GlassCube - 4x4x4 LED куб айнек PCBлеринде: 11 кадам (сүрөттөр менен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2025-01-23 14:51

Бул веб -сайтта биринчи жолу көрсөтмөлүүмүм 4x4x4 LED кубу айнек ПХБларды колдонуу. Адатта, мен бир эле долбоорду эки ирет жасоону жактыра бербейм, бирок жакында эле француз Helioxтун бул видеосун көрдүм, ал мага түпкү кубумдун чоңураак версиясын жасоого шыктандырды. Анын видеосунда Heliox чегүүнү камтыбаган айнек ПХБ өндүрүүнүн бир кыйла жөнөкөй процессин ойлоп тапкан, бирок анын ордуна өз алдынча жабышуучу жез фольгасынан издерди кесүү үчүн плоттерди колдонуп, андан кийин айнек субстратка которулат. Плоттерлер анча кымбат эмес жана башка долбоорлорго да жардам бере алышы үчүн, мен процессти өзүм үчүн сынап көрүүгө туура келди.

Менин түпкү кубумдун чоңураак версиясынан тышкары, бул версияда SAMD21 микроконтроллерине негизделген жеке ПХБ жана лазеркут акрилден жасалган корпус колдонулат. Куб Arduino IDE менен программаланышы мүмкүн жана CircuitPython менен да шайкеш келет.

GlassCube комплект азыр Tindieде да бар.

Эгерде сиз комплектти сатып алган болсоңуз, анда сиз светодиоддорду (5 -кадам), корпусту чогултууну (8 -кадам) жана катмарларды туташтырууну (9 -кадам) жасашыңыз керек

Жабдуулар

• 64 даана - WS2812B 5050 SMD LED (мис. Aliexpress)
• 4 даана - 100 x 100 x 2 мм айнек табак (мен бул 0,00 EUR/pc гана бааланган, чын эле арзан немис жеткирүүчүсүн таптым)
• 2 даана - өзүн -өзү жабыштыруучу жез фольгадан A4 барактары (мисалы, амазонка)
• 1 түрмөк - плоттер которуу кагазы (мисалы, амазонка)
• 1 комплект - лазеркут акрил (төмөндү караңыз)
• 1 ыңгайлаштырылган PCB (төмөндү караңыз)
• 4 даана M2x8 бурамалар + гайкалар

Lasercut кызматы жана PCB өндүрүшүн кошкондо бардык материалдардын жалпы чыгымдары болжол менен 100 EUR түзөт.

Куралдар

• Силуэт портрети 2 плоттери (мисалы, амазонка)
• лазер кескич же онлайн lasercut кызматы (мен snijlab.nl колдонуп жатам)
• кандооч
• SMD ширетүү үчүн жылуулук плитасы же рефлоу меши (же кол менен ширетүүнүн алдыңкы көндүмдөрү)

1 -кадам: CAD Дизайн

GlassCubeдун корпусу жана ПХБ өлчөмдөрү Fusion360да иштелип чыккан, мен төмөндөгү дизайнды тиркеп койгом.

Чет мамычалар жана үстүнкү табак 3 мм коюу тунук акрилден жасалган. Жарык диоддору бар катмарлар калыңдыгы 2 мм калкып чыгуучу айнектен жасалган. Төмөнкү табак - бул атайын жасалган ПХБ.

2 -кадам: LED PCB Дизайн

Мен Айглды айнек ПХБнын макетин жасоодо колдондум. Издерди плоттер менен кесүү тонерди которуу ыкмасы менен чийүү сыяктуу так эмес болгондуктан, минималдуу издин туурасы чектелген. Мен ар кандай издердин туурасын сынап көрдүм жана 32 миллиметр минималдуу өлчөм экени аныкталды, анткени ичке издер көп учурда сюжет учурунда тазаланат.

Жез фольгасынан издерди кесүү үчүн тактанын макети dxfге айландырылышы керек болчу. Мен муну кантип туура жасоону билүү үчүн бир аз убакыт бөлдүм, андыктан кадамдарды майда -чүйдөсүнө чейин түшүндүрүп берейин

1. Eagleдеги ачык тактайдын макети
2. үстүңкү катмардан башка бардык катмарларды жашыруу
3. чыкылдатыңыз Файл-> Басып чыгаруу, андан кийин Файлга Басуу (pdf)
4. Inkscapeте pdf ачуу
5. бир изди белгилөө үчүн жолду тандоо куралын колдонуңуз, андан кийин E dit-> Бир эле нерсени тандаңыз> Инсульт стилин тандаңыз, бул бардык издерди белгилеши керек (бирок төшөктөрдү эмес)
6. P ath-> Stroke to Path бул жолдун контурларын жаңы жолдорго айландырат
7. жолду тандоо куралын тандап, андан кийин ctrl+a басуу менен бардык жолдорду (анын ичинде төшөктөрдү) белгилеңиз
8. P ath-> Union баскычын чыкылдатыңыз, бул бардык жолдорду бириктирип, "толтурулган" жерлердин ичиндеги бардык сызыктарды алып салышы керек
9. чыкылдатыңыз File-> Save As жана файл форматы катары *.dxf тандаңыз

Dxf файлын бул жерден менин GitHub -дан тапса болот.

3 -кадам: Жез фольганы кесүү

Dxf файлы A4 барактарынан өзүн-өзү жабыштыруучу жез фольгадан Silhouette Portrait 2 плоттери менен кесилген. Жез баракчалар адегенде камтылган өзүн-өзү чаптоочу матка тиркелген. Мен кесүү үчүн колдонгон программалык камсыздоонун жөндөөлөрүн тиркелген сүрөттө көрүүгө болот.

Ашыкча фольганы кескенден кийин кылдаттык менен алып салуу керек. Кесилген фольгага зыян келтирбөө үчүн, мен A4 баракчасын кесүү төшөгүндө кийинки кадамдарга калтырдым.

4 -кадам: Жез фольганы өткөрүп берүү

Кесилген фольга айнек пластинкага которулган кагаздын жардамы менен которулду, бул дагы өзүн-өзү жабыштыруучу фольга. Которуу кагазы жез фольгага жабыштырылып, анан акырын тазаланат, ошондо жез фольга өткөрүп берүү баракчасына жабышып калат. Андан кийин ал айнек субстратка жабышып калат жана өткөрүп берүү кагазы акырындык менен тазаланат, ошондуктан бул жолу жез фольга айнек пластинкага жабышып калат.

Тактанын макетинде айнектин үстүндөгү фольганы туура тегиздөөгө жардам берген жогорку сол жана оң бурчтарында эки маркер бар. Маркерлерди бекиткенден кийин кайра айнек табактан алып салса болот.

5 -кадам: Светодиоддорду ширетүү

SMD диоддору айнек табакка кол менен ширетилген. Мен ошондой эле аларды жылуулук плитасын (чындыгында менин мешим) колдонуп тиркөөгө аракет кылдым, бирок сүрөттөн көрүнүп тургандай, бул жакшы эмес болуп чыкты. Эгерде сизде туура рефлоу меши бар болсо, анда аны сынап көрүүгө болот, бирок колдонулган айнектин түрүнө жараша, ал ысытуу учурунда сынып кетүү коркунучу бар.

Светодиоддордун багыты боюнча эки башка макет бар. Кубдун биринчи жана үчүнчү катмарынын багыты экинчи жана төртүнчү катмарга караганда башкача болот. Ошентип катмарларды кийинчерээк өз ара туташтыруу оңой болот.

6 -кадам: Микроконтроллер PCB

Arduino Nano сыяктуу коммерциялык өнүгүү тактасына таянуунун ордуна, мен LEDларды башкаруу үчүн Eagleде колдонулган ПХБны иштеп чыктым. Дагы бир артыкчылыгы - тактанын кубга жакшынакай жайгашуусу үчүн мен аны калыптандыра алдым. Такта Adafruit's Trinklet M0до колдонулган ATSAMD21E18 микроконтроллерине негизделген. Мен бул MCUну тандап алдым, анткени ал эне USBге ээ жана программалоо үчүн FTDI чипин талап кылбайт. Ошондой эле Adafruit Arduino IDE жана CircuitPython менен шайкеш келген жүктөгүчтөрдү камсыз кылат.

Такта жөнүндө бир эскертүү, ал 3.3V логикасы менен иштейт, ал эми WS2812B 5V менен колдонулушу керек, бирок, көптөгөн адамдар 3.3V менен иштөө мүмкүн экенин көрсөтүштү.

Мен PCBWay.com сайтынан PCBлеримди алдым, Gerber Files жана BoMди GitHub эсебимден тапса болот.

Кээ бир көндүмдөр менен, бул ПХБдагы SMD компоненттери кол менен ширетилиши мүмкүн, бирок жылуулук плитасы же рефлоу меши жакшы иштейт.

7 -кадам: Жүктөгүчтү күйгүзүү

Мен Adafruit тарабынан берилген UF2 жүктөгүчүн Trinket M0 такталары үчүн колдондум. MCU J-Link куралынын жардамы менен жаркырады. Жүктөгүчтү кантип жаркылдоо боюнча деталдуу көрсөтмөлөрдү Adafruit веб -сайтынан тапса болот. Adafruits UF2-SAMD жүктөгүчтүн эң сонун жери, биринчи орнотулгандан кийин MCU флешка катары көрүнөт жана сиз UF2 файлын кайра жаркыроо үчүн алынуучу дискке сүйрөп койсоңуз болот. Бул мисал үчүн абдан жеңил кылат. Arduino IDE менен CircuitPython ортосунда которулуу.

8 -кадам: Ласеркут турак жайы

Кубдун корпусу 3 мм коюу тунук акрилден кесилген. Мен онлайн лазер кесүү кызматын колдондум (snijlab.nl). Тиешелүү dxf файлдарын менин GitHub эсебимден да тапса болот. Корпус 4 посттон жана үстүңкү табактан турат. Билдирүүлөр M2x8 бурамалар менен гайкаларды 4 даана колдонуу менен түбүндөгү негизги ПХБга тиркелет.

9 -кадам: Катмарларды туташтыруу

Корпус чогултулгандан кийин, катмарларды зымдарды ширетүү менен айнек ПКБнын үстүнө туташтырдым. Бул абдан назик процедура болуп чыкты жана акрилди күйгүзүү же жез блокнотторун айруу коркунучу бар. Эске алыңыз, GND жана VCC казыктары ар бир катмардын ордун которушат, андыктан зымдарды кесип өтүү керек. Зымдар жез блокнотторунан айрылып кетпеши үчүн, мен аларды ширетүүдөн кийин кичинекей тамчы ысык клей менен бекиттим. Биринчи катмар төмөнкү ПХБга Дюпонт туташтыргычы менен туташкан, бирок зымдарды ПКБга түз эле ширетүүгө болот.

10 -кадам: Кодду жүктөө

Мен кубаны программалоо үчүн CircuitPython (версия 4.x) колдондум. Сиз CircuitPython жүктөгүчтү орноткондон кийин, кодду түз MCU флеш -дискине сактоо менен иштете аласыз. Эч кандай компиляциянын кереги жок, ошондой эле, мис. кодду кайра ачып, түзөтүңүз.

Буга чейин мен бир нече негизги анимацияларды түздүм, бирок кимдир бирөөгө кодду жайылтуу оңой болушу керек. Кодду менин GitHub -дан тапса болот, аны иштетүү үчүн бул жерде Adafruit Neopixel жана fancyLED китепканалары керек.

11 -кадам: Бүткөн куб

Мен кубдун көрүнүшүнө абдан кубанычтамын, айнек ПКБлар жана акрил корпусу бирге жакшы иштешет. Өзүмдүн MCU тактамды биринчи жолу түзүү да кызыктуу болду жана анын биринчи аракетинде иштегенине таң калдым. Менде запастык ПКБлар жана акрил бөлүктөрү болгондуктан, бул кубду Tindieдеги DIY комплект катары жеткиликтүү кылгым келет. Андыктан, эгер сизди кызыктырса, аны издеңиз же мага купуя кат жазыңыз.

Ошондой эле, эгер сиз бул көрсөтмөнү жактырсаңыз, анда мени жаркыратуу сынагына добуш бериңиз.

Муну жаркыратуу конкурсунда экинчи орунду ээледи