RGB LED Pixel Shades: 17 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

สวัสดีทุกคน ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้างเฉดสีพิกเซล LED คู่หนึ่ง เดิมทีฉันสร้างสิ่งเหล่านี้เพื่อสวมใส่รอบบ้านในวันคริสต์มาส / ปีใหม่ ราวกับเป็นเครื่องประดับเคลื่อนที่ แต่กลับกลายเป็นว่าไซเบอร์พังค์มากกว่าที่ฉันคาดไว้เล็กน้อย ดังนั้นพวกเขาจึงควรสวมใส่ในงานอื่นด้วยเช่นกัน!

เฉดสีใช้ LED 76 WS2812b (หรือที่เรียกว่า Neopixels) ไฟ LED จะฉายแสงในทิศทางเดียวเท่านั้น ดังนั้นคุณจึงสามารถมองทะลุผ่านร่มเงาได้โดยไม่ทำให้ตัวเองบอด WS2812b สามารถระบุแอดเดรสแยกกันได้ หมายความว่าคุณควบคุมสีของไฟ LED แต่ละตัวได้ สิ่งนี้ช่วยให้คุณสร้างเอฟเฟกต์เกือบทุกอย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ (ตราบใดที่คุณสามารถเขียนโค้ดได้) หากคุณไม่แน่ใจว่าคุณชอบเอฟเฟกต์ใด หรือไม่ต้องการเขียนโค้ดจำนวนมาก ก็ไม่ต้องกังวลไป ฉันได้เขียนโค้ดเพื่อควบคุมเฉดสี รวมถึงเอฟเฟกต์ต่างๆ กว่า 40 แบบ เฉดสียังรวมถึงการเชื่อมต่อสำหรับไมโครโฟน MAX4466 (สำหรับเอฟเฟกต์ปฏิกิริยาทางเสียง) และบอร์ดฝ่าวงล้อม Bluetooth HC-05 แม้ว่าปัจจุบันรหัสของฉันจะไม่รวมทั้งสองอย่าง

LED ถูกควบคุมโดยใช้ Wemos D1 Mini ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เข้ากันได้กับ Arduino ซึ่งมี ESP8266 เป็นโปรเซสเซอร์ ทำให้คุณมีพื้นที่และพลังเหลือเฟือที่จะเรียกใช้เอฟเฟกต์ได้มากเท่าที่คุณต้องการ นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณเข้าถึงฟังก์ชัน WiFi (แม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานในรหัสของฉันในปัจจุบัน) เฉดสีถูกขับเคลื่อนจากภายนอกผ่านแจ็ค DC ขนาด 3.5 มม. ไปยังสาย USB ที่เชื่อมต่อกับพาวเวอร์แบงค์ 5v ทั่วไป

ทั้ง LED และ Wemos ติดตั้งอยู่บน PCB แบบกำหนดเอง ซึ่งสร้างเป็นกรอบของเฉดสีด้วย การบัดกรี LED 76 ดวงแต่ละดวง (และตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน) เป็นงานที่หนักมาก ในทำนองเดียวกัน WS2812b อาจเสียหายได้ง่ายจากการบัดกรีด้วยมือ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาทั้งสองนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าคุณสามารถสั่งซื้อ PCB ที่ประกอบล่วงหน้าด้วย LED และตัวเก็บประจุได้อย่างไร

โปรดทราบว่าเฉพาะ PCB เฉดที่มีจุดประสงค์เพื่อประกอบล่วงหน้า คุณยังคงต้องประสานส่วนประกอบเข้ากับ Right Temple PCB (แขนหู) สิ่งนี้จะต้องใช้การบัดกรี SMD บางส่วน แต่ไม่มีขนาดเล็กกว่า 0805 ซึ่งสามารถบัดกรีด้วยมือด้วยเหล็กปลายละเอียด

สุดท้าย คุณจะต้องเข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างส่วนประกอบทางกลบางอย่าง

คุณสามารถค้นหาไฟล์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดได้ที่นี่:

หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดแสดงความคิดเห็น แล้วเราจะติดต่อกลับไป

เสบียง

(คุณอาจจะสามารถหาชิ้นส่วนส่วนใหญ่ในราคาที่ถูกกว่าได้ในสถานที่เช่น Aliexpress, Ebay, Banggood เป็นต้น)

PCBs:

เฉดสีแต่ละคู่ต้องใช้ PCB สามชุด: วิหารด้านซ้าย วิหารด้านขวา และ PCB เฉด คุณสามารถค้นหาไฟล์ Gerber PCB ที่ซิปได้ที่แหล่งฝาก Github ที่ลิงก์ด้านบน ฉันจะอธิบายวิธีสั่งซื้อ PCB ในภายหลังในคำแนะนำนี้

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์:

ลิงก์ด้านล่างจะนำคุณไปยังรายการวัสดุที่เติมไว้ล่วงหน้า (BOM) ซึ่งมีส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับเฉดสีหนึ่งคู่ ฉันแนะนำให้สั่งแต่ละส่วนเพิ่มเติมเพื่อชดเชยความผิดพลาดระหว่างการประกอบ โปรดทราบว่าคุณจะต้องมีบัญชี Digikey เพื่อเข้าถึง BOM

www.digigiy.com/BOM/Create/CreateSharedBom…

หากลิงก์ใช้งานไม่ได้ โปรดดูรายการชิ้นส่วนด้านล่าง รวมถึงหมายเลขชิ้นส่วน:

• ตัวควบคุมเชิงเส้น 3.3 โวลต์หนึ่งตัว: MCP1755ST-3302E/DB
• ตัวต้านทาน 22 โอห์ม 1 ตัว 1/4W 1206 ขนาด RC1206JR-0722RL
• แจ็ค DC ตัวเมีย 3.5 มม. หนึ่งตัว: PJ-040DH
• ทรานซิสเตอร์ NPN SOT-23-3 หนึ่งตัว: MMBT2222A-7-F
• ตัวเก็บประจุ 5 ตัว 1µf, 0805, 25V: CL21B105KAFNNNE
• ตัวต้านทาน 1K, 0805 สี่ตัว: RNCP0805FTD1K00
• ขั้วต่อ JST มุมขวา 3 ขา 2.50 มม.: S3B-XH-A(LF)(SN)
• ตัวต้านทาน 100K, 0805 สามตัว: RMCF0805FT100K
• ปุ่มสัมผัสขนาด 4.5 x 4.5 x 5 มม. สามปุ่ม: PTS 647 SM50 SMTR2 LFS
• ขั้วต่อ JST ตัวเมีย 3 ขาขนาด 2.50 มม. หนึ่งตัว: XHP-3
• ตัวเชื่อมต่อแบบจีบ JST สามตัว: SXH-001T-P0.6

ไมโครคอนโทรลเลอร์:

One Wemos D1 Mini v3.1.0 ลิงก์

หากคุณกำลังเลือกบัดกรี PCB เฉดสีด้วยตัวเอง คุณจะต้อง:

• 76 WS2812b LEDs: ลิงค์ (คุณสามารถหาได้จากที่อื่น: Aliexpress, Ebay, ฯลฯ)
• หนึ่ง 1N4148W, SOT-123 ไดโอด: 1N4148W-TP
• 71 0.1µF, 0402, ตัวเก็บประจุ: CL05B104KO5NNNC

หากคุณต้องการใช้อินพุตบลูทูธหรือไมโครโฟน:

• MAX4466 Breakout
• HC-05 (คุณจะต้องลบส่วนหัว)

ส่วนอื่นๆ:

• เส้นผ่านศูนย์กลาง 130 มม. 10 มม. ความร้อนสีดำหดตัว Link
• ~ 5 มม. ของเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. การหดตัวด้วยความร้อน (สีใดก็ได้ที่ไม่ใช่สีดำ)
• สร้อยคอกรงเล็บกุ้งก้ามกรามหนึ่งตัว Link
• พวงกุญแจ 1" Dia. Link
• สายซิลิโคน 22Ga (สำหรับการงอซ้ำ)
• สกรู M2 5 มม. 2 ตัว
• สกรู M2 ขนาด 4 มม. หกตัว
• พาวเวอร์แบงค์ USB หนึ่งอัน (แทบทุกอย่างก็ใช้ได้ ควรมีขั้นต่ำ 1A)
• สายเชื่อมต่อ USB กับแจ็ค DC ขนาด 3.5 มม. หนึ่งเส้น (ฉันสูง 6 ฟุตและสาย 4 ฟุตสะดวกสำหรับฉัน แต่ 3 ฟุตอาจดีกว่าถ้าคุณสั้นกว่า)
• ชิ้นเสริมจมูกหนึ่งชิ้น Link
• ลิงก์สติกเกอร์สีขาวกลม 76 1/4" (ในอุดมคติควรเป็น 4 มม. ใน Dia แต่ฉันหาไม่พบ) (ตัวเลือก)

เครื่องมือ:

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ + ฟิลาเมนต์ 1.75 มม.
• เครื่องปอกสายไฟ
• เครื่องตัดลวด
• คีมย้ำสายไฟสำหรับขั้วต่อ JST Link
• ปืนความร้อน
• หัวแร้งพร้อมหัวแร้ง
• ไขควง PH0
• กรรไกร
• คีมปากแหลมขนาดเล็ก (เช่นงานลูกปัด)
• แหนบ (สำหรับการวาง/บัดกรี SMD)

ขั้นตอนที่ 1: หมายเหตุ PCB

การอ่านขั้นตอนนี้เป็นทางเลือก หมายเหตุบางประการเกี่ยวกับ PCB และการออกแบบเฉดสีทั่วไป:

• หากคุณต้องการปรับแต่งหรือตรวจสอบ PCB คุณสามารถค้นหาได้ที่นี่
• ฉันออกแบบโครงร่างของเฉดสีโดยใช้ Fusion 360 โดยจำลองตามแว่นตานิรภัย จากนั้นฉันพิมพ์ 3 มิติเพื่อทดสอบความพอดี เมื่อฉันมีความสุข ฉันส่งออก DXF ของแต่ละส่วน แล้วนำเข้ามาไว้ใน EasyEDA เป็นโครงร่างของบอร์ด
• การใช้ EasyEDA ค่อนข้างน่าเบื่อ เนื่องจากดูเหมือนว่าจะไม่มีวิธีจัดวางชิ้นส่วนให้อยู่ในรูปแบบ ดังนั้นฉันจึงต้องวาง LED และตัวเก็บประจุทั้งหมดด้วยมือ ในทำนองเดียวกัน ฉันยังใช้ผู้ใช้ที่สร้างรอยเท้า LED สำหรับเลย์เอาต์แรก ซึ่งต้องถูกแทนที่ด้วย BOM และการเลือก & วางเพื่อทำงาน สิ่งนี้และข้อผิดพลาดที่คล้ายคลึงกันสองสามข้อทำให้ฉันต้องทำเลย์เอาต์ซ้ำสองสามครั้ง

• ฉันเลือก Wemos D1 Mini เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยเหตุผลสามประการ:

  1. มีหน่วยความจำและกำลังประมวลผลมากมายในการจัดเก็บและเรียกใช้รูปแบบ
  2. มันค่อนข้างเล็กและราคาถูก
  3. คุณสามารถตั้งโปรแกรมโดยใช้ Arduino IDE

ความจริงที่ว่ามันสามารถใช้ WIFI ได้เป็นโบนัส

• น่าเสียดายที่ Wemos ใช้ระดับลอจิก 3.3v ในขณะที่ LED WS2812 เป็น 5v อย่างเคร่งครัด เมื่อใช้คู่มือนี้ ฉันสามารถหลีกเลี่ยงการใช้ตัวแปลงระดับลอจิก และแทนที่ด้วยไดโอดตัวเดียว ไดโอดเชื่อมต่อกับอินพุตพลังงานของ LED ตัวแรกเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้ประมาณ 0.6v ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้ลอจิก 3.3v จาก Wemos ในขณะเดียวกัน ตรรกะของ LED ก็สูงพอที่จะพูดคุยกับส่วนที่เหลือของ LED ในทางเทคนิค ความสว่างของ LED ตัวแรกจะลดลง แต่ในทางปฏิบัติจะมองไม่เห็น
• ฉันคิดว่าจะเพิ่มพลังให้กับเฉดสีจากแบตเตอรี่ LiPo ออนบอร์ด แต่ฉันตัดสินใจว่าจะเพิ่มจำนวนมากเกินไป ในทำนองเดียวกัน การใช้เฉดสีจากพาวเวอร์แบงค์ภายนอกนั้นปลอดภัยกว่า และให้ความยืดหยุ่นในการใช้งานแก่ผู้ใช้
• ธนาคารพลังงานสมัยใหม่ปิดตัวลงเว้นแต่จะมีการดึงกระแสไฟขั้นต่ำทุกครั้ง แม้ว่าเฉดสีควรวาดแบบพาสซีฟเพียงพอ (~ 1ma จาก LED แต่ละตัวเมื่อปิดและ ~ 30ma จาก Wemos) ฉันเพิ่มวงจรแบบรักษาชีวิตเพียงเพื่อความปลอดภัย วงจรประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ NPN ที่เชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน 22ohm กับกราวด์ ทรานซิสเตอร์ถูกควบคุมโดย Wemos โดยใช้การขัดจังหวะของตัวจับเวลา ทำให้สามารถดึงกระแสไฟ ~225ma จากพาวเวอร์แบงค์ในช่วงเวลาปกติ
• การดึงกระแสไฟสูงสุดจาก LED แต่ละตัวคือ ~60ma หมายความว่าที่สีขาวเต็มและความสว่างสูงสุด เฉดสีจะวาด ~4.5A นี่อยู่นอกเหนือการจัดอันดับของธนาคารพลังงานส่วนใหญ่และตัวเชื่อมต่อเฉดสี โชคดีที่เนื่องจากการรับรู้ของมนุษย์ว่าแสงไม่เป็นเชิงเส้น เฉดสีจึงดูสว่างเกือบเท่าความสว่างเพียงครึ่งเดียวเหมือนเมื่อถ่ายเต็มที่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันกำหนดไว้ในโค้ดของฉัน
• เฉดสีสามปุ่มแต่ละปุ่มมีวงจรดีบัก ทฤษฎีเกี่ยวกับวงจรสามารถพบได้ที่นี่ ฉันสามารถ debounce ในซอฟต์แวร์ได้ แต่ฉันคิดว่ามันง่ายกว่าที่จะเพิ่มส่วนประกอบสองสามอย่าง และจากนั้นก็ไม่ต้องกังวลกับมันเลย
• ฉันมีหมุดสำรองสองสามอันบน Wemos ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเพิ่มพินสำหรับไมโครโฟนทั่วไปและบอร์ดฝ่าวงล้อม Bluetooth ฉันคิดว่าสิ่งเหล่านี้สามารถเพิ่มฟังก์ชันที่มีประโยชน์ให้กับผู้คนได้ แม้ว่าฉันจะไม่ได้วางแผนที่จะใช้งานด้วยตนเองก็ตาม

ขั้นตอนที่ 2: การสั่งซื้อ Temple PCBs

คุณจะต้องสั่งซื้อ Temple PCBs จากการผลิตต้นแบบ PCB คุณสามารถค้นหาทั้งคู่ได้ที่ Github ของฉัน ("Gerber_Temple Left_20191124153844.zip" และ "Gerber_Temple Right ESP8266_20191124153834.zip") หากคุณไม่เคยซื้อ PCB แบบกำหนดเองมาก่อน มันตรงไปตรงมามาก บริษัทส่วนใหญ่มีระบบเสนอราคาอัตโนมัติที่ยอมรับไฟล์ Gerber แบบซิป ฉันสามารถแนะนำ JLC PCB, Seeedstudio, AllPCB หรือ OSH Park ได้ แม้ว่าฉันจะแน่ใจว่าผลิตภัณฑ์อื่นๆ ส่วนใหญ่จะใช้งานได้เช่นกัน ข้อมูลจำเพาะของบอร์ดเริ่มต้นทั้งหมดจากผู้ผลิตเหล่านี้จะทำงานได้ดี แต่อย่าลืมตั้งค่าความหนาของบอร์ดเป็น 1.6 มม. (ควรเป็นค่าเริ่มต้น) สีของบอร์ดคือความชอบของคุณ ในขั้นตอนต่อไปเราจะสั่งประกอบ PCB เฉดสี คุณไม่จำเป็นต้องสั่งซื้อเฉดสีและ PCB ของขาแว่นจากผู้ผลิตรายเดียวกัน แต่อาจช่วยประหยัดค่าขนส่งได้

ขั้นตอนที่ 3: การสั่งซื้อ Shades PCB ตอนที่ 1

Shades PCB มีวัตถุประสงค์เพื่อประกอบโดยผู้ผลิต PCB หากคุณต้องการประกอบ PCB ด้วยตัวเอง คุณสามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้ คำเตือน ตัวเก็บประจุบนบอร์ดมีขนาด 0402 ดังนั้นจึงยากที่จะบัดกรีด้วยมือ ในทำนองเดียวกัน ไฟ LED WS2812b ค่อนข้างไวต่ออุณหภูมิในการบัดกรี

ผู้ผลิต PCB ต้นแบบส่วนใหญ่มีบริการประกอบ แต่ฉันเลือกใช้ JLC PCB เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ในขั้นตอนต่อไปนี้ ฉันจะแนะนำคุณเกี่ยวกับการสั่งซื้อ PCB จาก JLC PCB ขั้นตอนเหล่านี้ควรแปลไปยังผู้ผลิตรายอื่นด้วย ในขณะที่เขียน บริการประกอบ PCB ของ JLC นั้นค่อนข้างใหม่และดูเหมือนว่าจะมุ่งเป้าไปที่มือสมัครเล่น ข้อดีคือ บริการมีราคาถูกมากเมื่อเทียบกับผู้ผลิตรายอื่น (ประมาณ 50 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อ 5 เฉดสี 5 เฉด) แต่มีข้อแม้ดังนี้:

• พวกเขาประกอบเพียงด้านเดียว
• ส่วนประกอบต้องพร้อมใช้งานจากการจัดหาชิ้นส่วนภายในของตนเอง
• ส่วนประกอบที่เจาะทะลุจะถูกละเว้น
• เพียง 2 และ 4 ชั้น
• ≤50ชิ้นต่อการสั่งซื้อ
• คำสั่งซื้อได้รับการยอมรับในทวีคูณของ 5
• ความหนา 1.0 มม./1.2 มม./1.6 มม. เท่านั้น
• เฉพาะสีของบอร์ดที่มีคือสีเขียว
• 1oz คือน้ำหนักทองแดงสูงสุด

ฉันได้ออกแบบ Shades PCB ตามข้อกำหนดเหล่านี้ น่าเสียดายที่คุณจะต้องสั่งซื้ออย่างน้อย 5 เฉดสี และคุณติดอยู่กับ PCB สีเขียว

ขั้นตอนที่ 4: การสั่งซื้อ Shades PCB ตอนที่ 2

เริ่มต้นในหน้าใบเสนอราคา JLC อัปโหลดไฟล์ zip Gerber ที่แนบมากับขั้นตอนนี้หรือพบที่ Github ของฉัน (Gerber_Shades Ws2812B_20191124153856.zip) PCB มีขนาดใหญ่ ดังนั้นอาจใช้เวลาสักครู่ในการประมวลผล หากไม่สามารถป้อนขนาดของบอร์ดได้ แสดงว่ามีขนาด 41 x 156 มม. คุณไม่จำเป็นต้องปรับตัวเลือก PCB อื่นๆ

เลื่อนลงไปที่ส่วนที่ระบุว่า "SMT Assembly" เปิดใช้งานแล้วเลือกด้านบนสำหรับการประกอบ กรอกตัวเลือกอื่นๆ ตามภาพด้านบน โปรดทราบว่า UI/ตัวเลือกของพวกเขาอาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต (มันเปลี่ยนไปตั้งแต่ฉันเริ่มโครงการนี้!) ดังนั้น หากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับบางสิ่ง โปรดแจ้งให้เราทราบและเราจะพยายามช่วยเหลือ

เมื่อพร้อมแล้วให้กดยืนยัน

ขั้นตอนที่ 5: การสั่งซื้อ Shades PCB ตอนที่ 3

หลังจากกดยืนยัน คุณควรไปที่หน้าเพื่ออัปโหลดไฟล์ BOM และ Pick and Place ไฟล์เหล่านี้บอกระบบว่าจะใช้ส่วนใดบน PCB และวางไว้ที่ใด ดาวน์โหลดไฟล์จากขั้นตอนนี้หรือจาก Github ของฉัน ("BOM_Shutter Shades WS2812B Ver_20191203151413.csv" และ "PickAndPlace_Lenses Ws2812B_20191203151443.csv") แล้วอัปโหลดไปยัง JLC หน้าของคุณควรมีลักษณะเหมือนภาพด้านบน เมื่อพร้อมแล้ว ให้กด Next

ขั้นตอนที่ 6: การสั่งซื้อ Shades PCB ตอนที่ 4

ในหน้านี้ คุณยืนยันชิ้นส่วนที่จะวางบน PCB

คุณควรเห็นรายการส่วนประกอบสามส่วน:

• หนึ่ง 1N4148W, SOT23 ไดโอด
• 76 WS2812C, LED-5050_4P LEDs
• 71 0.1µf, ตัวเก็บประจุ C0402

ควรยืนยันทุกส่วนเหล่านี้เหมือนในภาพด้านบน แม้ว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่หากชิ้นส่วนใดขาดหายไปหรือไม่สามารถยืนยันได้ JLC จะไม่เก็บชิ้นส่วนเหล่านั้นอีกต่อไปหรือล้าสมัย หากคุณแสดงความคิดเห็นฉันจะพยายามช่วยอัปเดต PCB ด้วยชิ้นส่วนทดแทน หรือคุณสามารถคัดลอก PCB และปรับแต่งได้ที่นี่ คุณสามารถเปลี่ยนส่วนที่ขาดหายไปได้โดยอัปเดต BOM ตราบใดที่มีรอยเท้า SMD เท่ากัน ก็ไม่น่าจะมีปัญหา

เมื่อคุณพร้อมแล้ว ให้กด Next

ขั้นตอนที่ 7: การสั่งซื้อ Shades PCB ตอนที่ 5

นี่เป็นขั้นตอนการสั่งซื้อครั้งสุดท้าย คุณควรได้รับตัวอย่าง PCB ที่ประกอบแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดวางองค์ประกอบตรงกับรูปภาพด้านบน หมายเหตุ จุดสีแดงบนไฟ LED แสดงถึงพิน 1 หากทุกอย่างดูดี คุณสามารถสั่งซื้อและส่งคืนที่นี่เมื่อสินค้ามาถึง

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบ Shades PCB:

เราจะเริ่มการประกอบด้วยการบัดกรีสายไฟ กราวด์ และสายสัญญาณเข้ากับ Shades PCB เริ่มต้นด้วยการตัดสายซิลิโคนยาวสาม ~ 67 มม. สองสีดำและสีแดง ลอกส่วนเล็กๆ ของปลายด้านหนึ่งของสายไฟแต่ละเส้น แล้วต่อขั้วต่อแบบจีบ JST ตัวเมียโดยใช้เครื่องมือย้ำของคุณ จากนั้นดึงประมาณ 10 มม. จากปลายอีกด้านหนึ่งของสายไฟแต่ละเส้น ดีบุกเพียงปลายด้านนี้ด้วยการบัดกรี คุณต้องการบัดกรีให้เพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้ลวดหลุดลุ่ยโดยไม่เพิ่มความหนาของเส้นลวด ในท้ายที่สุด แต่ละเส้นควรตรงกับภาพแรกด้านบน

คุณสามารถเลือกเพิ่มความยาวสั้น ๆ ของความร้อนสี (ฉันใช้สีเขียว) หดตัวลงในสายสีดำเส้นใดเส้นหนึ่งเพื่อติดป้ายว่าเป็นสายสัญญาณ

ถัดไป ใส่ลวดแต่ละเส้นผ่านรูด้านนอกของ Shades PCB (ที่ด้านข้างมีสามรู) ลวดสีแดงควรผ่านรูบนสุด ดัดลวดส่วนที่ขาดแล้วให้เป็นรูปทรงขอเกี่ยว จากนั้นดันเข้าไปในรูที่สอดคล้องกันบน PCB ใช้คีมปากแหลมช่วย คุณต้องการให้ปลอกลวดหลุดออกมาจากรู PCBs ซึ่งจะทำให้ลวดทำหน้าที่เป็นตัวบรรเทาความเครียด/การดัดงอ

นี่อาจทำให้สับสนเล็กน้อย แต่หวังว่ารูปภาพจะแนะนำคุณ

ถัดไป ประสานสายไฟเข้าที่ คุณอาจต้องการเสนอสายไฟด้วย Right Temple PCB (ปุ่มที่จะติดตั้งปุ่มและ Wemos D1 mini) เพื่อให้แน่ใจว่ายาวเพียงพอ นอกจากนี้ การเชื่อมต่อพลังงานและกราวด์จะต้องใช้ความร้อนมากกว่าสัญญาณ ดังนั้นคุณอาจต้องการเพิ่มอุณหภูมิของหัวแร้งหากทำได้

สุดท้าย ใส่ขั้วต่อจีบ JST ตัวเมียลงในตัวเรือน JST ตัวเมียของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลำดับการโอนเงินตรงกับรูปภาพ ลำดับควรเป็นพลังงาน สัญญาณ จากนั้นกราวด์โดยเริ่มจากด้านบนของตัวเชื่อมต่อ (นำมาจากการจัดตำแหน่งเมื่อต่อเข้ากับ PCB Temple ด้านขวา)

ตอนนี้เราทำ PCB เฉดสีเสร็จแล้ว คุณจึงสามารถวางทิ้งไว้ได้

ขั้นตอนที่ 9: การประกอบ PCB ของ Temple ตอนที่ 1

ตอนนี้เรากำลังจะประกอบ Temple PCBs แม้ว่า PCB ทั้งสองจะมีเครื่องหมายสำหรับส่วนประกอบ แต่เราจะเน้นไปที่ Right Temple เป็นหลัก (ปุ่มที่ติดตั้งปุ่มและ Wemos D1 mini ไว้ด้วย) จุดส่วนประกอบบน PCB Temple ด้านซ้ายมีไว้สำหรับความซ้ำซ้อน

ขั้นแรก เราต้องประสานส่วนประกอบ SMD เข้ากับ PCB หากคุณไม่เคยบัดกรีชิ้นส่วน SMD มาก่อน นี่คือคำแนะนำที่จะช่วยคุณในการเริ่มต้น: ลิงก์ ชิ้นส่วนทั้งหมดมีขนาด 0805 หรือใหญ่กว่า ดังนั้นการบัดกรีด้วยมือควรตรงไปตรงมา

ขั้นแรกให้ประสานส่วนประกอบที่ด้านหลังของ PCB ซึ่งรวมถึง:

• ตัวต้านทาน 100k สามตัว
• ตัวต้านทาน 1k สี่ตัว
• ตัวเก็บประจุ 1µf ห้าตัว
• ตัวต้านทาน 22 โอห์มหนึ่งตัว
• ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า MCP1755 หนึ่งตัว
• ทรานซิสเตอร์ NPN MMBT2222 หนึ่งตัว

ตำแหน่งของพวกเขาทั้งหมดมีป้ายกำกับบน PCB

ผลลัพธ์สุดท้ายของคุณควรมีลักษณะเหมือนภาพแรกด้านบน

จากนั้นพลิก PCB และประสานปุ่มกดสามปุ่มเข้าที่ดังแสดงในภาพที่สอง

ขั้นตอนที่ 10: การประกอบ PCB ของ Temple ตอนที่ 2

ตอนนี้เราจะเพิ่มการหดตัวของความร้อนให้กับทั้ง Temple PCBs และขั้วต่อสายไฟ ซึ่งจะช่วยปกป้องหูของคุณจากขอบ PCB ที่ขรุขระ

ขั้นแรกให้ตัดความยาว 65 มม. สองอันของเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ความร้อนหดตัว เลื่อนชิ้นส่วนของศีรษะที่หดตัวตามแขนของ PCB แต่ละอัน

ก่อนลดขนาดความร้อนที่หดตัว ให้บัดกรีขั้วต่อแจ็ค DC ขนาด 3.5 มม. ที่ด้านหลังของ PCB ที่วัดด้านขวาตามภาพ โปรดทราบว่าคุณสามารถประสานได้ทั้งสองด้าน ฉันเลือกด้านหลังเพราะมันสบายที่สุดสำหรับฉัน เมื่อทำการบัดกรี ให้เลื่อนความร้อนหดไปตามแขนเพื่อป้องกันไม่ให้ร้อนมากเกินไป

เมื่อต่อขั้วต่อแจ็คแล้ว ให้คลายความร้อนที่หดกลับลงมาเหนือแจ็คตามภาพ และลดขนาดความร้อนบน PCB ขมับทั้งสองโดยใช้ปืนความร้อน

สุดท้าย ประสานขั้วต่อ JST ตัวผู้มุมขวาเข้ากับด้านหลังของ PCB ของวัดด้านขวาตามภาพ

ขั้นตอนที่ 11: การประกอบ PCB ของ Temple ตอนที่ 3

ตอนนี้เรากำลังจะประสาน Wemos D1 Mini กับ PCB ของวิหาร

ก่อนที่คุณจะดำเนินการนี้ คุณควรยืนยันว่าคุณสามารถตั้งโปรแกรม Wemos ได้ และทำงานได้อย่างถูกต้อง

เริ่มต้นด้วยการปฏิบัติตามคำแนะนำที่นี่เพื่อติดตั้งแกน ESP8266 สำหรับ Arduino IDE สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถตั้งโปรแกรม Wemos ได้เหมือนกับว่าเป็น Arduino

เมื่อติดตั้งแล้ว ให้เปิด IDE และเชื่อมต่อ Wemos กับคอมพิวเตอร์ของคุณโดยใช้สายไมโคร USB ภายใต้เครื่องมือ -> บอร์ด เลือก "LOLIN(WEMOS) D1 R2 & Mini" เลือกพอร์ตที่ Wemos เชื่อมต่อภายใต้เครื่องมือด้วย ลองอัปโหลดกะพริบ (หรือโปรแกรมทดสอบที่คุณชื่นชอบ) หากทุกอย่างเรียบร้อย ไฟ LED ของ Wemos ควรเริ่มกะพริบหนึ่งครั้งต่อวินาที

เมื่อคุณยืนยันแล้ว คุณสามารถอัปโหลดโค้ดไปยัง Wemos ประสานไปยัง Right Temple PCB โดยใช้ส่วนหัวของตัวผู้ตามภาพ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณประสานมันที่ด้านข้างด้วยปุ่มต่างๆ ป้ายพินบน Wemos ควรตรงกับบน PCB ตัดความยาวส่วนเกินออกจากส่วนหัว

ณ จุดนี้ PCB ทั้งหมดถูกประกอบขึ้นอย่างสมบูรณ์ และเราพร้อมที่จะประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

หากคุณต้องการใช้ Max4466 Mic หรือโมดูล Bluetooth HC-05 ตอนนี้เป็นเวลาที่จะต่อเข้ากับ PCB ตำแหน่งของพวกเขามีป้ายกำกับ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหมุดตรงกันเพื่อให้คุณวางแนวได้ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 12: Shades Final Assembly ตอนที่ 1

ใช้เครื่องพิมพ์ 3D พิมพ์บานพับสองคู่ (สอง "บานพับ 1.stl" และ "บานพับ 2.stl" ที่แนบมากับขั้นตอนนี้ พบได้ที่ Github ของฉันด้วย) ประกอบบานพับโดยการสอดไส้หลอดยาว 1.75 มม. เข้าไปในส่วนบานพับทั้งสองส่วน ประกอบเข้าด้วยกัน

จากนั้นตามภาพ ติดบานพับเข้ากับ Shades PCB โดยใช้สกรู M2 ขนาด 4 มม. 4 ตัว

คุณยังสามารถติดฐานรองจมูก โดยใช้ร่องบนส่วนรองรับ เพียงเลื่อนเข้าไปในบริเวณจมูกของ PCB ควรเข้าที่อย่างพอดี

ขั้นตอนที่ 13: Shades Final Assembly ตอนที่ 2

พิมพ์ 3 มิติ "Ear Cover.stl" ที่แนบมากับขั้นตอนนี้ เลื่อนฝาครอบไปไว้เหนือ Wemos รูของฝาครอบควรอยู่ในแนวเดียวกับรูบน PCB Temple ด้านขวา

ใช้สกรู M2 ขนาด 5 มม. สองตัว ติดฝาครอบและ PCB ด้านขาขวาเข้ากับบานพับด้านขวาของ Shades PCB เสียบขั้วต่อ JST ตัวเมียเข้ากับตัวเรือนตัวผู้บน PCB วัดด้านขวา

ใช้ PCB Temple ด้านซ้ายและที่หนีบสร้อยคอกุ้งก้ามกราม ใส่แคลมป์เข้าไปในรูที่ปลายแขน PCB จากนั้นติดห่วงพวงกุญแจเข้ากับห่วงของกรงเล็บกุ้งก้ามกรามตามภาพ

สุดท้าย ใช้สกรู M2 ขนาด 4 มม. สองตัว ติด PCB ของวัดด้านซ้ายเข้ากับบานพับด้านซ้ายของ PCB เฉด

ณ จุดนี้การประกอบเฉดสีเสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 14: Shades Final Assembly ตอนที่ 3 (ตัวเลือก):

ในขั้นตอนนี้ เราจะเพิ่มสติกเกอร์จุดบนเฉดสีเพื่อช่วยกระจายไฟ LED ขั้นตอนนี้เป็นทางเลือก ฉันคิดว่ามันทำให้เฉดสีดูดีขึ้น แต่มันนำไปสู่การสะท้อนแสงเพียงเล็กน้อย

โดยทั่วไป ไฟ LED WS2812b จะดูดีกว่าเมื่อถูกกระจายผ่านวัสดุ วิธีนี้จะช่วยกระจายแหล่งกำเนิดแสง ทำให้ดวงตาของคุณง่ายขึ้น ในขณะเดียวกันก็ทำให้สีต่างๆ มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น ปัญหาเกี่ยวกับเฉดสีคือการที่เราไม่ต้องการสะท้อนแสงที่นำกลับมาทางดวงตาของเรา เราไม่สามารถใช้ตัวกระจายแสงแบบหนาได้ เนื่องจากแสงใดๆ ที่กระจัดกระจายจากด้านข้างของตัวกระจายแสงจะสะท้อนกลับมาหาเรา

เราจะใช้สติกเกอร์จุดบาง ๆ แทน (ดูบทนำสำหรับลิงก์) จากวิธีการทดสอบทั้งหมดที่ฉันทดสอบ สิ่งเหล่านี้ทำให้ LED กระจายตัวได้มากพอที่จะยอมรับได้ ในขณะที่ยังลดการสะท้อนแสงอีกด้วย อย่างไรก็ตามจะต้องนำไปใช้ในลักษณะเฉพาะ

แม้ว่าสติกเกอร์จะบาง แต่ถ้าใช้เพื่อให้สติกเกอร์ครอบคลุมทั้งสี่เหลี่ยม LED ทั้งหมด ยังคงทำให้เกิดการสะท้อนที่มองเห็นได้สำหรับไฟ LED ที่ด้านบนหรือด้านล่างเส้นกลางการมองเห็นของคุณ นั่นเป็นเพราะว่าเมื่อคุณใส่เฉดสีและมองตรงไปข้างหน้า ดวงตาของคุณจะอยู่ระดับเดียวกับแถบกลางของเฉดสี ในขณะที่แถบอื่นๆ จะทำมุมจากดวงตาของคุณ มุมนี้หมายความว่าคุณมองเห็นขอบของสติกเกอร์ และแสงใดๆ ที่ผ่านขอบก็จะมองเห็นได้เช่นกัน

เราต้องการลดขอบที่เราเห็น เนื่องจากสติกเกอร์มีลักษณะกลม และเมื่อใส่เฉดสี เราจะเห็น LED แต่ละดวงเพียงด้านเดียว (ทั้งด้านล่างหรือด้านบน) เราจึงวางสติกเกอร์ได้ ดังนั้นจริง ๆ แล้วส่วนขอบสติกเกอร์เพียงเล็กน้อยจะอยู่ที่ขอบของตัว LED ที่เราเห็น คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ในภาพด้านบนหากคุณดูอย่างระมัดระวัง (ขออภัยในคุณภาพ)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง คุณควรวางสติกเกอร์เพื่อให้แทบจะไม่ครอบคลุมเลนส์ LED แต่ละดวง (ส่วนที่แสงออกมาจริง ๆ) โดยส่วนพิเศษของสติกเกอร์อยู่ใกล้กับขอบด้านนอกด้านบนหรือด้านล่างที่ใกล้ที่สุดของเฉดสี จากนั้นคุณตัดส่วนพิเศษออกโดยใช้กรรไกรคู่หนึ่ง

สิ่งนี้จะกระจายแสง LED แต่ในที่มืดมาก คุณจะยังคงเห็นแสงสะท้อนอยู่บ้าง

ขั้นตอนที่ 15: รหัส

ฉันได้เขียนโค้ดสำหรับเฉดสีที่มีเอฟเฟกต์ต่างกัน 40 แบบ สามารถพบได้ที่ Github ของฉันในโฟลเดอร์ "Shades_Code" ก่อนที่คุณจะสามารถอัปโหลดโค้ดไปยัง Wemos คุณจะต้องมีไลบรารี่สองไลบรารี:

• ห้องสมุด "PixelStrip" ของฉัน
• ห้องสมุด Adafruit Neopixel

คุณสามารถดาวน์โหลดไลบรารี PixelStrip ได้จากที่นี่ ดาวน์โหลดไฟล์ทั้งหมดและวางไว้ในโฟลเดอร์ชื่อ "PixelStrip" ในโฟลเดอร์ไลบรารีของไดเร็กทอรีการติดตั้ง Arduino ของคุณ

คุณสามารถติดตั้งไลบรารี Adafruit Neopixel โดยใช้ตัวจัดการไลบรารีของ Arduino IDE

เมื่อคุณติดตั้งไลบรารีทั้งสองแล้ว คุณสามารถเปิด Shades_Code.ino และอัปโหลดไปยัง Wemos หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี เฉดสีควรเริ่มเอฟเฟกต์การปั่นจักรยาน เฉดสีของคุณเสร็จสมบูรณ์แล้ว!:)

หากมีอะไรผิดพลาด โปรดไปที่ขั้นตอนการแก้ไขปัญหาของฉัน

ณ จุดนี้ คุณสามารถไปยังขั้นตอนถัดไป ซึ่งฉันจะพูดถึงฟังก์ชันปุ่มของเฉดสีและวิธีสวมใส่ หากคุณต้องการปิดใช้หรือแก้ไขเอฟเฟกต์ใดๆ ฉันจะอธิบายด้านล่าง

การเปลี่ยนเอฟเฟกต์:

หากคุณต้องการปิดการใช้งานเอฟเฟกต์ คุณจะต้องค้นหามันในไฟล์ Shades_Code.ino ก่อน มันจะอยู่ในคำสั่ง switch ขนาดใหญ่ใน main void loop() เอฟเฟกต์ไม่ได้ระบุเป็นรายบุคคล เนื่องจากเป็นการยากที่จะอธิบายด้วยความคิดเห็น ดังนั้นคุณอาจต้องออกล่าสักหน่อย เมื่อคุณพบเอฟเฟกต์แล้ว คุณเพียงแค่ต้องเปลี่ยนหมายเลขเคสเป็นสิ่งที่สูงกว่าจำนวนเอฟเฟกต์ทั้งหมด (99 สำหรับตัวอย่าง) เพื่อปิดการใช้งาน

คุณยังสามารถแก้ไขหรือเพิ่มเอฟเฟกต์ของคุณเองได้ หากต้องการเพิ่มเอฟเฟกต์ ให้เพิ่มลงในคำสั่ง switch ใน main void loop() และเพิ่ม "numEffects" var

ห้องสมุดของฉันสามารถสร้างเอฟเฟกต์ได้หลากหลาย แต่ใช้งานได้ยากเล็กน้อย เดิมทีมันเริ่มต้นโดยเป็นเพียงคลังเก็บเอฟเฟกต์เล็กๆ แต่หลังจากนั้นฉันก็ขยายมันเพื่อเรียกใช้เอฟเฟกต์บนพิกเซลรูปทรงแปลก ๆ (วงแหวน ดวงดาว ฯลฯ) ดังนั้นจึงมีความยุ่งเหยิงเล็กน้อย ณ จุดนี้ ฉันมีสถาปัตยกรรมสำหรับห้องสมุด และฉันตั้งใจอย่างเต็มที่ที่จะเขียนมันใหม่ในอนาคต ในระหว่างนี้ ไลบรารีปัจจุบันได้รับการแสดงความคิดเห็นอย่างสมบูรณ์และไม่มีข้อบกพร่อง (ดูความคิดเห็นเกี่ยวกับเซ็กเมนต์ใน segmentSet.h) แต่คุณอาจต้องทำการทดลองเพื่อทำความเข้าใจว่าแต่ละเอฟเฟกต์ทำงานอย่างไร

นอกจากนี้ ไฟ LED ยังถูกจัดวางในรูปแบบซิกแซก หมายเลขของพวกเขาอยู่ที่ด้านหลังของ Shades PCB

ขั้นตอนที่ 16: การสวมใส่และใช้เฉดสี

ในการสวมบังแดด ให้สอดสายแจ็ค 3.5 มม. ผ่านห่วงคล้องกุญแจ แล้วเสียบเข้ากับขั้วต่อที่ปลายขมับด้านขวา การร้อยสายผ่านพวงกุญแจทำให้สายทำหน้าที่เป็นสายรัด รักษาเฉดสีให้แน่นบนใบหน้าของคุณ เติมพลังให้กับเฉดสีโดยใช้แบตสำรอง 5V

ปุ่ม:

เฉดสีมีสามปุ่ม เมื่อใช้รหัสของฉัน พวกเขาทำสิ่งต่อไปนี้:

(ฟังก์ชันเหล่านี้แสดงอยู่ใน Left Temple PCB ด้วย)

• ปุ่ม 1: เอฟเฟกต์ถัดไป (หรือรีสตาร์ทเอฟเฟกต์ปัจจุบันหากปิดการหมุนเอฟเฟกต์)
• ปุ่ม 2: เปิด/ปิดการหมุนเอฟเฟกต์ ทำให้เอฟเฟกต์ปัจจุบันเกิดซ้ำอย่างไม่มีกำหนด
• ปุ่ม 1+2 (พร้อมกัน): เปิด/ปิดเฉดสี เพียงแค่หยุดเอฟเฟกต์ ไม่ได้ปิดเครื่อง
• ปุ่ม 3: รอบความสว่าง คุณสามารถปรับการเพิ่มได้โดยเปลี่ยนอาร์เรย์ "brightnessLevels" ในโค้ดของฉัน

หากคุณมาไกลถึงขนาดนี้ ขอบคุณที่อ่าน! ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับเฉดสีของคุณ หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดแสดงความคิดเห็นแล้วฉันจะติดต่อกลับหาคุณ

ขั้นตอนที่ 17: การแก้ไขปัญหา:

หากคุณอยู่ที่นี่ แสดงว่าเฉดสีนั้นทำงานไม่ถูกต้อง ด้านล่างนี้ฉันจะพูดถึงปัญหาและวิธีแก้ไขที่เป็นไปได้ หากคุณไม่เห็นสิ่งใดที่แก้ไขปัญหาของคุณได้ โปรดแสดงความคิดเห็นและเราจะพยายามช่วยเหลือ

• เฉดสีไม่แสดงอะไรเลยเมื่อเสียบปลั๊ก

  • ลองเสียบไมโคร USB เข้ากับ Wemos ควรเปิดเฉดสี

    • หากเป็นเช่นนั้น แสดงว่ามีบางอย่างผิดปกติกับพาวเวอร์แบงค์ของคุณ

    • หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ลองอัปโหลดโค้ดใดๆ ไปยัง Wemos (เช่น กะพริบตา)

      • หากใช้งานได้ แสดงว่ามีบางอย่างผิดปกติกับการเชื่อมต่อระหว่างเฉดสีกับ Temple PCB ตรวจสอบการเชื่อมต่อ JST ของคุณอีกครั้ง สายไฟควรอยู่ในลำดับจากด้านบน: กำลัง, ข้อมูล, กราวด์

        หากการเชื่อมต่อดี ให้ลองแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับฟังก์ชันของปุ่มในโค้ดของฉัน เป็นไปได้ว่าปุ่มใดปุ่มหนึ่งทำงานผิดปกติ

      • หากไม่ได้ผล Wemos อาจตายหรือถูกรีเซ็ตซ้ำๆ เปิดมอนิเตอร์ Arduino Serial (ตั้งค่า Baud เป็น 115200) และดูรหัสรีเซ็ตใด ๆ หากคุณได้รับรหัส คุณจะต้องใช้ Google เพื่อค้นหาว่ามีอะไรผิดปกติ หากคุณไม่ได้รับรหัสใดๆ แสดงว่า Wemos อาจตายแล้ว

• เฉดสีใช้งานได้ แต่พิกเซลบางส่วนกะพริบ (สิ่งนี้เกิดขึ้นกับ 2 ใน 5 PCBs ที่ฉันสั่ง)

  นี่อาจเป็นปัญหากับพิกเซลแรก (บนขวาเมื่อใส่เฉดสี) คุณจะต้องเปลี่ยนพิกเซล ขั้นแรก ให้ถอดออกโดยใช้คีมตัดลวดปลายแหลมเพื่อตัดการเชื่อมต่อของพิกเซลกับ PCB ระวังอย่าดึงแผ่นบัดกรีออกจาก PCB จากนั้น คุณจะต้องซื้อ LED WS2812 บางตัวที่นี่ และบัดกรีให้เข้าที่ อย่าลืมจัดตำแหน่งพิกเซลให้ตรงกับพิกเซลอื่นๆ ในแถว

รองชนะเลิศการประกวดแฟชั่น