Come costruire una torcia a LED RGB

Cosa starai creando

Lavorare con i LED può variare dal semplice LED throwie agli avanzati display a matrice di colori a colori. Questo progetto esamina il mondo dei LED colorati RGB indirizzabili e come utilizzarli in divertenti progetti di elettronica. In questo tutorial ti mostrerò come costruire una torcia RGB in cui il colore della luce, la luminosità e la velocità del lampeggio sono tutti controllabili con i quadranti sulla torcia.

Ti mostrerò come usare un Atmega Tiny85 piattaforma per progetti compatibili Arduino a basso costo, funziona con LED RGB indirizzabili, legge e usa i valori dei quadranti potenziometrici e degli interruttori a levetta, e apprendi alcuni suggerimenti di base per lavorare con componenti elettronici in un progetto fuori dalla breadboard.

Raccogli i componenti e gli strumenti

componenti

Torcia elettrica
Anello 16 LED Neopixel
Trinket 3.3V (scheda mini-microcontroller compatibile con Arduino)
Tre potenziometri a rotella
Interruttore a bilanciere acceso / spento
Commutatore di modalità
JST Jumper Wire
Batteria Lipo
Caricabatteria Lipo
Cavo di collegamento incagliato 26-gauge (rosso, nero, giallo, verde)
Un pannello di protezione per prototipi con file di collegamento in rame
Guaina termorestringente

componenti

Utensili

Hobby Knife
Forare con 5/64 pollici di bit
Colla a caldo e colla
Filo spelafili che può spellare il filo calibro 26
Computer con IDE Arduino per programmazione Trinket
Cavo USB da A-Male a Mini-B (per programmazione Trinket)
Pinze ad ago
Marcatore permanente a punta fine
Saldatoio
Aiutando lo strumento a mano
Cesoie
Nastro elettrico

Panoramica

Seguendo le istruzioni per questo progetto creerai il circuito, come mostrato nello schema sottostante, all'interno del corpo di una torcia e senza una breadboard.

La teoria dietro è semplice. Compatibile con Arduino Gingillo la board leggerà i valori dei potentionmeters. Utilizzerà questi valori per manipolare il colore, la luminosità e la velocità di intermittenza dell'anello LED. L'interruttore a levetta porterà un altro pin sul Trinket alto e basso per passare dalla modalità di cambio colore alla modalità di luminosità e intermittenza della torcia.

Esaminare il diagramma, sotto, e notare come i componenti sono collegati al Trinket. Le istruzioni ti guideranno attraverso l'installazione del circuito nel corpo di una torcia. Prima di andare oltre, prendi il caricabatterie lipo e inizia a caricarti la batteria lipo da una porta USB. Avrai bisogno di questo carico in pochi passaggi.

Schema elettrico

Preparare il corpo e il riflettore della torcia

Per questo progetto, spoglierai le torce interne e userai il corpo per ospitare il progetto. In questa fase preparerai la torcia per diventare la tua nuova creazione.

Preparare il corpo della torcia

Svitare l'anello tenendo la lente trasparente e il riflettore in posizione. Metti da parte l'anello, l'obiettivo e il riflettore per la metà successiva di questo stage.
Usando le pinze ad ago rimuovi l'interruttore dal lato della torcia e la molla della batteria dall'interno. Se si è utilizzato il modello collegato sopra nell'elenco dei componenti, utilizzare le pinze per spingere la linguetta all'interno dell'interruttore verso l'esterno finché l'interruttore non si allenta. Sarà richiesta una piccola forza. Snip, o fai leva, i componenti metallici dall'interno della torcia fino ad avere solo il corpo di plastica vuoto.

Imposta ciascuno dei componenti sul corpo della torcia e segna dove i perni del componente passeranno attraverso la plastica con il pennarello. Il layout che ho usato assomigliava alle immagini qui sotto.

Praticare i fori nel corpo che consentiranno il passaggio dei perni
Tagliare il foro dell'interruttore a bilanciere usando il coltello per hobby. L'interruttore che ho usato aveva una pinna su un lato e ho dovuto intagliare il cerchio per sistemarlo. Non montare ancora le parti insieme. Dovrai saldare per fare prima di assemblarlo.

Prepara il riflettore

Centrare l'anello LED sul bordo del riflettore
Segna la posizione del NEL, VCC, e GND spilli sul bordo del riflettore usando il pennarello
Praticare un foro nella tazza del riflettore per consentire al filo di passare attraverso l'anello LED. Ignora il quarto foro nel riflettore. Sono stato un po 'portato via. Avrai solo bisogno dei tre sopra menzionati.

Riflettore preparato

Saldare i fili sui componenti

Ciascuno dei componenti avrà bisogno di cavi di collegamento collegati. Varie tecniche possono essere utilizzate per collegare il filo a trefoli ai pin dei componenti e tra loro. Ecco alcuni suggerimenti:

Prima di saldare il filo a trefoli a un pin, stagnare il filo applicando prima un leggero rivestimento di saldatura sul filo
Usa uno strumento manuale per tenere insieme il filo e i componenti in modo da poter tenere saldamente il ferro e il ferro nelle altre due mani
Quando si utilizza uno strumento manuale per tenere il filo, tagliare il filo di un pollice o due dal punto di saldatura o il calore dalla saldatura renderà il rivestimento in PVC morbido e si otterranno segni di graffaggio o persino fori nel filo
Utilizzare tubi termorestringenti ovunque sia possibile per coprire giunzioni e connessioni. Ciò eviterà cortocircuiti accidentali e agirà come scarico della trazione
NON applicare tubi termorestringenti ai fili prima di infilarli attraverso il corpo della torcia o non si adattano. Smontare il tubo è più difficile di quanto si possa immaginare, quindi pianificare in anticipo
Utilizzare un accendino o una pistola termica per restringere il tubo (quando è il momento)

Un buon strumento di aiuto è un must per i progetti in cui i componenti di giuntura e saldatura saranno uniti senza una scheda di prototipazione. Consiglio vivamente la terza mano di SparkFun perché è stabile e facile da usare. Puoi anche scegliere di costruirlo da solo sulla base del link Instructable sulla pagina del prodotto, se sei così inclinato.

potenziometri

Taglia tre lunghezze da 4 "di filo nero, rosso e giallo ciascuna e striscia 1/4" dalla fine
Saldare i fili rosso, giallo e nero sul potenziometro a rotella, dove rosso e nero sono rispettivamente tensione e massa. I resistori non sono polarizzati, quindi non importa quale pin è in tensione e quale è terra, ma essere coerenti
Saldare il filo giallo sul pin di uscita del potenziometro, il pin centrale della parte sopra elencata. Questo cavo trasporta la tensione regolata su un pin analogico sul Trinket in modo che possa leggere il valore mentre lo si cambia

Interruttore

Tagliare, spellare e saldare un filo rosso da 4 "su una flangia dell'interruttore a bilanciere.Il commutatore interrompe la tensione fornita dalla batteria.In molti componenti è utile collegarlo a terra prima quando si applica l'alimentazione.
Tagliare il cavetto JST a metà e riporre l'estremità maschio. Non lo userai per questo progetto
Tira i fili rosso e nero sul ponticello JST con la presa JST femmina in modo da avere circa due pollici separati
Saldare il cavo rosso dal ponticello JST femmina all'altra flangia dell'interruttore a bilanciere

Anello LED

Taglia e spella una lunghezza di 4 "di filo rosso, nero e verde
Saldare i fili rosso e nero al VCC e GND fori nell'anello LED dalla parte posteriore in modo che i fili si estendano dal lato posteriore dell'anello
Saldare il filo verde al NEL buco dalla parte posteriore
Infilare i fili attraverso i fori nel riflettore
Assicurati che l'anello LED sia centrato sul riflettore e metti un blob di colla a caldo sul retro del riflettore da cui passano i fili in modo che tenga i fili e successivamente l'anello LED in posizione

Interruttore a levetta

Taglia e spella una lunghezza di 4 "di filo rosso
Saldare il filo rosso su un piedino dell'interruttore a levetta
Taglia e spella una lunghezza di 2 "di filo nero
Saldare il filo nero all'altro perno dell'interruttore

Attacca i componenti alla torcia

Prima di saldare i componenti al Trinket, i fili dovranno essere alimentati attraverso la parete della torcia. Seguire i passaggi seguenti per collegare tutti i componenti al corpo della torcia.

Infilare delicatamente i fili per il potenziometro attraverso i fori della torcia tirando i fili fuori dalla bocca

Metti una piccola goccia di colla calda sul lato inferiore del potenziometro e premilo con forza sul corpo della torcia
Ripeti per tutti e tre i potenziometri
Utilizzare la stessa procedura per posizionare l'interruttore sul corpo
Alimenta i fili per l'interruttore a bilanciere attraverso il foro che hai tagliato e premi l'interruttore in posizione

Componenti allegati

Saldatura per assemblaggio completo

Interruttore a levetta

L'interruttore a levetta sta per collegare l'alimentazione da 3,3 V a un pin sul Trinket impostato in modalità INPUT. Quando l'elettricità è lasciata scorrere, il pin si registrerà come ALTO e il programma cambierà la modalità di funzionamento della torcia. Il resistore sta collegando il pin sul Trinket a terra abbattere il pin in modo che non raccolga i cambiamenti di tensione transitori e decida di alzarsi casualmente.

Saldare un resistore al filo nero dall'interruttore a levetta. Se ti senti avventuroso puoi provare a usare lo stile NASA ma ho trovato che anche una giuntura dritta funziona bene
Far scorrere il tubo termoretraibile sopra la resistenza e il filo. Questo verrà usato per coprire la giunzione del resistore, il resistore e la giunzione sull'altra estremità del resistore in modo che un pezzo da due pollici possa fare. Usa una misura di tubo che scivolerà su due fili insieme. Vedrai perché in a nei prossimi passi
Taglia e spella una sezione da 3 "di filo verde e filo nero
Twist un'estremità del filo verde e nero insieme e stagno con saldatura
Saldate l'altro cavo del resistore ai fili verdi e neri in scatola che avete appena preparato. Questo farà una connessione Y.
Far scorrere il tubo termoretraibile sopra la resistenza e la giunzione Y
Agitare delicatamente una fiamma sotto il tubo finché non si ritira in posizione. Fare attenzione a non bruciare il tubo o il rivestimento in PVC del filo. Ha un cattivo odore e i fumi non vanno bene. Non chiedermi come lo so

Potere non regolato

Anche se il potere non regolato suona davvero eccitante, non va bene per l'elettronica. L'anello LED e il Trinket possono accettare la tensione della batteria grezza dall'interruttore, ma il resto dovrebbe essere regolato a 3,3 V dal regolatore di tensione del Trinket. La procedura seguente mostra come unire i cavi di alimentazione non regolati.

Infilare una sezione da 1 "di guaina termorestringente che copra due larghezze di filo sopra il filo rosso proveniente dall'interruttore a bilanciere
Taglia e spella una sezione da 3 "di filo rosso
Girare l'estremità del cavo rosso dell'interruttore a bilanciere insieme al filo rosso appena tagliato e stagnarli con la saldatura. Alla fine il filo allentato andrà al Trinket
Unisci la giunzione a due fili che hai appena realizzato con il cavo rosso dell'anello LED
Infilare il tubo sulla giunzione e restringere con cura
Saldare il cavo rosso sciolto da questa giunzione a Y nel BAT+ buca sul ninnolo. Quando lo fai, infila la punta del filo nel Trinket dal basso. Lascia un piccolo spazio tra la placca del gingillo e il rivestimento in PVC del filo. Se premi il rivestimento in PVC saldamente contro la parte posteriore del Trinket, hai la possibilità di fondere il PVC nell'articolazione. Ancora una volta, non chiedere

Potere regolamentato

Dovrebbero esserci quattro cavi di alimentazione rimanenti che pendono dalla bocca della torcia. Questi avranno bisogno di energia regolata.

Taglia e spella una sezione da 4 "di filo rosso
Saldare un'estremità al 3V buca sul ninnolo
Taglia una fila del pannello di prototipazione assicurandoti che la fila sia collegata al rivestimento di rame. Una robusta coppia di cesoie farà rapidamente il lavoro del prototipo.

Taglia un pezzo a 5 fori dalla striscia di proto
Saldare il filo rosso dal Trinket nel primo foro del pannello di prototipazione. Alimentare il filo attraverso la parte posteriore in modo da saldare l'estremità metallica al rame della scheda
Saldare i restanti 4 fili rossi alla striscia del proto board. Assicurati di districarli e instradarli attentamente prima di saldarli
Avvolgere il cavo esposto e strisciare in un nastro isolante per evitare che questo bus di alimentazione si scarichi quando viene spinto nel corpo della torcia

Bus di terra

Ci saranno 6 cavi neri dalla torcia. Questi devono essere radicati insieme al Trinket.

Taglia un pezzo di sette buche della striscia di proto
Taglia e spella un filo nero da 4 "
Saldare il filo al GND buca sul ninnolo in modo simile al modo in cui hai saldato il filo rosso
Saldare gli altri 6 cavi neri al bus di terra
Coprire con nastro isolante

Il segnale conduce al trinket

A questo punto dovresti rimanere con due verdi (uno dall'anello LED) e tre fili gialli. I fili verdi sono collegamenti digitali per il controllo dati dell'anello LED e l'interruttore a levetta HIGH / LOW. I fili gialli sono il livello di tensione analogico dal potenziometro che farà il trinket analogRead (). I passaggi seguenti descrivono dove connetterli.

Saldare il filo verde dall'anello LED al # 1 buca sul ninnolo
Saldare il filo verde dalla giunzione dell'interruttore a levetta al # 0 buca sul ninnolo
Saldare il filo giallo dal potenziometro che si designa per controllare il valore del colore rosso sul # 2 buca sul ninnolo. Nella mia build questo era il potenziometro più a sinistra. Ho impostato i controlli rosso, verde, blu da sinistra a destra
Saldare il filo giallo dal potenziometro di controllo verde a # 3 buca sul ninnolo
Saldare il filo giallo dal potenziometro di controllo blu a # 4 buca sul ninnolo

Ratti di filo nidificano

Tutti i fili dovrebbero ora essere saldati e contabilizzati. Prima di riempire il lotto nella torcia, programmerai il Trinket e testerai la build.

Programma il gingillo

Il Trinket è simile alla famiglia di schede Arduino perché utilizza un chip Atmel, in particolare l'ATtiny85. Questo è un chip più piccolo rispetto ai più grandi cugini della scheda Arduino, ma ancora abbastanza potente.

Per ridurre il costo a qualcosa che potrebbe essere saldato in un progetto e lasciato, il produttore ha escluso alcune delle parti più costose che compongono il costo in qualcosa come Arduino Uno. Per questo motivo sono necessari alcuni passaggi per programmare il Trinket. Fortunatamente c'è un brillante tutorial su come configurare il tuo IDE Arduino esistente o installare un prefissato versione. Seguire le istruzioni nel tutorial e inserire lo schizzo del campione lampeggiante sul Trinket. Assicurati di essere a tuo agio nello spingere con successo uno schizzo sul tuo Trinket prima di procedere.

Una volta che hai spinto con successo uno schizzo sul Trinket, apri il rgbflashlight schizzo che è nel cerniera lampo pacchetto con questo tutorial. Puoi anche trovarlo e l'ultimo diagramma di Fritzing nel repository github rgbflashlight.

Si noti che i pin definiti nello schizzo per i piedini rossi, verdi e blu non sono uguali ai fori serigrafati a cui sono stati saldati i conduttori. Questo è sicuramente fonte di confusione, ma se ti riferisci al tutorial sulla programmazione del Trinket e leggi la stampa fine, vedrai che il analogRead la funzione sulla piattaforma Trinket numera i pin analogici in modo diverso. Non chiedermi quanto tempo ho perso prima di trovare quella piccola gemma.

Accensione e test

Ora sei pronto per collegare la batteria e testare il gruppo.

Disconnettere il cavo USB di programmazione
Assicurarsi che l'interruttore a bilanciere sia in posizione OFF
Collega la tua batteria lipo al connettore JST del tuo progetto
Portare l'interruttore a bilanciere in posizione ON

Quello che succede dopo dipenderà dall'orientamento dei potenziometri e dall'interruttore a levetta. Dopo un paio di secondi le luci dovrebbero accendersi. I due tipi di comportamento che dovresti aspettarti sono:

Commutatore aperto (senza passaggio di corrente): In questa modalità, i quadranti controlleranno i livelli di saturazione rosso, verde e blu ruotandoli. Provale.

Interruttore a levetta chiuso (passaggio corrente, pin alto): In questa modalità, il quadrante che controlla il colore rosso nell'altra modalità ora controlla la luminosità dell'anello LED. Diventa MOLTO luminoso. Il quadrante verde controlla quanto velocemente lampeggia l'anello LED. Divertiti con questo.

Ora che hai confermato che tutto sta funzionando è giunto il momento di metterlo insieme.

Montare la torcia elettrica

Assicurarsi che l'interruttore a bilanciere sia spento prima di iniziare.

Piegare con cautela i fili in un fascio e inserirli nel corpo della torcia. Assicurarsi che non vi siano contatti involontari con cavi esposti. Se hai usato il guaina termoretraibile e il nastro isolante come suggerito, non dovresti preoccuparti
Far scorrere la batteria nel corpo della torcia in un modo che sarà facile tornare indietro per la ricarica
Metti l'anello LED e il riflettore nella bocca della torcia e coprili con l'obiettivo e l'anello
Tenere saldamente l'obiettivo rivolto verso il basso contro l'anello del LED e ruotare delicatamente la ghiera della torcia. Spingendo verso il basso l'obiettivo si impedisce all'anello LED di ruotare e aggrovigliare i fili all'interno della torcia. L'anello della torcia non si chiude completamente a causa dello spazio che l'anello LED occupa tra il riflettore e l'obiettivo. Stringere delicatamente.

Sommario

Questo tutorial ti ha mostrato come costruire una torcia ad alta tecnologia che funziona con una batteria agli ioni di litio e può brillare in ogni colore dell'arcobaleno. Inoltre, i bambini non riescono a tenere le mani lontane, beh, almeno il mio no.

Ancora più importante hai ampliato le tue abilità nel lavorare con l'elettronica basata su Arduino. Hai imparato a usare un Atmega Tiny85 basato su Trinket per progetti compatibili con Arduino a basso costo. Hai lavorato con LED RGB indirizzabili e leggi i valori dei quadranti del potenziometro e degli interruttori a levetta per controllare i colori, la luminosità e la velocità di intermittenza delle luci.

Hai anche ottenuto alcuni suggerimenti e un po 'di esperienza nella costruzione di un progetto in un caso non standard. L'effetto speciale intermittente è probabilmente l'effetto più semplice che si può fare con l'anello LED, quindi sentiti libero di esplorare con il codice per il Trinket e vedere quali altri effetti speciali puoi creare.

Competenze informatiche