Benutzerdefinierte NeoPixel-Ringe von Grund auf neu! - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

NeoPixel-Ringe und NeoPixel im Allgemeinen gehören zu den beliebtesten elektronischen Komponenten für Hersteller aller Art. Aus gutem Grund macht Adafruit mit einem einzigen Pin von jedem gängigen Mikrocontroller das Hinzufügen von wunderschönen LEDs und Animationen zu jedem Projekt extrem einfach.

Leider sind sie ziemlich teuer und Adafruit verkauft nur vier Größen. Was viele Hersteller nicht wissen, ist, dass NeoPixel einfach Adafruits Branding einiger identischer LED-Chips mit den Namen WS2812, WS2811 bzw. SK6812 ist. Alles, was Adafruit tut, nimmt den Chip und steckt ihn auf eine Platine, womit eine kräftige Prämie berechnet wird. Es ist nichts Falsches daran, dass Adafruit dies tut, da es NeoPixels für jeden zugänglich macht LED-Ring)($3). Noch wichtiger ist, dass sie nicht jede gewünschte Größe haben können! Trotzdem scheint es, als hätte niemand genau dafür eine Anleitung erstellt.

Als ich also einen benutzerdefinierten Verbundring für mein funktionierendes Samus Arm Cannon-Projekt (demnächst) benötigte, dachte ich mir, warum nicht den Prozess dokumentieren.

In diesem Tutorial zeige ich Ihnen genau, wie ich diesen benutzerdefinierten Ring gemacht habe und wie Sie Ihren eigenen machen können.

Schritt 1: Was Sie brauchen:

Unabhängig von der Methode immer erforderlich:

• ws2128b LEDs (NeoPixel)
• 1uf Kappen (1 für je zwei LEDs) (technisch optional)
• Lötpaste
• Flussmittel (empfohlen, aber optional)

Heiße Luft Pistole

Wenn Sie sich für eine professionelle Herstellung Ihres Boards entscheiden, ist das alles, was Sie brauchen. Wenn Sie Ihre Platine jedoch stattdessen im Tonertransferverfahren herstellen möchten, benötigen Sie zusätzlich die folgenden Komponenten. Ich persönlich habe die Tonerübertragungsmethode nicht verwendet, meine Methode liegt jedoch außerhalb des Rahmens dieses Tutorials. Ich habe vor, ein Tutorial zu veröffentlichen, wie genau ich PCBs herstelle, also pass auf!

Hausgemachte Tafel (Tonerübertragungsmethode):

• Kupferplattiertes Brett
• Eisenchlorid
• PCB-Papier
• Laserdrucker
• Lötstopplackfolie (optional für Lötstopplack)
• UV-Quelle (optional für Lötstoppmaske)
• Transparenz (optional für Lötschablone)
• Dremel-Workstation

. Hier sind alle meine Dateien, Diptrace-Bibliotheken und Modelle.

Für diejenigen, die sich fragen, wie der Preis im Vergleich ist, vergleichen Sie ihn mit einem Adafruit 24 LED-Ring, der 17 USD + Versand kostet. Kosten pro LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 USD. HyperIon: 7/100= %0.07

Zusätzliche Kosten: Adafruit: (4 USD Versand), Hyperion: 1 USD (Kupferplatte) + 0,50 USD (Eisenchlorid) (kostenloser Versand)

Gesamt: Adafruit: 21 USD, HyperIon: 3,18 USD

Wie Sie sehen können, ist es viel billiger, 15% der Kosten. Selbst wenn Sie den Versand ignorieren, kostet die HyperIon-Version nur 3,18 US-Dollar, eine massive Kostenersparnis im Vergleich zu 17 US-Dollar.

Schritt 2: PCB-Design Teil eins! LED-Platzierung

Der erste Schritt beim Erstellen einer NeoPixel-Form ist die Platzierung der LEDs. Ich habe ein nützliches kleines Excel-Dokument erstellt, das Sie für jedes Design verwenden können, dem Sie einem Radius folgen möchten.

Geben Sie einfach die Anzahl der LEDs, den Prozentsatz des abzudeckenden Rings und den Radius ein und es werden automatisch die Positions- und Winkelkoordinaten generiert, an denen Sie Ihre LEDs platzieren sollten. Sie können dann zu den gängigsten DipTrace, ExpressPCB oder EaglePCB gehen und die Koordinaten in Ihre Komponenteneigenschaften einfügen. Ich habe DipTrace persönlich verwendet und Sie finden alle meine Komponenten und Bibliotheken im Abschnitt Komponenten.

Für dieses Projekt habe ich mich für zwei Ringe mit einem Radius von 34 und 24 Millimetern entschieden. Der Außenradius hatte 20 Pixel und der Innenradius 6.

*Bonus* Wenn das von Ihnen verwendete CAD-Programm (wie DipTrace) die Platzierung eines Kreises durch seinen Mittelpunkt nicht zulässt, zeichnen Sie zwei Linien über den Durchmesser Ihres Außenradius und Ihres Innenradius. Richten Sie die Schnittpunkte aneinander aus und definieren Sie das als Ihren Ursprung neu. Jetzt haben Sie ein perfekt konzentrisches Board!

Schritt 3: PCB-Design Teil zwei! Routing und Kondensatoren

Der nächste Schritt bei der Herstellung Ihrer Leiterplatte besteht darin, Ihre Verbindungen zwischen Ihren LEDs herzustellen. NeoPixel haben jeweils ein Dateneingabepad und ein Datenausgabepad. Erstellen Sie zuerst eine lange Kette, beginnend mit dem Pixel, das der Stelle am nächsten ist, an der Sie Ihre Schnittstellenpins platzieren möchten, und gehen Sie vom Datenausgangspin eines Pixels zum Dateneingangspin des nächsten Pixels.

Danach müssen Sie Strom und Masse verlegen. Die einfachste Methode, die mir dazu eingefallen ist, besteht darin, eine Kombination aus Kreisen und Halbkreisen zu verwenden, insgesamt vier, die zwischen Kraft und Boden wechseln, während Sie sich vom Ursprung nach außen bewegen. Dies macht es einfach, eine kleine "Jumper" -Verbindung herzustellen, im Gegensatz zur manuellen Verdrahtung jeder einzelnen LED zweimal. Die beiden Kreis-/Halbkreispaare können dann beliebig miteinander verbunden werden. Schließlich wird ein Kupferguss hinzugefügt. Dies führt im Wesentlichen nur dazu, dass der gesamte zusätzliche Raum durch "Erde" ausgefüllt wird, was mehrere Vorteile hat, einschließlich der einfacheren Herstellung zu Hause.

Sie sollten auch zwischen jedem Satz von zwei LEDs einen Kondensator von etwa.1uf zwischen Strom und Masse installieren. Der Hersteller empfiehlt eine pro LED, aber wahrscheinlich ist eine pro zwei ausreichend und das Löten ist zeitaufwändig. Diese sind für die Funktionsfähigkeit des Gerätes nicht notwendig, sie verbessern lediglich die Lebensdauer der LEDs, sodass sie bei Bedarf vernachlässigt werden können.

Schritt 4: Ätzen von Leiterplatten

Um diesen Schritt abzuschließen, haben Sie zwei Möglichkeiten:

Professionelle Herstellung:

Wenn Sie noch nie eine Leiterplatte hergestellt haben und kein Interesse daran haben, die entsprechenden Fähigkeiten zu erwerben, würde ich dies empfehlen. Indem Sie Ihr Board professionell herstellen lassen, reicht die Schwierigkeit dieses Projekts von High Intermediate bis hin zu Anfänger. Ihre Platine wird garantiert von hoher Qualität sein, wird mit einer Lötmaske geliefert und kann sogar mit einer Lötschablone geliefert werden.

Selbstgemachte Leiterplatte:

Dies ist die Option für diejenigen, die ihre Fähigkeiten wirklich verbessern und ihre persönlichen Fähigkeiten verbessern möchten. Es ist auch die Option für diejenigen, die sich für schnelles Prototyping interessieren und die Kosten wirklich niedrig halten. Die Möglichkeit, eigene Leiterplatten herzustellen, war im Laufe der Jahre einer meiner größten Vorteile und ich empfehle es jedem, der daran interessiert ist. Ich habe meine eigene Methode zur Herstellung von PCBs entwickelt (siehe meinen Kanal für die Vorgehensweise), die etwas außerhalb des Rahmens dieses Tutorials liegt und Ausrüstung erfordert, die sich die meisten Anfänger nicht leisten können. Daher empfehle ich stattdessen die Tonerübertragungsmethode mit einem Produkt namens PressN'Peel. Es ist ziemlich einfach und die einzige Ausrüstung, die Sie brauchen, die nicht unbedingt jeder haben wird, ist ein billiger Laserdrucker. Weitere Informationen finden Sie im Tutorial von clacktronics-uk!

Der grundlegende Ablauf ist wie folgt:

1. Reinigen Sie Ihre Kupfer-Cad-Platine.
2. Drucken Sie Ihr Design mit einem Laserdrucker auf den Peel n' Stick.
3. Bügeln Sie das Design vom Peel n' Stick auf Ihre Kupferplatte
4. Legen Sie die Platine in Eisenchlorid, bis sie geätzt ist.
5. Reinigen Sie den Toner

Lötmaske (optional):

Eine Lötstoppmaske ist eine Abdeckung, die Ihre Platine an allen Stellen schützt, aber dort, wo Lötmittel benötigt wird. Dies macht es etwas einfacher zu löten, aber was noch wichtiger ist, verbessert die Askese der Platine dramatisch. Wenn Sie Ihr Board nicht herstellen lassen, möchten Sie vielleicht eines hinzufügen, aber es ist nicht unbedingt erforderlich. Ich persönlich finde diesen Prozess unglaublich einfach und kann ihn nur empfehlen. Auch hier werde ich nur den grundlegenden Prozess durchgehen, damit Sie wissen, worauf Sie sich einlassen. Weitere Informationen finden Sie im Tutorial von cpeniche!

Der Ablauf ist wie folgt:

1. Drucken Sie Ihr Board-Pad-Design auf ein Stück Transparentfolie.
2. Ziehen Sie die Lötstopplackfolie ab und kleben Sie sie auf Ihre geätzte Platine.
3. Bügeln/laminieren Sie die Folie, bis sie gut haftet.
4. Richten Sie die Folie an der Tafel aus und kleben Sie sie nach unten.
5. Setzen Sie den Film einer UV-Quelle aus (Nagellacktrockner funktionieren)
6. Reinigen Sie die unbelichteten Pads
7. Aussetzen bis ausgehärtet.

Schritt 5: Lotpastenschablone! (OPTIONAL)

Wenn Sie Zugang zu einem Laserschneider haben, sollten Sie eine Lötpastenschablone selbst herstellen. Sie ersparen Ihnen das mühsame langsame Auftragen eines Klecks Lötpaste auf jeden einzelnen Pin. Laden Sie einfach das Pad-Design in Ihre Lasercutter-Software und schneiden Sie es aus einem Stück Druckerfolie aus. Ich habe auch festgestellt, dass ein Laminatorblatt genauso gut funktioniert. Das funktioniert unglaublich gut und erzeugt eine Schicht fast genau so dick wie die professionellen Versionen. Meiner Meinung nach sind sie sogar weit überlegen, da sie flexibel und transparent sind und damit viel einfacher zu bedienen sind als die Edelstahlversionen.

Ich war nicht derjenige, der diese Methode entwickelt hat, aber ich habe noch niemanden gesehen, der sie online dokumentiert, was ich überraschend finde.

Schritt 6: Brettformung

Um das Brett in seine endgültige Form zu bringen, sollten Sie zunächst so viel wie möglich mit einer Dremel-Trennscheibe abschneiden. Ich habe eine Dremel-Workstation horizontal mit der Klinge über einem Karton als behelfsmäßige Tischkreissäge verwendet.

Anschließend können Sie mit dem Ausbohren des zentralen Lochs beginnen. Verwenden Sie den größten Bohrer, den Sie für Ihren Dremel haben, und bewegen Sie sich langsam "Schweizer Käse", bis Sie einen Abschnitt ausgeschnitten haben, der groß genug ist, um in einen Schleifer zu passen. Mit diesem Schleifbit können Sie das Brett dann in seine endgültige Form bringen.

Die Art und Weise, wie das Board ätzt, ist ein dünner Ring aus nur Glasfaser um den Rand des Boards. Kurz bevor Sie bis zu diesem Punkt schleifen, wird das letzte verbleibende Stück Kupfer freigesetzt. Wenn das letzte bisschen Kupfer nicht mehr schleift. Wenn Sie sich auf dieses Zeichen verlassen, können Sie ein sehr konsistentes und kreisförmiges Stück herstellen (vorausgesetzt, Sie haben die Ätzung nicht wie ich vermasselt und das Muster zu nahe an eine Wand gelegt). Beenden Sie den Außendurchmesser auf die gleiche Weise.

Sie sollten auch die Löcher für die Dateneingangs-, 5-V- und Masseanschlüsse bohren. Ein kleines Dremel-Bit (0,7 mm) eignet sich dafür hervorragend.

Schritt 7: Löten

Meiner Meinung nach ist dies ein großartiges Projekt für eine Person, die lernen möchte, wie man in das Oberflächenmontagelöten einsteigt. Alle wichtigen Komponenten sind groß, hitzebeständig und die Pads sind weit voneinander entfernt. Es ist wirklich sehr schwer zu vermasseln und ist eine großartige Möglichkeit, Vertrauen beim SMD-Löten aufzubauen, ohne sich mit winzigen Komponenten herumschlagen zu müssen.

Um Ihre NeoPixels auf Ihr Board zu löten, müssen Sie zuerst eine winzige Menge Lötpaste auf jedes Pad mit einer Spritze oder einer Schablone aufbringen. Wenn Sie eine Schablone haben, verteilen Sie einfach einen Klecks Lötpaste um die Schablone wie eine dünne Butterschicht auf Toast, bis alle Pads bedeckt sind. Sie brauchen nicht so viel, wie Sie denken, verbreiten Sie einfach weiter.

Als nächstes möchten Sie Ihre Komponenten auf Ihrem Board platzieren. Solange jedes Pad seinen entsprechenden Lotfleck berührt, sind Sie nahe genug. Lötpaste hat diese magische Eigenschaft, wenn sie geschmolzen wird, zieht sie das Bauteil fast jedes Mal an Ort und Stelle.

Wenn Sie mit Ihren Lötkenntnissen zu unsicher sind, können Sie die 0603-Kondensatoren entweder in ein größeres Format umwandeln oder ganz überspringen. Sie verlängern die Lebensdauer des NeoPixels, aber wenn Sie dieses nicht als Lichtquelle verwenden, ist es unwahrscheinlich, dass Sie jemals eines durchbrennen sehen. Davon abgesehen empfehle ich Ihnen dringend, sie zu installieren, einfach weil die Fähigkeit wertvoll ist.

In Bezug auf das Löten könnte es nicht einfacher sein. Verbringen Sie einfach etwa zwei Minuten damit, Ihr Board mit einer Heißluftpistole vorzuheizen, und fokussieren Sie dann Bereich für Bereich stärker, bis alles wieder fließt. Sie können erkennen, wann es wieder geflossen ist, weil das Lot glänzt und das Bauteil normalerweise ein wenig "wackelt".