Lampe Cube LED : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Cette lampe est un sous-produit du projet d'horloge de 172 pixels que j'ai créé. Cela s'est produit alors que je testais la chaîne de LED, mon partenaire les a vues et a aimé leur apparence. J'ai terminé l'horloge puis j'ai commencé ce projet. Cela a été un projet assez lent, d'autres choses se sont produites entre les deux, ce qui lui a permis d'évoluer au fil du temps.

Le concept original mesurait un peu plus d'un mètre de long, il utilisait 3 boutons et un potentiomètre pour le contrôler. Cela a évolué vers une conception plus petite mais similaire qui utilisait un seul encodeur rotatif. La saison des fêtes est alors arrivée et j'ai emprunté certains des concepts de contrôle pour les lumières festives contrôlées ATTiny 85. Finalement, nous avons ceci; Un joli cube de 50 mm avec une seule commande tactile.

Il aurait été facile d'acheter simplement un contrôleur LED bon marché sur eBay, de le mettre dans une boîte et de l'appeler terminé. Cependant, je voulais quelque chose qui ne nécessiterait aucune configuration ou appariement et me permettrait de décider du comportement des LED. Bien sûr, je ne peux pas changer la lumière depuis le confort de mon canapé, mais cela ne me dérange pas. Cela dit, je pense que la prochaine évolution pourrait consister à remplacer l'ATTiny 85 par quelque chose comme l'ESP8266 afin que je puisse profiter de la manette sans fil tout en gardant un certain contrôle manuel.

Il était vraiment important pour moi que la lumière soit active mais pas distrayante, donc en mode blanc, un peu de couleur apparaît lentement à un point aléatoire de la lampe, puis s'estompe tout aussi lentement. Il était important que cela n'attire pas votre attention en le faisant, mais chaque fois que vous regardez la lampe, ce serait juste un peu différent.

Fournitures

Le cube est fabriqué à partir d'une feuille acrylique opale givrée de 3 mm. J'ai triché et je l'ai commandé prédécoupé en carrés de la bonne taille pour ce que je voulais, j'en ai ajouté quelques-uns en plus à la commande au cas où j'aurais fait une erreur (je l'ai fait) Les premiers que j'ai fait j'ai utilisé du tensol 12 pour les coller ensemble. Cela fonctionne très bien mais n'est pas agréable à utiliser, j'ai fait celui ici en utilisant de l'époxy gorilla. Le lien n'est pas aussi fort que le tinsol 12 mais devrait être assez fort sans les vapeurs vraiment désagréables.

Les LED sont des SK6812, elles sont en option RGBWW (blanc chaud).

Le micro contrôleur est un ATTiny 85

Le contrôleur tactile est un MTCH101

Il y a quelques composants passifs:

• Condensateurs 13X 0603 0.1uf
• 2X 4.7k 0603 résistances
• 2X 10k 0603 résistances
• Résistance 1X 470 ohms 0603
• 1X 1000uf condensateur

Bien qu'il soit possible de faire cela sur ProtoBoard, faire fabriquer des PCB est bon marché et quelque chose sur lequel je voulais m'appuyer.

Ancien câble usb à couper pour un câble d'alimentation

De la colle chaude est utilisée pour maintenir le PCB dans le produit final et du mastic silicone vous permet de coller le fond du cube. Les deux colles chaudes sont en silicone et collent bien l'acrylique, mais aucune n'est très bonne. Cela crée un lien assez fort pour tout maintenir en place, mais si fort qu'il ne peut pas être défait plus tard si nécessaire.

200mm de fil de cuivre émaillé 0.31mm. (vous pouvez utiliser à peu près n'importe quel fil ici tant qu'il n'est pas trop gros pour créer une ombre à l'intérieur du cube)

Le microcontrôleur

Je l'ai déjà dit et je le répète. J'aime beaucoup le microcontrôleur ATTiny 85. Ils sont bon marché, faciles à utiliser, faciles à programmer et semblent pratiquement indestructibles.

Alors, bien sûr, j'en ai utilisé un pour ce projet. Le code qu'il exécute est assez basique. Une interruption est connectée au capteur tactile. Lorsque la broche est tirée vers le bas, l'ISR ajoute 1 à un compteur. La boucle principale exécute ensuite la sous-boucle qui correspond au numéro du compteur. De cette façon, vous pouvez ajouter ou supprimer des animations avec seulement quelques lignes de code.

J'ai ce code exécuté sur un ATTiny85 depuis environ 8 mois sans aucun problème.

Étape 1: Outils et consommables

Il est possible de souder tous les composants à la main mais les SK2612 sont assez sensibles. J'en ai tué pas mal avant de trouver un mini four à Lidl que j'ai converti en four à refusion.

J'ai utilisé une toupie et une mèche à chanfreiner à 45 degrés pour couper tous les bords de l'acrylique. Vous pouvez sauter cela et avoir des joints carrés sur votre cube ou quelque chose d'impression 3D.

Les autres outils utilisés incluent:

• Pistolet à colle chaude
• Fer à souder
• Petit couteau de forme
• Ruban de masquage
• Un outil à main de base. cisailles et petits empileurs.
• Arduino Uno ou similaire, plus une planche à pain et des câbles de raccordement pour télécharger le code sur ATTiny85
• Scie à métaux
• Pâte à braser
• Souder
• Multimètre

Étape 2: Couper l'acrylique

Il était difficile de trouver une méthode fiable pour couper l'angle de 45 degrés sur les bords de l'acrylique. Je pense que la mise en place d'une scie à table avec le bon angle serait beaucoup plus facile mais malheureusement je n'ai qu'une toupie alors voici ce que j'ai fait.

J'ai utilisé un morceau de bois de rebut avec un bord droit fixé à mon établi pour faire un gabarit. Le bord droit est très important car le roulement de la fraise à chanfreiner va rouler le long de celui-ci. Il s'agit ensuite de coller une feuille d'acrylique de rebut autour de la pièce dans laquelle je voulais couper l'angle pour la maintenir immobile et créer la bonne hauteur du bas de la toupie.

J'avais mon pistolet à colle chaude sorti et chaud quand j'ai fait celui-ci, alors j'ai décidé d'utiliser de la colle chaude pour coller les pièces de support en place. Normalement, j'aurais utilisé du ruban adhésif double face. Les deux options fonctionnent bien.

C'est ensuite un peu d'essais et d'erreurs pour régler la toupie exactement à la bonne hauteur, trop haut et cela laissera un bord carré sur l'acrylique, trop bas et cela enlèvera trop

À l'aide d'un peu de ruban adhésif pour vous assurer que rien ne peut bouger, laissez la toupie tourner à plein régime et passez la toupie en douceur le long du bord de l'acrylique, faites pivoter la pièce et répétez jusqu'à ce que vous ayez tous les 6 coupés avec un bord à 45 degrés sur tous 4 bords (5 pièces et 3 bords si vous voulez monter le cube dans quelque chose)

Étape 3: faire le cube

Une fois que tout l'acrylique est coupé, la formation du cube est simple mais la dose nécessite un peu d'attention aux détails.

Prenez d'abord une longueur de masking tape, avec 2 morceaux aux extrémités pour le maintenir, droit et serré. Placez-le à quelques millimètres et parallèlement à une règle droite avec le côté collant vers le haut. Le ruban maintiendra le tout ensemble jusqu'à ce que l'époxy durcisse, j'ai donc recouvert deux pièces pour assurer une pression uniforme et agréable. J'ai utilisé mon mat en silicone comme règle, mais une règle fonctionnerait aussi bien ou peut-être mieux.

Ensuite, retirez le film protecteur de l'acrylique et placez l'un des carrés vers une extrémité du ruban en vous assurant qu'il est bien placé contre le bord droit et que l'angle de 45 degrés est incliné vers le bas. Ensuite, placez un deuxième carré à côté du premier en vous assurant que les bords se touchent et que le haut est bien serré contre le bord droit. Répétez l'opération pour le troisième et le quatrième carré.

Lorsque vous êtes heureux qu'ils soient tous assis, retournez-le soigneusement et coupez le ruban à une extrémité de manière à ce qu'il dépasse l'extrémité de l'acrylique. Vous devriez maintenant pouvoir plier le tout et former une boîte soignée. Il est important pour la finition finale que le dessus de la boîte soit aussi parfait que possible, une légère déviation sur le fond peut être poncée et cachée plus tard.

Si vous êtes satisfait que tout se déroule comme il se doit, il est temps de le réparer. Ouvrez le cube et posez à plat pour votre choix d'adhésif. J'ai utilisé Tinsol 12 dans le passé. Il est conçu pour coller l'acrylique et en doser un très bon travail, mais il est désagréable à travailler et nécessite une réfrigération avant utilisation. Je recommanderais également de l'utiliser à l'extérieur par temps venteux et de laisser les pièces collées à l'extérieur ou dans un hangar pendant au moins 24 heures.

Un époxy en deux parties limpide fonctionne très bien, est beaucoup plus agréable et plus tolérant à travailler. Vous devez toujours utiliser un endroit bien ventilé pour travailler, mais je n'ai pas remarqué de vapeurs fonctionnant près d'une fenêtre ouverte. Son lien n'est pas aussi fort que Tinsol12, mais à moins que vous ne prévoyiez de lancer votre cube, il devrait être assez fort.

J'ai mélangé un peu d'époxy de gorille sur un vieux cd et j'ai utilisé le bout d'action d'un écuyer en bambou pour appliquer une fine couche le long d'un des bords de tous les carrés où ils vont se rencontrer. Évitez d'en utiliser trop car cela fera des folies.

Je suis désolé de n'avoir pas eu de photos de cette scène car elle se déroule assez rapidement.

Une fois l'adhésif en place, pliez les carrés pour former à nouveau la boîte et utilisez le morceau de ruban de masquage en surplomb pour maintenir le tout ensemble.

Après environ 5 minutes, si vous vous sentez assez fort pour retirer le ruban. J'aime retirer le ruban adhésif dès que possible au cas où une partie de l'époxy se serait échappée. Une fois qu'il est complètement collé, il est beaucoup plus difficile d'obtenir la bande.

Étape 4: Le capteur tactile

La version Mk1 du cube utilisait un capteur de vibration. Cela a bien fonctionné mais n'était pas idéal car il pouvait être difficile de l'activer une seule fois, surtout si je le ramassais pour changer de mode, puis le reposais un peu trop vite. La conception ne permet pas vraiment de placer un bouton n'importe où, la seule chose logique était donc d'utiliser le contrôle tactile.

Le MTCH101 semblait être la puce parfaite pour le travail.

Comme c'est un capteur capacitif, il n'est pas nécessaire d'entrer en contact direct avec quoi que ce soit, j'ai donc pris ce qui deviendra le couvercle du cube, retiré la couche protectrice de l'intérieur, puis disposé du fil de cuivre émaillé de 0,31 mm autour de l'intérieur en le mettant en place avec du masking tape avant de mélanger un peu d'Epoxy Gorilla pour le maintenir durablement. Assurez-vous de laisser suffisamment de queue pour descendre jusqu'au PCB.

La broche de sortie de détection MTCH101 est Active-Low, donc un commutateur tactile entre 5V et le pad supplémentaire fonctionnerait également près de la broche 7 pour changer le mode du cube

Une fois l'époxyde durci, le haut du cube peut être fixé au corps avec un peu plus d'époxyde.

Étape 5: Le PCB et la soudure

J'avais toujours imaginé que les PCB étaient quelque chose de réservé à ceux qui possèdent une connaissance approfondie de l'électronique transmise depuis de nombreuses années. Il s'avère qu'il est en fait très facile et peu coûteux de concevoir vos propres planches et de les faire fabriquer par des professionnels.

Je n'irai pas trop loin dans le processus ici car cela nécessite pas mal de détails que d'autres ont fait un bien meilleur travail d'explication que moi. Mais les étapes de base sont:

Construisez votre circuit sur une planche à pain pour le tester. Disposez tous les composants sur un schéma Convertissez le schéma en PCB, placez tous les composants comme vous le souhaitez et créez les connexions. Passer la commande

La partie la plus difficile du processus est d'attendre que vos planches arrivent.

J'ai utilisé JLCPCB. Le coût total pour 10 planches était un peu moins de 10 £ et il a fallu un peu plus d'une semaine pour arriver. Je n'ai rien à comparer avec la qualité mais ils ont l'air vraiment bien.

Je voulais avoir la possibilité de créer une version plus grande du cube, j'ai donc ajouté des anneaux supplémentaires de pastilles LED au PCB. Je peux souder des LED sur l'un des 3 anneaux ou les couper pour des conceptions plus petites. JLCPCB facture le même prix pour toutes les tailles de panneaux jusqu'à 100 mm x 100 mm.

Soudure

Il est possible de souder à la main tous les composants. Les condensateurs et les résistances 0603 sont petits mais résilients, donc avec un peu de pratique, vous pouvez le faire facilement. Idem pour la puce MTCH101. Le problème que j'ai eu était les LED SK2812, elles sont assez grosses pour être soudées à la main mais je les ai trouvées un peu trop sensibles à la chaleur. Je suppose que j'en ai tué au moins 10 avant de décider d'investir dans quelque chose conçu pour les pièces SMD.

Je n'étais pas sûr de la meilleure voie à suivre, puis ma décision a été prise lorsque j'ai trouvé un mini-four à vendre chez Lidl. Bien que ce ne soit pas le four parfait pour la refusion, il est assez bon pour mes besoins et avec quelques modifications pour un contrôle plus précis de la température, il ne tue pas les LED.

Encore une fois, le processus de transformation d'un four grille-pain ou d'un mini-four en un four à refusion dépasse un peu le cadre de cet intraitable, mais il existe de nombreuses informations si vous souhaitez créer quelque chose de similaire.

Les pentes requises pour la refusion du PCB sont:

Nettoyez rapidement le PCB avec de l'alcool pour enlever toute graisse qui pourrait empêcher la soudure de coller correctement. Appliquez de la pâte à souder sur les pastilles du PCB, puis appliquez les composants. Placer la planche dans le four et refondre.

Une fois la carte refroidie, vous pouvez souder manuellement dans le support IC à trou traversant et le grand condensateur.

Je n'ai pas installé le condensateur de 1000 uf cette fois car la lumière ne sera utilisée que par moi et ne sera pas allumée et éteinte trop souvent. Cela crée également une ombre à l'intérieur du cube pendant que les LED font leur travail.

Le condensateur de 1000 uf est là pour sauver les LED et le micro contrôleur d'un appel de courant. Je recommande de l'installer, mais c'est quelque peu facultatif si vous faites attention à ce que vous branchez. Pour plus d'informations sur ce sujet, je vous recommande de lire l'Überguide Adafruit NeoPixel

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

Étape 6: Coder

Téléchargez le code sur l'AtTiny85.

Voici un excellent guide sur la façon de le faire!

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

Ensuite, placez-le dans ATTiny dans la prise IC sur le PCB

Étape 7: Tout assembler

Il y a une seule résistance au bas du PCB plus les pattes du CI et du condensateur dépassent un peu. J'ai utilisé un Dremel pour creuser des évidements dans la partie inférieure de l'acrylique afin que le PCB puisse rester à plat.

Pendant que le Dremel était sorti, j'ai également percé un petit trou dans le côté du cube au centre d'environ 6 mm pour le câble d'alimentation et l'ai poussé à travers avant de dénuder les fils et d'étamer. De nombreux câbles USB ont des lignes de données, utilisez un multimètre pour déterminer lequel est lequel si nécessaire.

Utilisez une petite goutte de colle chaude pour maintenir le PCB vers le bas (j'ai trouvé que la colle chaude était une idée car elle crée une forte prise mais peut être enlevée si nécessaire) et soudez les fils d'alimentation dessus. J'ai utilisé un peu de colle chaude pour un soutien supplémentaire.

L'étape suivante consiste à souder le fil du capteur au coussinet du capteur.

Avant de fixer le fond du cube, c'est une bonne idée de faire quelques tests pour s'assurer que tout fonctionne comme prévu.

Si tout fonctionne comme prévu, la dernière étape consiste à coller le fond du cube en place. J'utilise normalement du mastic silicone pour cela car encore une fois, il tient bien mais peut être retiré si nécessaire.

Branchez-vous et profitez

Étape 8: Autres options et réflexions finales

J'ai pendant le temps que cela a évolué, j'ai proposé quelques variations. L'un d'eux est une base en bois avec un cube en acrylique sur le dessus. L'autre est un cadre en bois avec des LED à l'arrière et également une version longue utilisant du ruban LED. Je travaille également actuellement sur une horloge utilisant un design similaire.

Ils disent que la vue arrière est toujours 2020 et il y a quelques choses que je pourrais faire différemment si je décide d'opter pour MkIII

Dont le premier passe à 0805 passifs. Les 0603 sont bien mais il y a assez d'espace pour les composants plus petits et ils sont un peu plus faciles à retravailler si nécessaire.

Je pensais également à ajouter une LED supplémentaire pour un retour visuel sur l'état du capteur. Le MTCH101 est capable de couler jusqu'à 20 mA, donc une led avec une résistance de valeur élevée ne serait pas un problème connectée directement à la broche 4 de la puce.

Je pense que j'ajouterais également des tampons aux autres anneaux du PCB afin qu'ils puissent être utilisés pour d'autres projets s'ils sont coupés. Et aussi des pads pour utiliser le PCB avec des bandes ou des anneaux LED externes.

J'espère que vous avez apprécié cet intraitable.