Anneaux NeoPixel personnalisés à partir de zéro ! : 8 étapes (avec photos)

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

Les anneaux NeoPixel, et les NeoPixels en général, sont parmi les composants électroniques les plus populaires pour les fabricants de tous types. Pour une bonne raison également, avec une seule broche de n'importe quel microcontrôleur populaire, Adafruit facilite l'ajout de superbes LED et animations à n'importe quel projet.

Malheureusement, ils sont assez chers et Adafruit ne vend que quatre tailles. Ce que de nombreux fabricants ne réalisent pas, c'est que NeoPixel est simplement la marque Adafruit de quelques puces LED identiques nommées respectivement WS2812, WS2811 et SK6812. Tout Adafruit prend la puce et la met sur une carte de circuit imprimé, facturant une forte prime à côté. Il n'y a rien de mal à ce qu'Adafruit fasse cela car cela rend les NeoPixels accessibles à tous, mais si l'on faisait simplement les planches elles-mêmes, on pourrait créer des formes personnalisées de n'importe quelle taille ou conception pour environ 15% du coût des modèles d'Adafruit (pour un 24 Anneau LED) (3 $). Plus important encore, ils ne peuvent pas être de la taille dont vous avez besoin ! Malgré cela, il ne semble pas que quiconque ait créé un guide exactement pour le faire.

Ainsi, lorsque j'ai eu besoin d'un anneau composé personnalisé pour mon projet de travail Samus Arm Cannon (à venir), j'ai pensé pourquoi ne pas documenter le processus.

Dans ce tutoriel, je vais vous montrer exactement comment j'ai fabriqué cette bague personnalisée et comment vous pouvez créer la vôtre.

Étape 1: Ce dont vous aurez besoin:

Toujours nécessaire quelle que soit la méthode:

• LED ws2128b (NeoPixels)
• 1uf Caps (1 pour deux LED) (techniquement en option)
• Pâte à braser
• Flux (recommandé mais facultatif)

Pistolet à air chaud

Si vous choisissez de faire fabriquer votre planche par un professionnel, c'est tout ce dont vous avez besoin. Si, toutefois, vous choisissez plutôt de fabriquer votre carte en utilisant la méthode de transfert de toner, vous aurez également besoin des composants suivants. Personnellement, je n'ai pas utilisé la méthode de transfert de toner, mais ma méthode sort du cadre de ce tutoriel. Je prévois de publier un tutoriel expliquant comment je fabrique exactement des PCB, alors faites attention à cela!

Conseil fait maison (méthode de transfert de toner):

• Panneau plaqué de cuivre
• Chlorure ferrique
• Papier PCB
• Imprimante laser
• Film de masque de soudure (facultatif pour le masque de soudure)
• Source UV (facultatif pour le masque de soudure)
• Transparence (facultatif pour le pochoir à souder)
• Poste de travail Dremel

. Voici tous mes fichiers, bibliothèques diptrace et modèles.

Pour ceux qui se demandent comment le prix se compare mal à un anneau Adafruit 24 LED qui coûte 17 $ + frais de port. Coût par LED: Adafruit: 17/24 = 0,70 $. Hyperion: 7/100= %0.07

Coûts supplémentaires: Adafruit: (4 $) Expédition, Hyperion: 1 $ (plaque de cuivre) + 0,50 $ (chlorure ferrique) (livraison gratuite)

Total: Adafruit: 21 $, HyperIon: 3,18 $

Comme vous pouvez le voir, c'est beaucoup moins cher, 15% du coût. Même si vous ignorez l'expédition, la version HyperIon ne coûte que 3,18 $, une énorme économie par rapport à 17 $.

Étape 2: Conception de PCB, première partie ! Emplacement des DEL

La première étape de la création de n'importe quelle forme NeoPixel est le placement des LED. J'ai créé un petit document Excel utile que vous pouvez utiliser pour toute conception que vous souhaitez suivre un rayon.

Entrez simplement le nombre de LED, le pourcentage de l'anneau que vous souhaitez couvrir et le rayon et il génère automatiquement les coordonnées de position et d'angle auxquelles vous devez placer vos LED. Vous pouvez ensuite accéder aux DipTrace, ExpressPCB ou EaglePCB les plus populaires et insérer les coordonnées dans les propriétés de vos composants. J'ai personnellement utilisé DipTrace et vous pouvez trouver tous mes composants et bibliothèques dans la section composants.

Pour ce projet j'ai choisi d'utiliser deux bagues de rayon 34 et 24 millimètres. Le rayon extérieur avait 20 pixels et le rayon intérieur en avait 6.

*Bonus* Si le programme de CAO que vous utilisez (comme DipTrace) ne permet pas le placement d'un cercle par son point central, tracez deux lignes à travers le diamètre de votre rayon extérieur et votre rayon intérieur. Alignez les intersections les unes avec les autres et redéfinissez-les comme votre origine. Vous avez maintenant une planche parfaitement concentrique !

Étape 3: Conception de circuits imprimés, deuxième partie ! Routage et condensateurs

La prochaine étape dans la fabrication de votre carte de circuit imprimé consiste à établir vos connexions entre vos LED. Les NeoPixels ont chacun un pad d'entrée de données et un pad de sortie de données. Créez d'abord une longue chaîne en commençant par le pixel le plus proche de l'endroit où vous prévoyez de placer vos broches d'interface, en allant de la broche de sortie de données d'un pixel à la broche d'entrée de données du pixel suivant.

Après cela, vous devrez acheminer l'alimentation et la terre. La méthode la plus simple que j'ai trouvée pour ce faire consiste à utiliser une combinaison de cercles et de demi-cercles, quatre au total, en alternant entre la puissance et la terre lorsque vous vous déplacez vers l'extérieur de l'origine. Cela facilite la création d'une petite connexion "cavalière" par opposition au câblage manuel de chaque LED ensemble, deux fois. Les deux paires de cercles/demi-cercles peuvent ensuite être attachées ensemble de la manière la plus pratique. Enfin, une coulée de cuivre est ajoutée. Cela fait essentiellement que tout l'espace supplémentaire est rempli par du "sol", ce qui présente de multiples avantages, notamment le fait d'être plus facile à fabriquer à la maison.

Vous voudrez également installer un condensateur d'environ 0,1 uf entre l'alimentation et la terre entre chaque ensemble de deux LED. Le fabricant en recommande une par LED, mais une sur deux fera probablement l'affaire et leur soudure prend du temps. Ceux-ci ne sont pas nécessaires pour la fonctionnalité de l'appareil, ils améliorent simplement la durée de vie des LED, de sorte qu'ils peuvent être ignorés si nécessaire.

Étape 4: gravure de circuits imprimés

Pour terminer cette étape, vous avez deux options:

Fabrication professionnelle:

Si vous n'avez jamais fait de PCB et que vous n'avez aucun intérêt à acquérir les compétences pour le faire, c'est ce que je recommanderais. En faisant fabriquer votre planche par des professionnels, la difficulté de ce projet passe de intermédiaire élevé à débutant. Votre planche sera garantie de haute qualité, livrée avec un masque de soudure et peut même être livrée avec un pochoir à soudure.

PCB fait maison:

C'est l'option pour ceux qui veulent vraiment améliorer leurs compétences et améliorer leurs capacités personnelles. C'est également l'option pour ceux qui se lancent dans le prototypage à grande vitesse et qui réduisent vraiment les coûts. La possibilité de fabriquer mes propres circuits imprimés a été l'un de mes plus grands avantages au fil des ans et je le recommande vivement à tous ceux qui sont intéressés. J'ai développé ma propre méthode pour fabriquer des PCB (voir ma chaîne pour savoir comment faire) qui est un peu en dehors de la portée de ce tutoriel et nécessite un équipement que la plupart des débutants ne peuvent pas se permettre. Par conséquent, je recommande plutôt la méthode de transfert de toner en utilisant un produit nommé PressN'Peel. C'est assez facile et le seul équipement dont vous aurez besoin que tout le monde n'aura pas nécessairement est une imprimante laser bon marché. Consultez le tutoriel de clacktronics-uk pour plus de détails !

Le processus de base est le suivant:

1. Nettoyez votre carte CAO en cuivre.
2. Imprimez votre dessin sur le Peel n' Stick à l'aide d'une imprimante laser.
3. Repassez le motif du Peel n' stick sur votre plaque de cuivre
4. Placer la planche dans du chlorure ferrique jusqu'à ce qu'elle soit gravée.
5. Nettoyer le toner

Masque de soudure (facultatif):

Un masque de soudure est un revêtement qui protège votre carte dans tous les endroits mais là où la soudure doit aller. Cela rend légèrement plus facile à souder mais surtout améliore considérablement l'ascétique de la carte. Si vous n'avez pas fait fabriquer votre planche, vous voudrez peut-être en ajouter une, mais ce n'est pas strictement nécessaire. Personnellement, je trouve ce processus incroyablement facile et je le recommande vivement. Encore une fois, je vais seulement passer en revue le processus de base afin que vous sachiez dans quoi vous vous engagez. Consultez le tutoriel de cpeniche pour plus de détails !

Le processus est le suivant:

1. Imprimez la conception de votre bloc de planches sur un morceau de transparence.
2. Décollez et collez le film de masque de soudure sur votre planche gravée.
3. Repassez/laminez le film jusqu'à ce qu'il adhère bien.
4. Alignez le transparent avec le tableau et collez-le.
5. Exposez le film à une source UV (les séchoirs à ongles fonctionnent)
6. Nettoyez les tampons non exposés
7. Exposez jusqu'à ce qu'il soit guéri.

Étape 5: Pochoir en pâte à souder ! (OPTIONNEL)

Si vous avez accès à un découpeur laser, envisagez de fabriquer vous-même un pochoir en pâte à souder. Ils vous permettent d'éviter l'effort fastidieux de mettre lentement une noisette de pâte à souder sur chaque broche individuelle. Chargez simplement le motif du tampon dans votre logiciel de découpe laser et découpez-le dans un transparent d'imprimante. J'ai également trouvé qu'une feuille de plastification fonctionne tout aussi bien. Cela fonctionne incroyablement bien et produit une couche presque aussi épaisse que les versions professionnelles. À mon avis, ils sont en fait de loin supérieurs car ils sont flexibles et transparents, ce qui les rend beaucoup plus faciles à utiliser que les versions en acier inoxydable.

Ce n'est pas moi qui ai proposé cette méthode, mais je n'ai encore vu personne la documenter en ligne, ce que je trouve surprenant.

Étape 6: Mise en forme de la planche

Pour amener la planche dans sa forme finale, vous devez commencer par couper autant que possible en toute sécurité avec une meule à tronçonner dremel. J'ai utilisé une configuration de poste de travail dremel horizontalement avec la lame au-dessus d'une boîte en carton comme scie à table de fortune.

Vous pouvez alors commencer à percer le trou central. Utilisez la plus grosse perceuse dont vous disposez pour votre dremel et lentement "fromage suisse" votre chemin jusqu'à ce que vous ayez découpé une section suffisamment grande pour tenir dans un foret de broyage. Vous pouvez ensuite utiliser cette mèche pour amener la planche à sa forme finale.

La façon dont la planche grave il y a un mince anneau de fibre de verre juste autour du bord de la planche, juste avant de meuler à ce point, le dernier morceau de cuivre restant sera libéré. Quand le dernier morceau de cuivre ne grince plus. En vous appuyant sur ce signe, cela vous permet de créer une pièce très cohérente et circulaire (en supposant que vous n'ayez pas gâché la gravure comme je l'ai fait et que vous ayez placé le motif trop près d'un mur). Terminez le diamètre extérieur de la même manière.

Vous devez également percer les trous pour les connexions de données, 5v et à la terre. Un petit foret dremel (0,7 mm) fonctionne très bien pour cela.

Étape 7: Souder

À mon avis, c'est un excellent projet pour une personne qui veut apprendre à se lancer dans la soudure en surface. Tous les composants importants sont grands, résistants à la chaleur et les coussinets sont très espacés les uns des autres. C'est en fait très difficile à gâcher et c'est un excellent moyen de renforcer la confiance dans le soudage en surface sans avoir à s'amuser avec de minuscules composants.

Afin de souder vos NeoPixels sur votre carte, vous devez d'abord déposer une toute petite quantité de pâte à souder sur chaque plaquette à l'aide d'une seringue ou d'un pochoir. Si vous avez un pochoir, étalez simplement une goutte de pâte à souder autour du pochoir comme une fine couche de beurre sur du pain grillé jusqu'à ce que tous les tampons soient recouverts. Vous n'avez pas besoin d'autant que vous le pensez, continuez simplement à répandre.

Ensuite, vous voudrez placer vos composants sur votre carte. Tant que chaque pastille touche sa goutte de soudure correspondante, vous êtes suffisamment proche. La pâte à souder a cette propriété magique où, lorsqu'elle devient fondue, elle met le composant en place presque à chaque fois.

Si vous n'êtes pas sûr de vos compétences en soudure, vous pouvez soit changer les condensateurs 0603 pour un format plus grand, soit les ignorer complètement. Ils augmentent la durée de vie du NeoPixel, mais à moins que vous ne l'utilisiez comme source de lumière, il est peu probable que vous en voyiez jamais un brûler. Cela étant dit, je vous recommande fortement de les installer, simplement parce que la compétence est précieuse.

En termes de soudure, rien de plus simple. Passez simplement environ deux minutes à préchauffer votre planche avec un pistolet à air chaud, puis concentrez-vous plus fortement zone par zone jusqu'à ce que tout reflue. Vous pouvez dire quand il a reflué car la soudure devient brillante et généralement le composant fait un petit "remue" en place.