مصباح مكعب LED: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هذا المصباح هو منتج ثانوي لمشروع ساعة 172 بكسل الذي قمت بإنشائه. لقد حدث ذلك بينما كنت أقوم باختبار سلسلة مصابيح LED ، رآها شريكي وأحب شكلها. أنهيت الساعة ثم بدأت هذا المشروع. لقد كان مشروعًا بطيئًا إلى حد ما ، فقد حدثت أشياء أخرى بينهما مما سمح له بالتطور بمرور الوقت.

كان المفهوم الأصلي يزيد طوله عن متر بقليل ، حيث استخدم 3 أزرار ومقياس جهد للتحكم فيه. تطور هذا إلى تصميم أصغر ولكنه مماثل يستخدم مشفرًا دوارًا واحدًا. بعد ذلك يأتي موسم الأعياد واستعرت بعض مفاهيم التحكم لأضواء احتفالية ATTiny 85 التي يتم التحكم فيها. في النهاية لدينا هذا ؛ مكعب لطيف بحجم 50 ملم مع تحكم حساس بلمسة واحدة.

كان من السهل شراء وحدة تحكم LED رخيصة من eBay ، وحشوها في صندوق واستدعائها. ومع ذلك ، أردت شيئًا لا يتطلب إعدادًا أو إقرانًا وسيسمح لي بتحديد كيفية عمل مصابيح LED. بالتأكيد لا يمكنني تغيير الضوء من على الأريكة المريحة ولكني لا أمانع. ومع ذلك ، أعتقد أن التطور التالي قد يكون استبدال ATTiny 85 بشيء مثل ESP8266 حتى أتمكن من الاستفادة من وحدة التحكم اللاسلكية ولكن مع الاحتفاظ ببعض التحكم اليدوي أيضًا.

كان من المهم حقًا بالنسبة لي أن يكون الضوء نشطًا ولكن لا يشتت الانتباه ، لذلك في الوضع الأبيض يظهر القليل من اللون ببطء في نقطة عشوائية على المصباح ثم يتلاشى ببطء مرة أخرى. كان من المهم ألا يلفت انتباهك القيام بذلك ولكن في كل مرة تنظر فيها إلى المصباح سيكون الأمر مختلفًا بعض الشيء.

اللوازم

المكعب مصنوع من لوح أكريليك أوبال بلوري 3 مم. لقد غششت وأمرته مسبقًا بتقطيعه إلى مربعات بالحجم المناسب لما أريد ، أضفت بعض الإضافات إلى الطلب في حال ارتكبت خطأ (فعلت) أول عدد قليل صنعته استخدم tensol 12 لربطهما معًا. إنه يعمل بشكل جيد للغاية ولكنه ليس أشياء لطيفة للاستخدام ، لقد صنعت الشيء هنا باستخدام غوريلا إيبوكسي. الرابطة ليست قوية مثل tinsol 12 ولكن يجب أن تكون قوية بما يكفي بدون الأبخرة السيئة حقًا.

المصابيح هي SK6812 وهي خيار RGBWW (أبيض دافئ).

وحدة التحكم الصغيرة هي ATTiny 85

وحدة التحكم التي تعمل باللمس هي MTCH101

هناك عدد قليل من المكونات السلبية:

• 13X 0603 0.1 فائق التوهج المكثفات
• 2X 4.7k 0603 مقاومات
• مقاومات 2X 10 كيلو 0603
• 1X470 أوم 0603 المقاوم
• 1X 1000 فائق التوهج مكثف

في حين أنه سيكون من الممكن القيام بذلك على ProtoBoard التي تحتوي على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور فهي عبارة عن رخص وشيء كنت أرغب في الاعتماد عليه.

كبل USB قديم لقطع كابل الطاقة

يستخدم الغراء الساخن لتثبيت ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المنتج النهائي ويسمح لك بعض مانع التسرب السيليكوني بلصق الجزء السفلي من المكعب. كلا الصمغ الساخن عبارة عن سيليكون لا بأس به في لصق الأكريليك ولكن كلاهما ليس جيدًا جدًا. هذا يجعل الرابطة قوية بما يكفي لتثبيتها في مكانها ولكنها قوية جدًا ولا يمكن تفكيكها لاحقًا إذا لزم الأمر.

200 مم من 0.31 مم من الأسلاك النحاسية المطلية بالمينا. (يمكنك استخدام أي سلك هنا طالما أنه ليس كبيرًا جدًا بحيث يخلق ظلًا داخل المكعب)

وحدة التحكم الصغيرة

لقد قلتها من قبل وأقولها مرة أخرى. أنا حقًا أحب وحدة التحكم الصغيرة ATTiny 85. فهي مبهجة وسهلة الاستخدام والبرمجة ويبدو أنها غير قابلة للتدمير تقريبًا.

لذلك ، بالطبع استخدمت واحدة لهذا المشروع. الكود الذي يتم تشغيله به أساسي إلى حد ما. يتم توصيل المقاطعة بمستشعر اللمس ، عندما يتم سحب الدبوس لأسفل ، يضيف ISR 1 إلى العداد. ثم تقوم الحلقة الرئيسية بتشغيل الحلقة الفرعية التي تتوافق مع رقم العداد. بهذه الطريقة يمكنك إضافة أو إزالة الرسوم المتحركة ببضعة أسطر من التعليمات البرمجية.

لقد قمت بتشغيل هذا الرمز على ATTiny85 لمدة 8 أشهر تقريبًا الآن دون أي مشاكل.

الخطوة 1: الأدوات والمواد الاستهلاكية

من الممكن لحام جميع المكونات يدويًا ولكن SK2612s حساسة للغاية. لقد قتلت عددًا قليلاً منهم قبل أن أجد فرنًا صغيرًا في Lidl قمت بتحويله إلى فرن إعادة التدفق.

لقد استخدمت جهاز توجيه وقمة شطب 45 درجة لقطع جميع حواف الأكريليك. يمكنك تخطي هذا والحصول على مفاصل مربعة للمكعب أو الطباعة ثلاثية الأبعاد.

تشمل الأدوات الأخرى المستخدمة:

• مسدس الغراء الساخن
• لحام حديد
• سكين صغير الشكل
• شريط الإخفاء
• بعض الأدوات اليدوية الأساسية. القصاصات والمراجل الصغيرة.
• Arduino Uno أو ما شابه ذلك بالإضافة إلى اللوح وأسلاك العبور لتحميل الكود إلى ATTiny85
• رأى هاك
• عجينة لصق
• جندى

• المقياس المتعدد

الخطوة الثانية: قص الأكريليك

كان من الصعب العثور على طريقة موثوقة لقطع زاوية 45 درجة على حواف الأكريليك. أعتقد أن إعداد الجدول بالزاوية الصحيحة سيكون أسهل بكثير ولكن لسوء الحظ ليس لدي سوى جهاز توجيه لذلك ما فعلته هنا.

لقد استخدمت قطعة من الخشب الخردة بحافة مستقيمة مثبتة على مقعد العمل الخاص بي لعمل رقصة. تعتبر الحافة المستقيمة مهمة جدًا لأن محمل لقمة الشطب سوف يتدحرج على طولها. إنها بعد ذلك حالة من لصق بعض صفائح الأكريليك الخردة لأسفل حول القطعة التي أردت قطع الزاوية فيها لإبقائها ثابتة وإنشاء الارتفاع الصحيح لأسفل جهاز التوجيه.

لقد خرجت من مسدس الغراء الساخن وساخنة عندما فعلت هذا ، لذا قررت استخدام الغراء الساخن لإلصاق قطع الدعم في مكانها. عادة ما كنت سأستخدم شريط لاصق مزدوج الوجه. كلا الخيارين يعمل بشكل جيد.

بعد ذلك ، يكون هناك القليل من التجربة والخطأ لتعيين جهاز التوجيه على الارتفاع الصحيح تمامًا ، مرتفع جدًا ، وسيترك حافة مربعة على الأكريليك ، منخفضة جدًا وسيتوقف كثيرًا

باستخدام شريط لاصق صغير للتأكد من عدم قدرة أي شيء على التحرك ، اسمح لجهاز التوجيه بالدوران لأعلى بسرعة وقم بتشغيل جهاز التوجيه بسلاسة على طول حافة الأكريليك ، وقم بتدوير القطعة وكرر ذلك حتى تقطع جميع الأجزاء الستة بحافة 45 درجة على الإطلاق 4 حواف (5 قطع و 3 حواف إذا كنت تريد تركيب المكعب في شيء)

الخطوة الثالثة: عمل المكعب

بمجرد قطع الأكريليك بالكامل ، يكون تشكيل المكعب مستقيمًا للأمام ولكن الجرعة تتطلب القليل من الاهتمام بالتفاصيل.

أولاً ، خذ طولًا من شريط التقنيع ، مع قطعتين على الأطراف لتثبيته ، بشكل مستقيم ومحكم. ضعه على بعد بضعة مليمترات من الحافة المستقيمة مع توجيه الجانب اللاصق لأعلى. سيحتفظ الشريط بكل شيء معًا حتى يتم ضبط الإيبوكسي ، لذا قمت بلف قطعتين لضمان ضغط متساوٍ لطيف. استخدمت مات السيليكون الخاص بي كحافتي المستقيمة ولكن المسطرة ستعمل بشكل جيد أو ربما أفضل.

بعد ذلك ، قم بإزالة الفيلم الواقي من الأكريليك وضع أحد المربعات في اتجاه أحد طرفي الشريط مع التأكد من ثباته بدقة مقابل الحافة المستقيمة والزاوية 45 درجة مائلة لأسفل. ثم ضع مربعًا ثانيًا بجوار الأول مع التأكد من أن الحواف تلامس فقط وأن الجزء العلوي محكم على الحافة المستقيمة. كرر للمربع الثالث والرابع.

عندما تكون سعيدًا لأنهم جميعًا يجلسون بدقة ، اقلبهم بالكامل وقم بقص الشريط على أحد طرفيه حتى يتجاوز نهاية الأكريليك. يجب أن تكون الآن قادرًا على طيها معًا وتشكيل صندوق أنيق. من المهم بالنسبة للتشطيب النهائي أن يكون الجزء العلوي من الصندوق أقرب ما يكون إلى الكمال قدر الإمكان ، ويمكن صنفرة انحراف طفيف في الجزء السفلي وإخفائه لاحقًا.

إذا كنت سعيدًا لأن كل شيء مناسب كما ينبغي ، فقد حان الوقت لإصلاحه في مكانه. افتح المكعب وضعه بشكل مسطح جاهزًا لاختيارك للمادة اللاصقة. لقد استخدمت Tinsol 12 في الماضي. إنه مصمم لربط الأكريليك وجرعته بعمل جيد جدًا ، ولكن من غير الجيد العمل به ويتطلب التبريد قبل الاستخدام. أوصي أيضًا باستخدامه في الخارج في يوم منعش وترك الأجزاء المربوطة بالخارج أو في سقيفة لمدة 24 ساعة على الأقل.

يعمل الإيبوكسي المكون من جزأين كريستالي بشكل جيد ، وهو أجمل بكثير وأكثر تسامحًا للعمل معه. ما زلت بحاجة إلى استخدام منطقة جيدة التهوية للعمل فيها ولكني لم ألاحظ أي أبخرة تعمل من خلال نافذة مفتوحة. رباطه ليس قويًا مثل Tinsol12 ولكن ما لم تكن تخطط لتخطي المكعب الخاص بك ، يجب أن يكون قويًا بدرجة كافية.

لقد قمت بخلط القليل من إيبوكسي الغوريلا على قرص مضغوط قديم واستخدمت نهاية عمل مربع الخيزران لتطبيق طبقة دقيقة على طول أحد حواف جميع المربعات حيث سيجتمعون. تجنب الإفراط في استخدام الكثير من الأشياء لأنها سوف تتفاخر.

أنا آسف لم أحصل على أي صور لهذه المرحلة حيث تم تعيينها بسرعة كبيرة.

بمجرد وضع المادة اللاصقة في مكانها ، قم بطي المربعات لتشكيل الصندوق مرة أخرى واستخدم القطعة المتدلية من شريط التقنيع لتثبيتها معًا.

بعد حوالي 5 دقائق إذا شعرت بالقوة الكافية لإزالة الشريط اللاصق. أحب إزالة الشريط في أسرع وقت ممكن في حالة تفريغ بعض الإيبوكسي. بمجرد أن يتم ربطه تمامًا ، يصعب الحصول على الشريط.

الخطوة 4: مستشعر اللمس

استخدمت نسخة المكعب Mk1 مستشعر اهتزاز. نجح هذا الأمر بشكل جيد ولكنه لم يكن مثاليًا لأنه قد يكون من الصعب تنشيطه مرة واحدة فقط ، خاصة إذا اخترته لتغيير الوضع ثم أوقفته مرة أخرى بسرعة كبيرة جدًا. لا يسمح التصميم حقًا بوضع زر في أي مكان ، لذا كان الشيء المنطقي الوحيد هو استخدام التحكم باللمس.

يبدو أن MTCH101 هو الشريحة المثالية للوظيفة.

نظرًا لأنه مستشعر سعوي ، فلا داعي لإجراء اتصال مباشر مع أي شيء ، لذا فقد أخذت ما سيصبح غطاء المكعب ، وأزلت الطبقة الواقية من الداخل ، ثم رتبت سلكًا نحاسيًا مطليًا بالمينا 0.31 مم حول الداخل وثبته في مكانه. شريط لاصق قبل خلط القليل من Gorilla Epoxy لتثبيته بشكل دائم. تأكد من ترك ما يكفي من الذيل للنزول إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

دبوس الإخراج MTCH101 نشط-منخفض ، لذا فإن المفتاح اللمسي بين 5 فولت والوسادة الإضافية سيعمل أيضًا بالقرب من الدبوس 7 لتغيير وضع المكعب

بمجرد أن يتم علاج الإيبوكسي ، يمكن ربط الجزء العلوي من المكعب بالجسم باستخدام المزيد من الإبوكسي.

الخطوة 5: ثنائي الفينيل متعدد الكلور واللحام

كنت أتخيل دائمًا أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو شيء مخصص لأولئك الذين يمتلكون فهمًا عميقًا للإلكترونيات تم تناقله عبر سنوات عديدة. اتضح أنه من السهل حقًا وغير المكلف تصميم لوحاتك الخاصة وصنعها بشكل احترافي.

لن أتعمق في العملية هنا لأنها تتطلب قدرًا لا بأس به من التفاصيل التي قام الآخرون بعمل شرح أفضل بكثير مما أستطيع. لكن الخطوات الأساسية هي:

قم ببناء دائرتك على لوح الخبز لاختبارها. ضع جميع المكونات على مخطط قم بتحويل التخطيطي إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ضع كل المكونات كما تريدها وقم بإنشاء الاتصالات. ضع الطلب

أصعب جزء من العملية هو انتظار وصول اللوحات الخاصة بك.

لقد استخدمت JLCPCB. كانت التكلفة الإجمالية لـ 10 لوحات أقل قليلاً من 10 جنيهات إسترلينية واستغرق وصولها ما يزيد قليلاً عن أسبوع. ليس لدي ما أقارن الجودة به لكنهم يبدون لطيفين حقًا.

كنت أرغب في الحصول على خيار عمل نسخة أكبر من المكعب ، لذا أضفت بعض الحلقات الإضافية من وسادات LED إلى PCB. يمكنني لحام مصابيح LED على أي من الحلقات الثلاث أو قطع المصابيح لتصميمات أصغر. يتقاضى JLCPCB نفس السعر لأي لوح بحجم يصل إلى 100 مم × 100 مم.

اللحيم

من الممكن أن يتم لحام جميع المكونات يدويًا. المكثفات والمقاومات 0603 صغيرة ولكنها مرنة ، لذلك مع القليل من الممارسة يمكن القيام بها بسهولة. الشيء نفسه بالنسبة لرقاقة MTCH101. كانت المشكلة التي أواجهها هي مصابيح SK2812 LED ، فهي كبيرة بما يكفي للحام باليد ولكنني وجدت أنها حساسة جدًا للحرارة. أعتقد أنني قتلت 10 على الأقل قبل أن أقرر الاستثمار في شيء مصمم لأجزاء SMD.

لم أكن متأكدًا من أفضل طريقة للمضي قدمًا ، ثم اتخذت قراري عندما وجدت فرنًا صغيرًا للبيع في Lidl. في حين أنه ليس الفرن المثالي لإعادة التدفق ، إلا أنه جيد بما يكفي لاحتياجاتي ومع بعض التعديلات للتحكم بدرجة أكبر في درجة الحرارة ، فإنه لا يقتل مصابيح LED.

مرة أخرى ، فإن عملية تحويل فرن التحميص أو الفرن الصغير إلى فرن إعادة التدفق هو أبعد قليلاً عن نطاق هذا المستعصي ولكن هناك الكثير من المعلومات إذا كنت تريد أن تجعل شيئًا مشابهًا.

الحافات المطلوبة لإعادة تدفق ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي:

قم بتنظيف PCB سريعًا بالكحول لإزالة أي شحم قد يمنع التصاق اللحام بشكل صحيح. ضع معجون اللحام على الفوط الموجودة على PCB ثم قم بتطبيق المكونات. ضع اللوح في الفرن وأعد تدفقه.

بمجرد أن تبرد اللوحة ، يمكنك اللحام يدويًا في حامل IC من خلال الفتحة والمكثف الكبير.

لم أقم بتثبيت مكثف 1000 فائق التوهج هذه المرة حيث سيتم استخدام الضوء فقط من قبلي ولن يتم تشغيله وإيقافه كثيرًا. كما أنه يخلق ظلًا داخل المكعب حيث تقوم مصابيح LED بعملها.

يوجد مكثف 1000 فائق التوهج لحفظ مصابيح LED ووحدة التحكم الدقيقة من تدفق التيار. أوصي بتثبيته ولكنه اختياري إلى حد ما إذا كنت حريصًا على ما تقوم بتوصيله به. لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع ، أوصي بقراءة Adafruit NeoPixel Überguide

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

الخطوة 6: الكود

قم بتحميل الكود إلى AtTiny85.

هنا دليل رائع حول كيفية القيام بذلك!

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

ثم ضع ATTiny في مقبس IC على PCB

الخطوة 7: وضع كل ذلك معًا

يوجد مقاوم واحد في الجزء السفلي من PCB بالإضافة إلى الأرجل من IC والمكثف تلتصق قليلاً. لقد استخدمت جهاز Dremel لنحت بعض التجاويف في الجزء السفلي من الأكريليك بحيث يمكن لثنائي الفينيل متعدد الكلور الجلوس بشكل مسطح.

أثناء خروج جهاز Dremel ، قمت أيضًا بحفر ثقب صغير في جانب المكعب في المركز بارتفاع 6 مم تقريبًا لكابل الطاقة ودفعه خلاله قبل تجريد الأسلاك والتعليب. الكثير من كبلات USB بها خطوط بيانات ، استخدم مقياسًا متعددًا لمعرفة أيها إذا لزم الأمر.

استخدم نقطة صغيرة من الغراء الساخن لتثبيت ثنائي الفينيل متعدد الكلور (وجدت أن الغراء الساخن فكرة لأنه يخلق تعليقًا قويًا ولكن يمكن إزالته إذا لزم الأمر) ولحام أسلاك الطاقة به. لقد استخدمت القليل من الغراء الساخن لبعض الدعم الإضافي.

الخطوة التالية هي لحام سلك المستشعر بلوحة المستشعر.

قبل تثبيت الجزء السفلي على المكعب ، من الأفضل إجراء بعض الاختبارات للتأكد من أن كل شيء يعمل كما هو متوقع.

إذا كان كل شيء يعمل كما هو متوقع ، فإن الخطوة الأخيرة هي تثبيت الجزء السفلي من المكعب في مكانه. عادةً ما أستخدم مانع التسرب السيليكوني لهذا الأمر لأنه يظل جيدًا مرة أخرى ولكن يمكن إزالته إذا لزم الأمر.

قم بتوصيله واستمتع به

الخطوة 8: الخيارات الأخرى والأفكار النهائية

خلال الوقت الذي كان يتطور فيه هذا ، توصلت إلى بعض الاختلافات. إحداها عبارة عن قاعدة خشبية بها مكعب أكريليك في الأعلى. الآخر عبارة عن إطار خشبي به مصابيح LED في الخلف وأيضًا نسخة طويلة باستخدام شريط LED. أنا أعمل حاليًا أيضًا على ساعة باستخدام تصميم مشابه.

يقولون إن الرؤية الخلفية دائمًا هي 2020 وهناك بعض الأشياء التي قد أفعلها بشكل مختلف إذا قررت الذهاب إلى MkIII

أولها يتغير إلى 0805 خامل. 0603s جيدة ولكن هناك مساحة كافية للمكونات الأكبر حجمًا وهي أسهل قليلاً في إعادة العمل إذا لزم الأمر.

كنت أفكر أيضًا في إضافة مصباح LED إضافي لبعض الملاحظات المرئية حول حالة المستشعر. إن MTCH101 قادر على غرق ما يصل إلى 20 مللي أمبير ، لذا فإن الصمام الذي يحتوي على مقاوم عالي القيمة لن يكون مشكلة متصلة مباشرة بالطرف 4 من الشريحة.

أعتقد أنني سأضيف أيضًا بعض الفوط إلى الحلقات الأخرى من ثنائي الفينيل متعدد الكلور حتى يمكن استخدامها في مشاريع أخرى إذا تم قطعها. وكذلك بعض الفوط لاستخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع شرائط أو حلقات LED خارجية.

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا المستعصي.