Neopixel Night Light: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بواسطة joshua.brooks

سأقدم بعض ورش العمل في مجال الإلكترونيات في غضون أسابيع قليلة ، تتمحور حول مشروع حقيقي غير مكلف ولكنه مفيد. عند محاولة ابتكار شيء ما ، أردت أن يشتمل على متحكم ، NeoPixel LEDs (لأنها رائعة) ، يمكن التحكم فيها عن بُعد ، والسماح بخيارات بناء مختلفة. كما يجب أن تكون قابلة للمحاكاة بالكامل في Tinkercad. هذا هو المشروع الذي تطور.

إنه يحزم بعض الميزات الرائعة حقًا في جهاز صغير ، وهو قابل للتخصيص ، وبسيط إلى حد ما.

قائمة الاجزاء:

• لوحة الدوائر المطبوعة (OSHPARK)
• حلقة NeoPixel 12 (Adafruit)
• متحكم ATtiny85 (DigiKey)
• سلك ذو قلب صلب قياس 22 (DigiKey ، Amazon ، Radio Shack ، إلخ.)
• (اختياري) مستقبل الأشعة تحت الحمراء (DigiKey)
• (اختياري ، لكن يوصى به بشدة) مكثف إلكتروليتي 1μF (DigiKey)
• (اختياري) زر الضغط (Jameco)
• (اختياري) رأس 2 × ذكر 3 سنون (DigiKey)
• (اختياري) 2 x Shunt jumper (DigiKey)
• (اختياري) مقبس DIP ذو 8 سنون (DigiKey)
• (اختياري) رأس الزاوية اليمنى 4 سنون (DigiKey)
• (اختياري) جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء (أمازون)
• شريط الغوريلا (أمازون)
• مزود طاقة حائط USB (أمازون)

قائمة الأدوات:

• لحام الحديد ولحام
• قاطع الاسلاك
• متجرد الأسلاك
• كماشة
• مقص

الخطوة 1: التصميم والمحاكاة

كما ذكرت سابقًا ، أردت استخدام Tinkercad المجاني لهذا المشروع. قررت تصميمه بالكامل واختباره هناك قبل أن ألمس أي إلكترونيات حقيقية. سمح لي هذا بالتأكد من أن كل شيء (بما في ذلك البرامج الثابتة ATtiny85) سيعمل. ها هي تلك الدائرة الافتراضية. يمكنك الضغط على "بدء المحاكاة" أدناه لتجربتها.

الخطوة الثانية: الأجزاء الضرورية

تم تصميم هذا المشروع للسماح بالمرونة في كيفية بنائه. لذلك ، بناءً على ما تريد القيام به به ، قد لا تحتاج إلى جميع الأجزاء. هناك ثلاثة أجزاء (وسلك) ضرورية للغاية. من الممكن بناء شيء وظيفي بهذه فقط.

حلقة Neopixel 12 - تحتوي الحلقة على اثني عشر بكسل NeoPixels يمكن التحكم فيها بشكل فردي لتكون أي لون تقريبًا.

ATtiny85 - هذا هو المتحكم الدقيق (كمبيوتر صغير) الذي يجعل NeoPixels يرقص ، وواجهات مع العديد من المكونات الاختيارية (مستقبل الأشعة تحت الحمراء ، زر الضغط ، إلخ).

لوحة الدوائر المطبوعة - توفر لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) جميع التوصيلات الكهربائية بين الأجزاء المستخدمة ، وهي العمود الفقري الصلب للجهاز. يوجد ملف جربر مضغوط تم إرساله إلى الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور في هذه الصفحة. هناك العديد من مصنعي الألواح هناك. إليك الرابط لطلب السبورة من OSHPARK.

سلك ذو قلب صلب قياس 22 - يستخدم السلك لتوصيل حلقة NeoPixel بلوحة الدوائر المطبوعة.

الخطوة 3: الأجزاء الاختيارية

هناك عدد من الأجزاء الاختيارية التي قد ترغب في تضمينها في الاعتبار. إليكم سبب رغبتك في ذلك.

مستقبل الأشعة تحت الحمراء - جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء هو مكون واحد سيسمح بالتحكم في الجهاز بواسطة وحدة تحكم عن بعد قياسية محمولة بالأشعة تحت الحمراء (فكر في جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون). تصدر وحدات التحكم عن بُعد من جهات تصنيع مختلفة إشارات مختلفة ، لذلك قد تحتاج البرامج الثابتة إلى تعديل للتعرف على جهاز التحكم عن بُعد ، إذا لم يكن أحد تلك التي استخدمتها.

مكثف إلكتروليتي 1μF - يعمل المكثف كنوع من البطاريات المؤقتة التي يمكن أن توفر طاقة إضافية عندما يتغير التيار الكهربائي المطلوب في الجهاز فجأة (ينتقل NeoPixels من وضع الإيقاف إلى التشغيل الكامل ، على سبيل المثال). يمكنه أيضًا إخراج الجهد الكهربائي للجهاز عند استخدام مصدر طاقة USB رخيص. إذا كنت تستخدم مصدر طاقة USB لائقًا ، فيمكن استبعاد ذلك.

زر الضغط - يتيح لك الزر الانضغاطي التحكم في الجهاز عن طريق (خمن ماذا؟) بالضغط على الزر.

رأس (رؤوس) ذكر 3 سنون وطائر (وصلات) تحويل - يمكن وضعها في مكانها بدلاً من زر الضغط للسماح بتكوين الجهاز ، بناءً على كيفية وضع وصلات العبور التحويلية. يتم توصيل رأس الذكور المكون من 3 سنون بشكل دائم (ملحومًا) باللوحة ، ويكون وصلة التحويلة مناسبة للضغط على الرأس ويمكن إزالتها وإعادة وضعها بسهولة. في حالة استخدام رأس واحد ، يمكن للموصل الاختيار بين وضعين مختلفين. إذا تم استخدام كلا الرأسين ، فمن الممكن أن تكون هناك أربعة أوضاع.

مقبس DIP ذو 8 سنون - يسمح المقبس بإزالة المتحكم الدقيق (ATtiny85) واستبداله بحيث يمكن إعادة برمجته لاحقًا إذا كنت تريد تغيير طريقة عمل الجهاز. إذا كنت تعلم أنك لن تحتاج أبدًا إلى إعادة برمجة وحدة التحكم الدقيقة ، فلا داعي لذلك.

رأس الزاوية اليمنى ذو 4 سنون - يتم استخدام رأس الزاوية اليمنى إذا كنت ترغب في أن يلتصق موصل USB مباشرة من الجزء الخلفي من الجهاز ، بدلاً من الجانب.

الخطوة 4: برمجة المتحكم الدقيق

لن أخوض في الكثير من التفاصيل حول برمجة وحدة التحكم الدقيقة ، لأن الإرشادات يمكن العثور عليها بسهولة في مكان آخر (أقوم بتضمين ارتباط أدناه). لقد استخدمت لوحة Arduino UNO للعمل كجهاز برمجة لوحدة التحكم باستخدام الطريقة الموضحة في Instructable. في ذلك ، يُظهر التعيين التالي من دبابيس Arduino إلى دبابيس ATtiny للبرمجة:

• اردوينو + 5 فولت → 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

يمكن العثور على الكود المصدري للضوء الليلي هنا (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

الخطوة 5: قم بتجميع اللوحة (خطوة أولية اختيارية)

يجب إضافة الأجزاء إلى اللوحة بترتيب معين لتسهيل الأمور. إذا كنت على ما يرام مع موضع موصل USB على اللوحة ، فيمكنك تخطي بقية هذه الخطوة والانتقال إلى الجزء التالي من التجميع. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في أن يلتصق الموصل بالجزء الخلفي من اللوحة ، فقد حان الوقت الآن لإضافة رأس الزاوية اليمنى.

ابدأ بفصل موصل USB بعناية عن باقي لوحة الدوائر المطبوعة. أمسك الجزء الأكبر من اللوحة بيد واحدة واستخدم كماشة بحافة واحدة بجوار خط التثقيب للثقوب الصغيرة مباشرة لإزالة اللسان بحذر. ضع علامة التبويب جانبا. سوف تحتاج هذا في خطوة لاحقة.

ضع رأس الزاوية اليمنى على الجانب الخلفي من اللوحة كما هو موضح في الصورة. ظهر اللوحة هو الجانب الذي عليه "دوائر 123D" بالشاشة الحريرية (أو ربما ينبغي أن أقول "123D CIRC" ، لأنك قطعت للتو "UITS").

قم بلحام الرأس في مكانه ، مع تطبيق اللحام على الجانب العلوي من اللوحة.

باستخدام قواطع أسلاك جيدة ، قم بقص خيوط الرأس التي تبرز من الجانب العلوي للوحة بالقرب من اللوحة قدر الإمكان. هذا مهم لأن هؤلاء العملاء المحتملين ينتقون في مكان ما في وسط المكان الذي سيذهب إليه ATtiny85 في النهاية.

الخطوة 6: أضف مقبس وحدة التحكم الدقيقة

حان الوقت الآن لتلحيم مقبس DIP ذي 8 سنون - أو - ATtiny85 في مكانه. أوصي بشدة باستخدام المقبس ، لأنه يسمح بإزالة ATtiny85 بسهولة وإعادة توصيله في حالة رغبتك في إجراء تغييرات على البرنامج لاحقًا. على الجانب العلوي من اللوحة. الجانب العلوي هو الجانب الذي لم تتم طباعته "دوائر 123D". اقلب اللوح وضعه بشكل مسطح على الطاولة أو أي مكان عمل آخر لتثبيت المقبس في مكانه. جندى المسامير على السبورة. إذا أضفت رأس الزاوية اليمنى ذي 4 سنون في الخطوة السابقة ، فستكون هذه الدبابيس إلى حد ما في الطريق. زاوية الحديد لحام تحتها.

الخطوة 7: أضف المزيد من الأشياء

حان الوقت لإضافة الزر أو رأس (رؤوس) العبور ، وجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء ، والمكثف.

إذا كنت ترغب في الحصول على الزر الانضغاطي ، فقم بتركيب 4 دبابيس من خلال الفتحات الموجودة أسفل مقبس وحدة التحكم الدقيقة في الجانب العلوي من اللوحة. ستلاحظ أن هناك 6 ثقوب. لا تقلق بشأن هذا. لن يتم استخدام الفتحتين في المنتصف. اقلب اللوحة وقم بلحام الزر الانضغاطي في مكانه.

إذا كنت ترغب في استخدام وصلات العبور التحويلية بدلاً من ذلك ، فقم بإدخال الرأسين المكونين من 3 أسنان (الجانب الأقصر من المسامير لأسفل) في هذه الفتحات الموجودة على الجانب العلوي. مرة أخرى ، اقلب اللوحة ، وقم بلحام المسامير في مكانها.

بعد ذلك ، قم بتركيب مستقبل الأشعة تحت الحمراء من خلال الفتحات الثلاثة الموجودة على الجانب العلوي من اللوحة. قم بمطابقة اتجاهه مع المخطط التفصيلي على الشاشة الحريرية. أدخله بقدر ما سيذهب ، وقم بثنيه للخلف بحيث يكون جانب الفقاعة الصغير متجهًا بعيدًا عن اللوحة. اقلب اللوحة وقم بتثبيتها في مكانها. استخدم قواطع الأسلاك لإزالة الطول الزائد للدبابيس من الجانب السفلي بعد اللحام.

أخيرًا ، أضف المكثف. تتلاءم دبابيسه من خلال الفتحتين المتبقيتين فوق مستقبل الأشعة تحت الحمراء. الشريط الأبيض على جانب المكثف ('-' الجانب السلبي) يواجه بعيدًا عن مقبس ATtiny85. مرة أخرى ، اقلب اللوحة ، وقم بلحام الخيوط في مكانها ، وقم بقص الفائض باستخدام قواطع الأسلاك.

الخطوة 8: أضف حلقة NeoPixel

يتم توصيل حلقة NeoPixel باستخدام 4 قطع من سلك صلب النواة قياس 22 ، مع إزالة العزل. ابدأ بقطع جزء من الأسلاك بطول 4 بوصات على الأقل. استخدم أدوات تقشير الأسلاك لإزالة كل العزل.

قطع هذا السلك إلى 4 أطوال متساوية. ثني كل سلك في شكل "L" حوالي 1/4 بوصة من أحد الطرفين.

مع توجيه الجانب السفلي من اللوحة لأعلى ، أدخل هذه الأسلاك في الفتحات الموجودة في الزوايا الأربع للوحة. سوف يمنعهم الجزء المنحني من الانزلاق طوال الطريق. قم بتثبيتها في مكانها ، وقم بقص الفائض المنحني من الجانب السفلي باستخدام قواطع الأسلاك.

اقلب اللوحة ، وقم بتغذية الأسلاك بعناية من خلال الفتحات الأربعة لحلقة NeoPixel مع مواجهة NeoPixels بعيدًا عن لوحة الدائرة. احرص على مطابقة ثقوب حلقة NeoPixel بتلك الموجودة على لوحة الدائرة. تتم طباعة أسماء الثقوب على كل منها. تطابق PWR و GND و IN و OUT.

ادفع الحلقة لأسفل بالقرب من لوحة الدائرة قدر الإمكان. قد تكون الأمور ضيقة بعض الشيء ، خاصة حول المكثف ومستشعر الأشعة تحت الحمراء. إذا لم تنقطع الحلقة تمامًا ، فلا تتعرق.

عقد الحلقة أقرب ما يكون إلى لوحة الدائرة ، وثني الأسلاك للخارج لتثبيت الأشياء في مكانها.

قم بتوصيل الحلقة بالأسلاك وقم بقص السلك الزائد باستخدام قواطع الأسلاك.

الخطوة 9: إضافة علامة تبويب موصل USB (خطوة اختيارية)

إذا اخترت لصق موصل USB مباشرة من الخلف ، فقد حان الوقت الآن لإرفاقه برأس الزاوية اليمنى ذي 4 سنون الذي أضفته سابقًا.

ثبّت فتحات علامة التبويب التي أزلتها سابقًا في رأس الزاوية اليمنى بحيث تواجه 4 جهات اتصال USB نحاسية الجانب "CIRC" من اللوحة ، ويواجه جانب "UITS" من علامة التبويب الجانب "123D".

جندى هذا في مكانه.

الخطوة 10: أضف ATtiny85

إذا قمت بلحام مقبس DIP ذي 8 سنون في مكانه ، فقد حان الوقت لوضع ATtiny85 فيه.

قم بمحاذاة ATtiny85 بحيث تكون الزاوية مع النقطة أقرب إلى النقطة البيضاء على لوحة الدائرة. اضغط بعناية على ATtiny85 في مكانه ، مع التأكد من أن جميع المسامير تذهب إلى حيث ينبغي.

الخطوة 11: قم بتثخين موصل USB

عادةً ما تكون لوحات الدوائر المطبوعة التي تحصل عليها أرق قليلاً مما هو متوقع من موصل USB. حل بسيط لذلك هو قطع مربع صغير من شريط الغوريلا وإضافته إلى الجزء الخلفي من موصل USB (الجانب الذي لا يحتوي على جهات اتصال USB النحاسية!). يبلغ سمك شريط الغوريلا حوالي ضعف سمك الشريط اللاصق العادي ، ويعمل بشكل مثالي بالنسبة لي.

الخطوة 12: جربها

قم بتوصيل مصباحك الليلي الجديد بمحول حائط USB بالطاقة ، أو منفذ USB آخر متاح (على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وما إلى ذلك). إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن تضيء! إذا قمت بإضافة مستقبل الأشعة تحت الحمراء الاختياري ، ولديك جهاز تحكم عن بعد يعمل مع البرنامج الثابت (مثل جهاز التحكم عن بعد الخاص بـ Apple TV في الصور) ، يمكنك تغيير وضع العرض.

بالتناوب ، إذا قمت بتثبيت الزر ، يمكنك الضغط عليه لتغيير الأوضاع.

إذا قمت بدلاً من ذلك بتثبيت رؤوس وصلة التحويلة ، فيمكن وضع وصلات العبور لتغيير وضع عرض بدء التشغيل.

الخطوة 13: إعدادات Shunt Jumper

إذا اخترت تثبيت رؤوس وصلة التحويلة ، فيمكنك ضبط وضع بدء التشغيل ، بناءً على مكان تواجد وصلات العبور التحويلية:

الموضع الأيسر A + الموضع الأيمن A: تدوير وضع قوس قزح

الموضع الأيسر B + الموضع الأيمن A: وضع تغيير اللون

الموضع الأيسر A + الموضع الأيمن B: وضع سباركلي عشوائي

الموضع الأيسر B + الموضع الأيمن B غير متغير وضع الألوان الصلبة

الخطوة 14: استخدام جهاز التحكم عن بعد

لقد وجدت جهاز تحكم عن بعد غير مكلف على موقع EBay مصمم للعمل مع إضاءة LED ملونة. بدا وكأنه نوبة طبيعية. لقد سجلت الرموز التي تم إنشاؤها بواسطة كل زر وقمت بتعيين البرنامج الثابت للعمل وفقًا لذلك. تشير الصورة أعلاه إلى ما تفعله الأزرار المختلفة.

إذا لم يكن لديك جهاز التحكم عن بُعد هذا ، فيمكنك العثور على الرموز المرتبطة بمعظم أجهزة التحكم عن بُعد الأخرى باستخدام نفس كود مصدر Arduino بالضبط ، ولكن على Arduino الفعلي ، بدلاً من ATtiny85. يقوم البرنامج بإخراج رمز مرتبط بأي ضغطة زر لمعظم أجهزة التحكم عن بُعد على وحدة التحكم التسلسلية. للقيام بذلك ، قم بتوصيل وحدة مستقبل الأشعة تحت الحمراء في فتحات رأس الدبوس الرقمية 2 و 3 و 4 ، بحيث تكون العدسة مواجهة لبقية اللوحة.

في الصورة أعلاه ، يتوافق الرمز 0xFD00FF مع زر الطاقة البعيد DFRobot IR. هذا هو الكود قيد التشغيل في Tinkercad. لتجربتها ، انقر على "كود" ، متبوعًا بـ "Serial Monitor" ، متبوعًا بـ "Start Simulation". في هذه المرحلة ، يمكنك البدء في الضغط على الأزرار الموجودة على جهاز التحكم عن بعد الافتراضي لرؤية إخراج نص وحدة التحكم التسلسلية:

سجل هذه لكل زر من أزرار جهاز التحكم عن بُعد. يمكنك بعد ذلك تعديل شفرة المصدر لإضافة رموز الأزرار لجهاز التحكم عن بُعد.