Veilleuse Neopixel : 14 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Par joshua.brooksSuivez plus par l'auteur:

Je donne des ateliers d'électronique dans quelques semaines, centrés sur un projet du monde réel peu coûteux, mais utile. Lorsque j'essayais de trouver quelque chose à faire, je voulais qu'il implique un microcontrôleur, des LED NeoPixel (parce qu'elles sont géniales), qu'il soit contrôlable à distance et permette différentes options de construction. Il devait également être entièrement simulable dans Tinkercad. C'est le projet qui a évolué.

Il contient des fonctionnalités vraiment intéressantes dans un petit appareil, est personnalisable et assez simple à construire.

Liste des pièces:

• Circuit imprimé (OSHPARK)
• Bague NeoPixel 12 (Adafruit)
• Microcontrôleur ATtiny85 (DigiKey)
• Fil à âme pleine de calibre 22 (DigiKey, Amazon, Radio Shack, etc.)
• (optionnel) Récepteur infrarouge (DigiKey)
• (facultatif, mais fortement recommandé) Condensateur électrolytique 1μF (DigiKey)
• (optionnel) Bouton poussoir (Jameco)
• (en option) 2 x connecteur mâle à 3 broches (DigiKey)
• (optionnel) 2 x cavalier shunt (DigiKey)
• (en option) Prise DIP 8 broches (DigiKey)
• (en option) Embase à angle droit à 4 broches (DigiKey)
• (en option) Télécommande IR (Amazon)
• Ruban Gorilla (Amazon)
• Alimentation murale USB (Amazon)

Liste des outils:

• Fer à souder et soudure
• Coupe-fil
• Pince à dénuder
• Pinces
• Ciseaux

Étape 1: Conception et simulation

Comme je l'ai mentionné plus tôt, je voulais utiliser le logiciel gratuit Tinkercad pour ce projet. J'ai décidé de le concevoir entièrement et de le tester là-bas avant de toucher à une véritable électronique. Cela m'a permis de m'assurer que tout (y compris le firmware ATtiny85) fonctionnerait. Voici ce circuit virtuel. Vous pouvez appuyer sur "Démarrer la simulation" ci-dessous pour l'essayer.

Étape 2: Les pièces nécessaires

Ce projet est conçu pour permettre une flexibilité dans la façon dont il est construit. Ainsi, selon ce que vous voulez en faire, vous n'aurez peut-être pas besoin de toutes les pièces. Il y a trois parties (et fil) qui sont absolument nécessaires. Il est possible de construire quelque chose de fonctionnel avec seulement ceux-ci.

Neopixel Ring 12 - l'anneau a douze NeoPixels qui peuvent être contrôlés individuellement pour être à peu près n'importe quelle couleur.

ATtiny85 - c'est le microcontrôleur (petit ordinateur) qui fait danser les NeoPixels et s'interface avec plusieurs des composants optionnels (récepteur infrarouge, bouton-poussoir, etc.).

Carte de circuit imprimé - la carte de circuit imprimé (PCB) fournit toutes les connexions électriques entre les pièces utilisées et constitue l'épine dorsale rigide de l'appareil. Le fichier gerber compressé qui est envoyé à un fabricant de PCB se trouve sur cette page. Il existe de nombreux fabricants de cartes. Voici le lien pour commander la planche chez OSHPARK.

Fil à âme pleine de calibre 22 - le fil est utilisé pour connecter l'anneau NeoPixel au PCB.

Étape 3: Les pièces facultatives

Il existe un certain nombre de pièces optionnelles que vous pourriez envisager d'inclure. Voici pourquoi vous pourriez les vouloir.

Récepteur infrarouge - le récepteur infrarouge est un composant unique qui permettra à l'appareil d'être contrôlé par une télécommande IR portable standard (pensez à la télécommande du téléviseur). Les télécommandes de différents fabricants émettent des signaux différents, il peut donc être nécessaire de modifier le micrologiciel pour reconnaître votre télécommande, si ce n'est pas l'une de celles que j'ai utilisées.

Condensateur électrolytique 1μF - le condensateur agit comme une sorte de batterie temporaire qui peut fournir une alimentation supplémentaire lorsque le courant électrique nécessaire dans l'appareil change brusquement (les NeoPixels passent de l'état éteint à l'état allumé, par exemple). Il peut également égaliser la tension de l'appareil lors de l'utilisation d'une alimentation USB bon marché. Si vous utilisez une source d'alimentation USB décente, vous pouvez la laisser de côté.

Bouton-poussoir - le bouton-poussoir vous permet de contrôler l'appareil en (devinez quoi?) En appuyant sur le bouton.

Embase(s) mâle(s) à 3 broches et cavalier(s) de dérivation - ceux-ci peuvent être mis en place à la place du bouton-poussoir pour permettre la configuration de l'appareil, en fonction de la position des cavaliers de dérivation. L'embase mâle à 3 broches est connectée en permanence (soudée) à la carte, et le cavalier de dérivation est ajusté par pression sur l'embase et peut être facilement retiré et repositionné. Si un en-tête est utilisé, le cavalier peut choisir entre deux modes différents. Si les deux en-têtes sont utilisés, alors quatre modes sont possibles.

Prise DIP à 8 broches - la prise permet de retirer et de remplacer le microcontrôleur (ATtiny85) afin qu'il puisse être reprogrammé ultérieurement si vous souhaitez modifier le fonctionnement de l'appareil. Si vous savez que vous n'aurez jamais besoin de reprogrammer le microcontrôleur, alors ce n'est pas nécessaire.

En-tête à angle droit à 4 broches - l'en-tête à angle droit est utilisé si vous souhaitez que le connecteur USB sorte directement de l'arrière de l'appareil, plutôt que sur le côté.

Étape 4: programmer le microcontrôleur

Je ne vais pas trop entrer dans les détails sur la programmation du microcontrôleur, car les instructions se trouvent facilement ailleurs (j'inclus un lien ci-dessous). J'ai utilisé une carte Arduino UNO pour agir comme un dispositif de programmation pour le contrôleur en utilisant la méthode décrite dans ce Instructable. Dans celui-ci, il montre le mappage suivant des broches Arduino aux broches ATtiny pour la programmation:

• Arduino +5V → ATtiny broche 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Broche Arduino 10 → Broche ATtiny 1
• Broche Arduino 11 → Broche ATtiny 5
• Broche Arduino 12 → Broche ATtiny 6
• Broche Arduino 13 → Broche ATtiny 7

Le code source de la veilleuse peut être trouvé ici (https://github.com/cacklestein/led-night-light).

Étape 5: Assembler la carte (étape initiale facultative)

Les pièces doivent être ajoutées au tableau dans un ordre particulier pour faciliter les choses. Si la position du connecteur USB sur la carte vous convient, vous pouvez ignorer le reste de cette étape et passer à la partie suivante de l'assemblage. Cependant, si vous souhaitez que le connecteur dépasse de l'arrière de la carte, il est maintenant temps d'ajouter l'en-tête à angle droit.

Commencez par détacher soigneusement le connecteur USB du reste de la carte de circuit imprimé. Tenez la plus grande partie de la planche avec une main et utilisez une pince avec un bord directement à côté de la ligne de perforation de petits trous pour retirer délicatement la languette. Mettez l'onglet de côté. vous en aurez besoin dans une étape ultérieure.

Positionnez l'en-tête à angle droit à l'arrière de la planche comme indiqué sur l'image. Le dos de la carte est le côté avec "123D CIRCUITS" sérigraphié dessus (ou peut-être devrais-je dire "123D CIRC", parce que vous venez de rompre les "UITS").

Soudez l'en-tête en place, en appliquant de la soudure sur la face supérieure de la carte.

À l'aide de bons coupe-fils, coupez les fils de l'en-tête qui dépassent du côté supérieur de la planche aussi près que possible de la planche. Ceci est important car ces pistes sont malades quelque part au centre de l'endroit où l'ATtiny85 ira finalement.

Étape 6: ajouter le socket du microcontrôleur

Il est maintenant temps de souder soit la prise DIP à 8 broches -OU- l'ATtiny85 en place. Je recommande fortement d'utiliser la prise, car elle permet à l'ATtiny85 d'être facilement retiré et remis en place au cas où vous souhaiteriez apporter des modifications au programme plus tard. Insérez la prise (ou l'ATtiny85 avec la broche 1 la plus proche du bord de la carte) à travers les 8 trous correspondants sur le dessus du plateau. La face supérieure est celle sans "123D Circuits" imprimé dessus. Retournez la carte et placez-la à plat sur la table ou un autre espace de travail pour maintenir la prise en place. Soudez les broches à la carte. Si vous avez ajouté l'en-tête à angle droit à 4 broches à l'étape précédente, ces broches seront quelque peu gênantes. Inclinez le fer pour souder sous eux.

Étape 7: Ajoutez plus de choses

Il est maintenant temps d'ajouter le(s) bouton(s) ou le(s) cavalier(s), le récepteur IR et le condensateur.

Si vous voulez avoir le bouton-poussoir, insérez les 4 broches dans les trous sous le support du microcontrôleur sur la face supérieure de la carte. Vous remarquerez qu'il y a 6 trous. Ne vous inquiétez pas à ce sujet. Les deux trous du milieu ne seront pas utilisés. Retournez la carte et soudez le bouton-poussoir en place.

Si vous souhaitez utiliser les cavaliers shunt à la place, insérez les deux en-têtes à 3 broches (côté le plus court des broches vers le bas) dans ces trous sur la face supérieure. Encore une fois, retournez la carte et soudez les broches en place.

Ensuite, placez le récepteur infrarouge à travers les 3 trous sur la face supérieure de la carte. Faites correspondre l'orientation de celui-ci au contour sur la sérigraphie. insérez-le aussi loin que possible et pliez-le en arrière de manière à ce que le côté de la petite bulle soit tourné vers le haut, loin de la planche. Retournez la carte et soudez-la en place. Utilisez des pinces coupantes pour retirer l'excès de longueur des broches du côté inférieur après la soudure.

Enfin, ajoutez le condensateur. Ses broches s'insèrent dans les deux trous restants au-dessus du récepteur infrarouge. La bande blanche sur le côté du condensateur (côté négatif '-') est opposée à la prise ATtiny85. Encore une fois, retournez la carte, soudez les fils en place et coupez l'excédent avec des pinces coupantes.

Étape 8: Ajoutez l'anneau NeoPixel

L'anneau NeoPixel est fixé à l'aide de 4 morceaux de fil à âme pleine de calibre 22, l'isolant étant retiré. Commencez par couper une section de fil d'au moins 4 pouces de longueur. Utilisez des pinces à dénuder pour retirer TOUT l'isolant.

Coupez ce fil en 4 longueurs égales. Pliez chaque fil en forme de "L" à environ 1/4 de pouce d'une extrémité.

Avec la face inférieure de la carte vers le haut, insérez ces fils dans les trous aux 4 coins de la carte. La section courbée les empêchera de glisser jusqu'au bout. Soudez-les en place et coupez l'excès plié du côté inférieur avec des pinces coupantes.

Retournez la carte et insérez soigneusement les fils dans les 4 trous de l'anneau NeoPixel avec les NeoPixels tournés à l'opposé de la carte de circuit. Attention à bien faire correspondre les trous de la bague NeoPixel avec ceux du circuit imprimé. Les noms des trous sont imprimés sur chacun. Faites correspondre PWR, GND, IN et OUT.

Poussez la bague vers le bas aussi près que possible du circuit imprimé. Les choses peuvent être un peu serrées, en particulier autour du condensateur et du capteur infrarouge. Si l'anneau ne descend pas jusqu'au bout, ne vous en faites pas.

En tenant l'anneau aussi près que possible du circuit imprimé, pliez les fils pour maintenir les choses en place.

Soudez la bague aux fils et coupez l'excédent de fil avec des pinces coupantes.

Étape 9: ajoutez l'onglet du connecteur USB (étape facultative)

Si vous avez choisi d'avoir la clé de connecteur USB directement à l'arrière, il est maintenant temps de l'attacher à l'en-tête à angle droit à 4 broches que vous avez ajouté précédemment.

Ajustez les trous de la languette que vous avez retirée précédemment sur l'en-tête à angle droit de sorte que les 4 contacts USB en cuivre soient face au côté "CIRC" de la carte et le côté "UITS" de la languette soit face au côté "123D".

Soudez ceci en place.

Étape 10: Ajoutez l'ATtiny85

Si vous avez soudé la prise DIP à 8 broches en place, il est maintenant temps d'y mettre l'ATtiny85.

Alignez l'ATtiny85 de manière à ce que le coin avec le point soit le plus proche du point blanc sur le circuit imprimé. Appuyez doucement sur l'ATtiny85 en place, en vous assurant que toutes les broches vont où elles devraient.

Étape 11: Épaississez le connecteur USB

En règle générale, les cartes de circuits imprimés que vous obtenez seront un peu plus fines que ce que l'on attend d'un connecteur USB. Une solution simple consiste à couper un petit carré de Gorilla Tape et à l'ajouter à l'arrière du connecteur USB (le côté sans les contacts USB en cuivre !). Le Gorilla Tape est environ deux fois plus épais que le ruban adhésif normal et a parfaitement fonctionné pour moi.

Étape 12: Essayez-le

Branchez votre nouvelle veilleuse sur un adaptateur mural USB alimenté ou une autre prise USB disponible (sur votre ordinateur, etc.). Si tout s'est bien passé, il devrait s'allumer ! Si vous avez ajouté le récepteur IR en option et que vous disposez d'une télécommande qui fonctionne avec le micrologiciel (comme la télécommande Apple TV sur les images), vous pouvez modifier le mode d'affichage.

Alternativement, si vous avez installé le bouton, vous pouvez appuyer dessus pour changer de mode.

Si à la place, vous avez installé les en-têtes de cavaliers de dérivation, alors les cavaliers de dérivation peuvent être positionnés pour changer le mode d'affichage de démarrage.

Étape 13: Paramètres du cavalier shunt

Si vous avez choisi d'installer les en-têtes de cavaliers de dérivation, vous pouvez définir le mode de démarrage en fonction de l'emplacement des cavaliers de dérivation:

Position gauche A + Position droite A: mode arc-en-ciel rotatif

Position gauche B + position droite A: mode de changement de couleur

Position gauche A + Position droite B: mode sparkley aléatoire

Position gauche B + position droite B Mode de couleur unie inchangé

Étape 14: Utilisation d'une télécommande

J'ai trouvé une télécommande bon marché sur eBay qui est conçue pour fonctionner avec un éclairage LED de couleur. Cela semblait un ajustement naturel. J'ai enregistré les codes générés par chaque bouton et configuré le firmware pour qu'il agisse en conséquence. L'image ci-dessus indique à quoi servent les différents boutons.

Si vous n'avez pas cette télécommande, vous pouvez trouver les codes associés à la plupart des autres télécommandes en utilisant exactement le même code source Arduino, mais sur un Arduino réel, au lieu de l'ATtiny85. Le programme génère un code associé à n'importe quel bouton de la plupart des télécommandes de la console série. Pour ce faire, connectez le module récepteur IR dans les emplacements d'en-tête de broche numérique 2, 3 et 4, avec la lentille face au reste de la carte.

Dans l'image ci-dessus, le code 0xFD00FF correspond au bouton d'alimentation de la télécommande DFRobot IR. Voici le code exécuté dans Tinkercad. Pour l'essayer, cliquez sur "Code", suivi de "Serial Monitor", suivi de "Démarrer la simulation". À ce stade, vous pouvez commencer à appuyer sur les boutons de la télécommande virtuelle pour voir le texte de sortie de la console série:

Enregistrez-les pour chaque bouton de votre télécommande. Vous pouvez ensuite modifier le code source pour ajouter les codes des boutons de votre télécommande.