Lâmpada LED do humor: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Recentemente me deparei com um Cubo de LED de Greg Davill. É uma ótima obra de arte. Ficando inspirado por isso, até eu queria fazer algo assim. Mas este estava fora do meu alcance. Decidi dar um passo de cada vez e fiz uma versão bem menor do LED Cube como uma lâmpada de humor. Pode ser um bom ponto de partida para aprender sobre o hardware, que são principalmente LEDs e microcontroladores, e software para controlá-los (criando animações).

Neste manual de instruções, mostrarei como fiz um cubo de LED usando os populares LEDs WS2812.

Vamos começar

Etapa 1: Coisas que você vai precisar

96x WS2812 LEDs

6x PCBs

1x Arduino Nano

Fonte de alimentação 1x 5V / 1A

Etapa 2: O Plano

O plano é fazer uma lâmpada de humor. Eu queria mantê-lo simples, então decidi usar os populares LEDs endereçáveis individualmente WS2812. Os LEDs são conectados em cascata, o que significa que você pode controlar quantos LEDs quiser com apenas uma linha / fio de sinal do microcontrolador. Isso torna a fiação muito mais fácil.

Os LEDs estão disponíveis apenas no formato SMD. Portanto, a próxima etapa será projetar as PCBs.

A próxima etapa é projetar e imprimir em 3D uma estrutura para conter os PCBs na forma de um cubo.

Os LEDs serão controlados usando o Arduino Nano. A última etapa será projetar e imprimir em 3D um gabinete para o Arduino.

Etapa 3: Projeto de PCB

Você pode usar qualquer software que desejar para projetar PCBs. Estou usando EasyEDA, pois é adequado para iniciantes como eu. Anexei o esquema. Clique aqui para baixar os arquivos Gerber para o PCB.

LED possui 4 pinos:

1. VDD - 5V
2. DOUT - Signal Out
3. VSS - Ground
4. DIN - Sinal de entrada

Conforme mencionado anteriormente, os LEDs são conectados em cascata, o que significa que o sinal vem do microcontrolador para o primeiro LED no pino DIN. Do pino DOUT, o sinal vai para o pino DIN do 2º LED.

Ao projetar os PCBs, pensei em soldar manualmente os LEDs e, portanto, mantive espaço suficiente entre os LEDs para que o ferro de solda alcance os blocos. Mas mais tarde, como você verá, optei pela soldagem por refluxo com minha configuração improvisada, uma vez que esse método é rápido e simples (e satisfatório de assistir) se feito corretamente.

Depois de concluir o projeto do PCB, peça-o ao fabricante de sua escolha. Eu escolhi o JLCPCB por causa de seu serviço rápido.

Etapa 4: montagem dos PCBs

No início, comecei a soldar manualmente os LEDs um por um. O resultado não foi bom e os LEDs estavam superaquecidos, o que não é um bom sinal. Além disso, é um processo demorado e a soldagem de 96 LEDs exigirá muito tempo.

O método mais amplamente usado para soldar componentes SMD é chamado de Solda por Refluxo. Neste método, a pasta de solda (uma mistura de solda e fluxo) é aplicada às almofadas da placa de circuito impresso e os componentes são colocados nela. A pasta de solda é então feita para derreter ou 'refluir' aquecendo-a em um forno de refluxo. Este é um método rápido e simples, se feito corretamente.

Usar este método significa que eu precisaria de um Forno de Refluxo. Mas então me lembrei de um projeto de Moritz König em que ele usava uma velha chapinha e Wemos para controlar a temperatura. A única coisa que eu tinha em mãos era uma chapinha que ainda estava sendo usada. A temperatura do ferro atingiu cerca de 220 graus Celsius em sua configuração máxima e a pasta de solda que comprei derrete a 183 graus. Dando uma olhada no perfil de temperatura de soldagem de refluxo na folha de dados do LED, podemos ver que a temperatura máxima (Tp) é de 240 graus por 10 segundos. Tudo parece promissor, então tentei.

Apliquei a pasta nas almofadas com um palito e coloquei os componentes. A colocação não é crítica, pois a solda puxa os componentes para o lugar quando derrete. Coloquei o PCB no ferro como mostrado na foto e liguei o ferro. Desliguei o ferro quando toda a solda derreteu e removi o PCB do ferro.

Funcionou muito bem!

Etapa 5: montagem do cubo

I 3D imprimiu uma estrutura para manter os PCBs no lugar. Os arquivos 3D foram anexados aqui. Você precisa imprimir 1 esqueleto e 6 suporte. Prenda os suportes na parte de trás do PCB usando supercola, conforme mostrado na imagem. Os PCBs podem então ser encaixados na estrutura do esqueleto. É um ajuste de fricção. Pode ser necessário lixar.

Faça a fiação conforme mostrado no layout. Soldar pode ser um pouco complicado aqui.

Etapa 6: montagem da base

Arquivos 3D para a base foram anexados aqui. A base abrigará o Arduino Nano. Haverá um total de 3 fios indo para o cubo viz. DIN, 5V e GND. Estou ligando o cubo por meio de um carregador de telefone USB. Certifique-se de que ele é capaz de lidar com pelo menos 1A.

O pino DIN pode ser conectado a qualquer um dos pinos digitais no Arduino. Eu escolhi D4.

Etapa 7: Tempo para codificação

Por enquanto, estarei usando um esboço de exemplo da Biblioteca FastLED. Instale a biblioteca usando o Library Manager. Abra o DemoReel100 a partir dos esboços de exemplo. Arquivo> Exemplos> FastLED> DemoReel100

Antes de enviar o código, faça as seguintes alterações:

• Defina DATA_PIN (pino no Arduino ao qual DIN do cubo está conectado) para o que você escolheu. No meu caso, 4 (pino digital 4)
• Defina LED_TYPE como WS2812
• Defina NUM_LEDS como 96

E clique em Upload!

Etapa 8: Divirta-se

Ligue sua lâmpada e divirta-se olhando para ela!

Obrigado por seguir até o fim. Espero que todos vocês amem este projeto e aprendam algo novo hoje. Deixe-me saber se você fizer um para você. Inscreva-se no meu canal no YouTube para mais projetos desse tipo. Agradeço novamente!

Etapa 9: Planos Futuros

• Conectar o cubo à Internet (IoT) usando ESP8266 e me avisar sempre que ocorrer um 'evento'.
• Criando minhas próprias animações.

Vice-campeão no concurso Make it Glow