Neopixel Night Light: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Oleh joshua.brooksIkuti Lainnya oleh penulis:

Saya memberikan beberapa lokakarya di bidang elektronik dalam beberapa minggu, berpusat di sekitar proyek dunia nyata yang murah, tetapi bermanfaat. Ketika mencoba membuat sesuatu untuk dibuat, saya ingin itu melibatkan mikrokontroler, LED NeoPixel (karena, mereka luar biasa), dapat dikendalikan dari jarak jauh, dan memungkinkan opsi pembuatan yang berbeda. Itu juga harus sepenuhnya dapat disimulasikan di Tinkercad. Ini adalah proyek yang berkembang.

Ini mengemas beberapa fitur yang sangat keren ke dalam perangkat kecil, dapat disesuaikan, dan cukup sederhana untuk dibuat.

Daftar bagian:

• Papan sirkuit tercetak (OSHPARK)
• NeoPixel cincin 12 (Adafruit)
• Mikrokontroler ATtiny85 (DigiKey)
• Kawat inti padat 22 gauge (DigiKey, Amazon, Radio Shack, dll.)
• (opsional) Penerima inframerah (DigiKey)
• (opsional, tetapi sangat disarankan) kapasitor elektrolitik 1μF (DigiKey)
• (opsional) Tombol Tekan (Jameco)
• (opsional) 2 x Header 3-pin laki-laki (DigiKey)
• (opsional) 2 x jumper Shunt (DigiKey)
• (opsional) Soket DIP 8-pin (DigiKey)
• (opsional) 4-pin header sudut kanan (DigiKey)
• (opsional) Remote control IR (Amazon)
• Pita Gorila (Amazon)
• Catu daya dinding USB (Amazon)

Daftar alat:

• Besi solder & solder
• Alat pemotong kawat
• penari telanjang kawat
• Tang
• Gunting

Langkah 1: Desain dan Simulasi

Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, saya ingin menggunakan Tinkercad gratis untuk proyek ini. Saya memutuskan untuk mendesain sepenuhnya, dan mengujinya di sana sebelum menyentuh barang elektronik yang sebenarnya. Ini memungkinkan saya untuk memastikan bahwa semuanya (termasuk firmware ATtiny85) akan berfungsi. Inilah sirkuit virtual itu. Anda dapat menekan "Mulai Simulasi" di bawah untuk mencobanya.

Langkah 2: Bagian yang Diperlukan

Proyek ini dirancang untuk memungkinkan fleksibilitas dalam cara pembuatannya. Jadi, tergantung pada apa yang ingin Anda lakukan dengannya, Anda mungkin tidak memerlukan semua bagian. Ada tiga bagian (dan kawat) yang mutlak diperlukan. Dimungkinkan untuk membangun sesuatu yang fungsional hanya dengan ini.

Neopixel Ring 12 - cincin ini memiliki dua belas NeoPixels yang dapat dikontrol secara individual menjadi warna apa saja.

ATtiny85 - ini adalah mikrokontroler (komputer kecil) yang membuat NeoPixels menari, dan berinteraksi dengan beberapa komponen opsional (penerima inframerah, tombol tekan, dll.).

Papan sirkuit tercetak - papan sirkuit tercetak (PCB) menyediakan semua sambungan listrik antara bagian-bagian yang digunakan, dan merupakan tulang punggung perangkat yang kaku. File gerber zip yang dikirim ke produsen PCB ada di halaman ini. Ada banyak produsen papan di luar sana. Berikut tautan untuk memesan papan dari OSHPARK.

22 gauge kawat inti padat - kawat digunakan untuk menghubungkan cincin NeoPixel ke PCB.

Langkah 3: Bagian Opsional

Ada sejumlah bagian opsional yang mungkin ingin Anda pertimbangkan termasuk. Inilah mengapa Anda mungkin menginginkannya.

Penerima inframerah - penerima inframerah adalah komponen tunggal yang memungkinkan perangkat dikendalikan oleh remote kontrol IR genggam standar (pikirkan remote TV). Pengendali jarak jauh dari pabrikan yang berbeda memancarkan sinyal yang berbeda, jadi firmware mungkin perlu dimodifikasi untuk mengenali kendali jarak jauh Anda, jika itu bukan salah satu yang saya gunakan.

1μF kapasitor elektrolitik - kapasitor bertindak sebagai semacam baterai sementara yang dapat memberikan daya tambahan ketika arus listrik yang dibutuhkan dalam perangkat berubah secara tiba-tiba (NeoPixels berubah dari mati menjadi penuh, misalnya). Itu juga dapat meratakan tegangan ke perangkat saat menggunakan catu daya USB yang murah. Jika Anda menggunakan sumber daya USB yang layak, maka ini dapat diabaikan.

Tombol tekan - tombol tekan memungkinkan Anda untuk mengontrol perangkat dengan (coba tebak?) menekan tombol.

Header 3-pin laki-laki dan jumper shunt - ini dapat ditempatkan sebagai ganti tombol untuk memungkinkan perangkat dikonfigurasi, berdasarkan bagaimana jumper shunt diposisikan. Header 3-pin laki-laki terhubung secara permanen (disolder) ke papan, dan jumper shunt pas di header dan dapat dengan mudah dilepas dan diposisikan ulang. Jika satu header digunakan, maka jumper dapat memilih antara dua mode yang berbeda. Jika kedua header digunakan, maka empat mode dimungkinkan.

Soket DIP 8-pin - soket memungkinkan mikrokontroler (ATtiny85) untuk dilepas dan diganti sehingga dapat diprogram ulang nanti jika Anda ingin mengubah cara kerja perangkat. Jika Anda tahu bahwa Anda tidak perlu memprogram ulang mikrokontroler, maka ini tidak diperlukan.

Header sudut kanan 4-pin - header sudut kanan digunakan jika Anda ingin konektor USB menempel langsung dari bagian belakang perangkat, bukan dari samping.

Langkah 4: Program Mikrokontroler

Saya tidak akan membahas terlalu detail tentang pemrograman mikrokontroler, karena instruksi mudah ditemukan di tempat lain (saya sertakan tautan di bawah). Saya menggunakan papan Arduino UNO untuk bertindak sebagai perangkat pemrograman untuk pengontrol menggunakan metode yang dijelaskan dalam Instruksi ini. Di dalamnya, ini menunjukkan pemetaan berikut dari pin Arduino ke pin ATtiny untuk pemrograman:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

Kode sumber untuk lampu malam dapat ditemukan di sini (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Langkah 5: Merakit Papan (Langkah Awal opsional)

Bagian harus ditambahkan ke papan dalam urutan tertentu untuk mempermudah. Jika Anda setuju dengan posisi konektor USB di papan, Anda dapat melewati sisa langkah ini dan melanjutkan ke bagian perakitan berikutnya. Namun, jika Anda ingin konektor menonjol di bagian belakang papan, sekarang saatnya untuk menambahkan header sudut kanan.

Mulailah dengan melepaskan konektor USB dengan hati-hati dari sisa papan sirkuit tercetak. Pegang bagian papan yang lebih besar dengan satu tangan dan gunakan tang dengan salah satu ujungnya tepat di sebelah garis perforasi lubang kecil untuk melepas tab dengan hati-hati. Sisihkan tabnya. Anda akan membutuhkan ini di langkah selanjutnya.

Posisikan tajuk sudut kanan di sisi belakang papan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Bagian belakang papan adalah sisi dengan "123D CIRCUITS" di atasnya (atau mungkin saya harus mengatakan "123D CIRC", karena Anda baru saja memutuskan "UITS").

Solder tajuk di tempatnya, oleskan solder ke sisi atas papan.

Dengan menggunakan pemotong kawat yang baik, potong ujung kepala yang menonjol dari sisi atas papan sedekat mungkin dengan papan. Ini penting karena petunjuk itu memuakkan di suatu tempat di tengah tempat ATtiny85 pada akhirnya akan pergi.

Langkah 6: Tambahkan Soket Mikrokontroler

Sekarang saatnya menyolder soket DIP 8-pin -ATAU- ATtiny85 pada tempatnya. Saya sangat merekomendasikan menggunakan soket, karena memungkinkan ATtiny85 dengan mudah dilepas dan dipasang kembali jika Anda ingin membuat perubahan pada program nanti. Pasang soket (atau ATtiny85 dengan pin 1 terdekat dengan tepi papan) melalui 8 lubang yang cocok di sisi atas papan. Sisi atas adalah yang tanpa "Sirkuit 123D" tercetak di atasnya. Balikkan papan dan letakkan rata di atas meja atau ruang kerja lain untuk menahan soket di tempatnya. Solder pin ke papan. Jika Anda menambahkan header sudut kanan 4-pin pada langkah sebelumnya, maka pin tersebut akan sedikit menghalangi. Miringkan setrika untuk menyolder di bawahnya.

Langkah 7: Tambahkan Lebih Banyak Barang

Sekarang saatnya untuk menambahkan tombol atau jumper header(s), penerima IR, dan kapasitor.

Jika Anda ingin memiliki tombol tekan, masukkan 4 pin melalui lubang di bawah soket mikrokontroler di sisi atas papan. Anda akan melihat bahwa ada 6 lubang. Jangan khawatir tentang ini. Dua lubang di tengah tidak akan digunakan. Balikkan papan dan solder tombol tekan di tempatnya.

Jika Anda ingin menggunakan jumper shunt sebagai gantinya, masukkan dua header 3-pin (sisi pin yang lebih pendek ke bawah) ke dalam lubang ini di sisi atas. Sekali lagi, balikkan papan, dan solder pin pada tempatnya.

Selanjutnya, pasang penerima inframerah melalui 3 lubang di sisi atas papan. Cocokkan orientasinya dengan garis luar pada sablon. masukkan sejauh mungkin, dan tekuk kembali sehingga sisi gelembung kecil menghadap ke atas dari papan. Balikkan papan dan solder ini di tempatnya. Gunakan pemotong kawat untuk menghilangkan kelebihan panjang pin dari sisi bawah setelah penyolderan.

Terakhir, tambahkan kapasitor. Pinnya pas melalui dua lubang yang tersisa di atas penerima inframerah. Garis putih di sisi kapasitor (sisi negatif '-') menghadap jauh dari soket ATtiny85. Sekali lagi, balikkan papan, solder ujungnya di tempatnya, dan potong kelebihannya dengan pemotong kawat.

Langkah 8: Tambahkan Cincin NeoPixel

Cincin NeoPixel dipasang menggunakan 4 buah kawat inti padat 22 gauge, dengan insulasi dilepas. Mulailah dengan memotong bagian kawat dengan panjang setidaknya 4 inci. Gunakan penari telanjang kawat untuk menghapus SEMUA insulasi.

Potong kawat ini menjadi 4 sama panjang. Tekuk setiap kawat menjadi bentuk "L" sekitar 1/4 inci dari salah satu ujungnya.

Dengan sisi bawah papan menghadap ke atas, masukkan kabel ini ke dalam lubang di 4 sudut papan. Bagian yang bengkok akan mencegahnya meluncur sepenuhnya. Solder pada tempatnya, dan potong kelebihan bengkok dari sisi bawah dengan pemotong kawat.

Balikkan papan, dan masukkan kabel dengan hati-hati melalui 4 lubang cincin NeoPixel dengan NeoPixel menghadap jauh dari papan sirkuit. Berhati-hatilah untuk mencocokkan lubang cincin NeoPixel dengan yang ada di papan sirkuit. Nama-nama lubang dicetak pada masing-masing lubang. Cocokkan PWR, GND, IN dan OUT.

Dorong cincin ke bawah sedekat mungkin dengan papan sirkuit. Hal-hal mungkin sedikit ketat, terutama di sekitar kapasitor dan sensor IR. Jika cincin itu tidak mau turun sepenuhnya, jangan dipikirkan.

Pegang cincin sedekat mungkin dengan papan sirkuit, tekuk kabel untuk menahan benda-benda di tempatnya.

Solder cincin ke kabel dan potong kelebihan kawat dengan pemotong kawat.

Langkah 9: Tambahkan Tab Konektor USB (Langkah opsional)

Jika Anda memilih untuk memasang konektor USB langsung dari belakang, sekarang saatnya untuk memasangnya ke header sudut kanan 4-pin yang Anda tambahkan sebelumnya.

Pasang lubang tab yang Anda lepaskan sebelumnya ke header sudut kanan sehingga 4 kontak USB tembaga menghadap ke sisi "CIRC" papan, dan sisi "UITS" dari tab menghadap ke sisi "123D".

Solder ini di tempat.

Langkah 10: Tambahkan ATtiny85

Jika Anda menyolder soket DIP 8-pin pada tempatnya, sekaranglah saatnya untuk memasang ATtiny85 di dalamnya.

Sejajarkan ATtiny85 sedemikian rupa sehingga sudut dengan titik paling dekat dengan titik putih pada papan sirkuit. Tekan ATtiny85 dengan hati-hati di tempatnya, pastikan semua pin masuk ke tempat yang seharusnya.

Langkah 11: Tebalkan Konektor USB

Biasanya, papan sirkuit tercetak yang Anda dapatkan akan sedikit lebih tipis dari yang diharapkan dari konektor USB. Solusi sederhana untuk ini adalah dengan memotong persegi kecil Gorilla Tape dan menambahkannya ke bagian belakang konektor USB (sisi tanpa kontak tembaga USB!). Gorilla Tape kira-kira dua kali lebih tebal dari lakban normal, dan bekerja dengan sempurna untuk saya.

Langkah 12: Cobalah

Colokkan lampu malam baru Anda ke adaptor dinding USB yang aktif, atau outlet USB lain yang tersedia (di komputer Anda, dll.). Jika semuanya berjalan dengan baik, itu akan menyala! Jika Anda menambahkan penerima IR opsional, dan memiliki remote control yang berfungsi dengan firmware (seperti remote Apple TV dalam gambar), Anda dapat mengubah mode tampilan.

Bergantian, jika Anda menginstal tombol, Anda dapat menekannya untuk mengubah mode.

Jika sebaliknya, Anda memasang header jumper shunt, maka jumper shunt dapat diposisikan untuk mengubah mode tampilan pengaktifan.

Langkah 13: Pengaturan Shunt Jumper

Jika Anda memilih untuk memasang header jumper shunt, maka Anda dapat mengatur mode startup, berdasarkan posisi jumper shunt:

Posisi kiri A + Posisi kanan A: Mode pelangi berputar

Posisi kiri B + Posisi kanan A: Mode perubahan warna

Posisi kiri A + Posisi kanan B: Mode sparkley acak

Posisi kiri B + Posisi kanan B Modus warna solid yang tidak berubah

Langkah 14: Menggunakan Remote Control

Saya menemukan remote control murah di EBay yang dirancang untuk bekerja dengan pencahayaan LED warna. Tampaknya cocok secara natual. Saya merekam kode yang dihasilkan oleh setiap tombol dan mengatur firmware untuk bertindak sesuai. Gambar di atas menunjukkan fungsi tombol yang berbeda.

Jika Anda tidak memiliki remote ini, Anda dapat menemukan kode yang terkait dengan sebagian besar remote lainnya dengan menggunakan kode sumber Arduino yang sama persis, tetapi pada Arduino yang sebenarnya, bukan ATtiny85. Program mengeluarkan kode yang terkait dengan penekanan tombol apa pun dari sebagian besar remote pada konsol serial. Untuk melakukan ini, sambungkan modul penerima IR di slot header pin digital 2, 3, & 4, dengan lensa menghadap ke seluruh papan.

Pada gambar di atas, kode 0xFD00FF sesuai dengan tombol daya jarak jauh DFRobot IR. Berikut kode yang berjalan di Tinkercad. Untuk mencobanya, klik "Kode", diikuti oleh "Serial Monitor", diikuti oleh "Mulai Simulasi". Pada saat itu, Anda dapat mulai menekan tombol pada remote virtual untuk melihat output teks konsol serial:

Rekam ini untuk setiap tombol remote Anda. Anda kemudian dapat memodifikasi kode sumber untuk menambahkan kode tombol untuk remote Anda.