il PCB sul ferro come mostrato nella foto e ho acceso il ferro. Ho spento il ferro quando tutta la saldatura si è sciolta e ho rimosso il PCB dal ferro.

Ha funzionato a meraviglia!

Passaggio 5: assemblaggio del cubo

Ho stampato in 3D una struttura per tenere in posizione i PCB. I file 3D sono stati allegati qui. Devi stampare 1x scheletro e 6x supporto. Fissare i supporti sul retro del PCB usando la supercolla come mostrato nell'immagine. I PCB possono quindi essere agganciati in posizione sulla struttura dello scheletro. È un accoppiamento ad attrito. Potrebbe essere necessaria la levigatura.

Eseguire il cablaggio come mostrato nello schema. La saldatura può essere un po' complicata qui.

Passaggio 6: assemblaggio della base

I file 3D per la base sono stati allegati qui. La base ospiterà Arduino Nano. Ci saranno un totale di 3 fili che vanno al cubo, vale a dire. DIN, 5V e GND. Sto alimentando il cubo tramite un caricatore per telefono USB. Assicurati che sia in grado di gestire almeno 1A.

Il pin DIN può essere collegato a qualsiasi pin digitale su Arduino. Ho scelto D4.

Passaggio 7: tempo per la codifica

Per ora, userò uno schizzo di esempio dalla libreria FastLED. Installa la libreria utilizzando il Gestore della libreria. Apri il DemoReel100 dagli schizzi di esempio. File > Esempi > FastLED > DemoReel100

Prima di caricare il codice, apporta le seguenti modifiche:

• Definisci DATA_PIN (pin su Arduino a cui è collegato il DIN del cubo) a quello che hai scelto. Nel mio caso, 4 (pin digitale 4)
• Definisci LED_TYPE come WS2812
• Definisci NUM_LEDS come 96

E premi Carica!

Passaggio 8: divertiti

Accendi la tua lampada e divertiti a fissarla!

Grazie per essere rimasto fedele alla fine. Spero che amiate tutti questo progetto e che oggi abbiate imparato qualcosa di nuovo. Fammi sapere se ne fai uno per te. Iscriviti al mio canale YouTube per altri progetti simili. Grazie ancora!

Passaggio 9: piani futuri

• Connettere il cubo a Internet (IoT) utilizzando ESP8266 e avvisarmi ogni volta che si verifica un "evento".
• Creare le mie animazioni.

Secondo classificato al concorso Make it Glow