Светодиодная лампа для настроения: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Недавно я наткнулся на светодиодный куб Грега Дэвилла. Это отличное произведение искусства. Вдохновленный этим, даже мне захотелось сделать что-то подобное. Но этот был выходом из моей лиги. Я решил делать шаг за шагом и сделал уменьшенную версию LED Cube в качестве лампы настроения. Это может быть хорошей отправной точкой для изучения аппаратного обеспечения, которое в основном состоит из светодиодов и микроконтроллеров, и программного обеспечения для управления ими (создание анимации).

В этом руководстве я покажу вам, как я сделал светодиодный куб, используя популярные светодиоды WS2812.

Давайте начнем

Шаг 1. Вещи, которые вам понадобятся

96 светодиодов WS2812

6x печатных плат

1x Arduino Nano

1x 5V / 1A блок питания

Шаг 2: План

В планах сделать лампу настроения. Я хотел, чтобы это было просто, поэтому я решил использовать популярные светодиоды WS2812 с индивидуальной адресацией. Светодиоды соединены каскадом, что означает, что вы можете управлять любым количеством светодиодов с помощью всего одной сигнальной линии / провода от микроконтроллера. Это значительно упрощает электромонтаж.

Светодиоды доступны только в формате SMD. Итак, следующим шагом будет разработка печатных плат.

Следующим шагом является проектирование и 3D-печать конструкции для удержания печатных плат в форме куба.

Светодиоды будут управляться с помощью Arduino Nano. Последним шагом будет разработка и 3D-печать корпуса для Arduino.

Шаг 3: проектирование печатной платы

Вы можете использовать любое программное обеспечение для проектирования печатных плат. Я использую EasyEDA, так как он подходит для таких новичков, как я. Схему прилагаю. Щелкните здесь, чтобы загрузить файлы Gerber для печатной платы.

Светодиод имеет 4 контакта:

1. ВДД - 5В
2. DOUT - выход сигнала
3. VSS - Земля
4. DIN - вход сигнала

Как упоминалось ранее, светодиоды соединены каскадом, что означает, что сигнал поступает от микроконтроллера к первому светодиоду на выводе DIN. С вывода DOUT сигнал поступает на вывод DIN 2-го светодиода.

При разработке печатных плат я подумал о ручной пайке светодиодов, поэтому я оставил достаточно места между светодиодами, чтобы паяльник мог дотянуться до контактных площадок. Но позже, как вы увидите, я применил пайку оплавлением с моей импровизированной установкой, так как этот метод быстрый и аккуратный (и приятно смотреть), если все сделано правильно.

После того, как вы закончите проектирование печатной платы, получите ее от производителя по вашему выбору. Я выбрал JLCPCB из-за быстрого обслуживания.

Шаг 4: Сборка печатных плат

Сначала я начал вручную паять светодиоды по одному. Результат оказался не лучшим, и светодиоды стали перегреваться, что не является хорошим признаком. Кроме того, это трудоемкий процесс, и пайка 96 светодиодов потребует немало времени.

Самый распространенный метод пайки SMD-компонентов - это пайка оплавлением. В этом методе паяльная паста (смесь припоя и флюса) наносится на контактные площадки на печатной плате, и компоненты размещаются на ней. Затем паяльная паста плавится или оплавляется путем ее нагрева в печи оплавления. Если все сделано правильно, это быстрый и изящный метод.

Использование этого метода означает, что мне потребуется печь для оплавления. Но потом я вспомнил проект Морица Кенига, в котором он использовал старый утюг и Wemos для контроля температуры. Единственное, что у меня было под рукой, это утюг, который все еще использовался. Температура железа достигала около 220 градусов Цельсия при максимальной настройке, а паяльная паста, которую я купил, плавится при 183 градусах. Взглянув на температурный профиль пайки оплавлением из таблицы данных светодиода, мы видим, что максимальная температура (Tp) составляет 240 градусов в течение 10 секунд. Все выглядит многообещающе, поэтому я попробовал.

Я нанёс пасту на подушечки с помощью зубочистки и разместил компоненты. Размещение не имеет решающего значения, поскольку припой подтягивает компоненты на место, когда он плавится. Я поместил печатную плату на утюг, как показано на фото, и включил утюг. Я выключил утюг, когда весь припой расплавился, и снял печатную плату с утюга.

Это сработало!

Шаг 5: Сборка куба

Я напечатал на 3D-принтере конструкцию, которая удерживает печатные платы на месте. 3D-файлы были прикреплены сюда. Вам нужно напечатать 1x скелет и 6x держатель. Прикрепите держатели к задней части печатной платы с помощью суперклея, как показано на рисунке. Затем печатные платы можно зафиксировать на каркасной конструкции. Это фрикционная посадка. Может потребоваться шлифовка.

Выполните электромонтаж, как показано на схеме. Пайка здесь может быть немного сложной.

Шаг 6: Сборка основания

3D файлы для базы были прикреплены сюда. На базе будет размещаться Arduino Nano. Всего к кубу будет идти 3 провода, а именно. DIN, 5V и GND. Я питаю куб через зарядное устройство USB Phone. Убедитесь, что он выдерживает ток не менее 1 А.

Вывод DIN можно подключить к любому из цифровых выводов Arduino. Я выбрал D4.

Шаг 7. Время писать код

А пока я буду использовать пример скетча из библиотеки FastLED. Установите библиотеку с помощью Менеджера библиотек. Откройте DemoReel100 из примеров эскизов. Файл> Примеры> FastLED> DemoReel100

Перед загрузкой кода внесите следующие изменения:

• Определите DATA_PIN (вывод на Arduino, к которому подключен DIN куба) для того, что вы выбрали. В моем случае 4 (цифровой контакт 4)
• Определите LED_TYPE как WS2812
• Определите NUM_LEDS как 96

И нажмите Загрузить!

Шаг 8: наслаждайтесь

Включите лампу и наслаждайтесь ею!

Спасибо, что придерживались конца. Надеюсь, вам всем понравился этот проект и вы узнали что-то новое сегодня. Дай мне знать, если сделаешь его для себя. Подпишитесь на мой канал на YouTube, чтобы увидеть больше таких проектов. Еще раз, спасибо!

Шаг 9: планы на будущее

• Подключение куба к Интернету (IoT) с помощью ESP8266 и уведомление меня всякий раз, когда происходит «событие».
• Создавал собственные анимации.

Финалист конкурса Make it Glow