نور شب نئوپیکسل: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

در چند هفته کارگاه های الکترونیکی برگزار می کنم ، با محوریت یک پروژه ارزان ، اما مفید در دنیای واقعی. وقتی می خواستم چیزی را بسازم ، می خواستم شامل یک میکروکنترلر ، LED های NeoPixel (زیرا عالی هستند) ، از راه دور قابل کنترل باشد و گزینه های مختلف ساخت را ایجاد کند. همچنین باید کاملاً در Tinkercad شبیه سازی می شد. این پروژه تکامل یافته است.

این دستگاه دارای برخی ویژگی های بسیار جالب در یک دستگاه کوچک است ، قابل تنظیم است و ساخت آن نسبتاً ساده است.

فهرست قطعات:

• برد مدار چاپی (OSHPARK)
• حلقه NeoPixel 12 (Adafruit)
• میکروکنترلر ATtiny85 (DigiKey)
• سیم جامد 22 سنج (DigiKey ، Amazon ، Radio Shack و غیره)
• (اختیاری) گیرنده مادون قرمز (DigiKey)
• (اختیاری ، اما بسیار توصیه می شود) خازن الکترولیتی 1μF (DigiKey)
• (اختیاری) دکمه فشاری (Jameco)
• (اختیاری) 2 x هدر 3 پین مردانه (DigiKey)
• (اختیاری) 2 x جهنده شنت (DigiKey)
• (اختیاری) سوکت DIP 8 پین (DigiKey)
• (اختیاری) هدر زاویه راست 4 پین (DigiKey)
• (اختیاری) کنترل از راه دور IR (آمازون)
• نوار گوریل (آمازون)
• منبع تغذیه دیواری USB (آمازون)

لیست ابزارها:

• لحیم کاری و لحیم کاری
• سیم چین
• استریپر سیمی
• انبر
• قیچی

مرحله 1: طراحی و شبیه سازی

همانطور که قبلاً اشاره کردم ، می خواستم از Tinkercad رایگان برای این پروژه استفاده کنم. من تصمیم گرفتم تا قبل از دست زدن به لوازم الکترونیکی واقعی ، آن را به طور کامل طراحی و آزمایش کنم. این به من اجازه داد تا مطمئن شوم که همه چیز (از جمله سیستم عامل ATtiny85) کار می کند. اینم اون مدار مجازی برای امتحان کردن می توانید "شروع شبیه سازی" را در زیر فشار دهید.

مرحله 2: قسمتهای ضروری

این پروژه برای ایجاد انعطاف پذیری در نحوه ساخت آن طراحی شده است. بنابراین ، بسته به کاری که می خواهید با آن انجام دهید ، ممکن است به همه قسمت ها نیازی نداشته باشید. سه قسمت (و سیم) وجود دارد که کاملاً ضروری هستند. فقط با این موارد می توان چیزی کاربردی ساخت.

حلقه Neopixel 12 - این حلقه دارای دوازده NeoPixel است که می توانند به صورت جداگانه در هر رنگی کنترل شوند.

ATtiny85 - این میکروکنترلر (رایانه کوچک) است که باعث می شود NeoPixels برقصند و با چندین جزء اختیاری (گیرنده مادون قرمز ، دکمه فشاری و غیره) ارتباط برقرار می کند.

برد مدار چاپی - برد مدار چاپی (PCB) تمام اتصالات الکتریکی بین قطعات مورد استفاده را فراهم می کند و ستون فقرات محکم دستگاه است. فایل gerber فشرده ای که برای تولید کننده PCB ارسال می شود در این صفحه است. بسیاری از تولید کنندگان تخته در خارج وجود دارد. در اینجا پیوند سفارش برد از OSHPARK وجود دارد.

سیم جامد 22 سنج - سیم برای اتصال حلقه NeoPixel به PCB استفاده می شود.

مرحله 3: قسمتهای اختیاری

تعدادی قطعه اختیاری وجود دارد که می توانید از جمله آنها را در نظر بگیرید. در اینجا دلیل آن است که شما ممکن است آنها را بخواهید.

گیرنده مادون قرمز - گیرنده مادون قرمز یک جزء واحد است که به شما اجازه می دهد دستگاه را با یک کنترل از راه دور استاندارد IR (به عنوان کنترل از راه دور تلویزیون) کنترل کنید. کنترل از راه دور از تولیدکنندگان مختلف سیگنال های متفاوتی را منتشر می کند ، بنابراین ممکن است سیستم عامل برای تشخیص ریموت شما نیاز به اصلاح داشته باشد ، در صورتی که یکی از آنهایی که من از آن استفاده می کنم نیست.

خازن الکترولیتی 1μF - خازن به عنوان نوعی باتری موقت عمل می کند که می تواند در صورت تغییر ناگهانی جریان الکتریکی مورد نیاز در دستگاه (به عنوان مثال NeoPixels از حالت خاموش به حالت کامل روشن می شود) انرژی اضافی را تأمین کند. همچنین می تواند هنگام استفاده از منبع تغذیه USB ارزان ، ولتاژ دستگاه را کاهش دهد. اگر از منبع تغذیه USB مناسب استفاده می کنید ، می توانید آن را کنار بگذارید.

دکمه فشاری - دکمه فشاری به شما امکان می دهد دستگاه را (با حدس زدن چی؟) با فشار دادن دکمه کنترل کنید.

سربرگ (های) 3 پین مردانه و بلوز شنت - اینها را می توان به جای دکمه فشاری در محل قرار داد تا بر اساس نحوه قرارگیری جامپرهای شانت ، دستگاه پیکربندی شود. هدر 3 پین نر به طور دائم به تخته متصل می شود (لحیم می شود) ، و بلوز شنت روی هدر با فشار مطبوعات قرار می گیرد و می توان به راحتی آن را برداشته و در جای دیگر قرار داد. اگر از یک سرصفحه استفاده شود ، جهنده می تواند بین دو حالت مختلف را انتخاب کند. اگر از هر دو عنوان استفاده شود ، چهار حالت امکان پذیر است.

سوکت DIP 8 پین - سوکت اجازه می دهد تا میکروکنترلر (ATtiny85) برداشته و جایگزین شود تا بعداً در صورت تغییر نحوه عملکرد دستگاه ، مجددا برنامه ریزی شود. اگر می دانید که هرگز نیازی به برنامه ریزی مجدد میکروکنترلر ندارید ، پس نیازی به این کار نیست.

سرصفحه 4 زاویه راست-هدر زاویه راست استفاده می شود اگر می خواهید اتصال USB به جای جانبی ، مستقیماً از پشت دستگاه بیرون بیاید.

مرحله 4: میکروکنترلر را برنامه ریزی کنید

من قصد ندارم در مورد برنامه نویسی میکروکنترلر جزئیات زیادی ارائه دهم ، زیرا دستورالعمل ها به راحتی در جاهای دیگر یافت می شوند (من پیوند زیر را اضافه می کنم). من از یک برد Arduino UNO استفاده کردم تا با استفاده از روشی که در این دستورالعمل توضیح داده شده است به عنوان یک برنامه نویسی برای کنترل کننده عمل کند. در آن ، نقشه های زیر را از پین های آردوینو به پین ATtiny برای برنامه نویسی نشان می دهد:

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

کد منبع نور شب را می توانید در اینجا (https://github.com/cacklestein/led-night-light) پیدا کنید.

مرحله 5: جمع آوری هیئت مدیره (مرحله اولیه اختیاری)

برای سهولت کار ، قطعات باید به ترتیب خاصی به هیئت مدیره اضافه شوند. اگر موقعیت اتصال USB روی برد خوب است ، می توانید بقیه این مرحله را رد کرده و به قسمت بعدی مونتاژ بروید. با این حال ، اگر می خواهید کانکتور پشت تخته بچسبد ، اکنون زمان اضافه کردن هدر زاویه راست است.

ابتدا با جدا کردن اتصال USB از بقیه مدار چاپی شروع کنید. قسمت بزرگتر تخته را با یک دست نگه دارید و از انبردست با یک لبه مستقیم در کنار خط سوراخ سوراخ های کوچک استفاده کنید تا زبانه را با دقت بردارید. برگه را کنار بگذارید. در مرحله بعد به این مورد نیاز خواهید داشت

همانطور که در تصویر نشان داده شده است هدر زاویه راست را در پشت تخته قرار دهید. قسمت پشتی تخته با «123D CIRCUITS» ابریشمی روی آن است (یا شاید باید بگویم «123D CIRC» ، زیرا شما به تازگی «UITS» را قطع کرده اید).

هدر را در جای خود لحیم کرده و لحیم کاری را در بالای تخته بمالید.

با استفاده از برش های سیم خوب ، سربرگ های سربرگ را که از بالای تخته بیرون زده است تا جایی که ممکن است به تخته بچسبانید. این امر بسیار مهم است زیرا این سرنخ ها در جایی در مرکز جایی که ATtiny85 در نهایت به آنجا می رود ، بیمار می شوند.

مرحله 6: سوکت میکروکنترلر را اضافه کنید

اکنون وقت آن است که سوکت DIP 8 پین یا ATINy85 را در جای خود لحیم کنید. من بسیار توصیه می کنم از سوکت استفاده کنید ، زیرا به شما این امکان را می دهد تا ATtiny85 را به راحتی حذف کرده و مجدداً درصورت تمایل به تغییر برنامه متصل کنید. سوکت (یا ATtiny85 با پین 1 نزدیکترین لبه تخته) را از طریق 8 سوراخ منطبق کنید. در بالای صفحه قسمت بالایی صفحه ای است که "مدارهای 123D" روی آن چاپ نشده است. تخته را بچرخانید و آن را صاف روی میز یا محل کار دیگر قرار دهید تا سوکت را در جای خود نگه دارد. پین ها را به تخته بچسبانید. اگر هدر زاویه راست 4 پین را در مرحله قبل اضافه کرده باشید ، آن پین ها تا حدودی در راه خواهند بود. زاویه اتو را به زیر آنها بچسبانید.

مرحله 7: موارد بیشتری اضافه کنید

اکنون زمان اضافه کردن دکمه یا سربرگ (های) جامپر ، گیرنده IR و خازن است.

اگر می خواهید دکمه فشاری داشته باشید ، 4 پین را در سوراخ های زیر سوکت میکروکنترلر در بالای صفحه قرار دهید. متوجه خواهید شد که 6 سوراخ وجود دارد. نگران این موضوع نباشید. از دو سوراخ وسط استفاده نمی شود. تخته را بچرخانید و دکمه فشاری را در جای خود لحیم کنید.

اگر می خواهید به جای آن از جامپرهای شنت استفاده کنید ، دو سربرگ 3 پینی (قسمت کوتاه تر پین ها به سمت پایین) را در این سوراخ ها در سمت بالا وارد کنید. مجدداً تخته را برگردانید و سنجاق ها را در جای خود بچسبانید.

در مرحله بعد ، گیرنده مادون قرمز را از طریق 3 سوراخ در بالای صفحه قرار دهید. جهت آن را با طرح روی صفحه ابریشم مطابقت دهید. آن را تا آنجا که می تواند وارد کنید ، و آن را به عقب خم کنید به طوری که طرف حباب کوچک رو به بالای صفحه باشد. تخته را برگردانید و آن را در جای خود لحیم کنید. با استفاده از برش سیم طول اضافی سنجاق ها را از قسمت پایین پس از لحیم کاری بردارید.

در پایان ، خازن را اضافه کنید. پین های آن از طریق دو سوراخ باقی مانده در بالای گیرنده مادون قرمز قرار می گیرند. نوار سفید در طرف خازن ('-' سمت منفی) رو به روی سوکت ATtiny85 است. مجدداً تخته را برگردانید ، سیم ها را در جای خود لحیم کنید و قسمت اضافی را با برش سیم بکشید.

مرحله 8: حلقه NeoPixel را اضافه کنید

حلقه NeoPixel با استفاده از 4 قطعه سیم جامد 22 سنج و عایق برداشته شده است. با برش قسمتی از سیم به طول حداقل 4 اینچ شروع کنید. برای از بین بردن تمام عایق از سیم کش های سیمی استفاده کنید.

این سیم را به 4 طول مساوی برش دهید. هر سیم را در حدود 1/4 اینچ از یک سر به شکل "L" خم کنید.

با قسمت پایینی تخته رو به بالا ، این سیم ها را در سوراخ های 4 گوشه تخته وارد کنید. قسمت خم شده آنها را از لغزش در تمام طول راه جلوگیری می کند. آنها را در جای خود لحیم کنید و قسمت اضافی خم شده را از قسمت پایین با برش سیم جدا کنید.

تخته را بچرخانید ، و سیمها را با دقت از طریق 4 سوراخ حلقه NeoPixel با NeoPixels رو به روی برد مدار تغذیه کنید. مراقب باشید که سوراخ های حلقه NeoPixel را با حفره های روی صفحه تطبیق دهید. نام سوراخ ها روی هر کدام چاپ شده است. PWR ، GND ، IN و OUT را مطابقت دهید.

حلقه را تا آنجا که ممکن است به برد مدار فشار دهید. همه چیز ممکن است کمی تنگ باشد ، به ویژه در اطراف خازن و سنسور IR. اگر حلقه تا انتها پایین نمی آید ، عرق نکنید.

حلقه را به همان اندازه نزدیک به صفحه مدار نگه دارید ، سیم ها را خم کنید تا همه چیز در جای خود قرار گیرد.

حلقه را به سیم ها بچسبانید و سیم اضافی را با برش سیم جدا کنید.

مرحله 9: برگه اتصال USB را اضافه کنید (مرحله اختیاری)

اگر تصمیم گرفته اید که اتصال USB مستقیماً از پشت باشد ، اکنون زمان آن است که آن را به سربرگ زاویه راست 4 پینی که قبلاً اضافه کرده اید وصل کنید.

سوراخ های زبانه ای را که قبلاً حذف کرده اید روی سربرگ با زاویه راست قرار دهید به طوری که 4 کنتاکت USB مسی رو به روی "CIRC" صفحه و طرف "UITS" زبانه رو به سمت "123D" باشد به

این را در جای خود لحیم کنید.

مرحله 10: ATtiny85 را اضافه کنید

اگر سوکت DIP 8 پین را در جای خود لحیم کرده اید ، اکنون زمان آن است که ATtiny85 را در آن قرار دهید.

ATtiny85 را طوری تراز کنید که گوشه با نقطه نزدیک ترین نقطه سفید روی برد مدار باشد. ATtiny85 را با دقت در محل خود فشار دهید و مطمئن شوید که همه پین ها به جایی که باید می روند.

مرحله 11: اتصال USB را ضخیم کنید

به طور معمول ، تخته های مدار چاپی که به دست می آورید کمی نازک تر از آنچه که از کانکتور USB انتظار می رود ، هستند. یک راه حل ساده برای این کار این است که یک مربع کوچک از نوار Gorilla Tape را بریده و آن را به پشت کانکتور USB اضافه کنید (طرف بدون اتصالات مسی USB!). نوار گوریلا تقریباً دو برابر نوار چسب معمولی ضخامت دارد و برای من کاملاً کار کرد.

مرحله 12: آن را امتحان کنید

چراغ شب جدید خود را به یک آداپتور دیواری USB متصل به برق یا دیگر پریز USB موجود (روی رایانه و غیره) وصل کنید. اگر همه چیز خوب پیش رفت ، باید روشن شود! اگر گیرنده IR اختیاری را اضافه کرده اید و یک کنترل از راه دور دارید که با سیستم عامل کار می کند (مانند ریموت Apple TV در تصاویر) ، می توانید حالت نمایش را تغییر دهید.

متناوبا ، اگر دکمه را نصب کرده اید ، می توانید آن را برای تغییر حالت فشار دهید.

اگر در عوض ، هدرهای جهش شنت را نصب کرده اید ، می توانید جامپرهای شانت را برای تغییر حالت نمایش راه اندازی قرار دهید.

مرحله 13: Shunt Jumper Settings

اگر شما هدرهای جهش شنت را انتخاب کرده اید ، می توانید بر اساس محل قرارگیری جامپرهای شانت ، حالت راه اندازی را تنظیم کنید:

موقعیت چپ A + موقعیت راست A: حالت رنگین کمان چرخشی

موقعیت چپ B + موقعیت راست A: حالت تغییر رنگ

موقعیت چپ A + موقعیت راست B: حالت جرقه ای تصادفی

موقعیت چپ B + موقعیت راست B تغییر حالت جامد رنگی

مرحله 14: استفاده از کنترل از راه دور

من یک کنترل از راه دور ارزان در EBay پیدا کردم که برای کار با روشنایی LED رنگی طراحی شده است. به نظر طبیعی می رسید. من کدهای تولید شده توسط هر دکمه را ضبط کردم و سیستم عامل را تنظیم کردم تا مطابق آن عمل کند. تصویر بالا نشان می دهد که دکمه های مختلف چه کار می کنند.

اگر این ریموت را ندارید ، می توانید کدهای مربوط به اکثر ریموت های دیگر را با استفاده از همان کد منبع آردوینو ، اما در یک آردوینو واقعی ، به جای ATtiny85 پیدا کنید. این برنامه کد مرتبط با هر یک از دکمه های اکثر ریموت های کنسول سریال را خروجی می دهد. برای انجام این کار ، ماژول گیرنده IR را در شکاف هدر پین دیجیتال 2 ، 3 و 4 متصل کنید و لنز رو به بقیه برد قرار دهید.

در تصویر بالا ، کد 0xFD00FF مربوط به دکمه پاور از راه دور IR DFRobot است. در اینجا کد در Tinkercad اجرا می شود. برای امتحان کردن ، روی "کد" ، سپس "سریال مانیتور" و "شروع شبیه سازی" کلیک کنید. در آن مرحله ، می توانید دکمه های کنترل از راه دور مجازی را فشار دهید تا خروجی متن کنسول سریال را مشاهده کنید:

این موارد را برای هر دکمه ریموت خود ثبت کنید. سپس می توانید کد منبع را برای افزودن کدهای دکمه برای ریموت خود تغییر دهید.