Boomstick - Driver LED animato: 10 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Boomstick è un progetto per creare una stringa animata di LED RGB programmabili, alimentati da un piccolo Arduino e reattivi alla musica. Questa guida si concentra su una configurazione hardware che è possibile assemblare per eseguire il software Boomstick. Questo hardware è di grandi dimensioni per essere inserito in un oggetto indossabile come una veste o un cappuccio dello spirito, o per illuminare la lunghezza di un totem portatile. I componenti includono un microfono (per raccogliere la musica), una manopola (per regolare la luminosità) e un pulsante (per cambiare le animazioni). L'intera unità (compresi i LED) è alimentata da una singola porta micro USB, che può essere collegata a un adattatore a muro oa un caricabatterie USB portatile.

Questo progetto è moderatamente difficile. Dovrai essere a tuo agio nella saldatura e avere la pazienza di lavorare con piccole parti. Il tempo di compilazione totale è di 2+ ore.

Passaggio 1: componenti e strumenti

• PCB per tagliere di dimensioni ridotte Adafruit Perma-Proto - $ 4,50
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5V 16MHz - 9.95
• Amplificatore per microfono elettrete - MAX5566 con guadagno regolabile - $ 6,95
• Scheda breakout USB Micro-B - $ 1,50
• Potenziometro di rifinitura breadboard - 10K - $ 1,25
• Interruttore a pulsante tattile (6 mm)
• Resistore da 10K ohm
• Cavi JST SM a 3 pin - $ 1,50

Tutti i link provengono da Adafruit e sto includendo il prezzo corrente al momento della scrittura (soggetto a modifiche!) Il costo totale dovrebbe essere inferiore a $ 30. Avrai anche bisogno di:

• Striscia NeoPixel RGB: seleziona in base alle esigenze del tuo progetto, ma trovo che 30 LED/m funzioni bene per i dispositivi indossabili
• Articolo indossabile o simile in cui inserire i LED
• Cavo di collegamento di piccolo calibro: trovo che questo set di anime solide di Adafruit funzioni perfettamente
• Saldatore, saldatura, flusso
• Tronchesi diagonali a filo: perfetti per tagliare il filo in eccesso dopo la saldatura
• Spelafili
• Pistola per colla a caldo
• Carta vetrata a grana grossa

Ti consiglio di prendere una batteria USB se stai costruendo un indossabile. Ho avuto tempi di esecuzione decenti (6+ ore con una stringa di 60 LED a piena luminosità) da un Anker PowerCore 10000.

Passaggio 2: preparare la scheda PermaProto

Vogliamo disporre i nostri componenti il più strettamente possibile, e sfortunatamente questo significa che dobbiamo tagliare alcune delle tracce sul PCB, in modo che le diverse parti del circuito non siano collegate tra loro.

1. Tieni il PCB con il testo in posizione verticale, quindi capovolgilo dall'alto verso il basso (in modo che il lato sinistro sia ancora a sinistra).
2. Tagliare con cura le tracce indicate nell'immagine con la punta di un coltello affilato. I tre punteggi nelle tracce verticali sono su #5, 9 e 11.
3. Potrebbe essere necessario segnare la traccia più volte e persino graffiare il PCB per garantire una rottura netta. Notare che le due tracce orizzontali in alto sono più profonde e richiedono più forza di taglio.
4. Facoltativamente, utilizzare un multimetro per verificare che non vi sia conduttività su ciascuno dei tagli della traccia.
5. Facoltativamente, utilizzando delle frese a filo diagonali, ritagliare il quadratino mostrato nell'immagine. Puoi farlo tagliando ciascuno dei 4 lati il più profondamente possibile con il cutter, quindi capovolgendo la tavola e tagliando dall'altro lato. Questo foro dà accesso al potenziometro di trim sulla scheda del microfono quando abbiamo finito.

Passaggio 3: saldare il primo set di cavi

Ci sono molti modi in cui i fili e i componenti in questo progetto potrebbero essere saldati insieme. Tuttavia, l'approccio in questa guida mi è servito bene e ha attraversato alcune iterazioni. L'obiettivo di come è disposto il cablaggio è che non ci siano più di due strati di fili sovrapposti in qualsiasi punto, quindi fai attenzione a seguire attentamente le posizioni e le lunghezze dei fili. In ciascuna delle immagini di questa guida, i fili sono codificati a colori:

• Il rosso indica un filo positivo da 5V.
• Il giallo indica un filo positivo da 3V.
• Il bianco indica un segnale o un cavo dati.
• Il nero indica un filo di terra.

È necessaria una certa cura per preparare e saldare i fili. Questo è il mio processo tipico:

1. Tagliare la lunghezza approssimativa del filo necessaria.
2. Striscia un'estremità: la lunghezza non è troppo importante, poiché in seguito taglierai l'eccesso.
3. Inserire il filo spellato attraverso il primo foro e adagiare il filo nella sua posizione finale.
4. Segna l'isolamento direttamente sul secondo foro con l'unghia del pollice.
5. Rimuovere il filo e spellare l'altra estremità nella posizione della partitura in miniatura.
6. Reinserire il filo e saldare ciascuna estremità.
7. Taglia l'eccesso.

Per questo primo passo, stabiliremo uno strato iniziale di cablaggio prima di aggiungere qualsiasi componente. Ciò renderà le nostre vite un po' più facili in seguito, poiché alcune parti diventeranno inaccessibili per la saldatura e il taglio.

1. Saldare la resistenza da 10K ohm nella posizione indicata.
2. Saldare i fili aggiuntivi nelle posizioni approssimative mostrate nell'immagine. Notare la lunghezza e la curva aggiuntive nei fili nero/rosso.
3. Capovolgi la scheda e ricontrolla le posizioni dei punti di saldatura.

In questa fase collegheremo anche il connettore LED. La sua connessione dati non sarà accessibile una volta che avremo saldato su Arduino.

1. Dividere i tre fili del connettore.
2. Tieni il connettore sulla scheda con il pollice e posiziona il filo centrale come mostrato, allungando la mano per tracciare il numero 10.
3. Tagliare il filo alla lunghezza appropriata (lasciandone un po' in più per infilarsi nel foro).
4. Spellare e stagnare il filo.
5. Saldalo nel foro indicato.

Ricordati di tagliare il filo in eccesso con i tronchesi diagonali mentre lavori!

Passaggio 4: aggiunta di Arduino

È ora di saldare il nostro primo componente! Nota che per Arduino, microfono e breakout micro USB, dobbiamo pre-saldare i pin a ciascuno di essi. Per l'Arduino in particolare, non saldiamo tutti i pin. È necessario solo un sottoinsieme e ci semplifica la vita se ci sono degli spazi vuoti su un lato. Segui attentamente le immagini

1. Per saldare i pin sui componenti, trovo più semplice spingere insieme i pin e il componente su una breadboard prima di saldarli. Questo assicura che i perni siano tutti allineati verticalmente e quadrati con il componente. Fai attenzione a non punzecchiarti! È più facile premere sui perni con qualcosa di piatto e solido.
2. Orienta l'Arduino come mostrato nell'immagine. Puoi includere un'intera fila di pin lungo il bordo che inizia con BAT/G/USB.
3. Per il bordo RST/5V/ARef, rompere 4 pin e 6 pin. I 4 pin vanno tra 5V e A0 e i 6 pin vanno tra A4 e 3V.
4. Saldare tutti i pin uno per uno, assicurandosi che l'Arduino sia perfettamente a filo con la plastica nera.
5. Rimuovilo dalla breadboard e controlla ancora una volta il fondo per confermare che i pin siano come nell'immagine.

Ora siamo pronti per saldarlo al PCB!

1. Posiziona Arduino come mostrato nell'immagine.
2. Assicurati che il cavo dati del connettore LED passi sotto lo spazio A1/A2/A3.
3. Se necessario, utilizzare del nastro adesivo per fissare il componente al PCB e saldarlo alla scheda dal lato inferiore.
4. Taglia i perni in eccesso usando i tronchesi diagonali. Fai attenzione: questo può far volare i piccoli pezzi di spillo ad alta velocità. Consiglierei di indossare un qualche tipo di occhiali e di puntare la tavola nella spazzatura, o forse nell'altra mano.

Passaggio 5: più componenti

Ora siamo pronti per saldare il resto dei componenti al PCB.

Per prima cosa, dobbiamo saldare un filo aggiuntivo sul lato inferiore della scheda. Nota il filo giallo sul lato destro della prima immagine!

Una volta fatto ciò, e l'eccesso tagliato, è il momento per il microfono.

1. Innanzitutto, saldare i tre pin alla scheda breakout del microfono. Nota che per questo componente va bene (anche desiderabile) che sia posizionato ad angolo rispetto al PCB - nota il lato destro della seconda immagine. Il modo più semplice per ottenere ciò è saldare i pin mentre vengono premuti su una breadboard e consentire alla scheda del microfono di essere angolata verso la breadboard.
2. Facoltativamente, tagliare il potenziometro del microfono. MOLTA ATTENZIONE utilizzare un piccolo cacciavite per ruotare il potenziometro in senso orario (indicato nella terza immagine). Nota che è un componente molto delicato e può rompersi facilmente. Farà solo una rivoluzione parziale, non forzarla ulteriormente. Regolando il potenziometro in senso orario si riduce la potenza dell'amplificatore, il che rende il microfono meno sensibile e consente una migliore qualità in ambienti molto rumorosi (come una discoteca o un festival musicale). Tuttavia, tieni presente che renderà più difficile l'attivazione degli effetti in ambienti più silenziosi, come l'ascolto di musica a casa.
3. Usa una pistola per colla a caldo per stendere una goccia di colla nella posizione indicata nella terza immagine.
4. Premi il microfono sul PCB nella posizione indicata - i pin dovrebbero essere sulla seconda fila in basso, attraverso le tracce #17-19.
5. Capovolgi il PCB e salda i pin. Taglia l'eccesso.

Ora, facciamo il breakout Micro USB.

1. A differenza del microfono, vogliamo che la scheda Micro USB sia quadrata con i pin. Questo è così che il cavo USB si stacchi parallelamente dalla scheda quando è collegato e non interferisce con il PCB. Fare attenzione a sostenerlo durante la saldatura dei pin e durante la saldatura alla scheda. Di nuovo, guarda la seconda immagine per l'orientamento finale.
2. Puoi ancora usare la colla a caldo per preposizionare il breakout nella posizione corretta. I pin dovrebbero essere nella riga inferiore (NON le due righe di alimentazione), attraverso le tracce #15-19.
3. Rinforza lo spazio sotto il pannello con ulteriore colla a caldo, se necessario. Ciò fornisce la forza necessaria, poiché la porta può ricevere forze di torsione dal cavo USB collegato.

Infine, dobbiamo saldare il pulsante e il potenziometro.

1. Inizia con il pulsante. Allarga leggermente le gambe e inseriscilo nella posizione mostrata nell'immagine.
2. Puoi piegare le gambe verso l'interno sul lato inferiore per aiutare a tenere il pulsante in posizione.
3. Saldare ciascuna delle gambe dalla parte superiore della scheda.
4. Ora inserisci il potenziometro come mostrato. Notare che i perni sono in alto nell'immagine.
5. Fissalo temporaneamente alla scheda con del nastro adesivo e saldalo dalla parte inferiore della scheda.

Passaggio 6: cablaggio finale

Manterrò le istruzioni brevi, ma dobbiamo finire il cablaggio sul lato inferiore della scheda.

1. Saldare i fili nero e giallo in alto a sinistra nella prima immagine. Questi forniscono la gamma di tensioni che emetterà il potenziometro.
2. Saldare i fili bianco e nero in basso a destra nella seconda immagine. Questi forniscono il cablaggio di massa e di uscita per il microfono.
3. Confermare che tutti i fili siano presenti come mostrato.

Ora abbiamo finito con la parte inferiore! Puoi opzionalmente individuare strategicamente la colla a caldo per tenere premuti i fili e fornire protezione contro i cortocircuiti, anche se di solito non mi preoccupo.

Passaggio 7: cablaggio dell'alimentazione del connettore LED

Il connettore LED deve prelevare energia direttamente dall'ingresso USB. Mettiamolo a posto adesso.

1. Tenere premuto il connettore sulla scheda con il pollice, nella sua posizione finale (vedi figura 2).
2. Staccare una piccola lunghezza (1-2 mm) di filo e saldarlo direttamente nella parte superiore dei giunti di saldatura esistenti nella seconda fila inferiore.
3. Tagliare e spellare di conseguenza ciascuno dei due fili. Come mostrato nella prima immagine, il filo inferiore deve essere collegato al giunto 5V e il filo superiore deve essere collegato a GND.
4. Stagnare entrambe le parti spellate del filo.
5. Saldarli accuratamente ai giunti di saldatura esistenti. Assicurati che il filo da 5 V non si colleghi alla traccia alla sua sinistra, poiché trasporta un segnale a 3,3 V e così facendo potresti uccidere il tuo Arduino. Si consiglia di verificare con un multimetro l'assenza di conduttività tra le due tracce, prima di accendere la scheda.
6. Incolla a caldo il connettore LED saldamente sulla scheda e rinforzalo con abbondante colla.

Conferma che la tua scheda assomigli alla foto!

Passaggio 8: connessione alla scheda

Ci sono due modi principali per connetterti alla scheda.

• Per programmare Arduino, collegarsi alla porta USB direttamente su di esso (figura 1).
• Per far funzionare i LED, collegarsi alla porta USB in basso e collegare i LED (figura 2).

Passaggio 9: ritocchi finali

I componenti sono disposti nel modo più compatto possibile, quindi parte del PCB rimane vuoto. Puoi tagliarlo con cura come mostrato nell'immagine. Non sono sicuro del modo migliore per farlo esattamente: uso alcuni tronchesi per cavi pesanti, ma probabilmente potresti anche usare un seghetto se stai attento. Tagliare i fori esistenti lo rende un po' più facile.

Una volta tagliato l'eccesso, consiglio vivamente di levigare i bordi e gli angoli con della carta vetrata a grana grossa, poiché il PCB può essere piuttosto affilato.

L'intera unità può essere avvolta in un ampio nastro termoretraibile con fori tagliati per accedere ai controlli e alle porte.