چراغ خلق LED: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

من اخیراً با یک مکعب LED توسط گرگ داویل برخورد کردم. این یک اثر هنری عالی است. با الهام از آن ، حتی من می خواستم چنین چیزی بسازم. اما این یکی از لیگ من خارج شد. من تصمیم گرفتم که یک قدم بردارم و نسخه کوچکتر LED Cube را به عنوان چراغ خلق ایجاد کردم. این می تواند یک نقطه شروع خوب برای یادگیری سخت افزار ، که بیشتر LED ها و میکروکنترلرها هستند ، و نرم افزار کنترل آنها (ایجاد انیمیشن) باشد.

در این دستورالعمل ، من به شما نشان می دهم که چگونه با استفاده از LED های محبوب WS2812 یک مکعب LED درست کردم.

بیایید شروع کنیم

مرحله 1: چیزهایی که به آنها نیاز خواهید داشت

LED های 96x WS2812

6 برابر PCB

1 برابر آردوینو نانو

منبع تغذیه 1x 5V/1A

مرحله 2: برنامه

برنامه این است که چراغ خلق و خوی بسازیم. من می خواستم آن را ساده نگه دارم و بنابراین تصمیم گرفتم از LED های محبوب WS2812 Individual Addressable استفاده کنم. LED ها به صورت آبشار به هم متصل شده اند ، بدین معنی که شما می توانید هر تعداد LED مورد نیاز خود را تنها با یک خط/سیم سیگنال از میکروکنترلر کنترل کنید. این امر سیم کشی را بسیار آسان می کند.

LED ها فقط در قالب SMD در دسترس هستند. بنابراین ، مرحله بعدی طراحی PCB ها خواهد بود.

مرحله بعدی طراحی و چاپ سه بعدی یک ساختار برای نگهداری PCB ها به شکل یک مکعب است.

LED ها با استفاده از آردوینو نانو کنترل می شوند. آخرین مرحله طراحی و چاپ سه بعدی یک محفظه برای آردوینو خواهد بود.

مرحله 3: طراحی PCB

برای طراحی PCB می توانید از هر نرم افزاری که دوست دارید استفاده کنید. من از EasyEDA استفاده می کنم زیرا برای مبتدیانی مانند من مناسب است. من شماتیک را ضمیمه کرده ام. برای بارگیری فایل های Gerber برای PCB اینجا را کلیک کنید.

LED دارای 4 پین است:

1. VDD - 5V
2. DOUT - خروج از سیستم
3. VSS - زمین
4. DIN - ورود به سیستم

همانطور که قبلاً ذکر شد ، LED ها بصورت آبشار وصل می شوند ، بدین معنی که سیگنال از میکروکنترلر به LED اول در پین DIN وارد می شود. از پین DOUT ، سیگنال به پین DIN LED دوم می رود.

هنگام طراحی PCB ها ، من به این فکر کردم که LED ها را با دست لحیم کنم و بنابراین فاصله کافی بین LED ها را برای رسیدن لحیم کاری به پدها حفظ کرده ام. اما بعداً ، همانطور که ملاحظه می کنید ، من با تنظیم موقتی خود با لحیم کاری مجدد روبرو شدم ، زیرا این روش اگر به درستی انجام شود سریع و مرتب است (و تماشای آن رضایت بخش است).

پس از اتمام طراحی PCB ، آن را از سازنده مورد نظر خود تهیه کنید. JLCPCB را به دلیل سرویس سریع آن انتخاب کردم.

مرحله 4: مونتاژ PCB ها

در ابتدا ، من لحیم کاری LED ها را یکی یکی شروع کردم. نتیجه خوب نبود و LED ها بیش از حد گرم می شدند که نشانه خوبی نیست. همچنین ، این یک فرآیند زمان بر است و لحیم کاری 96 LED نیاز به زمان زیادی دارد.

متداول ترین روش برای لحیم کاری اجزای SMD لحیم کاری Reflow نامیده می شود. در این روش ، خمیر لحیم کاری (مخلوطی از لحیم کاری و شار) روی لنت های روی PCB اعمال می شود و اجزاء روی آن قرار می گیرند. سپس خمیر لحیم کاری با حرارت دادن آن در اجاق گاز مجدد ذوب می شود یا "جوش" می خورد. اگر این روش به درستی انجام شود ، یک روش سریع و مرتب است.

استفاده از این روش به این معنی است که من به یک Reflow Oven نیاز دارم. اما بعداً به یاد پروژه ای از موریتز کونیگ افتادم که در آن از یک آهن صاف قدیمی و Wemos برای کنترل دما استفاده می کرد. تنها چیزی که در دست داشتم یک آهن صاف بود که هنوز در حال استفاده بود. دمای آهن در حداکثر تنظیم به حدود 220 درجه سانتیگراد رسید و خمیر لحیم کاری که خریدم در 183 درجه ذوب می شود. با نگاهی به مشخصات دمای لحیم کاری reflow از برگه داده LED ، می بینیم که حداکثر دما (Tp) 240 درجه به مدت 10 ثانیه است. همه چیز امیدوار کننده به نظر می رسد و بنابراین من آن را امتحان کردم.

من خمیر را با استفاده از یک خلال دندان روی پدها قرار دادم و اجزای آن را قرار دادم. محل قرار دادن آن اهمیت چندانی ندارد زیرا لحیم کاری هنگام ذوب شدن اجزا را در جای خود می کشد. مطابق عکس PCB را روی اتو قرار دادم و اتو را روشن کردم. وقتی تمام لحیم ذوب شد و PCB را از اتو جدا کرد ، اتو را خاموش کردم.

این یک درمان بود!

مرحله 5: مونتاژ مکعب

من یک ساختار سه بعدی را برای نگهداری PCB ها در محل خود چاپ کردم. فایلهای سه بعدی در اینجا پیوست شده است. شما باید 1x Skeleton و 6x Holder را چاپ کنید. همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، نگهدارنده ها را در پشت PCB با استفاده از فوق چسب وصل کنید. سپس می توان PCB ها را روی ساختار اسکلت چسباند. تناسب اصطکاک است. ممکن است نیاز به سنباده زنی باشد.

سیم کشی را همانطور که در طرح نشان داده شده انجام دهید. لحیم کاری در اینجا می تواند کمی مشکل باشد.

مرحله 6: مونتاژ پایه

فایل های سه بعدی برای پایگاه در اینجا پیوست شده است. در این پایگاه آردوینو نانو قرار دارد. در مجموع 3 سیم به مکعب خواهد رفت. DIN ، 5V و GND. من مکعب را از طریق شارژر USB تلفن تغذیه می کنم. مطمئن شوید که بتواند حداقل 1A را کنترل کند.

پین DIN را می توان به هر یک از پین های دیجیتالی آردوینو متصل کرد. من D4 رو انتخاب کردم

مرحله 7: زمان برنامه نویسی

در حال حاضر ، من از یک طرح نمونه از کتابخانه FastLED استفاده می کنم. کتابخانه را با استفاده از مدیریت کتابخانه نصب کنید. DemoReel100 را از نمونه طرح ها باز کنید. فایل> مثالها> FastLED> DemoReel100

قبل از بارگذاری کد ، تغییرات زیر را انجام دهید:

• DATA_PIN (پین روی Arduino که DIN مکعب به آن متصل است) را به هر چیزی که انتخاب کرده اید تعریف کنید. در مورد من ، 4 (پین دیجیتال 4)
• LED_TYPE را WS2812 تعریف کنید
• NUM_LEDS را 96 تعریف کنید

و ، بارگذاری را فشار دهید!

مرحله هشتم: لذت ببرید

لامپ خود را روشن کنید و از خیره شدن به آن لذت ببرید!

متشکرم که تا انتها پایبند بودید. امیدوارم همه شما این پروژه را دوست داشته باشید و امروز چیز جدیدی آموخته باشید. اگر یکی را برای خود درست کردید به من اطلاع دهید. برای پروژه های بیشتر در کانال YouTube من مشترک شوید. باز هم ممنون!

مرحله 9: برنامه های آینده

• اتصال مکعب به اینترنت (اینترنت اشیا) با استفاده از ESP8266 و اطلاع رسانی به من در صورت وقوع "رویداد".
• ساخت انیمیشن های خودم

نفر دوم در مسابقه Make it Glow