Elektrikli Kelebek: 8 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu yaptığım çok havalı, çok renkli bir kelebek - minimum parça ve programlama gerektiriyor!

Kelebeğin kendisinin dışında - her tür yüzeye yerleştirilebilen, piyasada düzenli olarak bulunan bakır banttan bir siluet ev kesici üzerinde kendi PCB'lerinizi yapabileceğiniz çok güzel teknikler gösterir!

Açıkçası - bunun gibi bir şey ticari olarak yapılmış bir baskılı devre kartı ile kolayca oluşturulabilir - ancak bir tane yaptırma masrafından kurtulmak istiyorsanız, standart olmayan bir malzeme (bir ayna veya pencere gibi) üzerinde LED desenleri oluşturmak istersiniz. bir fiberglas PCB'den daha fazla) - veya kavisli bir yüzeye sahip bir şey bile - bu yöntem, bakır PCB izlerini hemen hemen her türlü yüzeye ucuza yapıştırmak için kullanılabilir.

Bu, LED'ler gibi büyük kurşun aralıkları olan şeyler için kolayca yapılabilir - ancak daha ince, daha küçük eğimli parçalar kullandıkça zorlaşır. Dolayısıyla bu teknik seçici olarak kullanılabilir - yani bilgisayar olarak kullanıma hazır bir tahta (Arduino) ve LED'leri yerleştirmede aşırı özelleştirme istediğiniz yerler için evde kesilmiş bakır oymalar kullanın.

Bu projeyi oluşturmak için aşağıdakileri kullandım:

• Silhouette Cameo kişisel vinil/kağıt kesici - PCB oluşturmak için
• Arduino UNO - devre içi programlayıcı olarak kullanılır
• Parçalar için lazer kesici (ahşap - akrilik - herhangi bir şey) (lazeriniz yoksa başka bir şey kullanabilirsiniz)

Gerçek parçalar şunlardır:

• 1 $ ATTiny75 işlemci
• 22 NeoPiksel - (seri kontrollü, üç renkli LED'ler)
• 2x3 başlık
• Bakır folyo

Tüm yazılımlar Arduino IDE'de - Adafruit NeoPixel kütüphaneleri ve Board Manager'dan ATTiny kütüphaneleri kullanılarak yapıldı.

Buna yaklaşmanın iki temel yolu vardır:

Kolay Yol: LED'leri kontrol etmek için kullanacağım kendi kartım (Arduino gibi) var. Sadece LED'ler için bir PCB oluşturacağım - ve bunu arduinoma bağlayacağım.

Daha zor (ve daha ucuz) Yol: Her şeyi %100 kendim yapacağım. Arduino'ya ihtiyacım yok ve bunun yerine 1 $ ATTiny85 kullanacağım. Bu daha zordur çünkü tüm ince perdeli resimleri bir Silouette veya CriCut tipi vinil kesici üzerinde yapmak daha zordur.

Adım 1: Tasarım

LED'lerin her biri NeoPixel'dir. Bunlar harika, tek tek kontrol edilebilir, çok seviyeli (parlak), çok parlak, sadece 4 pinli RGB LED cihazlardır: VccGndData InData Out. Yani fikir, bireysel Kırmızı-Yeşil-Maviyi kontrol ederken onları zincirleme olarak bağlayabilmenizdir. her birinin renk seviyeleri - hepsi CPU'nuzdaki tek bir pinden. Daha da iyisi, Arduino için Adafruit NeoPixel kitaplığı, bunları saniyeler içinde çalıştırmanız için size hazır bir yol sunar.

CPU kartınızı bu tasarımda tasarlamayı bırakıyorsanız (kullanıma hazır bir Arduino kullanarak), tek ihtiyacınız olan Neopikselin temel bir ayak izidir (her birine bir baypas kapağı eklemeniz önerilir). Ekteki ayak izi.svg dosyası, temel olarak başlamak için ihtiyacınız olan şeydir. Bu size NeoPixles ve kapasitörler için bakır folyonun ana hatlarını verecektir. Bunu doğrudan Inkscape'de açabilir, tüm +5v pinlerini ve tüm Ground pinlerini birbirine bağlayabilir ve ardından tüm veri giriş ve veri çıkış pinlerini birbirine zincirleyebilirsiniz.

Bunu, yukarıda gösterdiğim gibi vynal kesicinizde kullanabileceğiniz uygun kesim yollarına dönüştürdüğünüzden emin olun - ve bitirdiniz. Bunu yapmak için "gerçek" bir PCB tasarım programına bile ihtiyacınız yok.

Pimlerin oldukça büyük ve lehimlenmesi kolay olan bir NeoPixel için gerçekten gerekli değildir - ancak bir parça Kapton banttan kolay bir Soldermask katmanı kesilebilir. Bu, tüm bakır alanınızın üzerine yerleştirilecek lehim pedleri için bazı küçük dikdörtgenler kesilmiş büyük bir bant parçası gibi görünecektir.

Adım 2: CPU Tasarımı

Daha hırslıysanız, bakır folyonuzda CPU'nun kendisi için gravürler oluşturabilirsiniz.

ATTiny85 cihazındaki daha küçük pimler ve çok küçük bakır folyo aşındırma ihtiyacı nedeniyle bunu yapmak daha zordur, ancak kolayca yapılabilir.

Bu muhtemelen en iyi "gerçek" bir PCB tasarım programında yapılır (Eagle kullandım).

Ayrıca tasarımıma bir güç/hata ayıklama konektörü (ve birkaç baypas kapasitörü) ekledim.

Bu kadar küçük geometrilerde bakırı kesmenin zorluğu hakkında daha fazla konuşacağız.

3. Adım: Katmanlar Oluşturma

Adım 4: Devre Montajı

Bakır izleri tasarımınıza yerleştirilebilir.

Benim durumumda - lazerle kesilmiş bir tahta parçası kullandım (ekteki SVG dosyasının ana hatları).

Bakır folyoyu desteğinden çıkarmak ve ahşabın üzerine yerleştirmek için işaret transfer bandı kullandım. Bir Kapton lehim maskesi katmanı yapmayı seçtiyseniz - şimdi bakırın üzerindeki tahtaya aktarılacaktır.

Bakır folyo üzerine lehim yapmak biraz zordur, çünkü normal bir devre kartından farklı olarak, bakır, normal bir devre kartının bakırına sahip olduğu kadar sert yapışmayan yapışkanıyla alt tabakaya (ahşap) yapışır. Bu nedenle, dikkatli değilseniz (özellikle bir havyanın sıcaklığı altında) - bakır kayabilir veya kayabilir. Bir Kapton lehim maskesi kullanmak, bakırın biraz yerinde kalmasına yardımcı olacak ve bunu biraz daha kolaylaştıracaktır.

Dikkat edilmesi gereken bir başka büyük şey de, NeoPixels'in aşırı ısıya karşı biraz hoşgörüsüz olduğu bildirildi. Bu nedenle, lehimleme yaparken bol miktarda lehim tozu kullanın (temiz olmayan bir flux kalemi kullanıyorum), ısının ve lehimin çoğunu bakır izine uygulayın ve lehim NeoPixel pimine aktığında ısıyı hızla çıkarın. (Lehim maskesi, izin kaplı alanından aşağı akmayacağından gerekli lehim miktarını da azaltmaya yardımcı olacaktır).

NeoPixels'i lehimlemeden önce yerine yapıştırmak için küçük bir "Yapışkan Tutkal" noktası kullanmanın en kolay yolunu buldum. Bu, parçaları yerinde tuttu, lehimlemeyi daha hızlı hale getirdi ve böylece daha az ısı gerektiriyordu. Yapışkan Tutkal ayrıca hızlı bir şekilde yapışır ve parçaların yerleştirildikten hemen sonra kaymamasını sağlar. Herhangi bir değiştirme veya yeniden işleme gerektiğinde parçaların çıkarılmasına izin veren sakızlı bir kıvamda (küçük miktarlarda) ölür.

Adım 5: CPU'yu Ekleme

CPU (ve hata ayıklama konektörü) için kendi gravürlerinizi yapmak istiyorsanız, bu LED'leri yapmaktan biraz daha zordur. Bunun nedeni, içerdiği geometrilerin daha küçük ve daha ince olması ve vinil kesicinizden daha hassas kesimler gerektirmesidir.

Bakır folyo bandı keserken, bandın yapıştığı mumlu kağıdın nispeten az yapışma sağladığını buldum. Bu, daha küçük geometriler denendiğinde, destek üzerinde kayma eğiliminde oldukları anlamına gelir.

Çok sayıda kesme ayarıyla oynamama rağmen, bulduğum en iyi çözüm, daha güçlü yapışma özelliğine sahip bir alt tabaka kullanmaktı. Vinil iyi çalışır, ancak bakırın vinilden çıkarılmasını (ve ahşabın üzerine yerleştirilmesini) sağlamak için işaret transfer bandı ile kolayca iyi çalışmaz. Devreyi vinil üzerinde bırakabilirsiniz, ancak lehimlendiğinde erime eğilimi gösterir - bu nedenle imkansız değil, montajı daha zordur. (Birkaç farklı tasarımda alt tabaka olarak vinil kullandım).

(Şeffaf şeffaf film veya tabaka koruyucular da işe yarar - ve daha kalın oldukları için biraz daha iyidirler. Bunlar, bağımsız devreler istediğinizde ve arkası yapışkanlı bir alt tabaka istemediğinizde tasarımlar için kullanılabilir) - ama yine, lehimlenmedikçe erirler. çok dikkatli.

Bulduğum en iyi çözüm, alt tabaka olarak Kapton bandını kullanmaktı. Kapton bant, lehimleme ısısına son derece iyi dayanır, bir lehim maskesi görevi görür ve arkası yapışkanlıdır. Tek dezavantajı, genellikle çok ince olmasıdır. O kadar ki, iki kat daha kalın ve güçlü yapmak için ikiye katlamadıkça onunla çalışmakta zorlandım.

Bakırın Kapton üzerindeki daha yüksek yapışma gücü ile CPU kabloları gibi daha ince detaylar kesilebilir. Bittiğinde, Kapton'u ahşap kelebek desteğinin arka tarafına yapıştırdım.

6. Adım: Yazılım

Adafruit NeoPixel kütüphanesi kullanılarak yazılım Arduino taslağı olarak yapılmıştır.

Önemsiz gibi görünse de, kelebeğin desenleri üzerinde çok düşünüldü. Kod, birkaç saniyede bir iki mod arasında geçiş yapmak için yazılmıştır:

BİRİNCİ MOD - Renkli silme - farklı renklerin aşağı yukarı yıkanması, hızla değişen renkler. Bir "renk" seçerken - maksimum renk parlaklığı elde etmek için renk "değerleri" - her değer bir HSB'den RGB'ye dönüştürme işlevi aracılığıyla gönderilen (doygunluk ve parlaklığın her zaman maksimum olduğu) - arasında silmek için bir algoritma kullandım.

MOD İKİ - Çalıştıran:

• 6 veya 8 farklı önceden belirlenmiş segment grubu "desenleri" oluşturuldu. Kod bunlardan birini rastgele seçecekti.

• Her desen, önceden belirlenmiş segmentlerin 2, 3 veya 4 farklı renkten birinde doldurulmasını gerektiriyordu. Her renk, bu iki yöntemden biri ile rastgele seçildi:

  • 6 maksimum seviye renkten (kırmızı, yeşil, mavi, sarı, vb.) birinden seçilmiştir.
  • Rastgele bir HUE'dan seçildi - (Mode Bir'de aynı ton oluşturucu kullanılarak)
• Ortaya çıkan renk deseni, bir desenden diğerine yumuşak bir solma sağlayan ve bir sonrakine geçmeden önce birkaç saniye orada tutan bir solma işlevinden geçirildi.

İki mod her 10 veya 15 saniyede bir değişiyordu.

Adım 7: Programlama

Şimdi PCB'mizde yepyeni bir ATTiny85 var ve onu programlamamız gerekiyor. Bunun için Arduino SDK kullandığım için hem programı ("sketch") hem de Arduino bootloader'ı cihaza yerleştirmemiz gerekiyor.

Sistem İçi Programcı olarak bir Arduino Uno'nun kendisini kullandım.

Ekteki şema, Uno'yu ATTiny85 devreme nasıl bağladığımı gösteriyor. Aslında bunu iki farklı yoldan yapmak için hükümler hazırladım:

1. tahtaya eklediğim bir hata ayıklama başlığı aracılığıyla
2. tahtaya eklediğim bir sürü hata ayıklama test noktası aracılığıyla. Bunlar, bir grup yaylı pimi, onları tam konumunda tutan lazerle kesilmiş bir akrilik tutucu aracılığıyla tahtaya tutarak kullanılabilir.

Bunu yapmak için:

• Arduino Uno'yu bilgisayarınıza bağlayın ve Arduino SDK'sını açın.
• Yerleşik "Ardunio as an ISP" taslağını açın. Bu taslağı derleyin ve güncelleyin - şimdi Uno bir ISS'dir.
• Arduino "Boards Manager" da - ATTiny serisi için kart paketini kurun.
• Uno ISP taslağını kapatın ve Kelebek kodu için taslağınızı açın.
• ATTiny85 olan "Board Type" seçeneğini seçin - 8Mhz Dahili Osilatör seçin.
• "Programcı" için "ISP olarak Uno"yu seçin
• "Yükleme Önyükleyicisini Yükle"yi seçin (bunu bu çip için yalnızca İLK KEZ yapın - tekrarlamak gereksiz olmalıdır)
• Bu yapıldıktan sonra - artık çiziminizi ATTiny85'e göndermek için "ISP ile Program Yükle" yapabilirsiniz.

Adım 8: Son Montaj

Lazerle kesilmiş iki tahta parçası daha - kelebek kanatlarının bir taslağı. Mat siyah boya ile boyanmışlardır.

Bir akrilik parçasına, iri taneli zımpara kağıdı ile zımparalanarak "buzlu" bir görünüm verildi. Ahşap alanın tek tek bölümleri bu akrilikten kesildi.

Kesilen akrilik kesitler en üstteki ahşap parçaya yerleştirildi. Yapıştırılabilirlerdi, ancak akrilik kesimlerin ve ahşap üzerindeki boyanın toleransları, tutkalsız kalmalarına izin verdi.

Bu bölümler daha sonra küçük noktalar halinde Yapışkan Yapıştırıcı ile yapıştırıldı - bu, onarım gerektiğinde sökülmelerine izin verecekti.