GlassCube - 4x4x4 Cube ya LED kwenye PCB za Kioo: Hatua 11 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Kwanza kabisa kufundishwa kwenye wavuti hii ilikuwa 4x4x4 LED Cube ikitumia PCB za glasi. Kawaida, sipendi kufanya mradi huo mara mbili lakini hivi karibuni nilikuta video hii ya mtengenezaji wa Kifaransa Heliox ambayo ilinichochea kutengeneza toleo kubwa la mchemraba wangu wa asili. Katika video yake Heliox anakuja na mchakato rahisi zaidi wa kutengeneza PCB za glasi ambazo hazihusishi kuchora lakini badala yake yeye hutumia mpangaji kukata athari kutoka kwa karatasi ya shaba ya kujishikiza ambayo huhamishiwa kwenye sehemu ndogo ya glasi. Kwa kuwa wapangaji si wa bei ghali na pia wanaweza kunufaika kwa miradi mingine nimepata moja tu kujaribu mchakato mwenyewe.

Mbali na kuwa toleo kubwa la mchemraba wangu wa asili toleo hili pia linatumia PCB maalum kulingana na mdhibiti mdogo wa SAMD21 na nyumba iliyotengenezwa kwa akriliki ya lasercut. Mchemraba unaweza kusanidiwa na Arduino IDE na pia inaambatana na CircuitPython.

Kitengo cha GlassCube sasa kinapatikana pia kwenye Tindie.

Ikiwa unununua kit lazima ufanye tu taa za LED (hatua ya 5), unganisha nyumba (hatua ya 8) na unganisha safu (hatua 9)

Vifaa

• Pcs 64 - WS2812B 5050 LED za SMD (k.m aliexpress)
• Pcs 4 - 100 x 100 x 2 mm sahani ya glasi (nimepata muuzaji huyu wa bei rahisi kabisa wa Ujerumani ambaye anatoza tu 0.20 EUR / pc)
• Pcs 2 - karatasi za A4 za karatasi ya kujifunga ya shaba (k.m amazon)
• 1 roll - karatasi ya kuhamisha mpangaji (k.m amazon)
• Seti 1 - akriliki ya lasercut (tazama hapa chini)
• 1 PCB maalum (tazama hapa chini)
• Pcs 4 screws M2x8 + karanga

Gharama ya jumla ya vifaa vyote pamoja na huduma ya lasercut na utengenezaji wa PCB ni karibu 100 EUR.

Zana

• Picha ya Silhouette Portrait 2 (k.m amazon)
• laser cutter au huduma ya mkondoni mkondoni (ninatumia snijlab.nl)
• chuma cha kutengeneza
• sahani ya joto au oveni inayowaka tena kwa kutengenezea SMD (au ujuzi wa hali ya juu wa kutengenezea mkono

Hatua ya 1: Ubunifu wa CAD

Vipimo vya nyumba na PCB ya GlassCube viliundwa katika Fusion360, nimeambatanisha muundo hapa chini.

Nguzo za makali na sahani ya juu hufanywa kutoka kwa akriliki ya uwazi yenye unene wa 3 mm. Tabaka zilizo na LED zimetengenezwa kutoka glasi ya unene ya mm 2 mm. Sahani ya chini ni PCB iliyotengenezwa kwa kawaida.

Hatua ya 2: Ubunifu wa PCB ya LED

Nilitumia Tai kuunda muundo wa PCB za glasi. Kwa kuwa kukata athari na mpangaji sio sahihi kama kuchora njia ya uhamishaji wa toner upana mdogo wa kufuatilia ni mdogo. Nilijaribu upana wa ufuatiliaji tofauti na nikagundua kuwa mil 32 ilikuwa saizi ndogo ambayo ningeweza kutumia kama athari nyembamba mara nyingi husafishwa wakati wa kupanga njama.

Ili kuweza kukata athari kutoka kwa karatasi ya shaba mpangilio wa bodi ilibidi ubadilishwe kuwa dxf. Ilinichukua muda kujua jinsi ya kufanya hii kwa usahihi basi wacha nipite hatua kwa undani

1. mpangilio wa bodi wazi katika Tai
2. ficha tabaka zote isipokuwa safu ya juu
3. bonyeza Faili-> Chapisha kisha uchague Chapisha kwa Faili (pdf)
4. fungua pdf katika Inkscape
5. tumia zana ya upeanaji wa njia kuashiria alama moja kisha bonyeza E dit-> Chagua Sawa-> Mtindo wa Stroke hii inapaswa kuashiria athari zote (lakini sio pedi)
6. bonyeza P ath-> Stroke to Path hii inabadilisha muhtasari wa njia kuwa njia mpya
7. weka alama kwa njia zote (pamoja na pedi) kwa kuchagua zana ya kuchagua njia na kisha kubonyeza ctrl + a
8. bonyeza P ath-> Muungano hii inapaswa kuchanganya njia zote na kuondoa laini yoyote ndani ya maeneo "yaliyojazwa"
9. bonyeza Faili-> Hifadhi Kama na uchague *.dxf kama fomati ya faili

Faili ya dxf inaweza kupatikana hapa kwenye GitHub yangu.

Hatua ya 3: Kukata foil ya Shaba

Faili ya dxf ilikatwa kutoka kwa karatasi za A4 za karatasi ya kujifunga ya shaba na mpangaji wa Silhouette Portrait 2. Karatasi za shaba ziliunganishwa kwanza kwenye kitanda cha kujikatia cha kujishikiza. Mipangilio ya programu ambayo nilitumia kukata inaweza kuonekana kwenye picha iliyoambatanishwa.

Baada ya kukata foil ya ziada inapaswa kuondolewa kwa uangalifu. Ili sio kuharibu karatasi iliyokatwa niliacha karatasi nzima ya A4 kwenye kitanda cha kukata kwa hatua zifuatazo.

Hatua ya 4: Kuhamisha Foil ya Shaba

Jalada lililokatwa lilihamishiwa kwenye bamba la glasi kwa kutumia karatasi ya kuhamisha ambayo ni foil nyingine ya kujifunga. Karatasi ya uhamisho imeambatishwa kwenye karatasi ya shaba na kisha polepole ilifunuliwe ili karatasi ya shaba iendelee kushikamana na karatasi ya uhamisho. Halafu inashikamana na sehemu ndogo ya glasi na karatasi ya kuhamisha husafishwa polepole ili wakati huu foil ya shaba ishike kwenye bamba la glasi.

Mpangilio wa bodi una alama mbili kwenye pembe za juu kushoto na kulia ambazo husaidia kusawazisha kwa usahihi karatasi kwenye kibao cha glasi. Baada ya kushikilia alama zinaweza kutolewa tena kutoka kwa sahani ya glasi.

Hatua ya 5: Kuunganisha taa za LED

LED za SMD ziliuzwa kwenye bamba la glasi kwa mkono. Nilijaribu pia kuziambatisha kwa kutumia bamba la joto (kweli jiko langu) lakini kama picha inavyoonyesha hii haikuwa wazo nzuri. Ikiwa una tanuri inayofaa ya kurudisha inaweza kuwa na thamani ya kujaribu lakini kulingana na aina ya glasi ambayo hutumiwa kuna hatari kubwa kwamba itavunjika wakati wa joto.

Kuhusu mwelekeo wa LED kuna mipangilio miwili tofauti. Kwa safu ya kwanza na ya tatu ya mchemraba mwelekeo utakuwa tofauti kuliko kwa safu ya pili na ya nne. Kwa njia hii ni rahisi kuunganisha matabaka baadaye.

Hatua ya 6: Microcontroller PCB

Badala ya kutegemea bodi ya maendeleo ya kibiashara kama Arduino Nano, nilibuni PCB ya kawaida katika Eagle kwa kudhibiti LED. Adavantage ni kwamba ningeweza kuunda bodi ili iweze vizuri kwenye mchemraba. Bodi hiyo inategemea mdhibiti mdogo wa ATSAMD21E18 ambayo ni ile ile ambayo inatumika katika Trinklet M0 ya Adafruit. Nilichagua MCU hii kwa sababu ina USB asili na haiitaji chip ya FTDI ya programu. Pia Adafruit hutoa bootloaders ambazo zinaambatana na Arduino IDE pamoja na CircuitPython.

Ujumbe mmoja juu ya bodi hiyo ni kwamba inafanya kazi na mantiki ya 3.3V wakati WS2812B inapaswa kutumiwa na 5V, hata hivyo, watu wengi wameonyesha kuwa operesheni na 3.3V pia inawezekana.

Nilipata PCB zangu kutoka PCBWay.com Faili za Gerber na BoM zinaweza kupatikana kwenye akaunti yangu ya GitHub.

Pamoja na ustadi fulani vifaa vya SMD kwenye PCB hii vinaweza kuuzwa kwa mikono ingawa sahani ya joto au jiko la mwangaza litafanya kazi vizuri.

Hatua ya 7: Kuangaza Bootloader

Nilitumia bootloader ya UF2 iliyotolewa na Adafruit kwa bodi zao za Trinket M0. MCU iliangaza kwa msaada wa zana ya J-Link. Maagizo ya kina juu ya jinsi ya kupakua bootloader yanaweza kupatikana kwenye wavuti ya Adafruit. Jambo kubwa juu ya Adafruits UF2-SAMD bootloader ni kwamba baada ya usanikishaji wa kwanza, MCU inaonekana kama kiendeshi na unaweza kuburuta faili ya UF2 kwenye gari inayoweza kutolewa ili kuiwasha tena. Hii inafanya iwe rahisi sana kwa mfano. badilisha kati ya Arduino IDE na CircuitPython.

Hatua ya 8: Nyumba ya Lasercut

Nyumba ya mchemraba ilikatwa kutoka kwa akriliki ya uwazi yenye unene wa 3 mm. Nilitumia huduma ya kukata laser mtandaoni (snijlab.nl). Faili zinazofanana za dxf pia zinaweza kupatikana kwenye akaunti yangu ya GitHub. Nyumba hiyo ina machapisho 4 na sahani ya juu. Machapisho yameambatanishwa na PCB kuu chini kwa kutumia pcs 4 za screws za M2x8 na karanga.

Hatua ya 9: Kuunganisha Tabaka

Baada ya nyumba kukusanywa niliunganisha matabaka kwa waya za kulehemu kwenye pedi kwenye PCB za glasi. Huu ukawa utaratibu mpole kabisa na kuna hatari ya kuchoma akriliki au kurarua pedi za shaba. Kumbuka kuwa pini za GND na VCC hubadilisha nafasi kwenye kila safu ili waya zinapaswa kuvuka. Ili kuepuka kwamba waya zinavua pedi za shaba nilizitengeneza na tone ndogo la gundi ya moto baada ya kutengeneza. Safu ya kwanza iliunganishwa na PCB ya chini na kiunganishi cha Dupont lakini waya pia zinaweza kuuzwa moja kwa moja kwa PCB.

Hatua ya 10: Kupakia Nambari

Nilitumia CircuitPython (toleo la 4.x) kupanga mchemraba. Mara tu ikiwa umesakinisha bootloader ya CircuitPython unaweza kukimbia tu nambari kwa kuihifadhi moja kwa moja kwenye gari la MCU. Hakuna kukusanya muhimu pia unaweza k.v. fungua tena nambari na uibadilishe.

Hadi sasa nimeunda tu michoro ya msingi lakini inapaswa kuwa rahisi kwa mtu yeyote kupanua nambari. Nambari hiyo inaweza kupatikana kwenye GitHub yangu, kuiendesha inahitaji Adafruit Neopixel na maktaba nzuri za mwangaza zinazopatikana hapa.

Hatua ya 11: Cube iliyokamilishwa

Nina furaha sana na sura ya mchemraba, PCB za glasi na nyumba ya akriliki hufanya kazi vizuri pamoja. Ilifurahisha pia kuunda bodi yangu ya MCU kwa mara ya kwanza na nimeshangaa sana kuwa ilifanya kazi kwenye jaribio la kwanza. Kwa kuwa nina PCB za vipuri na sehemu za akriliki ningependa kufanya mchemraba huu upatikane kama kitanda cha DIY kwenye Tindie. Kwa hivyo ikiwa una nia endelea kuiangalia au niandikie ujumbe wa faragha.

Pia ikiwa unapenda ufundishaji huu tafadhali nipigie kura katika Mashindano ya Fanya Uangaze.

Mkimbiaji katika Mashindano ya Fanya Uangaze