Elektrinis drugelis: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Tai labai šaunus daugiaspalvis mano sukurtas drugelis - reikalauja minimalių dalių ir programavimo!

Išskyrus patį drugelį - jame pateikiami labai šaunūs būdai, kaip galite padaryti savo PCB ant silueto namų pjaustytuvo iš reguliariai parduodamos varinės juostos, kurią galima uždėti ant bet kokio tipo paviršiaus!

Akivaizdu, kad kažką panašaus būtų galima lengvai sukurti naudojant komerciškai pagamintą spausdintinę plokštę, bet jei norite sutaupyti išlaidų, jei ją pagaminsite, norite sukurti LED modelius ant nestandartinės medžiagos (pavyzdžiui, veidrodžio ar lango) nei stiklo pluošto PCB) - ar net kažkas su išlenktu paviršiumi - šiuo metodu galima pigiai pritvirtinti vario PCB pėdsakus beveik ant bet kokio paviršiaus.

Tai lengva padaryti, pvz., Šviesos diodams, turintiems didelį švino žingsnį, tačiau tai tampa sunkiau, kai naudojate daugiau smulkių, mažesnių dalių. Taigi šią techniką galima naudoti pasirinktinai-t. Y. Kaip kompiuterį naudoti lentyną („Arduino“), o namuose iškirptą vario ėsdinimą-tose vietose, kur norite itin pritaikyti diodų išdėstymą.

Kurdamas šį projektą naudojau šiuos dalykus:

• „Silhouette Cameo“asmeninis vinilo/popieriaus pjaustytuvas - skirtas PCB kūrimui
• „Arduino UNO“- naudojamas kaip grandinės programuotojas
• Lazerinis pjoviklis dalims (medis - akrilas - bet kas) (jei neturite lazerio, galite naudoti ką nors kita)

Tikrosios dalys yra:

• 1 USD kainuojantis ATTiny75 procesorius
• 22 „NeoPixels“- (nuosekliai valdomi, trijų spalvų šviesos diodai)
• 2x3 antraštė
• Vario folija

Visa programinė įranga buvo padaryta „Arduino IDE“- naudojant „Adafruit NeoPixel“bibliotekas ir „ATTiny“bibliotekas iš valdytojo.

Yra du pagrindiniai būdai, kaip tai išspręsti:

Lengvas būdas: turiu savo plokštę (pvz., „Arduino“), kurią ketinu naudoti šviesos diodams valdyti. Aš ketinu sukurti tik šviesos diodų plokštę - ir prijungsiu ją prie savo arduino.

Sunkesnis (ir pigesnis) būdas: aš viską padarysiu 100%. Man nereikia „Arduino“, o aš ketinu naudoti 1 USD ATTiny85. Tai padaryti yra sunkiau, nes Silouette ar CriCut tipo vinilo pjaustytuvu padaryti visą dailųjį meną yra sunkiau.

1 žingsnis: dizainas

Šviesos diodai yra „NeoPixels“. Tai nuostabūs, individualiai valdomi, daugiapakopiai (pašviesėja), labai ryškūs, RGB LED įrenginiai, turintys tik 4 kaiščius: „VccGndData InData Out“. Taigi idėja yra ta, kad galite juos sujungti grandine, valdydami raudoną-žalią-mėlyną kiekvienos spalvos lygiai - visi iš vieno jūsų procesoriaus kaiščio. Dar geriau, „Adafruit NeoPixel“biblioteka, skirta „Arduino“, suteikia jums paprastą būdą, kaip per kelias sekundes paleisti.

Jei atsisakote kurti savo CPU plokštę pagal šią konstrukciją (naudodami „Arduino“lentyną), jums tereikia pagrindinio „Neopixel“pėdsako (rekomenduojama prie kiekvieno pridėti ir apėjimo dangtelį). Pridedamas „footprint.svg“failas iš esmės yra tai, ko jums reikia norint pradėti. Tai suteiks jums „NeoPixles“ir kondensatorių varinės folijos kontūrus. Galite tai atidaryti tiesiai „Inkscape“, sujungti visus +5 V kaiščius ir visus įžeminimo kaiščius-tada sujungti visus duomenų įvesties ir išvesties kaiščius.

Būtinai paverskite tai tinkamais pjovimo keliais, kuriuos galite naudoti savo vynaliniame pjaustytuve, kaip parodyta aukščiau - ir viskas. Tam net nereikia „tikros“PCB projektavimo programos.

Tai tikrai nėra būtina „NeoPixel“, kur smeigtukai yra gana dideli ir lengvai lituoti, tačiau iš „Kapton“juostos gabalo galima iškirpti lengvą „Soldermask“sluoksnį. Tai atrodys kaip didelis juostelės gabalas su mažais stačiakampiais, iškirptais litavimo pagalvėlėms, kurie turi būti dedami per visą vario plotą.

2 žingsnis: procesoriaus projektavimas

Jei esate ambicingesnis, galite sukurti procesoriaus išgravirus tiesiai į savo vario foliją.

Tai padaryti yra sunkiau dėl mažesnių kaiščių ATTiny85 įrenginyje ir poreikio gauti labai mažus vario folijos ėsdinimus, tačiau tai lengva padaryti.

Tai tikriausiai geriausia padaryti naudojant „tikrą“PCB projektavimo programą (aš naudojau „Eagle“).

Į savo dizainą taip pat įtraukiau maitinimo/derinimo jungtį (ir keletą apėjimo kondensatorių).

Mes daugiau kalbėsime apie tai, kaip sunku pjauti varį tokios mažos geometrijos.

3 žingsnis: sluoksnių kūrimas

4 žingsnis: grandinės surinkimas

Vario pėdsakai gali būti dedami ant jūsų dizaino.

Mano atveju - naudojau lazeriu pjautą medžio gabalą (pridėto SVG failo kontūras).

Aš naudoju ženklų perkėlimo juostą, kad pašalinčiau vario foliją nuo pagrindo ir padėčiau ant medžio. Jei pasirinktumėte Kaptono kailio kaukės sluoksnį - dabar jis būtų perkeltas ant medžio virš vario.

Lituoti ant vario folijos yra šiek tiek sunku, nes, skirtingai nuo įprastos plokštės, varis prilimpa prie pagrindo (medžio) tik klijais, kurie nesulimpa taip stipriai, kaip ir įprastos plokštės varis. Taigi, jei nesate atsargus (ypač kaitinant lituokliui) - kuoperis gali slysti arba pasislinkti. Naudojant „Kapton“litavimo kaukę, varis gali būti šiek tiek laikomas vietoje ir tai padaryti šiek tiek lengviau.

Kitas svarbus dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra tai, kad pranešta, kad „NeoPixels“šiek tiek netoleruoja šilumos pertekliaus. Taigi, kai lituojate, naudokite daug litavimo srauto (aš naudoju nešvarų srauto rašiklį), didžiąją dalį šilumos ir lydmetalio užtepkite ant vario pėdsakų ir greitai pašalinkite šilumą, kai lydmetalis patenka ant „NeoPixel“kaiščio. (Soldermask taip pat padės sumažinti reikalingą lydmetalio kiekį, nes jis nenusileis dengta pėdsakų sritimi).

Man pasirodė lengviausia naudoti mažą taškelį „Tacky Glue“, kad prieš lituodami klijuotumėte „NeoPixels“į vietą. Tai laikė dalis vietoje, todėl litavimas buvo greitesnis ir todėl reikėjo mažiau šilumos. „Tacky Glue“taip pat greitai prilimpa, todėl dalys iš karto po įdėjimo neslysta. Jis miršta (nedideliais kiekiais) iki tam tikros gumos konsistencijos, o tai leidžia pašalinti dalis, jei reikia pakeisti ar pakeisti.

5 veiksmas: pridėkite procesorių

Jei norite patys išgraviruoti procesorių (ir derinimo jungtį), tai yra šiek tiek sunkiau nei daryti šviesos diodus. Priežastis ta, kad geometrija yra mažesnė ir smulkesnė, todėl vinilo pjaustytuvas reikalauja tikslesnių pjūvių.

Radau, kad pjaunant vario folijos juostą, vaškinis popierius, prie kurio juosta yra priklijuota, užtikrina palyginti mažą sukibimą. Tai reiškia, kad kai bandoma mažesnė geometrija, jie linkę slysti ant pagrindo.

Nors aš žaidžiau su daugybe kirpimo nustatymų, geriausias mano rastas sprendimas buvo naudoti pagrindą su stipresniu sukibimu. Vinilas gerai veikia, bet ne taip gerai veikia su ženklų perkėlimo juostele, kad būtų galima nuimti varį nuo vinilo (ir uždėti ant medžio). Galite palikti grandinę ant vinilo, tačiau ji yra linkusi ištirpti, kai lituojama - taigi tai nėra neįmanoma, bet sunkiau surinkti. (Aš naudoju vinilą kaip substratą keliuose skirtinguose dizainuose).

(Skaidrios skaidrios plėvelės ar lakštų apsaugos taip pat veikia - ir yra šiek tiek geresnės, nes yra storesnės. Jie gali būti naudojami dizainui, kai norite laisvai stovinčių grandinių ir nenorite klijų pagrindo pagrindo) - bet vėl jie ištirpsta, nebent lituoti labai atsargiai.

Geriausias sprendimas, kurį radau, buvo naudoti Kaptono juostą kaip pagrindą. Kaptono juosta labai gerai atlaiko litavimo karštį, veikia kaip litavimo kaukė ir yra klijuojama. Vienintelis trūkumas yra tai, kad jis paprastai yra labai plonas. Tiek daug, kad man buvo sunku su juo dirbti, nebent padvigubinau, kad jis taptų dvigubai storesnis ir stipresnis.

Dėl didesnio vario lipnumo virš Kaptono galima iškirpti smulkesnes detales, tokias kaip procesoriaus laidai. Baigęs priklijavau Kaptoną prie galinės medinio drugelio atramos pusės.

6 žingsnis: programinė įranga

Programinė įranga buvo padaryta kaip „Arduino“eskizas, naudojant „Adafruit NeoPixel“biblioteką.

Nors tai gali atrodyti nereikšminga, daug galvota apie drugelio modelius. Kodas buvo parašytas taip, kad kas kelias sekundes keistųsi du režimai:

MODE ONE - Spalvų valymas - įvairių spalvų, greitai besikeičiančių spalvų plovimas. Rinkdamasis „spalvą“- aš naudoju algoritmą, norėdamas išvalyti spalvų „vertes“- kiekviena vertė siunčiama naudojant HSB į RGB konvertavimo funkciją (kai sodrumas ir ryškumas visada buvo maksimalus) - kad būtų pasiektas maksimalus spalvų blizgesys.

ANTIS REŽIMAS - valdo:

• Buvo sukurti 6 arba 8 skirtingi iš anksto nustatyti segmentų grupės „modeliai“. Kodas atsitiktinai pasirinktų vieną iš jų

• Kiekvienas modelis turėjo užpildyti iš anksto nustatytus segmentus viena iš 2, 3 arba 4 skirtingų spalvų. Kiekviena spalva buvo pasirinkta atsitiktine tvarka vienu iš šių dviejų metodų:

  • Pasirinkta iš vienos iš 6 maksimalaus lygio spalvų (raudona, žalia, mėlyna, geltona ir tt).
  • Pasirinktas iš atsitiktinio HUE - (naudojant tą patį atspalvių generatorių pirmojo režimo metu)
• Gautas spalvų raštas buvo paleistas naudojant išblukimo funkciją, kuri užtikrino sklandų išblukimą iš vieno modelio į kitą - ir palaikė jį keletą sekundžių prieš tęsdama kitą.

Abu režimai keičiasi kas 10 ar 15 sekundžių.

7 žingsnis: programavimas

Taigi dabar mūsų PCB yra visiškai naujas ATTiny85 ir turime jį užprogramuoti. Kadangi tam naudojau „Arduino SDK“, turime įrenginyje įdėti ir programą („eskizą“), ir „Arduino“įkrovos įkėlimo programą.

Aš naudoju „Arduino Uno“kaip sistemos programuotoją.

Pridedama schema rodo, kaip prijungiau „Uno“prie savo „ATTiny85“grandinės. Aš iš tikrųjų pasiryžau tai padaryti vienu iš dviejų skirtingų būdų:

1. per derinimo antraštę pridėjau prie lentos
2. per daugybę derinimo bandymų taškų, kuriuos pridėjau prie lentos. Jie gali būti naudojami laikant prie lentos krūvą spyruoklinių kaiščių per lazeriu išpjautą akrilo laikiklį, kuris juos laiko tiksliai.

Padaryti tai:

• Prijunkite „Arduino Uno“prie kompiuterio ir atidarykite „Arduino SDK“.
• Atidarykite integruotą eskizą „Ardunio kaip ISP“. Sukurkite ir atnaujinkite šį eskizą - dabar „Uno“yra IPT.
• „Arduino“lentų tvarkyklėje - įdiekite ATTiny serijos plokštės paketą.
• Uždarykite „Uno“IPT eskizą ir atidarykite „Butterfly“kodo eskizą.
• Pasirinkite „Plokštės tipas“yra ATTiny85 - pasirinkite 8Mhz vidinį osciliatorių.
• „Programuotojui“pasirinkite „Atšaukti kaip IPT“
• Pasirinkite „Įkėlimo įkrovos tvarkyklė“(darykite tai tik PIRMĄ KARTĄ šiam lustui - kartoti nereikėtų)
• Kai tai bus padaryta - dabar galite padaryti „Įkelti programą su IPT“, kad nusiųstumėte eskizą į ATTiny85.

8 žingsnis: galutinis surinkimas

Dar dvi medienos dalys buvo išpjautos lazeriu - drugelio sparnų kontūras. Jie buvo nudažyti matiniais juodais dažais.

Akrilo gabalas buvo „matinis“, šlifuodamas šiurkščiavilnių švitriniu popieriumi. Iš šio akrilo buvo išpjautos atskiros medinės zonos dalys.

Iškirptos akrilo dalys buvo dedamos į viršutinį medinį gabalą. Jie galėjo būti klijuoti, tačiau akrilo pjūvių ir dažų ant medžio nuokrypiai leido juos išlaikyti be klijų.

Tada šie skyriai buvo klijuoti kartu su mažomis „Tacky Glue“dėmėmis, kurios būtų leidusios jas išardyti, jei prireiktų remonto.