Luce notturna Neopixel: 14 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Di joshua.brooksFollow Altro dell'autore:

Tra poche settimane terrò alcuni seminari sull'elettronica, incentrati su un progetto del mondo reale economico, ma utile. Quando ho cercato di inventare qualcosa da realizzare, volevo che coinvolgesse un microcontrollore, i LED NeoPixel (perché sono fantastici), che fossero controllabili da remoto e consentissero diverse opzioni di costruzione. Doveva anche essere completamente simulabile in Tinkercad. Questo è il progetto che si è evoluto.

Racchiude alcune funzionalità davvero interessanti in un piccolo dispositivo, è personalizzabile ed è abbastanza semplice da costruire.

Elenco delle parti:

• Circuito stampato (OSHPARK)
• Anello NeoPixel 12 (Adafruit)
• Microcontrollore ATtiny85 (DigiKey)
• Cavo a nucleo pieno calibro 22 (DigiKey, Amazon, Radio Shack, ecc.)
• (opzionale) Ricevitore infrarossi (DigiKey)
• (opzionale, ma altamente consigliato) Condensatore elettrolitico da 1μF (DigiKey)
• (opzionale) Pulsante (Jameco)
• (opzionale) 2 connettori maschio a 3 pin (DigiKey)
• (opzionale) 2 x Shunt jumper (DigiKey)
• (opzionale) Presa DIP a 8 pin (DigiKey)
• (opzionale) Header ad angolo retto a 4 pin (DigiKey)
• (opzionale) Telecomando IR (Amazon)
• Nastro Gorilla (Amazon)
• Alimentatore da parete USB (Amazon)

Elenco strumenti:

• Saldatore e saldatore
• Tronchese
• Spelafili
• Pinze
• Forbici

Passaggio 1: progettazione e simulazione

Come ho detto prima, volevo usare Tinkercad gratuito per questo progetto. Ho deciso di progettarlo completamente e testarlo lì prima di toccare qualsiasi vera elettronica. Questo mi ha permesso di assicurarmi che tutto (incluso il firmware ATtiny85) funzionasse. Ecco quel circuito virtuale. Puoi premere "Avvia simulazione" di seguito per provarlo.

Passaggio 2: le parti necessarie

Questo progetto è progettato per consentire flessibilità nel modo in cui è costruito. Quindi, a seconda di cosa vuoi fare con esso, potresti non aver bisogno di tutte le parti. Ci sono tre parti (e filo) che sono assolutamente necessarie. È possibile costruire qualcosa di funzionale solo con questi.

Neopixel Ring 12: l'anello ha dodici NeoPixel che possono essere controllati individualmente per essere di qualsiasi colore.

ATtiny85 - questo è il microcontrollore (piccolo computer) che fa ballare i NeoPixel e si interfaccia con molti dei componenti opzionali (ricevitore a infrarossi, pulsante, ecc.).

Circuito stampato - il circuito stampato (PCB) fornisce tutti i collegamenti elettrici tra le parti utilizzate ed è la spina dorsale rigida del dispositivo. Il file gerber zippato che viene inviato a un produttore di PCB si trova in questa pagina. Ci sono molti produttori di schede là fuori. Ecco il link per ordinare la tavola da OSHPARK.

Cavo a nucleo solido calibro 22: il cavo viene utilizzato per collegare l'anello NeoPixel al PCB.

Passaggio 3: le parti opzionali

Ci sono una serie di parti opzionali che potresti voler considerare di includere. Ecco perché potresti volerli.

Ricevitore a infrarossi: il ricevitore a infrarossi è un singolo componente che consentirà al dispositivo di essere controllato da un telecomando IR portatile standard (si pensi al telecomando della TV). I telecomandi di diversi produttori emettono segnali diversi, quindi potrebbe essere necessario modificare il firmware per riconoscere il telecomando, se non è uno di quelli che ho usato.

Condensatore elettrolitico da 1μF: il condensatore agisce come una sorta di batteria temporanea che può fornire energia aggiuntiva quando la corrente elettrica necessaria nel dispositivo cambia bruscamente (i NeoPixel passano da spento a completamente acceso, ad esempio). Può anche uniformare la tensione al dispositivo quando si utilizza un alimentatore USB economico. Se stai utilizzando una fonte di alimentazione USB decente, questa può essere omessa.

Pulsante: il pulsante consente di controllare il dispositivo premendo (indovina un po'?) il pulsante.

Connettore(i) maschio a 3 pin e ponticello(i) di derivazione: questi possono essere posizionati al posto del pulsante per consentire la configurazione del dispositivo, in base a come sono posizionati i ponticelli di derivazione. L'intestazione maschio a 3 pin viene collegata in modo permanente (saldata) alla scheda e il ponticello shunt è inserito a pressione sull'intestazione e può essere facilmente rimosso e riposizionato. Se viene utilizzata un'intestazione, il ponticello può selezionare tra due diverse modalità. Se vengono utilizzate entrambe le intestazioni, sono possibili quattro modalità.

Presa DIP a 8 pin - la presa consente di rimuovere e sostituire il microcontrollore (ATtiny85) in modo che possa essere riprogrammato in seguito se si desidera modificare il funzionamento del dispositivo. Se sai che non avrai mai bisogno di riprogrammare il microcontrollore, questo non è necessario.

Intestazione ad angolo retto a 4 pin: l'intestazione ad angolo retto viene utilizzata se si desidera che il connettore USB sporga direttamente dal retro del dispositivo, anziché lateralmente.

Passaggio 4: programmare il microcontrollore

Non entrerò nei dettagli sulla programmazione del microcontrollore, perché le istruzioni si trovano facilmente altrove (includo un collegamento sotto). Ho usato una scheda Arduino UNO per fungere da dispositivo di programmazione per il controller utilizzando il metodo descritto in questo Instructable. In esso, mostra la seguente mappatura dai pin Arduino ai pin ATtiny per la programmazione:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

Il codice sorgente per la luce notturna può essere trovato qui (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Passaggio 5: assemblare la scheda (fase iniziale opzionale)

Le parti dovrebbero essere aggiunte alla scheda in un ordine particolare per semplificare le cose. Se stai bene con la posizione del connettore USB sulla scheda, puoi saltare il resto di questo passaggio e passare alla parte successiva dell'assemblaggio. Tuttavia, se desideri che il connettore sporga dal retro della scheda, ora è il momento di aggiungere l'intestazione ad angolo retto.

Inizia staccando con cura il connettore USB dal resto del circuito stampato. Tieni la parte più grande della tavola con una mano e usa le pinze con un bordo direttamente vicino alla linea di perforazione dei piccoli fori per rimuovere con attenzione la linguetta. Metti da parte la linguetta. ti servirà in un passaggio successivo.

Posiziona l'intestazione ad angolo retto sul lato posteriore del tabellone come mostrato nell'immagine. Il retro della scheda è il lato con "123D CIRCUITS" serigrafato su di esso (o forse dovrei dire "123D CIRC", perché hai appena interrotto "UITS").

Saldare l'intestazione in posizione, applicando la saldatura sul lato superiore della scheda.

Usando un buon tagliafili, taglia i cavi dell'intestazione che sporgono dal lato superiore della scheda il più vicino possibile alla scheda. Questo è importante perché quei cavi si stanno perdendo da qualche parte nel centro di dove alla fine l'ATtiny85 andrà.

Passaggio 6: aggiungere il socket del microcontrollore

Ora è il momento di saldare la presa DIP a 8 pin -OPPURE- l'ATtiny85 in posizione. Consiglio vivamente di utilizzare lo zoccolo, perché consente di rimuovere e ricollegare facilmente l'ATtiny85 nel caso in cui si desideri apportare modifiche al programma in un secondo momento. Inserire lo zoccolo (o l'ATtiny85 con il pin 1 più vicino al bordo della scheda) attraverso gli 8 fori corrispondenti sul lato superiore del tabellone. Il lato superiore è quello senza "Circuiti 123D" stampato su di esso. Capovolgi la scheda e posizionala sul tavolo o su un altro spazio di lavoro per tenere la presa in posizione. Saldare i pin alla scheda. Se hai aggiunto l'intestazione ad angolo retto a 4 pin nel passaggio precedente, quei pin saranno in qualche modo d'intralcio. Angola il ferro per saldare sotto di loro.

Passaggio 7: aggiungi più cose

Ora è il momento di aggiungere le intestazioni del pulsante o del ponticello, il ricevitore IR e il condensatore.

Se vuoi avere il pulsante, inserisci i 4 pin attraverso i fori sotto lo zoccolo del microcontrollore sul lato superiore della scheda. Noterai che ci sono 6 fori. Non preoccuparti di questo. I due fori al centro non verranno utilizzati. Capovolgi la scheda e salda il pulsante in posizione.

Se si desidera utilizzare invece i ponticelli shunt, inserire le due intestazioni a 3 pin (lato più corto dei pin verso il basso) in questi fori sul lato superiore. Ancora una volta, capovolgi la scheda e salda i pin in posizione.

Quindi, inserire il ricevitore a infrarossi attraverso i 3 fori sul lato superiore della scheda. Abbina il suo orientamento al contorno sulla serigrafia. inseriscilo fino in fondo e piegalo all'indietro in modo che il lato con la piccola bolla sia rivolto verso l'alto lontano dal pannello. Capovolgi la scheda e saldala in posizione. Utilizzare tronchesi per rimuovere la lunghezza in eccesso dei perni dal lato inferiore dopo la saldatura.

Infine, aggiungi il condensatore. I suoi perni si inseriscono nei due fori rimanenti sopra il ricevitore a infrarossi. La striscia bianca sul lato del condensatore (lato negativo '-') è rivolta lontano dalla presa ATtiny85. Ancora una volta, capovolgi la scheda, salda i cavi in posizione e ritaglia l'eccesso con un tronchese.

Passaggio 8: aggiungere l'anello NeoPixel

L'anello NeoPixel è fissato utilizzando 4 pezzi di filo solido calibro 22, con l'isolamento rimosso. Inizia tagliando una sezione di filo di almeno 4 pollici di lunghezza. Utilizzare spelafili per rimuovere TUTTO l'isolamento.

Taglia questo filo in 4 lunghezze uguali. Piega ogni filo a forma di "L" a circa 1/4 di pollice da un'estremità.

Con il lato inferiore della scheda rivolto verso l'alto, inserisci questi fili nei fori ai 4 angoli della scheda. La sezione piegata impedirà loro di scivolare completamente. Saldarli in posizione e ritagliare l'eccesso piegato dal lato inferiore con tronchesi.

Capovolgi la scheda e fai passare con attenzione i fili attraverso i 4 fori dell'anello NeoPixel con i NeoPixel rivolti lontano dal circuito. Fare attenzione a far combaciare i fori dell'anello NeoPixel con quelli sulla scheda del circuito. I nomi dei fori sono stampati su ciascuno. Abbina PWR, GND, IN e OUT.

Spingere l'anello il più vicino possibile al circuito stampato. Le cose potrebbero essere un po' strette, specialmente intorno al condensatore e al sensore IR. Se l'anello non scende fino in fondo, non preoccuparti.

Tenendo l'anello il più vicino possibile al circuito, piega i fili per tenere le cose in posizione.

Saldare l'anello ai fili e tagliare il filo in eccesso con tronchesi.

Passaggio 9: aggiungere la scheda del connettore USB (passaggio facoltativo)

Se hai scelto di inserire il connettore USB direttamente sul retro, ora è il momento di collegarlo all'intestazione ad angolo retto a 4 pin che hai aggiunto in precedenza.

Montare i fori della linguetta rimossa in precedenza sull'intestazione ad angolo retto in modo che i 4 contatti USB in rame siano rivolti verso il lato "CIRC" della scheda e il lato "UITS" della linguetta sia rivolto verso il lato "123D".

Saldalo sul posto.

Passaggio 10: aggiungere ATtiny85

Se hai saldato la presa DIP a 8 pin in posizione, ora è il momento di inserire l'ATtiny85.

Allineare l'ATtiny85 in modo che l'angolo con il punto sia il più vicino al punto bianco sulla scheda del circuito. Premi con attenzione l'ATtiny85 in posizione, assicurandoti che tutti i pin vadano dove dovrebbero.

Passaggio 11: addensare il connettore USB

In genere, i circuiti stampati che ottieni saranno un po' più sottili di quanto ci si aspetterebbe da un connettore USB. Una soluzione semplice è tagliare un quadratino di Gorilla Tape e aggiungerlo sul retro del connettore USB (il lato senza i contatti in rame USB!). Il Gorilla Tape è spesso circa il doppio del normale nastro adesivo e ha funzionato perfettamente per me.

Passaggio 12: provalo

Collega la tua nuova luce notturna a un adattatore a muro USB alimentato o a un'altra presa USB disponibile (sul computer, ecc.). Se tutto è andato bene, dovrebbe accendersi! Se hai aggiunto il ricevitore IR opzionale e disponi di un telecomando che funziona con il firmware (come il telecomando Apple TV nelle immagini), puoi modificare la modalità di visualizzazione.

In alternativa, se hai installato il pulsante, puoi premerlo per cambiare modalità.

Se invece sono state installate le intestazioni dei ponticelli shunt, è possibile posizionare i ponticelli shunt per modificare la modalità di visualizzazione all'avvio.

Passaggio 13: impostazioni del ponticello di shunt

Se hai scelto di installare le intestazioni dei ponticelli shunt, puoi impostare la modalità di avvio, in base a dove sono posizionati i ponticelli shunt:

Posizione sinistra A + Posizione destra A: modalità arcobaleno rotante

Posizione sinistra B + Posizione destra A: modalità cambio colore

Posizione sinistra A + Posizione destra B: modalità sparkley casuale

Posizione sinistra B + Posizione destra B Immutata modalità colore solido

Passaggio 14: utilizzo di un telecomando

Ho trovato un telecomando economico su eBay progettato per funzionare con l'illuminazione a LED a colori. Sembrava una scelta naturale. Ho registrato i codici generati da ciascun pulsante e ho impostato il firmware per agire di conseguenza. L'immagine sopra indica cosa fanno i diversi pulsanti.

Se non si dispone di questo telecomando, è possibile trovare i codici associati alla maggior parte degli altri telecomandi utilizzando lo stesso identico codice sorgente Arduino, ma su un vero Arduino, invece dell'ATtiny85. Il programma emette un codice associato a qualsiasi pressione di pulsante della maggior parte dei telecomandi sulla console seriale. Per fare ciò, collegare il modulo ricevitore IR negli slot dell'intestazione del pin digitale 2, 3 e 4, con l'obiettivo rivolto verso il resto della scheda.

Nell'immagine sopra, il codice 0xFD00FF corrisponde al pulsante di accensione remota IR di DFRobot. Ecco il codice in esecuzione in Tinkercad. Per provarlo, fai clic su "Codice", seguito da "Monitor seriale", seguito da "Avvia simulazione". A quel punto, puoi iniziare a premere i pulsanti sul telecomando virtuale per vedere l'output di testo della console seriale:

Registrali per ogni pulsante del tuo telecomando. È quindi possibile modificare il codice sorgente per aggiungere i codici dei pulsanti per il telecomando.