Boomstick - Animierter LED-Treiber - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Boomstick ist ein Projekt zum Erstellen einer animierten Reihe programmierbarer RGB-LEDs, die von einem kleinen Arduino angetrieben werden und auf Musik reagieren. Dieses Handbuch konzentriert sich auf eine Hardwarekonfiguration, die Sie zusammenstellen können, um die Boomstick-Software auszuführen. Diese Hardware hat eine großartige Größe, um sie in einen tragbaren Gegenstand wie eine Robe oder eine Geisterhaube zu stecken oder die Länge eines tragbaren Totempfahls zu beleuchten. Zu den Komponenten gehören ein Mikrofon (zum Aufnehmen von Musik), ein Drehregler (zum Einstellen der Helligkeit) und eine Taste (zum Umschalten von Animationen). Die gesamte Einheit (einschließlich LEDs) wird über einen einzigen Micro-USB-Anschluss mit Strom versorgt, der an einen Wandadapter oder ein tragbares USB-Akkuladegerät angeschlossen werden kann.

Dieses Projekt ist mittelschwer. Sie müssen sich beim Löten wohlfühlen und die Geduld haben, mit kleinen Teilen zu arbeiten. Die Gesamtbauzeit beträgt 2+ Stunden.

Schritt 1: Komponenten und Werkzeuge

• Adafruit Perma-Proto Half-Size Breadboard PCB - 4,50 $
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5V 16MHz - 9,95
• Elektret-Mikrofonverstärker - MAX5566 mit einstellbarer Verstärkung - $6.95
• USB Micro-B Breakout-Board - 1,50 $
• Breadboard Trim Potentiometer - 10K - $1,25
• Taktiler Tastenschalter (6mm)
• 10K Ohm Widerstand
• 3-polige JST-SM-Kabel - 1,50 $

Alle Links sind von Adafruit, und ich schließe den aktuellen Preis zum Zeitpunkt des Schreibens ein (Änderungen vorbehalten!). Die Gesamtkosten sollten unter 30 USD liegen. Sie benötigen außerdem:

• NeoPixel-RGB-Streifen – wählen Sie nach Ihren Projektanforderungen aus, aber ich finde, dass 30LED/m gut für Wearables geeignet sind
• Tragbares Element oder ähnliches zum Einsetzen der LEDs
• Kleiner Anschlussdraht - Ich finde, dass dieses solide Kernset von Adafruit perfekt funktioniert
• Lötkolben, Lot, Flussmittel
• Bündiger Seitenschneider - perfekt zum Abschneiden von überschüssigem Draht nach dem Löten
• Abisolierzange
• Heißklebepistole
• Schleifpapier mit grober Körnung

Ich würde empfehlen, einen USB-Akku mitzunehmen, wenn Sie ein Wearable bauen. Ich hatte anständige Laufzeiten (6+ Stunden mit einem 60 LED-String bei voller Helligkeit) von einem Anker PowerCore 10000.

Schritt 2: Bereiten Sie das PermaProto Board vor

Wir wollen unsere Bauteile so eng wie möglich anordnen, und das bedeutet leider, dass wir einige der Leiterbahnen auf der Platine abschneiden müssen, damit verschiedene Teile der Schaltung nicht miteinander verbunden sind.

1. Halten Sie die Platine mit dem Text aufrecht und drehen Sie sie dann von oben nach unten um (so dass die linke Seite noch links ist).
2. Schneiden Sie die im Bild angezeigten Spuren vorsichtig mit der Spitze eines scharfen Messers ab. Die drei Punkte in den vertikalen Spuren sind auf #5, 9 und 11.
3. Möglicherweise müssen Sie die Leiterbahn mehrmals anritzen und sogar an der Leiterplatte kratzen, um einen sauberen Bruch zu gewährleisten. Beachten Sie, dass die beiden horizontalen Spuren oben tiefer sind und mehr Schnittkraft erfordern.
4. Verwenden Sie optional ein Multimeter, um zu überprüfen, ob an jedem der Spurenschnitte keine Leitfähigkeit vorhanden ist.
5. Schneiden Sie optional mit einem Seitenschneider das kleine Quadrat aus, das im Bild gezeigt wird. Sie können dies tun, indem Sie jede der 4 Seiten mit dem Cutter so tief wie möglich schneiden, dann das Brett umdrehen und von der anderen Seite schneiden. Dieses Loch ermöglicht den Zugriff auf das Trimmpotentiometer auf der Mikrofonplatine, wenn wir fertig sind.

Schritt 3: Erster Verdrahtungssatz löten

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie die Drähte und Komponenten in diesem Projekt zusammengelötet werden können. Der Ansatz in diesem Handbuch hat mir jedoch gute Dienste geleistet und einige Iterationen durchlaufen. Das Ziel der Verdrahtung besteht darin, dass sich an keiner Stelle mehr als zwei Lagen von Drähten überlappen, also achten Sie darauf, die Positionen und Längen der Drähte genau zu befolgen. In jedem der Bilder für diese Anleitung sind die Drähte farbcodiert:

• Rot zeigt einen 5V positiven Draht an.
• Gelb zeigt eine positive 3V-Leitung an.
• Weiß zeigt eine Signal- oder Datenleitung an.
• Schwarz weist auf ein Erdungskabel hin.

Etwas Sorgfalt ist erforderlich, um die Drähte vorzubereiten und zu löten. Dies ist mein typischer Prozess:

1. Schneiden Sie die ungefähre Länge des Drahtes ab, die benötigt wird.
2. Streifen Sie ein Ende ab – die Länge ist nicht zu wichtig, da Sie den Überschuss danach abschneiden.
3. Führen Sie den abisolierten Draht durch das erste Loch und legen Sie den Draht in seiner endgültigen Position ab.
4. Ritzen Sie die Isolierung direkt über dem zweiten Loch mit Ihrem Daumennagel.
5. Entfernen Sie den Draht und streifen Sie das andere Ende an der Stelle der Miniaturansicht ab.
6. Führen Sie den Draht wieder ein und löten Sie jedes Ende.
7. Schneiden Sie den Überschuss ab.

Für diesen ersten Schritt legen wir eine erste Verdrahtungsschicht fest, bevor wir Komponenten hinzufügen. Dies wird uns später das Leben etwas erleichtern, da einige Teile für das Löten und Trimmen unzugänglich werden.

1. Löten Sie den 10K Ohm Widerstand an der angegebenen Position ein.
2. Löten Sie die zusätzlichen Drähte in den ungefähren Positionen, die im Bild gezeigt werden. Beachten Sie die zusätzliche Länge und Kurve in den schwarz/roten Drähten.
3. Drehen Sie die Platine um und überprüfen Sie die Positionen der Lötstellen.

Wir werden in dieser Phase auch den LED-Anschluss anbringen. Seine Datenverbindung ist nicht zugänglich, sobald wir das Arduino anlöten.

1. Teilen Sie die drei Drähte des Steckers auf.
2. Halten Sie den Stecker mit dem Daumen an die Platine und platzieren Sie den mittleren Draht wie gezeigt, bis er zur Spur Nr. 10 reicht.
3. Schneiden Sie den Draht auf die entsprechende Länge (lassen Sie etwas mehr übrig, um durch das Loch zu stecken).
4. Den Draht abisolieren und verzinnen.
5. Löten Sie es in das angegebene Loch.

Denken Sie daran, während der Arbeit überschüssigen Draht mit Ihren Diagonalschneidern abzuschneiden!

Schritt 4: Hinzufügen des Arduino

Es ist Zeit, unser erstes Bauteil zu löten! Beachten Sie, dass wir für den Arduino, das Mikrofon und den Micro-USB-Breakout jeweils Pins vorlöten müssen. Speziell für den Arduino löten wir nicht alle Pins. Es ist nur eine Teilmenge notwendig, und es erleichtert unser Leben, wenn es auf einer Seite Lücken gibt. Folgen Sie den Bildern genau

1. Um Pins auf Komponenten zu löten, finde ich es am einfachsten, die Pins und das Bauteil zusammen auf ein Steckbrett zu drücken, bevor ich sie löte. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stifte alle vertikal und rechtwinklig zum Bauteil ausgerichtet sind. Pass auf, dass du dich nicht selbst stichst! Es ist am einfachsten, die Stifte mit etwas Flachem und Festem nach unten zu drücken.
2. Richten Sie den Arduino wie im Bild gezeigt aus. Sie können eine ganze Reihe von Pins entlang der Kante einfügen, beginnend mit BAT/G/USB.
3. Brechen Sie für die RST/5V/ARef-Kante 4 Pins und 6 Pins ab. Die 4 Pins gehen zwischen 5V und A0 und die 6 Pins gehen zwischen A4 und 3V.
4. Löten Sie alle Pins nacheinander und stellen Sie sicher, dass das Arduino perfekt bündig mit dem schwarzen Kunststoff sitzt.
5. Entfernen Sie es vom Steckbrett und überprüfen Sie die Unterseite noch einmal, um sicherzustellen, dass die Stifte wie auf dem Bild aussehen.

Jetzt sind wir bereit, es auf die Platine zu löten!

1. Positionieren Sie den Arduino wie im Bild gezeigt.
2. Stellen Sie sicher, dass das Datenkabel des LED-Steckers unter die Lücke A1/A2/A3 verläuft.
3. Halten Sie das Bauteil bei Bedarf mit Klebeband an der Platine fest und löten Sie es von der Unterseite an die Platine an.
4. Schneiden Sie die überschüssigen Stifte mit Ihren diagonalen Bündigschneidern ab. Seien Sie vorsichtig - dies kann die winzigen Stiftstücke mit hoher Geschwindigkeit fliegen lassen. Ich würde empfehlen, eine Art Brille zu tragen und das Brett in den Müll oder möglicherweise in die andere Hand zu zielen.

Schritt 5: Mehr Komponenten

Jetzt sind wir bereit, die restlichen Komponenten auf die Platine zu löten.

Zuerst müssen wir einen zusätzlichen Draht an der Unterseite der Platine anlöten. Beachten Sie das gelbe Kabel auf der rechten Seite des ersten Bildes!

Sobald das erledigt ist und der Überschuss abgeschnitten ist, ist es Zeit für das Mikrofon.

1. Löten Sie zuerst die drei Pins an die Mikrofon-Breakout-Platine. Beachten Sie, dass es für diese Komponente in Ordnung (sogar wünschenswert) ist, dass sie schräg zur Platine liegt - beachten Sie die rechte Seite des zweiten Bildes. Der einfachste Weg, dies zu erreichen, besteht darin, die Pins einzulöten, während sie in ein Steckbrett gedrückt werden, und die Mikrofonplatine abgewinkelt auf das Steckbrett legen zu lassen.
2. Trimmen Sie optional das Mikrofonpotentiometer. Verwenden Sie SEHR VORSICHTIG einen kleinen Schraubendreher, um das Potentiometer im Uhrzeigersinn zu drehen (angezeigt im dritten Bild). Beachten Sie, dass es sich um ein sehr empfindliches Bauteil handelt, das leicht brechen kann. Es wird nur eine Teilrevolution machen, erzwinge es nicht weiter. Das Trimmen des Potentiometers im Uhrzeigersinn verringert die Stärke des Verstärkers, wodurch das Mikrofon weniger empfindlich wird und eine bessere Qualität in wirklich lauten Umgebungen (wie einem Nachtclub oder einem Musikfestival) ermöglicht wird. Beachten Sie jedoch, dass die Auslösung der Effekte in ruhigeren Umgebungen, wie z. B. beim Musikhören zu Hause, erschwert wird.
3. Verwenden Sie eine Heißklebepistole, um einen Klecks Klebstoff an der im dritten Bild angegebenen Position aufzutragen.
4. Drücken Sie das Mikrofon an der angegebenen Position auf die Platine - die Stifte sollten sich in der zweiten Reihe nach unten befinden, über die Spuren #17-19.
5. Drehen Sie die Platine um und löten Sie die Pins. Schneiden Sie überschüssiges Material ab.

Jetzt machen wir den Micro-USB-Breakout.

1. Im Gegensatz zum Mikrofon möchten wir, dass die Micro-USB-Platine quadratisch mit den Pins ist. Dies ist so, dass das USB-Kabel beim Anschließen parallel von der Platine abgeht und die Platine nicht stört. Achten Sie darauf, es beim Löten der Stifte und beim Löten an die Platine abzustützen. Siehe auch das zweite Bild für die endgültige Orientierung.
2. Sie können wieder Heißkleber verwenden, um den Durchbruch an der richtigen Stelle vorzupositionieren. Die Pins sollten sich in der unteren Reihe (NICHT in den beiden Stromreihen) über den Spuren # 15-19 befinden.
3. Verstärken Sie den Raum unter der Platte nach Bedarf mit zusätzlichem Heißkleber. Dies bietet die dringend benötigte Festigkeit, da der Anschluss Drehmomentkräfte vom angeschlossenen USB-Kabel aufnehmen kann.

Schließlich müssen wir den Knopf und das Potentiometer verlöten.

1. Beginnen Sie mit der Schaltfläche. Breiten Sie die Beine ein wenig aus und führen Sie es in die im Bild gezeigte Position ein.
2. Sie können die Beine an der Unterseite nach innen biegen, um den Knopf zu halten.
3. Löten Sie jedes der Beine von der Oberseite der Platine.
4. Setzen Sie nun das Potentiometer wie abgebildet ein. Beachten Sie, dass die Stifte oben im Bild sind.
5. Befestigen Sie es vorübergehend mit etwas Klebeband an der Platine und löten Sie es von der Unterseite der Platine aus.

Schritt 6: Endverdrahtung

Ich werde die Anweisungen kurz halten, aber wir müssen die Verkabelung auf der Unterseite der Platine fertigstellen.

1. Löten Sie die schwarzen und gelben Drähte oben links im ersten Bild. Diese stellen den Spannungsbereich bereit, den das Potentiometer ausgibt.
2. Löten Sie die schwarzen und weißen Drähte unten rechts im zweiten Bild. Diese stellen Masse- und Ausgangsverdrahtung für das Mikrofon bereit.
3. Vergewissern Sie sich, dass alle Drähte wie gezeigt vorhanden sind.

Wir sind jetzt mit der Unterseite fertig! Sie können optional Heißkleber strategisch platzieren, um die Drähte festzuhalten und vor Kurzschlüssen zu schützen - obwohl ich mich normalerweise nicht darum kümmere.

Schritt 7: Verdrahten der LED-Anschlussleistung

Der LED-Anschluss muss Strom direkt vom USB-Eingang beziehen. Lassen Sie uns das jetzt anlöten.

1. Halten Sie den Stecker mit dem Daumen an seiner endgültigen Position auf die Platine (siehe Bild 2).
2. Wir werden eine winzige Länge (1-2 mm) Draht abisolieren und direkt an die Oberseite der vorhandenen Lötstellen in der zweiten von untersten Reihe löten.
3. Schneiden und isolieren Sie jeden der beiden Drähte entsprechend. Wie im ersten Bild gezeigt, sollte das untere Kabel an der 5V-Verbindung befestigt werden und das obere Kabel sollte an GND angeschlossen werden.
4. Verzinnen Sie beide abisolierten Teile des Drahtes.
5. Löten Sie diese vorsichtig an die vorhandenen Lötstellen an. Stellen Sie sicher, dass das 5-V-Kabel nicht mit der Spur links davon verbunden ist, da diese ein 3,3-V-Signal führt und dies Ihren Arduino töten könnte. Es wird empfohlen, mit einem Multimeter zu überprüfen, ob zwischen den beiden Leiterbahnen keine Leitfähigkeit besteht, bevor Sie die Platine einschalten.
6. Kleben Sie den LED-Anschluss fest auf die Platine und verstärken Sie ihn mit viel Kleber.

Bestätigen Sie, dass Ihr Board wie auf dem Foto aussieht!

Schritt 8: Anschließen an das Board

Es gibt zwei primäre Möglichkeiten, um eine Verbindung zum Board herzustellen.

• Um den Arduino zu programmieren, verbinden Sie ihn direkt mit dem USB-Anschluss (Bild 1).
• Um LEDs zu betreiben, schließen Sie sie an den USB-Anschluss an der Unterseite an und schließen Sie die LEDs an (Bild 2).

Schritt 9: Feinschliff

Die Bauteile sind so kompakt wie möglich ausgelegt, sodass ein Teil der Leiterplatte leer bleibt. Sie können diese vorsichtig wie im Bild gezeigt wegschneiden. Ich bin mir nicht sicher, wie das genau geht - ich verwende einige Hochleistungs-Drahtschneider, aber Sie könnten wahrscheinlich auch eine Bügelsäge verwenden, wenn Sie vorsichtig sind. Das Schneiden über die vorhandenen Löcher macht es etwas einfacher.

Sobald Sie den Überschuss abgeschnitten haben, empfehle ich dringend, die Kanten und Ecken mit etwas grobkörnigem Schleifpapier abzuschleifen, da die Platine ziemlich scharf sein kann.

Diese gesamte Einheit kann in ein breites Schrumpfband mit Löchern gewickelt werden, die für den Zugang zu den Bedienelementen und Anschlüssen geschnitten sind.