Lampu Kubus LED: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Lampu ini adalah produk sampingan dari proyek jam 172 piksel yang saya buat. Itu terjadi saat saya menguji rangkaian LED, Pasangan saya melihatnya dan menyukai tampilannya. Saya menyelesaikan jam dan kemudian memulai proyek ini. Ini adalah proyek yang cukup lambat, hal-hal lain telah terjadi di antaranya yang memungkinkannya berkembang seiring waktu.

Konsep aslinya sedikit lebih dari satu meter panjangnya menggunakan 3 tombol dan potensiometer untuk mengontrolnya. Ini berkembang menjadi desain yang lebih kecil tetapi serupa yang menggunakan encoder putar tunggal. Musim perayaan kemudian datang dan saya meminjam beberapa konsep kontrol untuk lampu pesta yang dikendalikan ATTiny 85. Akhirnya kita memiliki ini; Sebuah kubus 50mm lucu dengan satu sentuhan kontrol sensitif.

Akan mudah untuk hanya membeli pengontrol LED murah dari eBay, memasukkannya ke dalam kotak dan menyebutnya selesai. Namun saya menginginkan sesuatu yang tidak memerlukan pengaturan atau pemasangan dan akan memungkinkan saya untuk memutuskan bagaimana LED berperilaku. Tentu saya tidak dapat mengubah cahaya dari kenyamanan sofa saya, tetapi saya tidak keberatan. Yang mengatakan, saya pikir evolusi berikutnya mungkin menukar ATTiny 85 untuk sesuatu seperti ESP8266 sehingga saya dapat memanfaatkan pengontrol nirkabel tetapi juga menyimpan beberapa kontrol manual.

Sangat penting bagi saya bahwa cahaya harus aktif tetapi tidak mengganggu sehingga pada mode putih, sedikit warna perlahan terlihat pada titik acak pada lampu dan kemudian perlahan memudar lagi. Penting bahwa itu tidak akan menarik perhatian Anda saat melakukannya, tetapi setiap kali Anda melihat lampu itu akan sedikit berbeda.

Perlengkapan

Kubus terbuat dari lembaran akrilik opal buram 3mm. Saya menipu dan memesannya sebelum dipotong menjadi kotak yang ukurannya tepat untuk apa yang saya inginkan, saya menambahkan beberapa tambahan ke pesanan jika saya membuat kesalahan (saya lakukan) Beberapa yang pertama saya buat saya menggunakan tensol 12 untuk mengikatnya bersama. Ini bekerja dengan sangat baik tetapi bukan barang yang bagus untuk digunakan, saya membuatnya di sini menggunakan epoksi gorila. Ikatannya tidak sekuat tinsol 12 tetapi harus cukup kuat tanpa asap yang benar-benar jahat.

LED adalah SK6812, mereka adalah opsi RGBWW (putih hangat).

Kontroler mikro adalah ATTiny 85

Pengontrol sentuh adalah MTCH101

Ada beberapa komponen pasif:

• 13X 0603 0.1uf kapasitor
• 2X 4.7k 0603 resistor
• 2X 10k 0603 resistor
• 1X 470 ohm 0603 resistor
• 1X 1000uf kapasitor

Meskipun dimungkinkan untuk membuat ini di ProtoBoard yang membuat PCB adalah ciak dan sesuatu yang ingin saya sandarkan.

Kabel usb lama untuk dipotong untuk kabel listrik

Lem panas digunakan untuk menahan PCB di produk akhir dan beberapa sealant silikon memungkinkan Anda untuk menempelkan bagian bawah kubus. Kedua lem panas adalah silikon yang baik untuk merekatkan akrilik tetapi keduanya tidak terlalu bagus. Hal ini membuat ikatan yang cukup kuat untuk menahan semuanya pada tempatnya tetapi begitu kuat sehingga tidak dapat dipisahkan nanti jika diperlukan.

200mm dari 0.31mm kawat tembaga diemail. (Anda dapat menggunakan hampir semua kawat di sini selama tidak terlalu besar sehingga menciptakan bayangan di dalam kubus)

Pengontrol Mikro

Saya telah mengatakannya sebelumnya dan saya akan mengatakannya lagi. Saya sangat menyukai Pengontrol Mikro ATTiny 85. Mereka ciak, mudah digunakan, mudah diprogram dan tampaknya hampir tidak bisa dihancurkan.

Jadi, tentu saja saya menggunakan satu untuk proyek ini. Kode yang dijalankannya cukup mendasar. Interupsi terhubung ke sensor sentuh, Ketika pin ditarik ke bawah, ISR menambahkan 1 ke penghitung. Loop utama kemudian menjalankan sub loop yang sesuai dengan nomor counter. Dengan cara ini Anda dapat menambah atau menghapus animasi hanya dengan beberapa baris kode.

Saya telah menjalankan kode ini pada ATTiny85 selama sekitar 8 bulan sekarang tanpa masalah.

Langkah 1: Alat dan Bahan Habis Pakai

Dimungkinkan untuk menyolder semua komponen dengan tangan tetapi SK2612 cukup sensitif. Saya membunuh beberapa dari mereka sebelum saya menemukan oven mini di Lidl yang saya ubah menjadi oven reflow.

Saya menggunakan router dan talang 45 derajat untuk memotong semua tepi akrilik. Anda dapat melewati ini dan memiliki sambungan persegi ke kubus atau cetakan 3D Anda.

Alat lain yang digunakan antara lain:

• Pistol lem panas
• Solder Besi
• Pisau bentuk kecil
• Selotip
• Beberapa alat tangan dasar. snips dan tiang kecil.
• Arduino Uno atau yang serupa plus papan tempat memotong roti dan kabel jumper untuk mengunggah kode ke ATTiny85
• Hack Saw
• pasta solder
• Pateri
• Multimeter

Langkah 2: Memotong Akrilik

Sulit untuk menemukan metode yang andal untuk memotong sudut 45 derajat ke tepi akrilik. Saya pikir menyiapkan gergaji meja dengan sudut yang benar akan jauh lebih mudah tetapi sayangnya saya hanya memiliki router jadi inilah yang saya lakukan.

Saya menggunakan sepotong kayu bekas dengan ujung lurus yang dijepit ke meja kerja saya untuk membuat jig. Tepi lurus sangat penting karena bantalan bit talang akan menggelinding di sepanjang itu. Ini adalah kasus menempelkan beberapa lembar akrilik bekas di sekitar bagian yang ingin saya potong sudutnya untuk menahannya dan membuat ketinggian yang benar dari bagian bawah router.

Saya mengeluarkan pistol lem panas dan panas ketika saya melakukan ini, jadi saya memutuskan untuk menggunakan lem panas untuk menempelkan bagian pendukung di tempatnya. Biasanya saya akan menggunakan selotip dua sisi. Kedua opsi bekerja dengan baik.

Ini kemudian sedikit trial and error untuk mendapatkan router diatur pada ketinggian yang tepat, terlalu tinggi dan itu akan meninggalkan tepi persegi pada akrilik, terlalu rendah dan itu akan mengambil terlalu banyak

Menggunakan selotip kecil untuk memastikan tidak ada yang bisa bergerak, biarkan router berputar hingga kecepatan dan jalankan router dengan lancar di sepanjang tepi akrilik, putar potongan dan ulangi sampai Anda memiliki semua 6 potongan dengan tepi 45 derajat pada semua 4 tepi (5 buah dan 3 tepi jika Anda ingin memasang kubus menjadi sesuatu)

Langkah 3: Membuat Kubus

Setelah semua akrilik dipotong, membentuk kubus lurus ke depan tetapi dosis memerlukan sedikit perhatian terhadap detail.

Pertama ambil selotip panjang, dengan 2 buah di ujungnya untuk menahannya, lurus dan kencang. Posisikan beberapa milimeter dari dan sejajar dengan tepi lurus dengan sisi lengket menghadap ke atas. Rekaman itu akan menahan semuanya bersama-sama sampai epoksi mengeras, jadi saya melapisi dua bagian untuk memastikan tekanan yang merata. Menggunakan matt silikon saya sebagai tepi lurus saya tetapi penggaris akan bekerja dengan baik atau mungkin lebih baik.

Selanjutnya, lepaskan film pelindung dari akrilik dan tempatkan salah satu kotak ke salah satu ujung selotip, pastikan itu duduk rapi di tepi lurus dan sudut 45 derajat miring ke bawah. Kemudian tempatkan kotak kedua di sebelah kotak pertama, pastikan ujung-ujungnya hanya menyentuh dan bagian atasnya rapat dengan tepi lurus. Ulangi untuk kotak ketiga dan keempat.

Ketika Anda senang mereka semua duduk dengan rapi, balikkan semuanya dan rapikan selotip di salah satu ujungnya sehingga tidak melewati ujung akrilik. Anda sekarang harus bisa melipat semuanya dan membentuk kotak yang rapi. Penting untuk hasil akhir bahwa bagian atas kotak sedekat mungkin dengan sempurna, sedikit penyimpangan di bagian bawah dapat diampelas dan disembunyikan nanti.

Jika Anda senang bahwa semuanya pas sebagaimana mestinya, maka inilah saatnya untuk memperbaikinya di tempatnya. Buka kubus dan berbaring datar siap untuk pilihan perekat Anda. Saya telah menggunakan Tinsol 12 di masa lalu. Ini dirancang untuk mengikat akrilik dan memberi dosis yang sangat baik, namun tidak menyenangkan untuk digunakan dan membutuhkan pendinginan sebelum digunakan. Saya juga merekomendasikan menggunakannya di luar pada hari yang berangin dan meninggalkan bagian yang terikat di luar atau di gudang setidaknya selama 24 jam.

Epoxy dua bagian yang jernih berfungsi dengan baik, jauh lebih bagus dan lebih memaafkan untuk digunakan. Anda masih perlu menggunakan area yang berventilasi baik untuk bekerja, tetapi saya tidak melihat ada asap yang bekerja di dekat jendela yang terbuka. Ikatannya tidak sekuat Tinsol12 tetapi kecuali jika Anda berencana untuk melempar kubus Anda, itu harus cukup kuat.

Saya mencampur sedikit epoksi gorila pada cd lama dan menggunakan ujung aksi dari pengawal bambu untuk menerapkan lapisan halus di sepanjang salah satu tepi semua kotak di mana mereka akan bertemu. Hindari menggunakan terlalu banyak karena akan menghabiskan banyak uang.

Maaf saya tidak mendapatkan foto panggung ini karena setnya cukup cepat.

Setelah perekat terpasang, lipat kotak untuk membentuk kotak lagi dan gunakan selotip yang menjorok untuk menahan semuanya.

Setelah sekitar 5 menit jika dirasa cukup kuat untuk melepas selotip. Saya ingin melepas selotip sesegera mungkin jika beberapa epoksi keluar. Setelah benar-benar terikat, jauh lebih sulit untuk mendapatkan rekaman itu.

Langkah 4: Sensor Sentuh

Kubus versi Mk1 menggunakan sensor getaran. Ini bekerja dengan baik tetapi tidak ideal karena mungkin sulit untuk mengaktifkannya sekali saja, terutama jika saya mengambilnya untuk mengubah mode dan kemudian meletakkannya lagi sedikit terlalu cepat. Desainnya tidak benar-benar memungkinkan tombol ditempatkan di mana saja sehingga satu-satunya hal yang logis adalah menggunakan kontrol sentuh.

MTCH101 tampak seperti chip yang sempurna untuk pekerjaan itu.

Karena ini adalah sensor kapasitif, tidak perlu melakukan kontak langsung dengan apa pun, jadi saya mengambil apa yang akan menjadi tutup kubus, melepaskan lapisan pelindung dari dalam, kemudian mengatur kawat tembaga berenamel 0,31mm di sekitar bagian dalam, melubanginya dengan selotip sebelum mencampur sedikit Gorilla Epoxy untuk menahannya secara permanen. Pastikan untuk meninggalkan cukup ekor untuk turun ke PCB.

Pin Output Deteksi MTCH101 adalah Aktif-Rendah sehingga sakelar taktil antara 5V dan bantalan ekstra juga akan bekerja di dekat pin 7 untuk mengubah mode kubus

Setelah epoksi sembuh, bagian atas kubus dapat dilekatkan ke tubuh dengan sedikit epoksi lagi.

Langkah 5: PCB & Solder

Saya selalu membayangkan PCB menjadi sesuatu yang disediakan bagi mereka yang memiliki pemahaman mendalam tentang elektronik yang telah diturunkan selama bertahun-tahun. Ternyata sebenarnya sangat mudah dan murah untuk mendesain papan Anda sendiri dan membuatnya secara profesional.

Saya tidak akan masuk terlalu dalam ke proses di sini karena memerlukan sedikit detail yang orang lain telah melakukan pekerjaan yang jauh lebih baik untuk menjelaskan daripada yang saya bisa. Tapi langkah dasarnya adalah:

Bangun sirkuit Anda di papan roti untuk mengujinya. Lay out semua komponen pada skema Ubah skema menjadi PCB, Tempatkan semua komponen seperti yang Anda inginkan dan buat koneksi. Tempatkan pesanan

Bagian tersulit dari proses ini adalah menunggu papan Anda tiba.

Saya menggunakan JLCPCB. Total biaya untuk 10 papan sedikit kurang dari £ 10 dan membutuhkan waktu lebih dari seminggu untuk tiba. Saya tidak punya apa-apa untuk membandingkan kualitasnya tetapi mereka tampak sangat bagus.

Saya ingin memiliki opsi untuk membuat versi kubus yang lebih besar, jadi saya menambahkan beberapa cincin tambahan bantalan LED ke PCB. Saya dapat menyolder LED pada salah satu dari 3 cincin atau memotongnya untuk desain yang lebih kecil. JLCPCB mengenakan harga yang sama untuk papan ukuran apa pun hingga 100mm x 100mm.

Pematerian

Dimungkinkan untuk menyolder semua komponen dengan tangan. Kapasitor dan resistor 0603 berukuran kecil tetapi tangguh sehingga dengan sedikit latihan dapat dilakukan dengan mudah. Hal yang sama untuk chip MTCH101. Masalah yang saya miliki adalah LED SK2812, mereka cukup besar untuk disolder dengan tangan tetapi menurut saya agak terlalu sensitif terhadap panas. Saya kira saya membunuh setidaknya 10 sebelum saya memutuskan untuk berinvestasi dalam sesuatu yang dirancang untuk suku cadang SMD.

Saya tidak yakin dengan cara terbaik untuk maju kemudian keputusan saya dibuat ketika saya menemukan oven mini untuk dijual di Lidl. Meskipun ini bukan oven yang sempurna untuk mengalirkan ulang, itu cukup baik untuk kebutuhan saya dan dengan beberapa modifikasi untuk kontrol suhu yang lebih akurat, itu tidak mematikan LED.

Sekali lagi proses mengubah oven pemanggang roti atau oven mini menjadi oven reflow sedikit di luar cakupan yang sulit ini tetapi ada banyak informasi di luar sana jika Anda ingin membuat sesuatu yang serupa.

Curam yang diperlukan untuk reflowing PCB adalah:

Bersihkan PCB secara cepat dengan alkohol untuk menghilangkan lemak yang dapat mencegah solder menempel dengan benar. Oleskan pasta solder ke bantalan pada PCB dan kemudian oleskan komponen. Tempatkan papan ke dalam oven dan reflow.

Setelah papan dingin, Anda dapat menyolder secara manual melalui lubang dudukan IC dan kapasitor besar.

Saya belum memasang kapasitor 1000uf kali ini karena lampu hanya akan digunakan oleh saya dan tidak akan sering dinyalakan dan dimatikan. Ini juga menciptakan bayangan di dalam kubus saat LED melakukan tugasnya.

Kapasitor 1000uf ada untuk menyelamatkan LED dan pengontrol mikro dari lonjakan arus. Saya sarankan menginstalnya tetapi agak opsional jika Anda berhati-hati dengan apa yang Anda pasang. Untuk info lebih lanjut tentang hal ini, saya sarankan membaca Adafruit NeoPixel berguide

learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg…

Langkah 6: Kode

Unggah kode ke AtTiny85.

Berikut adalah panduan hebat tentang cara melakukannya!

www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Kemudian letakkan di ATTiny ke dalam soket IC di PCB

Langkah 7: Menyatukan Semuanya

Ada resistor tunggal di bagian bawah PCB ditambah kaki-kaki dari IC dan kapasitor mencuat sedikit. Saya menggunakan Dremel untuk mengukir beberapa lekukan di bagian bawah akrilik sehingga PCB bisa duduk rata.

Sementara Dremel keluar, saya juga mengebor lubang kecil di sisi kubus di tengah sekitar 6mm ke atas untuk kabel listrik dan mendorongnya sebelum melepaskan kabel dan timah. Banyak kabel USB dengan jalur data, gunakan multimeter untuk menentukan mana yang jika perlu.

Gunakan gumpalan kecil lem panas untuk menahan PCB (saya menemukan lem panas sebagai ide karena menciptakan pegangan yang kuat tetapi dapat dilepas jika diperlukan) dan solder kabel daya ke sana. Saya menggunakan sedikit lem panas untuk beberapa dukungan ekstra.

Langkah selanjutnya adalah menyolder kabel sensor ke bantalan sensor.

Sebelum memperbaiki bagian bawah ke kubus, ada baiknya melakukan beberapa pengujian untuk memastikan semuanya berfungsi seperti yang diharapkan.

Jika semuanya bekerja seperti yang diharapkan maka langkah terakhir adalah menempelkan bagian bawah kubus ke tempatnya. Saya biasanya menggunakan sealant silikon untuk ini karena ini berfungsi dengan baik tetapi dapat dilepas jika diperlukan.

Pasang dan nikmati

Langkah 8: Opsi Lain & Pikiran Terakhir

Saya selama ini telah berkembang saya telah datang dengan beberapa variasi. Salah satunya adalah alas kayu dengan kubus akrilik di atasnya. Yang lainnya adalah bingkai kayu dengan LED di bagian belakang dan juga versi panjang menggunakan pita LED. Saat ini saya juga sedang mengerjakan jam menggunakan desain serupa.

Mereka mengatakan pandangan belakang selalu 2020 dan ada beberapa hal yang mungkin saya lakukan secara berbeda jika saya memutuskan untuk menggunakan MkIII

Yang pertama adalah mengubah ke pasif 0805. 0603 baik-baik saja tetapi ada cukup ruang untuk komponen yang lebih kecil dan lebih besar dan mereka sedikit lebih mudah untuk dikerjakan ulang jika diperlukan.

Saya juga berpikir untuk menambahkan LED ekstra untuk beberapa umpan balik visual tentang status sensor. MTCH101 mampu menenggelamkan hingga 20 mA sehingga led dengan resistor bernilai tinggi tidak akan menjadi masalah jika terhubung langsung ke pin 4 chip.

Saya pikir saya juga akan menambahkan beberapa bantalan ke cincin lain dari PCB sehingga mereka dapat digunakan untuk proyek lain jika terputus. Dan juga beberapa bantalan untuk menggunakan PCB dengan strip atau cincin LED eksternal.

Saya harap Anda menikmati ini keras kepala.