LED-stemmingslamp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Ik kwam onlangs een LED Cube van Greg Davill tegen. Het is een geweldig kunstwerk. Erdoor geïnspireerd raken, zelfs ik wilde zoiets maken. Maar deze was ver buiten mijn bereik. Ik besloot stap voor stap te doen en maakte een veel kleinere versie van LED Cube als Mood Lamp. Het kan een goed startpunt zijn om meer te weten te komen over de hardware, meestal LED's en microcontrollers, en software om ze te besturen (animaties maken).

In deze Instructable laat ik je zien hoe ik een LED-kubus heb gemaakt met behulp van de populaire WS2812 LED's.

Laten we beginnen

Stap 1: Dingen die je nodig hebt

96x WS2812 LED's

6x printplaten

1x Arduino Nano

1x 5V/1A voeding

Stap 2: Het plan

Het plan is om een sfeerlamp te maken. Ik wilde het simpel houden en daarom besloot ik om voor de populaire WS2812 individueel adresseerbare LED's te gaan. De LED's zijn in cascade geschakeld, wat betekent dat u zoveel LED's kunt aansturen als u wilt met slechts één signaallijn/draad van de microcontroller. Dit maakt het bedraden een stuk eenvoudiger.

De LED's zijn alleen beschikbaar in SMD-formaat. De volgende stap is dus het ontwerpen van de PCB's.

De volgende stap is het ontwerpen en 3D-printen van een structuur om de PCB's in de vorm van een kubus te houden.

De LED's worden aangestuurd met Arduino Nano. De laatste stap is het ontwerpen en 3D printen van een behuizing voor Arduino.

Stap 3: PCB-ontwerpen

U kunt elke gewenste software gebruiken voor het ontwerpen van PCB's. Ik gebruik EasyEDA omdat het geschikt is voor beginners zoals ik. Ik heb het schema bijgevoegd. Klik hier om Gerber-bestanden voor de PCB te downloaden.

LED heeft 4 pinnen:

1. VDD - 5V
2. DOUT - Signaal uit
3. VSS - Grond
4. DIN - Signaal In

Zoals eerder vermeld, zijn de LED's in cascade aangesloten, wat betekent dat het signaal IN van de microcontroller komt naar de 1e LED op de DIN-pin. Vanaf DOUT pin gaat het signaal naar de DIN pin van de 2e LED.

Bij het ontwerpen van de PCB's had ik eraan gedacht om de LED's met de hand te solderen en daarom heb ik voldoende ruimte tussen de LED's gehouden zodat de soldeerbout de pads kan bereiken. Maar later, zoals je zult zien, ging ik met reflow-solderen met mijn geïmproviseerde setup, omdat deze methode snel en netjes is (en bevredigend om te zien) als het correct wordt gedaan.

Als u klaar bent met het ontwerpen van de printplaat, laat u deze vervaardigen door de fabrikant van uw keuze. Ik heb voor JLCPCB gekozen vanwege de snelle service.

Stap 4: Montage van de PCB's

In het begin begon ik de LED's een voor een met de hand te solderen. Het resultaat was niet goed en de LED's raakten oververhit, wat geen goed teken is. Het is ook een tijdrovend proces en het solderen van 96 LED's kost veel tijd.

De meest gebruikte methode om SMD-componenten te solderen, wordt Reflow-solderen genoemd. Bij deze methode wordt soldeerpasta (een mengsel van soldeer en flux) op de pads op de printplaat aangebracht en worden de componenten erop geplaatst. De soldeerpasta laat men vervolgens smelten of 'reflowen' door deze te verhitten in een reflow-oven. Dit is een snelle en nette methode, mits correct uitgevoerd.

Het gebruik van deze methode betekent dat ik een Reflow-oven nodig heb. Maar toen herinnerde ik me een project van Moritz König waarin hij een oude stijltang en Wemos gebruikte om de temperatuur te regelen. Het enige wat ik bij de hand had was een strijkijzer dat nog in gebruik was. De temperatuur van het strijkijzer bereikte ongeveer 220 graden Celsius bij de maximale instelling en de soldeerpasta die ik kocht smelt bij 183 graden. Als we het reflow-soldeertemperatuurprofiel uit de datasheet van LED bekijken, kunnen we zien dat de maximale temperatuur (Tp) gedurende 10 seconden 240 graden is. Alles ziet er veelbelovend uit en dus heb ik het geprobeerd.

Ik bracht de pasta op de pads aan met een tandenstoker en plaatste de componenten. De plaatsing is niet kritisch omdat het soldeer de componenten op hun plaats trekt wanneer het smelt. Ik plaatste de PCB op het strijkijzer zoals op de foto en zette het strijkijzer AAN. Ik heb het strijkijzer UITGESCHAKELD toen al het soldeer gesmolten was en de printplaat van het strijkijzer verwijderd.

Het werkte een traktatie!

Stap 5: De kubus in elkaar zetten

Ik heb 3D een structuur geprint om de PCB's op hun plaats te houden. De 3D-bestanden zijn hier bijgevoegd. U moet 1x skelet en 6x houder afdrukken. Bevestig de houders aan de achterkant van de print met secondelijm zoals op de afbeelding. De PCB's kunnen vervolgens op hun plaats op de skeletstructuur worden geklikt. Het is een wrijvingspassing. Schuren kan nodig zijn.

Voer de bedrading uit zoals weergegeven in de lay-out. Solderen kan hier een beetje lastig zijn.

Stap 6: De basis monteren

3D-bestanden voor de basis zijn hier bijgevoegd. De basis zal de Arduino Nano huisvesten. Er zullen in totaal 3 draden naar de kubus gaan, namelijk. DIN, 5V en GND. Ik voed de kubus via een USB-telefoonoplader. Zorg ervoor dat deze minimaal 1A aankan.

DIN-pin kan worden aangesloten op een van de digitale pinnen op de Arduino. Ik koos voor D4.

Stap 7: Tijd voor codering

Voor nu zal ik een voorbeeldschets uit FastLED Library gebruiken. Installeer de bibliotheek met behulp van de Bibliotheek Manager. Open de DemoReel100 uit de voorbeeldschetsen. Bestand > Voorbeelden > FastLED > DemoReel100

Breng de volgende wijzigingen aan voordat u de code uploadt:

• Definieer DATA_PIN (pin op Arduino waarop DIN van de kubus is aangesloten) naar wat je maar hebt gekozen. In mijn geval 4 (digitale pin 4)
• Definieer LED_TYPE als WS2812
• Definieer NUM_LEDS als 96

En klik op Uploaden!

Stap 8: Geniet ervan

Zet je lamp aan en geniet ervan om ernaar te staren!

Bedankt voor het vasthouden aan het einde. Ik hoop dat jullie allemaal van dit project houden en vandaag iets nieuws hebben geleerd. Laat het me weten als je er een voor jezelf hebt gemaakt. Abonneer je op mijn YouTube-kanaal voor meer van dergelijke projecten. Nogmaals bedankt!

Stap 9: Toekomstplannen

• De kubus verbinden met internet (IoT) met behulp van ESP8266 en mij op de hoogte stellen wanneer er een 'gebeurtenis' plaatsvindt.
• Mijn eigen animaties maken.

Tweede plaats in de Make it Glow-wedstrijd