Шыны ПХД 4x4x4 DotStar LED текшесі: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл жобаға шабыт HariFun және nqtronix сияқты басқа кішкентай жарықдиодты текшелерден келді. Бұл екі жоба да тек шағын өлшемді текшені құру үшін SMD жарықдиодты пайдаланады, алайда жеке жарық диодтар сымдармен қосылады. Менің ойымша, жарықдиодты беткейлік бөлшектерге арналған ПХД -ге орнату болды. Бұл сонымен қатар светодиодтарды сымдар арқылы қосқанда қиын болатын қашықтықта орналасқан матрицада ұқыпты орналастыру мәселесін шешеді. ПХД -дегі айқын мәселе - бұл олардың мөлдір еместігі, сондықтан жеке қабаттар бір -бірінің артында жасырылады. Осыны ескере отырып, Интернетті шолу кезінде мен CNLohr -дің мөлдір шыны ПХД жасау бойынша нұсқауларына тап болдым. Міне, мен шыны ПХД -ға орнатылған SMD светодиодтарынан кішкене текше жасау идеясын алдым. Бұл әлемдегі ең кіші жарық диодты текше болмаса да (бұл атау әлі де nqtronix -ке тиесілі), менің ойымша, шыны ПХД -лар бұрыннан бар жарықдиодты текшелердің әртүрлілігіне жаңа әсер береді.

1 -қадам: материалдар туралы есеп

Жарық диодты текше төменде көрсетілген бірнеше материалдан тұрады

• микроскоп слайдтары (25,4 x 76,2 x 1 мм), мысалы amazon.de
• мыс таспа (0,035 х 30 мм), мысалы ebay.de
• DotStar Micro LED (APA102-2020), мысалы. adafruit немесе aliexpress
• ПХД тақтасының прототипі (50 x 70 мм), мысалы amazon.de
• arduino нано, мысалы amazon.de
• ПХД аралықтар, мысалы. amazon.de немесе aliexpress

Микроскоптың слайдтары ПХД үшін субстрат болады. Мен оларды 25,4 х 25,4 мм өлшемдегі шаршы бөліктерге бөлуді шештім. Мыс фольга тегістеу үшін жеткілікті жұқа болуы керек, ал әдетте 1 миль (0,025 мм) ПХД үшін стандарт болып табылады, қалыңдығы 0,035 мм жақсы жұмыс істейді. Әрине, шыны астарды жабу үшін мыс таспаның ені 25,4 мм -ден үлкен болуы керек. Мен DotStar жарық диодтарын 2020 жылы кішірек пакетте қолдануға шешім қабылдадым. Бұл светодиодтарда барлық светодиодтарды бір деректер желісімен шешуге мүмкіндік беретін кіріктірілген контроллер бар, яғни ауысымдық регистрлер мен шарлиплекстің қажеті жоқ. Шамасы, DotStar светодиоды үшін екі түрлі тақта орналасуы бар (жоғарыдан қараңыз). Мен жасаған ПХД макеті сол жақта көрсетілгенге арналған. Сізге текше үшін 64 жарық диоды қажет, мен 100 данаға қосалқы бөлшектерді тапсырыс бердім, оларды болашақ жобалар үшін де қолдануға болады. Барлығы PCB тақтасының прототипіне орнатылады, ол жеткілікті үлкен болуы керек, сондықтан оған arduino нано сәйкес келеді. Мен 50 х 70 мм екі жақты тақтадан кішірек бөлікті кесіп алдым (біржақты жұмыс істейді). ПХД аралықтары негізге тұғыр ретінде қызмет етеді. ПТБ прототипіне қосылу үшін сізге бірнеше жұқа сымдар қажет болуы мүмкін және тестілеу үшін кейбір «Дюпон кабельдері» қажет болуы мүмкін.

Текшені жасау үшін сізге келесі химиялық заттар қажет болады

• темір хлоридінің ерітіндісі
• ацетон
• эпоксидті желім, мысалы Норландия NO81 немесе NO61
• дәнекерлеу пастасы
• ағын
• жалпы мақсаттағы желім, мысалы. UHU Харт

Мысты шыныдан алу үшін мен жергілікті электроника дүкенінен темір хлоридінің 40% ерітіндісін алдым. Мен темір хлоридін қолдандым, себебі ол арзан және оңай қол жетімді, алайда оның кейбір кемшіліктері бар, сонымен қатар натрий персульфаты сияқты басқа этанттарды да қарастырған жөн. Әр түрлі этанттардың шолуы мен олардың жағымсыз және жағымсыз жақтарын мына жерден табуға болады. Мен ПХД -ді тонерді жіберу әдісімен жасадым және ацетонмен тонерді өңделгеннен кейін алып тастадым. Мыс фольганы шыны субстратқа жабыстыру үшін температураға төзімді (дәнекерлеуге байланысты), сонымен қатар ацетонға төзімді мөлдір эпоксидті желімді алу керек. Мен, әсіресе, соңғысын табу қиын екенін білдім, алайда эпоксидтердің көпшілігі ацетонға төзімді, бұл біздің мақсатымызға жеткілікті, өйткені біз тек бетін сүртуіміз керек. Мен Norland NO81 ультракүлгін сәулесінен тазартатын эпоксидті қолдануға шешім қабылдадым, себебі мен бұл заттарды сататын компанияда жұмыс істеймін. Соңында мен өте бақытты болмадым, өйткені эпоксид шыны субстратына жақсы жабыспаған, бірақ ол әсіресе шыныға металды байланыстыруға арналған. Оқу құралында CNLohr бұл эпоксидті қолданады, оны сіз басқаша қарастырғыңыз келуі мүмкін. Жарықдиодты ПХД -ге дәнекерлеу үшін сізге дәнекерлеу пастасы қажет болады, мен светодиоды мен эпоксидті кернеуді азайту үшін балқу температурасы төмен қондырғыны ұсынамын. Сондай -ақ, дәнекерлеу көпірлерін бекіту үшін ағын алу керек. Ақыр соңында бізге шыны ПХД -ны негізге жабыстыруға арналған желім қажет болады. Мен UHU Hart жалпы мақсаттағы желімді қолдандым, бірақ жақсы нұсқалар болуы мүмкін.

Бұған қоса, бұл құрылыс үшін сізге келесі құралдар қажет болады.

• лазерлік принтер
• ламинатор
• шыны кескіш
• ыстық ауа дәнекерлеу станциясы
• кішкене ұшы бар дәнекерлеу темірі

Лазерлік принтер тонерді беру әдісі үшін қажет, сиялы принтер мұнда жұмыс істемейді. Мен тонерді мысқа ауыстыру үшін ламинаторды қолдандым. Мұны үтіктің көмегімен жасауға болады, бірақ мен ламинатордың жақсы нәтиже беретінін байқадым. Ыстық ауамен дәнекерлеу станциясы SMD светодиодтарын дәнекерлеуге арналған, оны ыстық табақпен немесе рефлюкс пешімен де жасауға болады (және, мүмкін, ыңғайлы), бірақ сізге қайта өңдеу үшін ыстық ауа дәнекерлеу станциясы қажет болуы мүмкін. Сонымен қатар, дәнекерлеу көпірлерін бекіту үшін және ПХД негізіндегі қосылыстарды орнату үшін кішкене ұшы бар дәнекерленген темір ұсынылады. Микроскоптың слайдтарын төртбұрышты етіп кесу үшін сізге шыны кескіш қажет болады.

2 -қадам: ПХД макетін басып шығару

DotStar светодиодтары 4 бірдей ПХД -ге орнатылады, олардың әрқайсысы 4х4 светодиодты құрайды. Мен Eagle көмегімен ПХД схемасын жасадым және оны pdf файлына экспорттадым. Содан кейін мен макетті көрсетіп, бірнеше парақты бір бетте орналастырдым, содан кейін оларды кесу үшін кейбір белгілерді қостым. Бұл pdf файлды төменде жүктеуге болады. Егер сіз тақтаның орналасуына өзгерістер енгізгіңіз келсе, мен Eagle файлдарын тіркедім. Сонымен қатар, мен сол мыс фольгадан тігуге болатын дәнекерлік трафареттің макетін жасадым. Трафарет міндетті емес, бірақ дәнекерленген пастаны ПХД -ге таратуды жеңілдетеді. Жоғарыда айтылғандай, макетті лазерлік принтермен басып шығару керек. Сіз қалыпты қағазды пайдалана алмайсыз, бірақ оның орнына жылтыр қағазды қолдануыңыз керек. Тонер қағазының арнайы түрі бар (мысалы, мына жерден қараңыз), бірақ көптеген адамдар журналды қағаздан пайдаланады (мысалы, IKEA каталогы). Тонер қағазының артықшылығы - қағазды мыстан алғаннан кейін оны алу оңайырақ. Мен бұл тонерді аудару қағазын, сондай -ақ журналдың кейбір беттерін сынап көрдім, журнал беттері одан да жақсы жұмыс істейтінін байқадым. Менің тонер аудару қағазымдағы мәселе тонердің бұрын сөніп қалуы болды, мысалы: жеке орналасуларды кесу кезінде мен басқа брендті қолдануды ұсынамын. CNLohr жоғарыда аталған оқулықта ол жақсы жұмыс істейтін осы брендті қолданады. ПХД мен дәнекерленген трафареттің макеттерін басып шығарғаннан кейін оларды дәл пышақпен кесіңіз. Негізінде сізге тек төрт ПХД макеті мен бір трафарет қажет, бірақ кемінде екі есе көп болуы пайдалы, өйткені барлық аударымдар жұмыс істемейді.

3 -қадам: Шыныға мыс қаптама жасау

Алдымен микроскоптың слайдтарын шыны кескіш көмегімен төртбұрышты етіп кесу керек. Сіз youtube -те кез келген нәрсеге арналған оқулықты таба аласыз. «Микроскоптың слайдтарын кесу» іздеу арқылы мен оның қалай жасалғанын көрсететін оқулықты таптым. Мұның жақсы жұмыс жасауы қиын, мен микроскоптың көптеген слайдтарын жоғалттым, бірақ егер сіз мен сияқты 100 данаға тапсырыс берсеңіз, сізде жеткілікті болуы керек. Тағы да, мен қажет болғанша кем дегенде екі есе көп субстрат жасауды ұсынамын (шамамен 8-10), мүмкін сіз жолда қателіктер жібересіз. Осыдан кейін мыс таспаны төртбұрышты шыны субстраттан сәл үлкенірек етіп кесіңіз. Субстрат пен мыс фольганы спиртпен немесе ацетонмен тазалаңыз, содан кейін оларды жабыстырыңыз. Желімнің ішінде ауа көпіршіктері жоқ екеніне көз жеткізіңіз. Жоғарыда айтылғандай, мен Norland NO81 қолдандым, ол металды шыныға бекітуге ұсынылатын ультракүлгін сәулелерден тез тазартатын желім. Мен CNLohr нұсқауларын орындадым және әйнекке жақсы жабысу үшін мыс фольганың бір жағын кедір -бұдырладым. Ретроспективада мен мұны қатаңдатпай жасар едім, себебі бұл ПХД арқылы жарықтың таралуын сәл диффузиялады және мен олардың анық көрінуін қалаған болар едім. Сонымен қатар, мен желімнің әйнекке қаншалықты жақсы жабысқанына өте риза болмадым және оның шеттері кейде қабыршақтанатындығын анықтадым. Бұл дұрыс емделмегендіктен бе, әлде желімнің өзіне байланысты ма екеніне сенімді емеспін. Болашақта мен басқа брендтерді міндетті түрде сынап көремін. Емдеу үшін мен ультракүлгін лампаны қолданып, банкноттарды тексердім, олар кездейсоқ толқын ұзындығында (365 нм) шығарынды шыңына жетті. Мен емдегеннен кейін, дәлме -дәл пышақпен бір -біріне жабысып қалған мысты кесіп алдым. Дәнекерлік трафарет үшін мен мыс фольгасының қосымша бөліктерін субстратқа жапсырмай кесіп алдым.

4 -қадам: ПХД макетін ауыстыру

Енді лазерлік басып шығарудан алынған тонерді жылу мен қысыммен жұмыс істейтін мысқа беру керек. Басында мен оны үтікпен сынап көрдім, бірақ кейіннен ламинаторды қолдандым. Жоғарыдағы суретте ПХД орналасуының бұрынғы нұсқасымен екі техниканы да салыстыру көрсетілген. Көріп отырғаныңыздай, ламинатор әлдеқайда жақсы нәтиже берді. Көптеген адамдар жоғары температураға дейін жылытылатын модификацияланған ламинаторды пайдаланады. Оқу құралында CNLohr алдымен ламинаторды пайдаланады, содан кейін оны темірмен қыздырады. Мен жай ғана қалыпты ламинаторды қолдандым, ол жақсы жұмыс істеді. Аудару үшін мен лазерлік ізді мыстан төмен қаратып қойдым және оны жабысқақ таспаның кішкене бөлігімен бекіттім. Содан кейін мен оны кішкене қағазға бүктеп, ламинатор арқылы 8-10 рет айналдырдым, әр жүгіргеннен кейін оны төңкеріп қойдым. Осыдан кейін мен лазерлік ізі бар субстратты ыдысқа құйып, бірнеше минутқа жібітіп қойдым, содан кейін қағазды мұқият тазаладым. Егер сіз тонер тасымалдайтын қағазды қолдансаңыз, қағаз әдетте ешқандай қалдық қалдырмай оңай кетеді. Журнал газеті үшін саусағыммен қалған қағаздың бір бөлігін ақырын сүртуге тура келді. Егер трансфер нәтиже бермесе, тонерді мыстан ацетонмен алып тастап, қайталап көруге болады. Дәнекерлік трафареттің орналасуы дәл осылай жалаңаш мыс фольгаға ауыстырылды.

5 -қадам: Мысты қазу

Енді мысты қазу уақыты келді. Бұл процесте мыс тонермен қорғалған аймақтарды қоспағанда, субстраттан шығарылады. Мыс фольгасының артқы жағын трафареттің орналасуымен қорғау үшін оны тұрақты маркермен бояуға болады. Айта кету керек, темір хлорид сияқты эфирмен жұмыс жасағанда, сіз, әрине, кейбір қорғаныс шараларын қолдануыңыз керек. Темір хлориді теріңізде күйіп кетпесе де, ол кем дегенде жағымсыз сары-қоңыр дақтар шығарады, сондықтан қолғаптар міндетті түрде ұсынылады. Сонымен қатар, қышқыл көзге зиянды екеніне таң қалмайтын шығарсыз, сондықтан қорғаныс көзілдірігін киюіңіз керек. Менің түсінуімше, газдау кезінде газ өндірілмейді, бірақ сіз оны жақсы желдетілетін жерде жасағыңыз келуі мүмкін, себебі таза ауа әрқашан сізге пайдалы;-) Темір хлоридінің ерітіндісін кішкене контейнерге құйыңыз (қорғай аласыз) кездейсоқ төгілуден сіздің жұмыс кеңістігіңізді үлкен контейнерге салыңыз). ПХД салғанда, мен CNLohr нұсқауларын қайта орындадым және субстраттарды жоғары қаратып, үстіңгі жағында қалатындай етіп сұйықтыққа қойдым. Бұл өте ыңғайлы, өйткені сіз сурлеудің аяқталуын дәл білесіз, оны сіз қоңыр ерітіндіде көре алмайсыз, ол түсіру кезінде одан да күңгірт болады. Сонымен қатар, ол кейбір конвекцияны астыңғы қабаттан төмен ұстап тұрады. Мен үшін бояу процесі шамамен 20 минутқа созылды. Қажет емес мыстан тазартылғаннан кейін ПХД -ны сумен шайып, құрғатыңыз. Сізге бірнеше мөлдір шыны ПХД қалдыру керек. Соңғы нәрсе - тонерді мыс іздерінен ацетонмен алып тастау. Бетті ақырын сүртіңіз, өйткені ацетон желімге де әсер етеді. Қолданылған темір хлоридін ағынды суға ағызбаңыз, себебі бұл қоршаған ортаға зиянды (және сіздің құбырларыңызды да тот басуы мүмкін). Барлығын контейнерге жинап, дұрыс тастаңыз.

6 -қадам: светодиодтарды дәнекерлеу

Жабдықтар мен SMD дәнекерлеу дағдыларына байланысты келесі бөлік көп уақытты алуы мүмкін. Алдымен сіз светодиоды қосылатын ПХД жастықшаларына дәнекерлеу пастасын алуыңыз керек. Егер сіз дәнекерлеуге арналған трафарет жасасаңыз, оны ПХД -ге жабысқақ таспамен бекітіп, содан кейін пастаны жомарт түрде жайып жіберуге болады. Немесе тіс тазартқышты пайдаланып, әр жастыққа аз мөлшерде дәнекерлеу пастасын қоюға болады. Осыдан кейін әдеттегідей, жарық диодты орналастыру керек, содан кейін бәрін пешке (= көптеген электронды әуесқойларға арналған тостер пеші) немесе ыстық табаққа салыңыз. Алайда, мен бұл әдетте кейбір дәнекерлеу көпірлерін шығаратынын анықтадым, кейін оларды алып тастау өте қиын, себебі сіз жарықдиодты шамдардың астындағы жастықшаларға қол жеткізе алмайсыз. Осы себепті мен алдымен дәнекерлегішті ыстық ауа қондырғысымен ерітіп алдым, содан кейін барлық дәнекерлеу көпірлерін дәнекерлегішпен бекітіп, артық дәнекерлеуді кетіру үшін флюс пен тазартқыш өріммен бекітдім. Содан кейін мен светодиодтарды ыстық ауамен бір -бірден дәнекерледім. Әрине, ыстық табақты немесе пешті қолдану жылдамырақ әдіс болар еді, бірақ менің әдісімнің артықшылығы - әр қадамнан кейін ПХД -ны тексеруге болады. Сондай-ақ, мен үшін дәнекерлеу медитациялық көңіл-күйге ие;-). Светодиодтарды жоғарыдағы схемада көрсетілгендей дұрыс бағытта дәнекерлеуді қадағалаңыз. Тестілеу үшін мен adafruit DotStar кітапханасының «ең қатал» мысалын қолдандым және жоғарыда көрсетілгендей SDI, CKI және GND сымдарын қостым. Светодиодтардың жануы үшін VCC қосылымы қажет емес екені белгілі болды, бірақ мен бірінші жарықдиодтың қызыл және көк түстері бір мезгілде жанып тұрғанын байқадым. VCC қосылған кезде бұлай болған жоқ, алайда қолдар қалыпты мөлшерде болса, барлық төрт сымды қосу қиын;-).

7 -қадам: Негізгі ПХД дайындаңыз

Жарықдиодты шыны қосылған барлық шыны ПХД аяқталғаннан кейін, олар орнатылатын төменгі ПХД дайындаудың уақыты келді. Мен ПХД прототипінің 18х19 өлшемді бөлігін кесіп алдым, ол барлық компоненттерді орнатуға және барлық қажетті қосылыстарды орнатуға жеткілікті кеңістік береді, сонымен қатар ПХД аралықтарын бекітуге болатын шетінде төрт тесік бұрғыланады. ПХД -ны ардуино нано орнына arduino микро көмегімен және диаметрі кішірек аралықтарды таңдау арқылы одан да кішірейтуге болады. ПХД схемасы жоғарыда көрсетілген. Алдымен сіз ардуиноға арналған түйреуіштерді ПХД -ге дәнекерлеуіңіз керек, өйткені оларды сымдардың кейбіреулері ардуиноның астына түсуі керек (әрине, мен бұл қатені бірінші рет жасадым). Сонымен қатар, түйреуіштердің ұзын жағы ПХД үшін қарама -қарсы тұрғанына көз жеткізіңіз (яғни ардуино ұзын жағына бекітіледі). Содан кейін схемада көрсетілгендей қосылымдар жасау үшін жұқа сымды қолданыңыз. Барлық сымдар ПХД төменгі жағында жұмыс істейді, бірақ жоғарғы жағында дәнекерленген. Ардуино түйреуіштерімен VCC, GND, SDI және CKI қосылымдарын жасау үшін сізге төрт дәнекерлеу көпірін жасау керек екенін ескеріңіз. VCC arduino 5 V істігіне, GND - GND, SDI - D10 және CKI - D9 қосылады. Электр сымдары мен ойлағаннан әлдеқайда нашар болды, бірақ мен бәрін мүмкіндігінше аз қосылым жасау үшін реттеуге тырыстым.

8 -қадам: Шыны ПХД бекітіңіз

Соңында сіз жинаудың соңғы қадамын жасай аласыз, яғни шыны негіздерді негізге бекіту. Мен базаның бүйірінде орналасқан алдыңғы қабаттан бастадым, ол ардуиноға жақын. Осылайша сіз әр қабатты орнатқаннан кейін тексере аласыз, себебі сигнал алдыңғыдан артқа қарай өтеді. Дәнекерлегіш тақталар алдыңғы жағына қараған кезде, басқа қабаттардың дәнекерлеуін күрделендіреді, себебі олардың арасына дәнекерлегішпен жетуге тура келеді. ПХД бекіту үшін мен шыны ПХД -дың төменгі жиегіне (жастықшалар орналасқан жерде) аз мөлшерде желім (UHU Hart) жағып, содан кейін оны негізге мықтап қысып, жақсы жабысқанша күттім. Содан кейін мен ПХД -нің артқы жағындағы түбіне тағы да желім қостым (дәнекерлегіштерге қарама -қарсы). Шынымды айтсам, мен нәтижеге 100% риза емеспін, себебі мен ПХД -ны тік орната алмадым. Желім толық құрғағанша қабаттардың тік тұруын қамтамасыз ету үшін қандай да бір тетік жасаған дұрыс болар. Әр қабатты орнатқаннан кейін мен дәнекерлеудің төменгі жағындағы алты жастықшаға дәнекерленген пастаның мол мөлшерін қолдану арқылы дәнекерлеу қосылымын жасадым, осылайша олар ПХД төменгі жағындағы сәйкес дәнекерлеу нүктелеріне қосылды. Дәнекерлеу үшін мен ыстық ауаны емес, қалыпты дәнекерлегішті қолдандым. Назар аударыңыз, соңғы қабат үшін сізге тек төрт жастықшаны қосу керек. Әр қабатты орнатқаннан кейін мен текшені «strandtest» мысал кодымен тексердім. Анықталғандай, мен әр қабатты алдын -ала сынап көргеніммен, кейбір нашар байланыстар болды және екі жарық диодты қайта сатуға тура келді. Бұл әсіресе тітіркендіргіш болды, өйткені олардың біреуі екінші қабатта орналасқан, ал мен олардың арасында мылтықпен жүруге тура келді. Сіз бәрін алғаннан кейін құрылыс аяқталды. Құттықтаймын!

9 -қадам: кодты жүктеу

Мен жоғарыда бейнеде көрсетілген бірнеше анимациямен қарапайым мысал эскизін жасадым. Код FastLED кітапханасын қолданады және DemoReel100 мысалына негізделген. Мен бұл кітапхананы өте жақсы көремін, өйткені ол түс пен жарықтықты жоғалтатын функцияларды ұсынады, бұл керемет анимация жасауды жеңілдетеді. Идея - сіз бірнеше анимация жасай аласыз және кодты түсініктеме бөлімінде бөлісе аласыз. Мысал эскизінде мен екі себеп бойынша жалпы жарықтықты төмен мәнге қойдым. Біріншіден, толық жарықтылықта светодиодтар жарқын болады. Екіншіден, толық жарықтылықтағы барлық 64 светодиодтар 5 вольтты arduino шнуры қауіпсіз көзге (200 мА) қарағанда әлдеқайда көп ток шығара алады.

10 -қадам: Outlook

Бұллидте жақсартуға болатын бірнеше нәрсе бар, олардың көпшілігі мен жоғарыда айтқан болатынмын. Мен өзгерткім келетін басты нәрсе - бұл базаға кәсіби ПХД жасау. Бұл негізді кішірейтуге және әдемі көрінуге мүмкіндік береді, сонымен қатар бәрін қолмен сыммен байланыстырудың жағымсыз процесін болдырмайды. Мен сондай -ақ шыны ПХД дизайны бүкіл текшені одан әрі кішірейтуге мүмкіндік береді деп ойлаймын. Әлемдегі ең кіші жарық диодты текше нұсқаулығында (мүмкін) nqtronix әлемдегі ең кішкентай RGB светодиоды 0404 мөлшерінде қолдануды жоспарлағанын, бірақ оларға сымдарды дәнекерлеуге үлгермегенін жазады. Шыны ПХД қолдану арқылы әлемдегі ең кіші жарықдиодты текшені таңдауға болады. Бұл жағдайда мен бәрін nqtronix кубына ұқсас эпоксидті шайырға құятын шығармын.