LED-Stimmungslampe - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Vor kurzem bin ich auf einen LED Cube von Greg Davill gestoßen. Es ist ein großartiges Kunstwerk. Inspiriert davon, wollte sogar ich so etwas machen. Aber dieser hier war weit außerhalb meiner Liga. Ich beschloss, einen Schritt nach dem anderen zu machen und eine viel kleinere Version von LED Cube als Stimmungslampe zu machen. Es kann ein guter Ausgangspunkt sein, um mehr über die Hardware zu erfahren, bei der es sich hauptsächlich um LEDs und Mikrocontroller handelt, sowie über die Software zu deren Steuerung (Erstellen von Animationen).

In diesem Instructable zeige ich Ihnen, wie ich einen LED-Würfel mit den beliebten WS2812 LEDs gemacht habe.

Lass uns anfangen

Schritt 1: Dinge, die Sie brauchen

96x WS2812 LEDs

6x Leiterplatten

1x Arduino Nano

1x 5V/1A Netzteil

Schritt 2: Der Plan

Der Plan ist, eine Stimmungslampe zu machen. Ich wollte es einfach halten und habe mich daher für die beliebten WS2812 einzeln adressierbaren LEDs entschieden. Die LEDs sind in Kaskade geschaltet, was bedeutet, dass Sie beliebig viele LEDs mit nur einer Signalleitung/Draht vom Mikrocontroller steuern können. Das macht die Verkabelung sehr einfach.

Die LEDs sind nur im SMD-Format erhältlich. Der nächste Schritt besteht also darin, die Leiterplatten zu entwerfen.

Der nächste Schritt besteht darin, eine Struktur zu entwerfen und in 3D zu drucken, um die Leiterplatten in Form eines Würfels zu halten.

Die LEDs werden mit Arduino Nano gesteuert. Der letzte Schritt besteht darin, ein Gehäuse für Arduino zu entwerfen und in 3D zu drucken.

Schritt 3: PCB-Design

Sie können jede beliebige Software zum Designen von Leiterplatten verwenden. Ich verwende EasyEDA, da es für Neulinge wie mich geeignet ist. Den Schaltplan habe ich angehängt. Klicken Sie hier, um Gerber-Dateien für die Leiterplatte herunterzuladen.

LED hat 4 Pins:

1. VDD - 5V
2. DOUT - Signalausgang
3. VSS - Masse
4. DIN - Signaleingang

Wie bereits erwähnt, sind die LEDs in Kaskade geschaltet, dh das Signal kommt vom Mikrocontroller IN zur 1. LED am DIN-Pin. Vom DOUT-Pin geht das Signal zum DIN-Pin der 2. LED.

Beim Entwerfen der Leiterplatten hatte ich daran gedacht, die LEDs von Hand zu löten und so habe ich genügend Platz zwischen den LEDs gehalten, damit der Lötkolben die Pads erreicht. Aber später, wie Sie sehen werden, habe ich mich mit meinem provisorischen Setup für das Reflow-Löten entschieden, da diese Methode schnell und ordentlich (und zufriedenstellend zu sehen) ist, wenn sie richtig ausgeführt wird.

Wenn Sie mit dem Design der Leiterplatte fertig sind, lassen Sie sie vom Hersteller Ihrer Wahl fertigen. Ich habe mich für JLCPCB wegen seines schnellen Service entschieden.

Schritt 4: Zusammenbau der Leiterplatten

Zuerst fing ich an, die LEDs nacheinander von Hand zu löten. Das Ergebnis war nicht gut und die LEDs wurden überhitzt, was kein gutes Zeichen ist. Außerdem ist es ein zeitaufwändiger Prozess und das Löten von 96 LEDs erfordert viel Zeit.

Das am weitesten verbreitete Verfahren zum Löten von SMD-Bauteilen heißt Reflow-Löten. Bei diesem Verfahren wird Lotpaste (eine Mischung aus Lot und Flussmittel) auf die Pads der Leiterplatte aufgetragen und die Bauteile darauf platziert. Die Lötpaste wird dann durch Erhitzen in einem Reflow-Ofen zum Schmelzen oder "Reflow" gebracht. Dies ist eine schnelle und saubere Methode, wenn sie richtig durchgeführt wird.

Bei dieser Methode benötige ich einen Reflow-Ofen. Aber dann erinnerte ich mich an ein Projekt von Moritz König, bei dem er ein altes Glätteisen und Wemos zur Temperaturregelung benutzte. Das einzige, was ich zur Hand hatte, war ein Glätteisen, das noch benutzt wurde. Die Temperatur des Bügeleisens erreichte bei maximaler Einstellung etwa 220 Grad Celsius und die von mir gekaufte Lötpaste schmilzt bei 183 Grad. Wenn wir uns das Reflow-Löttemperaturprofil aus dem Datenblatt der LED ansehen, können wir sehen, dass die maximale Temperatur (Tp) 240 Grad für 10 Sekunden beträgt. Alles sieht vielversprechend aus und so habe ich es ausprobiert.

Ich habe die Paste mit einem Zahnstocher auf die Pads aufgetragen und die Komponenten platziert. Die Platzierung ist nicht kritisch, da das Lot die Bauteile beim Schmelzen an Ort und Stelle zieht. Ich legte die Platine wie auf dem Foto gezeigt auf das Bügeleisen und schaltete das Bügeleisen ein. Ich habe das Bügeleisen ausgeschaltet, wenn das gesamte Lot geschmolzen ist und die Platine aus dem Bügeleisen entfernt.

Es hat super funktioniert!

Schritt 5: Zusammenbau des Würfels

Ich habe eine 3D-Struktur gedruckt, um die Leiterplatten an Ort und Stelle zu halten. Die 3D-Dateien wurden hier angehängt. Sie müssen 1x Skelett und 6x Halter drucken. Befestigen Sie die Halter auf der Rückseite der Platine mit Sekundenkleber wie im Bild gezeigt. Die Leiterplatten können dann auf der Skelettstruktur eingerastet werden. Es ist ein Reibschluss. Schleifen kann erforderlich sein.

Führen Sie die Verkabelung wie im Layout gezeigt durch. Das Löten kann hier etwas schwierig sein.

Schritt 6: Zusammenbau der Basis

3D-Dateien für die Basis wurden hier angehängt. Die Basis wird den Arduino Nano beherbergen. Es werden insgesamt 3 Drähte zum Würfel führen. DIN, 5V und GND. Ich versorge den Cube über ein USB-Telefon-Ladegerät. Stellen Sie sicher, dass es mindestens 1A verarbeiten kann.

Der DIN-Pin kann mit jedem der digitalen Pins des Arduino verbunden werden. Ich habe D4 gewählt.

Schritt 7: Zeit für die Codierung

Vorerst verwende ich eine Beispielskizze aus der FastLED Library. Installieren Sie die Bibliothek mit dem Bibliotheksmanager. Öffnen Sie das DemoReel100 aus den Beispielskizzen. Datei > Beispiele > FastLED > DemoReel100

Nehmen Sie vor dem Hochladen des Codes die folgenden Änderungen vor:

• Definieren Sie DATA_PIN (Pin auf Arduino, mit dem die DIN des Würfels verbunden ist) mit dem, was Sie gewählt haben. In meinem Fall 4 (Digital Pin 4)
• Definiere LED_TYPE als WS2812
• Definiere NUM_LEDS als 96

Und klicken Sie auf Hochladen!

Schritt 8: Genießen Sie

Schalten Sie Ihre Lampe ein und genießen Sie es, sie anzustarren!

Vielen Dank, dass Sie bis zum Ende durchgehalten haben. Ich hoffe, Sie alle lieben dieses Projekt und haben heute etwas Neues gelernt. Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie selbst eine machen. Abonniere meinen YouTube-Kanal für mehr solcher Projekte. Vielen Dank noch mal!

Schritt 9: Zukunftspläne

• Verbinden des Cubes mit dem Internet (IoT) mit ESP8266 und um mich zu benachrichtigen, wenn ein "Ereignis" auftritt.
• Eigene Animationen erstellen.

Zweiter im Make it Glow-Wettbewerb