Neopixel Night Light: 14 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Подписаться Другие автора:

Через несколько недель я провожу несколько семинаров по электронике, посвященных недорогому, но полезному реальному проекту. Когда я пытался придумать что-то, я хотел, чтобы он включал микроконтроллер, светодиоды NeoPixel (потому что они потрясающие), чтобы было удаленно управлять и позволять различные варианты сборки. Это также должно было быть полностью симулируемым в Tinkercad. Это проект, который развился.

Он объединяет в себе несколько действительно интересных функций в небольшое устройство, настраивается и довольно прост в сборке.

Список деталей:

• Печатная плата (ОШПАРК)
• Кольцо NeoPixel 12 (Adafruit)
• Микроконтроллер ATtiny85 (DigiKey)
• Сплошной провод 22 калибра (DigiKey, Amazon, Radio Shack и т. Д.)
• (опционально) Инфракрасный приемник (DigiKey)
• (необязательно, но настоятельно рекомендуется) Электролитический конденсатор 1 мкФ (DigiKey)
• (дополнительно) Кнопка (Jameco)
• (опционально) 2 штекерных 3-контактных разъема (DigiKey)
• (опционально) 2 шунтирующих перемычки (DigiKey)
• (опционально) 8-контактный разъем DIP (DigiKey)
• (опционально) 4-контактный прямоугольный разъем (DigiKey)
• (опционально) ИК-пульт дистанционного управления (Amazon)
• Лента гориллы (Amazon)
• Настенный блок питания USB (Amazon)

Список инструментов:

• Паяльник и припой
• Кусачки
• Инструмент для зачистки проводов
• Плоскогубцы
• Ножницы

Шаг 1: Дизайн и моделирование

Как я упоминал ранее, я хотел использовать для этого проекта бесплатную версию Tinkercad. Я решил полностью спроектировать и протестировать его там, прежде чем прикасаться к какой-либо реальной электронике. Это позволило мне убедиться, что все (включая прошивку ATtiny85) будет работать. Вот эта виртуальная трасса. Вы можете нажать «Начать моделирование» ниже, чтобы попробовать.

Шаг 2: необходимые детали

Этот проект разработан, чтобы обеспечить гибкость в том, как он построен. Таким образом, в зависимости от того, что вы хотите с ним делать, вам могут не понадобиться все части. Совершенно необходимы три части (и провод). Из них можно построить что-то функциональное.

Neopixel Ring 12 - кольцо имеет двенадцать NeoPixels, которые можно индивидуально контролировать, чтобы он был практически любого цвета.

ATtiny85 - это микроконтроллер (крошечный компьютер), который заставляет NeoPixels танцевать и взаимодействует с несколькими дополнительными компонентами (инфракрасный приемник, кнопка и т. Д.).

Печатная плата - печатная плата (PCB) обеспечивает все электрические соединения между используемыми частями и является жесткой основой устройства. На этой странице находится заархивированный файл gerber, который отправляется производителю печатной платы. Есть много производителей плат. Вот ссылка для заказа платы в OSHPARK.

Сплошной провод 22 калибра - провод используется для подключения кольца NeoPixel к печатной плате.

Шаг 3. Дополнительные детали

Есть ряд дополнительных частей, которые вы, возможно, захотите включить. Вот почему они могут вам понадобиться.

Инфракрасный приемник - инфракрасный приемник представляет собой отдельный компонент, который позволяет управлять устройством с помощью стандартного портативного ИК-пульта дистанционного управления (например, пульта дистанционного управления от телевизора). Пульты дистанционного управления от разных производителей излучают разные сигналы, поэтому, возможно, потребуется изменить прошивку, чтобы распознать ваш пульт, если он не один из тех, которые я использовал.

Электролитический конденсатор 1 мкФ - конденсатор действует как своего рода временная батарея, которая может обеспечивать дополнительную мощность при резком изменении необходимого электрического тока в устройстве (например, NeoPixels переключается с выключенного на полный). Он также может выравнивать напряжение на устройстве при использовании дешевого источника питания USB. Если вы используете приличный источник питания USB, это можно не учитывать.

Кнопка - кнопка позволяет управлять устройством (угадайте, что?) Нажатием кнопки.

Штекерный 3-контактный разъем (-ы) и шунтирующие перемычки - их можно установить вместо кнопки, чтобы можно было настроить устройство в зависимости от того, как расположены шунтирующие перемычки. Штекерный 3-контактный разъем постоянно подключается (припаян) к плате, а шунтирующая перемычка запрессовывается на разъеме и может быть легко снята и перемещена. Если используется один заголовок, то перемычка может выбирать между двумя разными режимами. Если используются оба заголовка, возможны четыре режима.

8-контактный разъем DIP - разъем позволяет снимать и заменять микроконтроллер (ATtiny85), чтобы его можно было перепрограммировать позже, если вы хотите изменить принцип работы устройства. Если вы знаете, что вам никогда не потребуется перепрограммировать микроконтроллер, то в этом нет необходимости.

4-контактный прямоугольный разъем - прямоугольный разъем используется, если вы хотите, чтобы разъем USB выходил прямо из задней части устройства, а не сбоку.

Шаг 4: запрограммируйте микроконтроллер

Я не собираюсь вдаваться в подробности программирования микроконтроллера, потому что инструкции легко найти в другом месте (я включаю ссылку ниже). Я использовал плату Arduino UNO в качестве устройства программирования для контроллера, используя метод, описанный в этой инструкции. В нем показано следующее сопоставление контактов Arduino с контактами ATtiny для программирования:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8
• Земля Arduino → ATtiny Pin 4
• Вывод 10 Arduino → Вывод 1 ATtiny
• Вывод 11 Arduino → Вывод 5 ATtiny
• Вывод 12 Arduino → вывод 6 ATtiny
• Вывод 13 Arduino → Вывод 7 ATtiny

Исходный код ночника можно найти здесь (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Шаг 5: Соберите доску (необязательный начальный шаг)

Детали следует добавлять на доску в определенном порядке, чтобы упростить задачу. Если вас устраивает расположение разъема USB на плате, вы можете пропустить оставшуюся часть этого шага и перейти к следующей части сборки. Однако, если вы хотите, чтобы разъем торчал с тыльной стороны платы, сейчас самое время добавить прямоугольный заголовок.

Начните с осторожного отсоединения разъема USB от остальной печатной платы. Возьмитесь за большую часть доски одной рукой и с помощью плоскогубцев расположите один край непосредственно рядом с линией перфорации крошечных отверстий, чтобы осторожно удалить язычок. Отложите вкладку в сторону. вам это понадобится на более позднем этапе.

Разместите прямоугольный заголовок на обратной стороне доски, как показано на рисунке. Задняя часть платы - это сторона с шелкографией «123D CIRCUITS» (или, возможно, я должен сказать «123D CIRC», потому что вы только что сломали «UITS»).

Припаяйте разъем на место, нанеся припой на верхнюю часть платы.

Используя хорошие кусачки, отрежьте провода заголовка, выступающие с верхней стороны платы, как можно ближе к плате. Это важно, потому что эти выводы выходят где-то в центре того, куда в конечном итоге пойдет ATtiny85.

Шаг 6: Добавьте разъем микроконтроллера

Пришло время припаять либо 8-контактный DIP-разъем -ИЛИ- ATtiny85 на место. Я настоятельно рекомендую использовать сокет, потому что он позволяет легко снять и снова подключить ATtiny85 на случай, если вы захотите внести изменения в программу позже. Вставьте сокет (или ATtiny85 с контактом 1, ближайшим к краю платы) через соответствующие 8 отверстий. на верхней стороне доски. Верхняя сторона без надписи «123D Circuits». Переверните доску и положите ее плашмя на стол или другое рабочее место, чтобы гнездо удерживалось на месте. Припаиваем контакты к плате. Если вы добавили 4-контактный прямоугольный заголовок на предыдущем шаге, эти контакты будут несколько мешать. Подогните утюг, чтобы припаять под них.

Шаг 7: Добавьте больше вещей

Пришло время добавить кнопку или перемычки, ИК-приемник и конденсатор.

Если вы хотите иметь кнопку, вставьте 4 контакта в отверстия под разъемом микроконтроллера на верхней стороне платы. Вы заметите, что есть 6 отверстий. Не беспокойся об этом. Два отверстия посередине не будут использоваться. Переверните плату и припаяйте кнопку на место.

Если вы хотите использовать вместо этого шунтирующие перемычки, вставьте два 3-контактных разъема (более короткая сторона контактов направлена вниз) в эти отверстия на верхней стороне. Снова переверните плату и припаяйте контакты на место.

Затем вставьте инфракрасный приемник через 3 отверстия на верхней стороне платы. Совместите его ориентацию с контуром на шелкографии. вставьте его до упора и отогните так, чтобы сторона с маленьким пузырем была обращена вверх от доски. Переверните плату и припаяйте ее на место. Используйте кусачки, чтобы удалить лишнюю длину контактов с нижней стороны после пайки.

Наконец, добавьте конденсатор. Его штифты проходят через оставшиеся два отверстия над инфракрасным приемником. Белая полоса на стороне конденсатора (отрицательная сторона '-') обращена в сторону от гнезда ATtiny85. Снова переверните плату, припаяйте провода на место и отрежьте лишнее кусачками.

Шаг 8: добавьте кольцо NeoPixel

Кольцо NeoPixel крепится с помощью 4 кусков одножильного провода 22 калибра с удаленной изоляцией. Начните с отрезания куска проволоки длиной не менее 4 дюймов. Используйте инструменты для зачистки проводов, чтобы удалить ВСЮ изоляцию.

Разрежьте эту проволоку на 4 равных отрезка. Согните каждую проволоку в форме буквы «L» примерно на 1/4 дюйма от одного конца.

Повернув плату нижней стороной вверх, вставьте эти провода в отверстия в 4-х углах платы. Изогнутая часть не даст им проскользнуть насквозь. Припаяйте их на место и обрежьте излишки загнутых частей с нижней стороны кусачками.

Переверните плату и осторожно протяните провода через 4 отверстия кольца NeoPixel так, чтобы NeoPixels были направлены в сторону от печатной платы. Будьте осторожны, чтобы совместить отверстия кольца NeoPixel с отверстиями на печатной плате. Названия отверстий напечатаны на каждом. Совместите PWR, GND, IN и OUT.

Прижмите кольцо как можно ближе к монтажной плате. Все может быть немного тесновато, особенно вокруг конденсатора и ИК-датчика. Если кольцо не опускается до конца, не переживайте.

Удерживая кольцо как можно ближе к монтажной плате, согните провода, чтобы они удерживались на месте.

Припаяйте кольцо к проводам и обрежьте лишний провод кусачками.

Шаг 9: Добавьте вкладку USB-разъема (необязательный шаг)

Если вы выбрали USB-разъем прямо из задней части, сейчас самое время прикрепить его к 4-контактному прямоугольному разъему, который вы добавили ранее.

Вставьте отверстия вкладки, которую вы удалили ранее, на прямоугольный заголовок так, чтобы 4 медных USB-контакта были обращены к стороне «CIRC» платы, а сторона «UITS» выступа была обращена к стороне «123D»..

Припаяйте это на место.

Шаг 10: Добавьте ATtiny85

Если вы припаяли 8-контактный разъем DIP на место, сейчас самое время вставить в него ATtiny85.

Выровняйте ATtiny85 так, чтобы угол с точкой был ближе всего к белой точке на печатной плате. Осторожно вставьте ATtiny85 на место, убедившись, что все контакты вошли в нужное место.

Шаг 11: утолщите разъем USB

Обычно печатные платы, которые вы получаете, будут немного тоньше, чем ожидается от разъема USB. Простое решение - вырезать небольшой квадрат из ленты Gorilla Tape и прикрепить его к задней части разъема USB (сторона без медных контактов USB!). Лента Gorilla Tape примерно в два раза толще, чем обычная клейкая лента, и мне идеально подошла.

Шаг 12: попробуйте

Подключите новый ночник к сетевому USB-адаптеру с питанием или к другой доступной USB-розетке (на вашем компьютере и т. Д.). Если все прошло успешно, он должен загореться! Если вы добавили дополнительный ИК-приемник и у вас есть пульт дистанционного управления, который работает с прошивкой (например, пульт Apple TV на изображениях), вы можете изменить режим отображения.

Кроме того, если вы установили кнопку, вы можете нажать ее, чтобы изменить режим.

Если вместо этого вы установили заголовки шунтирующих перемычек, то шунтирующие перемычки можно расположить так, чтобы изменить режим отображения при запуске.

Шаг 13: Настройки шунтирующей перемычки

Если вы выбрали установку заголовков шунтирующих перемычек, то вы можете установить режим запуска в зависимости от того, где расположены шунтирующие перемычки:

Левое положение A + Правое положение A: режим вращения радуги

Левое положение B + Правое положение A: режим изменения цвета

Левое положение A + Правое положение B: режим случайного спаркли

Левое положение B + Правое положение B Неизменный однотонный режим

Шаг 14: Использование пульта дистанционного управления

Я нашел на EBay недорогой пульт дистанционного управления, предназначенный для работы с цветным светодиодным освещением. Это казалось естественным соответствием. Я записал коды, генерируемые каждой кнопкой, и настроил прошивку на соответствующие действия. На рисунке выше показано, что делают разные кнопки.

Если у вас нет этого пульта дистанционного управления, вы можете найти коды, связанные с большинством других пультов, используя тот же исходный код Arduino, но на реальном Arduino, а не на ATtiny85. Программа выводит код, связанный с любым нажатием кнопки большинства пультов на последовательной консоли. Для этого подключите модуль ИК-приемника к разъемам 2, 3 и 4 цифровых контактов, чтобы линза была обращена к остальной части платы.

На картинке выше код 0xFD00FF соответствует кнопке питания ИК-пульта дистанционного управления DFRobot. Вот код, работающий в Tinkercad. Чтобы опробовать его, нажмите «Код», затем «Монитор последовательного порта», а затем «Начать моделирование». В этот момент вы можете начать нажимать кнопки на виртуальном пульте дистанционного управления, чтобы увидеть текстовый вывод последовательной консоли:

Запишите их для каждой кнопки вашего пульта дистанционного управления. Затем вы можете изменить исходный код, чтобы добавить коды кнопок для вашего пульта дистанционного управления.