LED корона своими руками

[ColorPlay 40]

Я очень люблю изготавливать различные переносные вещи на компонентах Adafruit, и когда я увидел новое светодиодное кольцо Adafruit NeoPixel на 60 светодиодов, я сразу понял, что я хочу сделать на его основе для моих дочерей. 

Представляю вам корону с эффектом лазерной подсветки для самых дорогих принцесс в вашей жизни! Она потрясающе яркая, очень легкая и удобная. Не имеет никаких видимых проводов, все программирование происходит посредством USB порта, и аккумуляторной батареи хватает очень надолго.

 

 

 

Шаг 1: Навыки, которые могут вам пригодиться

 

 

• Навыки работы с компьютерными программами (Arduino IDE, OpenSCAD)
  
• Навыки работы со станком лазерной резки (но не обязательно, детали можно сделать на заказ)
  
• Навыки работы с паяльником и паяльными принадлежностями
  
• Навыки работы с электроникой
  

 

Это сложный проект, но если вы будете настойчивыми, то все будет выполнимо. Все эти знания можно получить из  электронных учебников, различных руководств и описаний.

 

Шаг 2: Общий обзор

 

 

Вот основные шаги, которые вам нужно будет выполнить в процессе изготовления:

• Подготовка инструмента и оборудования
  
• Приобретение всех компонентов
  
• Установка программного обеспечения
  
• Вырезание акриловых деталей
  
• Вырезание войлока
  
• Пайка всех компонентов
  
• Программирование микроконтроллера
  
• Подключение и проверка светодиодного кольца
  
• Приклеивание войлока и установка лопаток короны
  

 

Шаг 3: Необходимое оборудование 

 

 

• Станок лазерной резки (мощностью 40 Вт или больше)
  
• Паяльник
  
• Инструмент для зачистки проводов
  
• Доступ к компьютеру с программным обеспечением Arduino
  
• Горячий клей и пистолет
  
• Штангенциркули (рекомендуется использовать электронный)
  

 

Шаг 4: Требуемые материалы

 

 

• Светодиодное кольцо NeoPixel, состоящее из четырех сегментов, с общим числом светодиодов  60 штук,  5050 RGB LED с интегрированными драйверами WS2812
  
• Микроконтроллер Adafruit Trinket 3,3V
  
• JST-PH  - 2 контактный разъем SMT
  
• Литиево-ионный полимерный аккумулятор 3.7V 1200MAH 
  
• Зарядное устройство  Adafruit Micro Lipo - USB  Li-Ion / LiPoly 
  
• Акриловый прозрачный лист  размером 360 мм х 280 мм, толщиной 3 мм 
  
• Черный войлок
  
• Вот такой соединительный кабель: http://www.amazon.com/Remote-Control-Servo-Extension-Cable/dp/B007SUKUXM/ref=lh_ni_t?ie=UTF8&psc=1&smid=A1THAZDOWP300U 
  
• Клей для клеевого пистолета, возможно также и акриловый клей
  
• Кабель USB  A/Mini B
  
• Набор женских заколок для волос.
  

 

Внимание, убедитесь, что вы не используете листы из поликарбоната. При разделке листа на лазерном станке он выделят токсичные газы цианида, что опасно для вашего здоровья и возможно повреждение оборудования.

 

Шаг 5: Установка программного обеспечения

 

Программное обеспечение распространяется бесплатно с открытым исходным кодом и в зависимости от ваших потребностей доступно для машин под управлением  Mac,  Windows  или Linux. Его надо установить на ваш компьютер. Если оно у вас уже установлено, то можете пропустить этот шаг. Далее будут даны ссылки на учебные пособия по установке программного обеспечения, там же его можно будет скачать. Если вы впервые сталкиваетесь с этим вопросом, то настоятельно рекомендую соблюдать пошаговые инструкции.

Программное обеспечение для микроконтроллера https://learn.adafruit.com/introducing-trinket 

Программное обеспечение, для подготовки векторных DXF файлов с чертежами для станка лазерной резки,  OpenSCAD доступно по ссылке www.openscad.org/downloads.html 

 

Шаг 6: Лазерная резка

 

 

Подготовьте и загрузите акриловый лист и откалибруйте станок лазерной резки по осям  X, Y, Z. Для резки акрилового листа толщиной 3 мм я использую объектив с фокусным расстоянием 100 мм, но объектив 55 мм тоже будет работать нормально.

 

Шаг 7: Резка акрилового листа. Часть 1

 

 

Вырежьте сначала круглое основание короны. Настройте станок на медленное прохождение реза с меньшей мощностью лазера, в этом случае у вас получатся аккуратные гладкие края.

Ссылка на файл DXF с моделями  всех  деталей:  http://www.instructables.com/files/orig/FOU/5QQI/HUKFPS49/FOU5QQIHUKFPS49.dxf

 

Шаг 8: Резка акрилового листа. Часть 2

 

 

Вырежьте аналогично все лопатки. Не вдаваясь в подробности, могу сказать, что для лучшего свечения, срезы лопаток имеют различные углы. Все эти параметры уже заложены в предоставленном файле с моделями.

 

Шаг 9: Резка войлока 

 

 

Вы могли бы использовать ножницы, но зачем? Используйте лазер! Я предоставил файл DXF для вырезания войлока, который содержит нижнюю и верхнюю части. Нижняя часть выглядит плоской в форме звезды с прорезями, под  заколки. Верхняя часть имеет небольшую щель, чтобы можно было разместить электронные компоненты,  а также скрыть все провода. 

Ссылка на файл DXF с моделями  деталей из войлока: http://www.instructables.com/files/orig/F2N/38NE/HUBWNKPF/F2N38NEHUBWNKPF.dxf 

 

Шаг 10: Пайка LED кольца

 

 

Возьмите все четыре части вашего светодиодного кольца NeoPixel, выложите из них круг на ровной поверхности и закрепите при помощи липкой ленты, чтобы ваш круг случайно не сдвинулся. Затем поочередно пропаяйте контакты (5V – 5V, Din – Dout, GND – GND) начиная с выхода первой части. Обратите внимание, что контакты  Din – Dout, между первой и четвертой (замыкающей) частью не пропаиваются, так как это конец  полосы. Если вы их спаяете, то светодиоды работать не будут. Для дальнейшего монтажа, я положил каплю припоя на контакт Din первой части.

 

Шаг 11: Обрезка удлиняющего трех жильного провода 

 

 

Для малозаметной коммутации светодиодов и контроллера мы используем вот такой кабель. Разрежьте его посередине, зачистите концы проводов на обеих частях:

 

 

припаяйте один отрезок к входу первой части светодиодного кольца, заранее пропустив его через отверстие в основании короны:

 

 

Второй отрезок позже будет припаян к выходу контроллера. Таким образом, у нас получилось быстросъемное, аккуратное соединение.

 

Шаг 12: Пайка микроконтроллера

 

 

Первым делом припаяйте к вашему контроллеру разъем  JST-PH (2 контактный разъем SMT) к контактам с задней стороны платы. Затем припаяйте второй отрезок провода с разъемом (тот, что ранее разрезали пополам) к контроллеру согласно вашему подключению светодиодов, главное, чтобы соблюдалась распиновка:

• Контакт на контроллере “GND” – Контакт на светодиодах “GND”
  
• Контакт на контроллере “BAT”  – Контакт на светодиодах “+5V”
  
• Контакт на контроллере “Выход 0” – Контакт на светодиодах “DIN”  (Digital In) первой части.
  

После пайки всех проводов и разъема для батареи, я обернул свой контроллер в изоляционную ленту.

 

Шаг 13: Подключение платы зарядного устройства LiPoly

 

 

Первым делом, я запаял перемычку на обратной стороне платы зарядного устройства LiPoly, тем самым увеличив ток зарядки со 100 до 500 мА, чем сократил время заряда батареи с 12 до 2,5 часов. После подключил аккумулятор к разъему зарядного устройства и вставил его в свободный USB порт, тем самым поставив аккумулятор на зарядку. Пока он заряжается, можно выполнить программирование контроллера.

 

Шаг 14: Программирование контроллера Trinket

 

 

Запустите на компьютере программу Arduino IDE, загрузите предоставленный мною программный код. Подключите ваш контроллер к компьютеру при помощи кабеля USB. Если вы еще не прошивали ваш контроллер, то у вас должен мигать красный светодиод на контроллере. Нажмите маленькую кнопочку на контроллере и загрузите прошивку в чип AVR на вашем Trinket контроллере. У вас будет примерно пять секунд для начала процесса загрузки прошивки, после того как вы нажали на кнопку. Если не успели, то повторите операцию. Затем переподключите  контроллер к USB кабелю, сигнальный светодиод должен загореться зеленым цветом.

Ссылка на файл прошивки контроллера: http://www.instructables.com/files/orig/F61/3VDG/HUBWNL25/F613VDGHUBWNL25.ino 

 

Шаг 15: Проверка светодиодного кольца

 

 

Соберите всю вашу схему и полностью проверьте ее работоспособность, так как после установки в акриловые детали, пайка каких-либо контактов будет проблематична.

 

Шаг 16: Склеивание кармана из войлока

 

 

Приклейте к круглому основанию короны обе части из войлока, поместите в середину между ними ваш контроллер и аккумулятор с зарядным устройством. При помощи женских заколок для волос аккуратно зафиксируйте центр с электронными компонентами, заодно вы сделаете углубление для головы.

 

Шаг 17: Сборка

 

 

Установите ваше светодиодное кольцо в основание короны. Обратите внимание, что светодиоды смещены своими кристаллами к центру прорези, на это место будут установлены лопатки. Первый светодиод кольца, располагается сзади по центру короны.

Затем начиная с меньшей лопатки с задней стороны, установите все лопатки на корону в порядке увеличения их размера. Не применяйте излишнюю силу. Лопатки должны защелкиваться на круглом основании.

После установки всех лопаток, соедините светодиодное кольцо с вашим контроллером при помощи быстросъемного соединения.  Подключите аккумулятор и все, ваша корона должна засветиться различными яркими цветами.

Самое время провести коронацию!

 

https://www.youtube.com/watch?v=5x8EEoWN15Q

 

Источник: http://www.instructables.com/id/Laser-Crown/