GlassCube - Шилэн ПХБ дээрх 4x4x4 LED шоо: 11 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Энэ вэбсайт дээр миний зааж өгсөн анхны зүйл бол шилэн ПХБ -ийг ашигладаг 4x4x4 хэмжээтэй LED шоо юм. Ер нь би нэг төслийг хоёр удаа хийх дургүй байдаг, гэхдээ саяхан франц үйлдвэрлэгч Heliox -ийн энэ бичлэгийг олж харсан нь анхны кубынхаа том хувилбарыг бүтээхэд түлхэц болсон юм. Түүний видеонд Heliox нь сийлбэр хийх шаардлагагүй шилэн ПХБ-ийг үйлдвэрлэх илүү хялбар процессыг гаргаж ирсэн боловч үүний оронд өөрөө наалддаг зэс тугалган цаасны ул мөрийг хайчлах зориулалттай плоттер ашиглан шилэн субстрат руу шилжүүлжээ. Плоттерууд тийм ч үнэтэй биш бөгөөд бусад төслүүдэд хэрэг болдог тул надад энэ үйл явцыг өөрөө туршиж үзэх нэг л зүйл олдсон.

Миний анхны кубын илүү том хувилбар болохоос гадна энэ хувилбар нь SAMD21 микроконтроллер дээр суурилсан өөрчлөн тохируулсан ПХБ болон лазерут акрилаар хийсэн орон сууцыг ашигладаг. Шоо нь Arduino IDE програмчлагдах боломжтой бөгөөд CircuitPython -тэй нийцдэг.

GlassCube иж бүрдлийг одоо Tindie дээрээс авах боломжтой.

Хэрэв та иж бүрдэл худалдаж авсан бол зөвхөн LED гагнах (5 -р алхам), орон сууцыг угсрах (8 -р алхам), давхаргыг хооронд нь холбох (9 -р алхам) хийх шаардлагатай болно

Хангамж

• 64 ширхэг - WS2812B 5050 SMD LED (жишээ нь aliexpress)
• 4 ширхэг - 100 x 100 x 2 мм шилэн хавтан
• 2 ширхэг - А4 хэмжээтэй өөрөө наалддаг зэс тугалган цаас (жишээ нь амазон)
• 1 өнхрөх - плоттер дамжуулах цаас (жишээ нь Amazon)
• 1 багц - lasercut acrylic (доороос үзнэ үү)
• 1 өөрчлөн ПХБ (доороос үзнэ үү)
• 4 ширхэг M2x8 шураг + самар

Лазеркут үйлчилгээ, ПХБ -ийн үйлдвэрлэл зэрэг бүх материалын нийт өртөг нь 100 евро орчим байдаг.

Багаж хэрэгсэл

• Siluet портрет 2 плоттер (жишээ нь амазон)
• лазер таслагч эсвэл онлайн лазерын үйлчилгээ (би snijlab.nl ашиглаж байна)
• гагнуурын төмөр
• SMD гагнуурын зориулалттай дулааны хавтан эсвэл дахин урсах зуух (эсвэл гараар гагнах дэвшилтэт ур чадвар)

Алхам 1: CAD дизайн

GlassCube -ийн орон сууц ба ПХБ -ийн хэмжээсийг Fusion360 дээр бүтээсэн бөгөөд би доорх загварыг хавсаргасан болно.

Ирмэгийн багана ба дээд хавтанг 3 мм зузаантай тунгалаг нийлэг материалаар хийсэн. LED бүхий давхаргууд нь 2 мм зузаантай хөвөгч шилээр хийгдсэн байдаг. Доод хавтан нь захиалгаар хийсэн ПХБ юм.

Алхам 2: LED ПХБ -ийн дизайн

Би Eagle -ийг ашиглан шилэн ПХБ -ийн зохион байгуулалтыг хийжээ. Ул мөрийг плоттероор огтлох нь тонер дамжуулах аргаар сийлбэрлэхтэй адил нарийвчлалтай биш тул хамгийн бага ул мөрийн өргөн хязгаарлагдмал байдаг. Би янз бүрийн ул мөрийн өргөнийг туршиж үзээд 32 миль нь миний ашиглаж болох хамгийн бага хэмжээтэй болохыг олж мэдэв.

Зэс тугалган цаасны ул мөрийг таслахын тулд самбарын схемийг dxf болгон хөрвүүлэх шаардлагатай байв. Үүнийг хэрхэн зөв хийхээ олж мэдэхэд би хэсэг хугацаа зарцуулсан тул алхам алхмаар нарийвчлан судалж үзье

1. Eagle дахь нээлттэй самбарын зохион байгуулалт
2. дээд давхаргаас бусад бүх давхаргыг нуух
3. Файл-> Хэвлэх дээр дараад Файл руу хэвлэхийг сонгоно уу (pdf)
4. pdf файлыг Inkscape дээр нээнэ үү
5. path slection хэрэгслийг ашиглан нэг ул мөрийг тэмдэглээд E dit-> Same-> Stroke Style-ийг сонгоно уу, энэ нь бүх ул мөрийг тэмдэглэх ёстой (гэхдээ дэвсгэр биш)
6. P ath-> Тархины цус харвалт дээр дарахад энэ нь замын тоймыг шинэ зам болгон хувиргадаг
7. Зам сонгох хэрэгслийг сонгоод ctrl+a дарж бүх замыг (дэвсгэрийг оруулаад) тэмдэглээрэй
8. P ath-> Union дээр дарна уу, энэ нь бүх замыг нэгтгэж, "дүүрсэн" хэсгүүдийн доторх огтлолыг арилгах ёстой
9. File-> Save As дээр дарж, *.dxf файлын форматыг сонгоно уу

Dxf файлыг эндээс миний GitHub дээрээс олж болно.

Алхам 3: Зэс тугалган цаас огтлох

Dxf файлыг А4 хэмжээтэй өөрөө наалддаг зэс тугалган цааснаас Siluet Portrait 2 плоттероор хайчилж авсан. Зэс хуудсыг эхлээд өөрөө наалддаг хайчлах дэвсгэр дээр бэхлэв. Миний хайчлахад ашиглаж байсан програм хангамжийн тохиргоог хавсаргасан зургаас харж болно.

Илүүдэл тугалган цаасыг хайчилж авсны дараа болгоомжтой арилгах хэрэгтэй. Зүссэн тугалган цаасыг гэмтээхгүйн тулд би А4 хуудсыг бүхэлд нь хайчлах дэвсгэр дээр үлдээж дараах алхмуудыг хийв.

Алхам 4: Зэс тугалган цаасыг шилжүүлэх

Зүссэн тугалган цаасыг шилэн хавтан дээр шилжүүлсэн бөгөөд энэ нь өөр наалддаг тугалган цаас юм. Шилжүүлгийн цаасыг зэс тугалган цаасанд бэхлээд дараа нь аажмаар хальсалж, зэс тугалган цаас нь дамжуулах хуудсан дээр наалдсаар байх болно. Дараа нь шилэн субстратад наалддаг бөгөөд дамжуулах цаасыг аажмаар хуулж авдаг тул энэ удаад зэс тугалган цаас шилэн хавтан дээр наалддаг.

Самбарын зохион байгуулалт нь шилэн хавтан дээрх тугалган цаасыг зөв тэгшлэхэд тусалдаг зүүн дээд ба баруун буланд хоёр тэмдэглэгээтэй байдаг. Тэмдэглэгээг хавсаргасны дараа дахин шилэн хавтангаас салгаж болно.

Алхам 5: LED -ийг гагнах

SMD LED -ийг гараар шилэн хавтан дээр гагнасан. Би бас тэдгээрийг дулааны хавтан (үнэндээ миний зуух) ашиглан бэхлэхийг оролдсон боловч зураг дээрээс харахад энэ нь тийм ч сайн санаа биш юм. Хэрэв танд тохирох reflow зуух байгаа бол үүнийг туршиж үзэх нь зүйтэй болов уу, гэхдээ хэрэглэж буй шилний төрлөөс хамааран халаалтын явцад хагарах эрсдэлтэй.

LED -ийн чиглэлийн талаар хоёр өөр байршил байдаг. Кубын эхний ба гурав дахь давхаргын хувьд чиг баримжаа нь хоёр, дөрөв дэх давхаргаас өөр байх болно. Ийм байдлаар дараа нь давхаргыг хооронд нь холбох нь илүү хялбар болно.

Алхам 6: Микроконтроллер ПХБ

Ардуино Нано шиг арилжааны хөгжлийн самбар дээр тулгуурлахын оронд би LED -ийг удирдах зориулалттай Eagle -д тохируулсан ПХБ хийжээ. Давуу тал нь би самбарыг шоо дөрвөлжинд маш сайн тохирох байдлаар хэлбэржүүлж чадсан явдал юм. Энэхүү самбар нь ATSAMD21E18 микроконтроллер дээр суурилсан бөгөөд энэ нь Adafruit -ийн Trinklet M0 -тэй адилхан юм. Би энэ MCU -г сонгосон, учир нь энэ нь эх USB -тэй бөгөөд програмчлахад FTDI чип шаарддаггүй. Adafruit нь Arduino IDE болон CircuitPython -тэй нийцтэй ачаалагчдыг өгдөг.

Самбарын талаархи нэг тэмдэглэл бол энэ нь 3.3V логикоор ажилладаг бөгөөд WS2812B нь 5V -тэй байх ёстой боловч 3.3V -тэй ажиллах боломжтой гэдгийг олон хүмүүс харуулсан.

Би PCBWay.com дээрээс өөрийн ПХБ -ийг авсан бөгөөд Gerber файлууд болон БМ -ийг миний GitHub данснаас олж болно.

Зарим ур чадвартай бол энэхүү ПХБ -ийн SMD бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гараар гагнах боломжтой боловч дулааны хавтан эсвэл дахин асаах зуух нь илүү сайн ажиллах болно.

Алхам 7: Ачаалагчийг асаах

Би Adafruit -ээс өгсөн UF2 ачаалагчийг Trinket M0 самбаруудад ашигласан. MCU нь J-Link хэрэгслийн тусламжтайгаар анивчсан байв. Ачаалагчийг хэрхэн яаж асаах талаар дэлгэрэнгүй зааврыг Adafruit вэбсайтаас авах боломжтой. Adafruits UF2-SAMD bootloader-ийн давуу тал бол анхны суулгасны дараа MCU нь флаш диск хэлбэрээр гарч ирдэг бөгөөд та UF2 файлыг зөөврийн диск рүү чирж дахин асаах боломжтой юм. Энэ нь үүнийг маш хялбар болгодог, жишээ нь. Arduino IDE болон CircuitPython хооронд шилжих.

Алхам 8: Ласеркутын орон сууц

Кубын орон сууцыг 3 мм зузаантай тунгалаг нийлэг материалаар хайчилж авав. Би онлайн лазер хайчлах үйлчилгээ (snijlab.nl) ашигласан. Холбогдох dxf файлуудыг миний GitHub данснаас олж болно. Орон сууц нь 4 тулгуур ба дээд хавтангаас бүрдэнэ. Бичлэгүүдийг 4 ширхэг M2x8 эрэг, самар ашиглан доод талын үндсэн ПХБ -д хавсаргасан болно.

Алхам 9: Давхаргыг холбох

Орон сууц угсарсны дараа би шилэн ПХБ -ийн дэвсгэр дээр утас гагнах замаар давхаргыг холбосон. Энэ нь маш нарийн процедур болсон бөгөөд нийлэг шатаах эсвэл зэсийн дэвсгэрийг хагарах эрсдэлтэй. GND ба VCC тээглүүрүүд давхарга бүрийн байрлалыг өөрчилдөг тул утсыг огтлох шаардлагатай болдог гэдгийг анхаарна уу. Утаснууд нь зэс дэвсгэрийг салгаж авахгүйн тулд би гагнуурын дараа бага зэрэг халуун цавуугаар зассан. Эхний давхарга нь доод талын ПХБ -тэй Dupont холбогчоор холбогдсон боловч утсыг шууд ПХБ -д гагнах боломжтой.

Алхам 10: Кодыг байршуулах

Би шоог програмчлахдаа CircuitPython (хувилбар 4.x) ашигласан. Та CircuitPython ачаалагчийг суулгасны дараа кодыг шууд MCU флаш диск рүү хадгалах замаар ажиллуулж болно. Шаардлагатай эмхэтгэх шаардлагагүй бөгөөд та жишээ нь: кодыг дахин нээж засварлана уу.

Одоогийн байдлаар би зарим үндсэн анимацыг бүтээсэн боловч кодыг сунгах нь харьцангуй хялбар байх ёстой. Кодыг миний GitHub дээрээс олж болно, үүнийг ажиллуулахын тулд эндээс Adafruit Neopixel болон fancyLED номын сан хэрэгтэй.

Алхам 11: Дууссан шоо

Шоо, шилэн ПХБ болон нийлэг орон сууц нь хоорондоо сайн нийлж байгаад би маш их баяртай байна. Анх удаа өөрийн MCU -ийн самбарыг бүтээсэн нь үнэхээр хөгжилтэй байсан бөгөөд энэ нь анхны оролдлогоор бүтсэнийг би бараг гайхаж байна. Надад сэлбэг ПХБ болон нийлэг эд ангиуд байгаа тул энэ шоог Tindie дээр DIY хэрэгсэл болгон ашиглахыг хүсч байна. Тиймээс, хэрэв та сонирхож байгаа бол үүнийг хайж олох эсвэл надад хувийн мессеж бичээрэй.

Мөн хэрэв танд энэхүү зааварчилгаа таалагдсан бол Make It Glow уралдаанд надад саналаа өгөөрэй.

Make it Glow уралдаанд хоёрдугаар байр эзэлсэн