Custom NeoPixel Rings ตั้งแต่เริ่มต้น!: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

วงแหวน NeoPixel และ NeoPixel โดยทั่วไปเป็นหนึ่งในส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ยอดนิยมสำหรับผู้ผลิตทุกประเภท ด้วยเหตุผลที่ดีเช่นกัน ด้วยพินเดียวจากไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดนิยม Adafruit ทำให้การเพิ่มไฟ LED และแอนิเมชั่นที่สวยงามให้กับโปรเจ็กต์ต่างๆ ทำได้ง่ายมาก

น่าเสียดายที่ราคาค่อนข้างแพง และ Adafruit ขายเพียงสี่ขนาดเท่านั้น สิ่งที่ผู้ผลิตหลายคนไม่รู้คือ NeoPixel เป็นเพียงการสร้างแบรนด์ของ Adafruit เกี่ยวกับชิป LED ที่เหมือนกันสองสามตัวที่ชื่อ WS2812, WS2811 และ SK6812 ตามลำดับ Adafruit ทั้งหมดใช้ชิปและวางบนแผงวงจรโดยชาร์จของพรีเมี่ยมที่แข็งแรงไว้ข้างๆ ไม่ผิดที่ Adafruit ทำเช่นนี้เพราะทำให้ทุกคนเข้าถึง NeoPixels ได้ แต่ถ้าใครทำบอร์ดเองง่ายๆ ก็สามารถสร้างรูปทรงที่กำหนดเองทุกขนาดหรือออกแบบได้ในราคาประมาณ 15% ของราคาของรุ่น Adafruit (สำหรับ 24 รุ่น) วงแหวน LED)($3). ที่สำคัญไม่มีขนาดที่คุณต้องการ! อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจะไม่มีใครสร้างแนวทางสำหรับการทำเช่นนี้อย่างแน่นอน

ดังนั้น เมื่อฉันต้องการแหวนผสมแบบกำหนดเองสำหรับโครงการ Samus Arm Cannon ที่ใช้งานได้ของฉัน (เร็วๆ นี้) ฉันคิดว่าทำไมไม่บันทึกกระบวนการ

ในบทช่วยสอนนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าฉันทำแหวนแบบกำหนดเองได้อย่างไร และคุณสามารถสร้างแหวนของคุณเองได้อย่างไร

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ:

จำเป็นเสมอโดยไม่คำนึงถึงวิธีการ:

• ไฟ LED ws2128b (NeoPixels)
• 1uf Caps (1 สำหรับทุก ๆ สอง LEDs) (ตัวเลือกทางเทคนิค)
• วางประสาน
• ฟลักซ์ (แนะนำ แต่ไม่บังคับ)

ปืนลมร้อน

หากคุณเลือกผลิตบอร์ดอย่างมืออาชีพ นั่นคือทั้งหมดที่คุณต้องการ อย่างไรก็ตาม หากคุณเลือกที่จะผลิตบอร์ดของคุณโดยใช้วิธีการถ่ายโอนโทนเนอร์ คุณจะต้องใช้ส่วนประกอบต่อไปนี้ด้วย โดยส่วนตัวแล้วฉันไม่ได้ใช้วิธีการถ่ายโอนผงหมึก แต่วิธีการของฉันอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทช่วยสอนนี้ ฉันวางแผนที่จะโพสต์บทช่วยสอนเกี่ยวกับวิธีการทำ PCB อย่างแน่นอน ดังนั้นโปรดระวัง!

โฮมเมดบอร์ด(วิธีการโอนผงหมึก):

• แผ่นทองแดง
• เฟอริกคลอไรด์
• กระดาษ PCB
• เลเซอร์ปริ้นเตอร์
• ฟิล์มหน้ากากประสาน (ตัวเลือกสำหรับหน้ากากประสาน)
• แหล่งกำเนิดแสงยูวี (ตัวเลือกสำหรับหน้ากากประสาน)
• ความโปร่งใส (เป็นทางเลือกสำหรับลายฉลุประสาน)
• เดรเมลเวิร์คสเตชั่น

.นี่คือไฟล์ ไลบรารี่ diptrace และโมเดลทั้งหมดของฉัน

สำหรับผู้ที่สงสัยว่าราคาเปรียบเทียบไม่ดีกับวงแหวน LED Adafruit 24 ซึ่งมีราคา 17 เหรียญ + ค่าจัดส่ง ราคาต่อ LED: Adafruit: 17/24 = 0.70 เหรียญ ไฮเปอร์ไอออน: 7/100= %0.07

ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม:Adafruit: (4 เหรียญ) การจัดส่ง Hyperion: $1 (ทองแดง) + 0.50 เหรียญ (Ferric Chloride) (จัดส่งฟรี)

ทั้งหมด: Adafruit: $21, HyperIon: $3.18

อย่างที่คุณเห็นมันถูกกว่ามาก 15% ของต้นทุน แม้ว่าคุณจะเพิกเฉยต่อการจัดส่งเวอร์ชัน HyperIon ในราคาเพียง 3.18 ดอลลาร์ ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนได้มากเมื่อเทียบกับ 17 ดอลลาร์

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบ PCB ตอนที่หนึ่ง! ตำแหน่ง LED

ขั้นตอนแรกในการสร้างรูปร่าง NeoPixel คือการวางตำแหน่งของ LED ฉันสร้างเอกสาร excel เล็กๆ ที่มีประโยชน์ซึ่งคุณสามารถใช้สำหรับการออกแบบใดๆ ที่คุณต้องการติดตามรัศมี

เพียงป้อนจำนวน LED เปอร์เซ็นต์ของวงแหวนที่คุณต้องการให้ครอบคลุม และรัศมี จากนั้นระบบจะสร้างพิกัดตำแหน่งและมุมที่คุณควรวาง LED ของคุณโดยอัตโนมัติ จากนั้นคุณสามารถเข้าไปที่ DipTrace, ExpressPCB หรือ EaglePCB ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด และแทรกพิกัดในคุณสมบัติส่วนประกอบของคุณ ฉันใช้ DipTrace เป็นการส่วนตัว และคุณสามารถค้นหาส่วนประกอบและไลบรารีทั้งหมดของฉันได้ในส่วนส่วนประกอบ

สำหรับโครงงานนี้ ฉันเลือกใช้วงแหวนสองวงที่มีรัศมี 34 และ 24 มม. รัศมีภายนอกมี 20 พิกเซลและรัศมีภายในมี 6

*โบนัส* หากโปรแกรม CAD ที่คุณใช้อยู่ (เช่น DipTrace) ไม่อนุญาตให้วางวงกลมโดยจุดศูนย์กลางของวงกลม ให้วาดเส้นสองเส้นตามเส้นผ่านศูนย์กลางของรัศมีภายนอกและรัศมีภายในของคุณ จัดตำแหน่งทางแยกให้ตรงกันและกำหนดใหม่ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของคุณ ตอนนี้คุณมีกระดานที่มีศูนย์กลางอย่างสมบูรณ์แบบแล้ว!

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบ PCB ตอนที่สอง! การกำหนดเส้นทางและตัวเก็บประจุ

ขั้นตอนต่อไปในการสร้างแผงวงจรพิมพ์ของคุณคือการเชื่อมต่อระหว่างไฟ LED ของคุณ NeoPixels แต่ละตัวมีแผ่นข้อมูลเข้าหนึ่งแผ่นและแผ่นข้อมูลออกหนึ่งแผ่น ขั้นแรก ให้สร้างสายยาวโดยเริ่มจากพิกเซลที่ใกล้เคียงที่สุดกับตำแหน่งที่คุณวางแผนจะวางหมุดอินเทอร์เฟซของคุณ โดยเริ่มจากหมุดข้อมูลขาออกของพิกเซลหนึ่งไปยังหมุดข้อมูลขาเข้าของพิกเซลถัดไป

หลังจากนั้น คุณจะต้องกำหนดเส้นทางพลังงานและกราวด์ วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือการใช้วงกลมและครึ่งวงกลมรวมกัน ทั้งหมดสี่วง โดยสลับระหว่างกำลังกับพื้นเมื่อคุณเคลื่อนออกจากจุดเริ่มต้น สิ่งนี้ทำให้ง่ายต่อการสร้างการเชื่อมต่อ "จัมเปอร์" ขนาดเล็กซึ่งใช้กับการเดินสายด้วยตนเองทุก ๆ ครั้งตั้งแต่ LED มารวมกันสองครั้ง วงกลม/ครึ่งวงกลมสองคู่สามารถผูกเข้าด้วยกันได้ตามสะดวก สุดท้ายก็เติมทองแดงลงไป โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ทำให้พื้นที่พิเศษทั้งหมดเต็มไปด้วย "พื้นดิน" ซึ่งมีข้อดีหลายประการรวมถึงการผลิตที่บ้านได้ง่ายขึ้น

คุณจะต้องติดตั้งตัวเก็บประจุประมาณ.1uf หนึ่งตัวระหว่างกำลังไฟฟ้าและกราวด์ระหว่างไฟ LED สองชุดแต่ละชุด ผู้ผลิตแนะนำหนึ่งหลอดต่อ LED แต่มีแนวโน้มว่าหนึ่งต่อสองจะทำและใช้เวลาในการบัดกรี สิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็นสำหรับฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์ พวกเขาเพียงแค่ปรับปรุงอายุการใช้งานของ LED เท่านั้น ดังนั้นจึงสามารถละเว้นได้หากจำเป็น

ขั้นตอนที่ 4: การแกะสลักแผงวงจรพิมพ์

ในการดำเนินการตามขั้นตอนนี้ คุณมีสองตัวเลือก:

การผลิตแบบมืออาชีพ:

หากคุณไม่เคยสร้าง PCB และไม่สนใจที่จะเรียนรู้ทักษะดังกล่าว นี่คือสิ่งที่ฉันจะแนะนำ การสร้างบอร์ดของคุณอย่างมืออาชีพ ความยากของโครงการนี้เริ่มจากระดับกลางสูงไปจนถึงระดับเริ่มต้น บอร์ดของคุณจะได้รับการรับประกันว่ามีคุณภาพสูง มาพร้อมกับหน้ากากประสาน และอาจมาพร้อมกับลายฉลุบัดกรี

PCB แบบโฮมเมด:

นี่เป็นตัวเลือกสำหรับผู้ที่ต้องการพัฒนาทักษะและเพิ่มพูนความสามารถส่วนบุคคลอย่างแท้จริง นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลือกสำหรับผู้ที่สร้างต้นแบบที่มีความเร็วสูงและลดต้นทุนได้จริง ความสามารถในการสร้าง PCB ของตัวเองถือเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของฉันตลอดหลายปีที่ผ่านมา และฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ทุกคนที่สนใจ ฉันได้พัฒนาวิธีการของตัวเองในการทำ PCB (ดูช่องทางของฉันสำหรับวิธีการทำเช่นนั้น) ซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทช่วยสอนนี้เล็กน้อย และต้องใช้อุปกรณ์ที่ผู้เริ่มต้นส่วนใหญ่ไม่สามารถจ่ายได้ ดังนั้นฉันจึงแนะนำวิธีการถ่ายโอนผงหมึกโดยใช้ผลิตภัณฑ์ที่ชื่อ PressN'Peel แทน มันค่อนข้างง่ายและอุปกรณ์เดียวที่คุณต้องการซึ่งไม่จำเป็นว่าทุกคนจะต้องมีคือเครื่องพิมพ์เลเซอร์ราคาถูก ดูบทช่วยสอนของ Clacktronics-uk สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม!

กระบวนการพื้นฐานมีดังนี้:

1. ทำความสะอาดบอร์ด cad ทองแดงของคุณ
2. พิมพ์งานออกแบบของคุณลงบน Peel n' Stick โดยใช้เครื่องพิมพ์เลเซอร์
3. รีดการออกแบบจากแท่ง Peel n' ลงบนกระดานทองแดงของคุณ
4. วางกระดานในเฟอริกคลอไรด์จนสลัก
5. ล้างโทนเนอร์

หน้ากากประสาน (อุปกรณ์เสริม):

หน้ากากประสานเป็นแผ่นปิดที่ปกป้องบอร์ดของคุณในทุกที่ แต่ต้องไปที่ที่บัดกรี สิ่งนี้ทำให้ง่ายต่อการประสานเล็กน้อย แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือการปรับปรุงนักพรตของกระดานอย่างมาก หากคุณไม่ได้ผลิตบอร์ดของคุณ คุณอาจต้องการเพิ่มบอร์ดหนึ่งอัน แต่ไม่จำเป็นอย่างยิ่ง โดยส่วนตัวแล้วฉันพบว่ากระบวนการนี้ง่ายอย่างไม่น่าเชื่อและแนะนำเป็นอย่างยิ่ง อีกครั้ง ฉันจะพูดถึงกระบวนการพื้นฐานเท่านั้น เพื่อให้คุณรู้ว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่ ดูบทช่วยสอนของ cpeniche สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม!

กระบวนการมีดังนี้:

1. พิมพ์การออกแบบแผ่นกระดานของคุณลงบนแผ่นโปร่งใส
2. ลอกและติดฟิล์มหน้ากากประสานเข้ากับกระดานสลักของคุณ
3. รีด/เคลือบฟิล์มจนติดดี
4. จัดตำแหน่งความโปร่งใสกับกระดานและปิดเทป
5. นำฟิล์มไปตากแหล่งแสงยูวี (งานเป่ายาทาเล็บ)
6. ทำความสะอาดแผ่นรองที่ยังไม่ได้สัมผัส
7. เปิดเผยจนหายขาด

ขั้นตอนที่ 5: บัดกรีลายฉลุ! (ไม่จำเป็น)

หากคุณมีสิทธิ์เข้าถึงเครื่องตัดเลเซอร์ ให้ลองสร้างลายฉลุสำหรับวางบัดกรีด้วยตัวเอง ช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงความพยายามที่น่าเบื่อในการค่อยๆ แปะแปะบนหมุดแต่ละอันอย่างช้าๆ เพียงโหลดการออกแบบแผ่นอิเล็กโทรดลงในซอฟต์แวร์เครื่องตัดเลเซอร์แล้วตัดออกจากส่วนโปร่งใสของเครื่องพิมพ์ ฉันยังพบว่าแผ่นเคลือบบัตรทำงานได้ดีเช่นกัน วิธีนี้ใช้ได้ผลดีอย่างเหลือเชื่อและสร้างเลเยอร์ที่หนาเกือบเท่ากับเวอร์ชันมืออาชีพ ในความคิดของฉัน พวกมันเหนือกว่ามากเพราะมีความยืดหยุ่นและโปร่งใส ทำให้ใช้งานได้ง่ายกว่ารุ่นสแตนเลสมาก

ฉันไม่ใช่คนคิดวิธีนี้แต่ฉันยังไม่เห็นใครทำเอกสารออนไลน์เลย ซึ่งฉันพบว่าน่าประหลาดใจ

ขั้นตอนที่ 6: การสร้างบอร์ด

ในการทำให้กระดานกลายเป็นรูปร่างสุดท้าย คุณควรเริ่มต้นด้วยการตัดให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้อย่างปลอดภัยด้วยล้อเลื่อนเดรเมล ฉันใช้การตั้งค่าเวิร์กสเตชัน dremel ในแนวนอนโดยให้ใบมีดเหนือกล่องกระดาษแข็งเป็นเครื่องเลื่อยโต๊ะแบบชั่วคราว

จากนั้นคุณสามารถเริ่มเจาะรูตรงกลางได้ ใช้สว่านขนาดใหญ่ที่สุดที่คุณมีสำหรับเดรเมลและค่อยๆ "ชีสสวิส" ไปเรื่อย ๆ จนกว่าคุณจะตัดส่วนที่ใหญ่พอที่จะใส่ลงในบิตบด จากนั้นคุณสามารถใช้หัวเจียรนั้นเพื่อทำให้บอร์ดมีรูปร่างสุดท้าย

วิธีที่กระดานแกะสลักจะมีวงแหวนบาง ๆ ที่ทำจากไฟเบอร์กลาสอยู่รอบๆ ขอบกระดาน ก่อนที่คุณจะเจียรจนถึงจุดนั้น ทองแดงส่วนสุดท้ายที่เหลืออยู่จะคลายออก เมื่อทองแดงหยดสุดท้ายไม่ต้องบดอีกต่อไป โดยอาศัยสัญลักษณ์นั้น จะช่วยให้คุณสร้างชิ้นงานที่สม่ำเสมอและเป็นวงกลมได้ (สมมติว่าคุณไม่ได้ทำให้การแกะสลักเลอะเทอะเหมือนที่ฉันทำและวางลวดลายไว้ใกล้กับผนังมากเกินไป) เสร็จสิ้นเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกในลักษณะเดียวกัน

คุณควรเจาะรูสำหรับการเชื่อมต่อข้อมูลใน 5v และกราวด์ด้วย ดอกเดรเมลขนาดเล็ก (.7 มม.) ใช้งานได้ดีสำหรับสิ่งนี้

ขั้นตอนที่ 7: การบัดกรี

ในความคิดของฉัน นี่เป็นโครงการที่ยอดเยี่ยมสำหรับผู้ที่ต้องการเรียนรู้วิธีการบัดกรีแบบยึดพื้นผิว ส่วนประกอบที่สำคัญทั้งหมดมีขนาดใหญ่ ทนความร้อน และแผ่นรองมีระยะห่างจากกัน อันที่จริงแล้วยุ่งยากมากที่จะทำให้เลอะเทอะและเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการสร้างความมั่นใจในการบัดกรีแบบยึดพื้นผิวโดยไม่ต้องยุ่งกับส่วนประกอบเล็กๆ น้อยๆ

ในการประสาน NeoPixels ลงบนบอร์ดของคุณ ก่อนอื่นคุณต้องวางแผ่นบัดกรีจำนวนเล็กน้อยลงบนแผ่นแต่ละแผ่นโดยใช้กระบอกฉีดยาหรือลายฉลุ หากคุณมีลายฉลุ ให้ทากาวบัดกรีรอบๆ ลายฉลุ เช่น ทาเนยบางๆ บนขนมปังปิ้ง จนกระทั่งปิดแผ่นอิเล็กโทรดทั้งหมด คุณไม่จำเป็นต้องมากเท่าที่คุณคิด แค่กระจายออกไป

ถัดไป คุณจะต้องวางส่วนประกอบของคุณบนบอร์ดของคุณ ตราบใดที่แต่ละแผ่นสัมผัสก้อนบัดกรีที่เกี่ยวข้อง แสดงว่าคุณอยู่ใกล้พอ Solder paste มีคุณสมบัติมหัศจรรย์นี้เมื่อหลอมละลายจะดึงส่วนประกอบเข้าที่เกือบทุกครั้ง

หากคุณไม่มั่นใจในทักษะการบัดกรีของคุณเกินไป คุณสามารถเปลี่ยนตัวเก็บประจุ 0603 ให้เป็นรูปแบบที่ใหญ่ขึ้นหรือข้ามไปเลยก็ได้ สิ่งเหล่านี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของ NeoPixel ได้ แต่หากคุณไม่ได้ใช้สิ่งนี้เป็นแหล่งกำเนิดแสง ก็ไม่น่าจะเป็นไปได้ที่คุณจะได้เห็นสิ่งนี้หมดไฟ อย่างที่บอกไป ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณติดตั้งมัน เพียงเพราะว่าทักษะนั้นมีค่ามาก

ในแง่ของการบัดกรีจริง ๆ มันไม่ง่ายเลย เพียงใช้เวลาประมาณสองนาทีในการอุ่นบอร์ดของคุณด้วยปืนลมร้อน จากนั้นเน้นหนักขึ้นทีละพื้นที่จนกว่าทุกอย่างจะไหลย้อน คุณสามารถบอกได้ว่าเมื่อใดที่มันไหลย้อนเพราะหัวแร้งจะเปลี่ยนเป็นมัน และโดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบจะ "กระดิก" เล็กน้อยเข้าที่