الفراشة الكهربائية: 8 خطوات (بالصور)

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

هذه فراشة رائعة متعددة الألوان صنعتها - تتطلب الحد الأدنى من الأجزاء والبرمجة!

بصرف النظر عن الفراشة نفسها - فهي تُظهر بعض التقنيات الرائعة جدًا حيث يمكنك صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك على قاطع صورة ظلية للمنزل من شريط نحاسي متوفر تجاريًا بشكل منتظم - والذي يمكن وضعه على أي نوع من الأسطح!

من الواضح - يمكن إنشاء شيء من هذا القبيل بسهولة عبر لوحة دوائر مطبوعة تجارية - ولكن إذا كنت ترغب في توفير نفقات صنع واحدة ، فأنت تريد إنشاء أنماط LED على مادة غير قياسية (مثل المرآة أو النافذة ، بدلاً من ذلك من ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الألياف الزجاجية) - أو حتى شيء ذو سطح منحني - يمكن استخدام هذه الطريقة للالتصاق بثمن بخس بآثار النحاس ثنائي الفينيل متعدد الكلور على أي نوع من الأسطح تقريبًا.

يمكن القيام بذلك بسهولة لأشياء مثل مصابيح LED التي تحتوي على درجات قيادة كبيرة - ولكنها تزداد صعوبة عند استخدام أجزاء أكثر دقة وأصغر. لذلك يمكن استخدام هذه التقنية بشكل انتقائي - أي استخدم لوحة جاهزة (Arduino) كجهاز كمبيوتر ، والحفر النحاسي المقطوع منزليًا للأماكن التي تريد تخصيصًا شديدًا في وضع مصابيح LED.

لقد استخدمت ما يلي لإنشاء هذا المشروع:

• قاطع ورق / فينيل شخصي Silhouette Cameo - لصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• Arduino UNO - يستخدم كمبرمج داخل الدائرة
• قاطع ليزر للأجزاء (خشب - أكريليك - أي شيء) (يمكنك استخدام شيء آخر إذا لم يكن لديك ليزر)

الأجزاء الفعلية هي:

• معالج ATTiny75 بقيمة 1 دولار
• 22 NeoPixels - (مصابيح LED ثلاثية الألوان يتم التحكم فيها تسلسليًا)
• رأس 2x3
• رقائق النحاس

تم تنفيذ جميع البرامج في Arduino IDE - باستخدام مكتبات Adafruit NeoPixel ومكتبات ATTiny من Board Manager.

هناك طريقتان أساسيتان للتعامل مع هذا:

طريقة سهلة: لدي لوح خاص بي (مثل Arduino) سأستخدمه للتحكم في المصابيح. سأقوم فقط بإنشاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمصابيح LED - وربط ذلك بـ اردوينو الخاص بي.

الطريقة الأصعب (والأرخص): سأفعل كل شيء بنفسي بنسبة 100٪. لست بحاجة إلى Arduino ، وسأستخدم بدلاً من ذلك ATTiny85 دولارًا واحدًا. هذا صعب لأن القيام بكل الأعمال الفنية الدقيقة على قاطع فينيل من نوع Silouette أو CriCut يكون أصعب.

الخطوة 1: التصميم

المصابيح هي كل NeoPixels. هذه أجهزة رائعة ، يمكن التحكم فيها بشكل فردي ، ومتعددة المستويات (تضيء) ، ومشرقة للغاية ، وأجهزة RGB LED التي تحتوي على 4 دبابيس فقط: VccGndData InData Out. لذا فإن الفكرة هي أنه يمكنك ربطها بسلسلة ديزي أثناء التحكم في الأحمر والأخضر والأزرق الفردي. مستويات اللون لكل منها - كل ذلك من دبوس واحد على وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك. والأفضل من ذلك ، أن مكتبة Adafruit NeoPixel الخاصة بـ Arduino تمنحك طريقة جاهزة للتشغيل بهذه الأشياء في ثوانٍ.

إذا كنت تتخلى عن تصميم لوحة وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك على هذا التصميم (باستخدام Arduino الجاهز) ، فكل ما تحتاجه هو بصمة أساسية لـ Neopixel (يوصى بتضمين غطاء تجاوز ، أيضًا مع كل واحد). ملف footprint.svg المرفق هو في الأساس ما تحتاجه للبدء. سيعطيك هذا الخطوط العريضة للرقائق النحاسية لـ NeoPixles والمكثفات. يمكنك فتح هذا الحق في Inkscape ، وتوصيل جميع دبابيس + 5 فولت وجميع دبابيس الأرض معًا - ثم ربط جميع دبابيس إدخال البيانات وإخراجها معًا.

تأكد من تحويل هذا إلى مسارات قطع مناسبة يمكنك استخدامها على القاطع الخاص بك كما هو موضح أعلاه - وقد انتهيت. لا تحتاج حتى إلى برنامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور "حقيقي" للقيام بذلك.

إنه ليس ضروريًا حقًا لـ NeoPixel ، حيث تكون المسامير كبيرة نسبيًا ويسهل لحامها - ولكن يمكن قطع طبقة Soldermask سهلة من قطعة من شريط Kapton. سيبدو هذا كقطعة كبيرة من الشريط مع بعض المستطيلات الصغيرة المقطوعة للوسادات اللحام ، لتوضع فوق المنطقة النحاسية بأكملها.

الخطوة الثانية: تصميم وحدة المعالجة المركزية

إذا كنت أكثر طموحًا ، فيمكنك إنشاء رسومات لوحدة المعالجة المركزية نفسها في الرقاقة النحاسية.

يصعب هذا بسبب المسامير الأصغر الموجودة على جهاز ATTiny85 ، والحاجة إلى الحصول على نقوش صغيرة جدًا على رقائق النحاس ، ولكن يمكن تنفيذها بسهولة.

ربما يكون من الأفضل القيام بذلك في برنامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور "حقيقي" (استخدمت Eagle).

لقد قمت أيضًا بتضمين موصل طاقة / تصحيح أخطاء في تصميمي (واثنين من مكثفات الالتفاف).

سنتحدث أكثر عن صعوبة قطع النحاس بأشكال هندسية صغيرة.

الخطوة 3: عمل الطبقات

الخطوة 4: تجميع الدائرة

يمكن وضع آثار النحاس على التصميم الخاص بك.

في حالتي - استخدمت قطعة خشب مقطوعة بالليزر (مخطط ملف SVG المرفق).

لقد استخدمت شريط نقل الإشارات لإزالة الرقاقة النحاسية من دعمها ووضعها على الخشب. إذا اخترت عمل طبقة قناع لحام Kapton - فسيتم نقلها الآن إلى الخشب فوق النحاس.

يعد اللحام بالرقائق النحاسية أمرًا صعبًا بعض الشيء ، لأنه على عكس لوحة الدوائر العادية ، فإن النحاس يلتصق فقط بالركيزة (الخشب) بواسطة مادة لاصقة ، والتي لا تلتصق بنفس القوة التي تحتوي على النحاس الموجود في لوحة الدوائر العادية. وبالتالي ، إذا لم تكن حريصًا (خاصةً تحت حرارة مكواة اللحام) - يمكن للنحاس أن ينزلق أو يتحول. سيساعد استخدام قناع اللحام Kapton في تثبيت النحاس قليلاً في مكانه ، ويجعل ذلك أسهل قليلاً.

شيء كبير آخر يجب البحث عنه هو أنه تم الإبلاغ عن أن NeoPixels غير متسامح إلى حد ما مع الحرارة الزائدة. لذلك عند اللحام ، استخدم الكثير من تدفق اللحام (أستخدم قلم تدفق غير نظيف) ، وقم بتطبيق معظم الحرارة واللحام على أثر النحاس ، وقم بإزالة الحرارة بسرعة بمجرد تدفق اللحام على دبوس NeoPixel. (سيساعد قناع اللحام أيضًا في تقليل كمية اللحام المطلوبة ، حيث لن يتدفق إلى أسفل المنطقة المغطاة من التتبع).

لقد وجدت أنه من الأسهل استخدام نقطة صغيرة من "Tacky Glue" للصق NeoPixels في مكانها قبل اللحام. أدى هذا إلى تثبيت الأجزاء في مكانها ، مما يجعل اللحام أسرع وبالتالي يتطلب حرارة أقل. يعمل Tacky Glue أيضًا بسرعة ، مما يسمح للأجزاء بعدم الانزلاق مباشرة بعد وضعها. يموت (بكميات صغيرة) لنوع من الاتساق اللثي ، والذي يسمح بإزالة الأجزاء إذا كان هناك حاجة إلى أي نوع من الاستبدال أو إعادة العمل.

الخطوة 5: إضافة وحدة المعالجة المركزية

إذا كنت ترغب في عمل نقوش خاصة بك لوحدة المعالجة المركزية (وموصل تصحيح الأخطاء) ، فهذا أصعب قليلاً من عمل مصابيح LED. والسبب هو أن الأشكال الهندسية أصغر حجمًا وأكثر دقة ، وتتطلب قطعًا أكثر دقة من قاطع الفينيل الخاص بك.

لقد وجدت أنه عند قطع شريط رقائق النحاس ، فإن الورق الشمعي الذي يلتصق به الشريط يوفر القليل من الالتصاق نسبيًا. هذا يعني أنه عند محاولة أشكال هندسية أصغر ، فإنها تميل إلى الانزلاق على الظهر.

على الرغم من أنني لعبت مع العديد من إعدادات القطع ، فإن أفضل حل وجدته هو استخدام ركيزة ذات التصاق أقوى. يعمل الفينيل جيدًا ، ولكنه لا يعمل بشكل جيد مع شريط نقل اللافتة للسماح بإزالة النحاس من الفينيل (ووضعه على الخشب). يمكنك ترك الدائرة على الفينيل ، لكنها تميل إلى الذوبان عند اللحام - لذلك ليس من المستحيل ، ولكن تجميعها أكثر صعوبة. (لقد استخدمت الفينيل كركيزة في عدد قليل من التصميمات المختلفة).

(فيلم شفاف أو واقيات صفائح شفافة تعمل أيضًا - وهي أفضل قليلاً من حيث أنها أكثر سمكًا. يمكن استخدامها للتصميمات عندما تريد دوائر قائمة بذاتها ولا تريد طبقة أساسية مدعومة باللاصق) - ولكن مرة أخرى ، تذوب ما لم يتم لحامها دقيق جدا.

أفضل حل وجدته هو استخدام شريط Kapton كركيزة. يتحمل شريط Kapton جيدًا حرارة اللحام ، ويعمل كقناع لحام ، وهو مدعوم باللاصق. الجانب السلبي الوحيد هو أنه عادة ما يكون رقيقًا جدًا. لدرجة أنني واجهت صعوبة في العمل معها ما لم أضاعفها ، لجعلها أكثر كثافة وقوة.

مع قوة الالتصاق الأكبر للنحاس فوق Kapton ، يمكن قطع التفاصيل الدقيقة مثل خيوط وحدة المعالجة المركزية. بمجرد الانتهاء من ذلك ، قمت بإلصاق Kapton بالجانب الخلفي من دعامة الفراشة الخشبية.

الخطوة 6: البرمجيات

تم عمل البرنامج كرسومات Arduino باستخدام مكتبة Adafruit NeoPixel.

على الرغم من أنه قد يبدو تافهًا ، فقد تم التفكير كثيرًا في الأنماط الموجودة على الفراشة. تمت كتابة الكود للتبديل بين وضعين كل عدة ثوانٍ:

MODE ONE - مسح الألوان - غسل الألوان المختلفة وتغيير الألوان بسرعة. عند اختيار "اللون" - استخدمت خوارزمية للمسح بين "قيم" اللون - يتم إرسال كل قيمة من خلال وظيفة تحويل HSB إلى RGB (حيث يكون التشبع والسطوع دائمًا بحد أقصى) - لتحقيق أقصى تألق للألوان.

الوضع الثاني - يديره:

• تم إنشاء 6 أو 8 "أنماط" مختلفة لمجموعة الشرائح المحددة مسبقًا. سيختار الكود واحدًا من هؤلاء عشوائيًا

• يتطلب كل نمط ملء أجزاء محددة مسبقًا بواحد من 2 أو 3 أو 4 ألوان مختلفة. تم اختيار كل لون عشوائيًا بإحدى الطريقتين التاليتين:

  • منتقى من بين 6 ألوان ذات مستوى أقصى (أحمر ، أخضر ، أزرق ، أصفر ، إلخ).
  • منتقى من HUE عشوائي - (باستخدام منشئ تدرج الألوان نفسه في الوضع الأول)
• تم تشغيل نمط اللون الناتج من خلال وظيفة التلاشي ، والتي توفر تلاشيًا سلسًا من نمط إلى آخر - وتثبيته هناك لبضع ثوانٍ قبل المتابعة إلى التالي.

يتناوب الوضعان كل 10 أو 15 ثانية.

الخطوة السابعة: البرمجة

الآن لدينا ATTiny85 جديد تمامًا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ونحتاج إلى برمجته. منذ أن استخدمت Arduino SDK لهذا الغرض ، نحتاج إلى وضع كل من البرنامج ("المخطط") ومحمل الإقلاع Arduino على الجهاز.

لقد استخدمت Arduino Uno نفسها كمبرمج داخل النظام.

يوضح الرسم البياني المرفق كيف قمت بتوصيل Uno بدائرة ATTiny85 الخاصة بي. لقد وضعت بالفعل أحكامًا للقيام بذلك بإحدى طريقتين مختلفتين:

1. عبر رأس التصحيح أضفته إلى اللوحة
2. عبر مجموعة من نقاط اختبار التصحيح التي أضفتها إلى اللوحة. يمكن استخدامها عن طريق تثبيت مجموعة من المسامير الزنبركية على السبورة عبر حامل أكريليك مقطوع بالليزر ، والذي يثبتهم في الموضع المحدد.

لفعل هذا:

• قم بتوصيل Arduino Uno بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وافتح Arduino SDK.
• افتح المخطط المدمج "Ardunio as an ISP". قم بترجمة هذا المخطط وتحديثه - الآن Uno هو ISP.
• في Arduino "Boards Manager" - قم بتثبيت حزمة اللوحة لسلسلة ATTiny.
• أغلق رسم Uno ISP ، وافتح مخططك لرمز الفراشة.
• حدد "نوع اللوحة" هو ATTiny85 - حدد مذبذب داخلي 8 ميجا هرتز.
• بالنسبة إلى "المبرمج" ، حدد "Uno كمزود خدمة إنترنت"
• حدد "تحميل Bootloader" (قم بذلك في المرة الأولى فقط لهذه الشريحة - يجب أن يكون التكرار غير ضروري)
• بعد الانتهاء من ذلك - يمكنك الآن القيام ببرنامج "Upload Program with ISP" لإرسال الرسم التخطيطي الخاص بك إلى ATTiny85.

الخطوة 8: التجميع النهائي

تم قطع قسمين آخرين من الخشب بالليزر - مخطط أجنحة الفراشة. تم رسمها بطلاء أسود غير لامع.

أعطيت قطعة من الأكريليك مظهر "بلوري" من خلال صنفرتها بورق صنفرة خشن. تم قطع الأجزاء الفردية من المنطقة الخشبية من هذا الأكريليك.

تم وضع أقسام الأكريليك المقطوعة في أعلى قطعة خشبية. كان من الممكن لصقها ، لكن تفاوتات قطع الأكريليك والطلاء على الخشب سمحت بالاحتفاظ بها دون الغراء.

ثم تم لصق هذه المقاطع مع نقاط صغيرة من Tacky Glue - مما كان سيسمح بتفكيكها إذا كانت هناك حاجة إلى إصلاحات.