過度設(shè)計的TriGlow開源分享

描述

你們知道Nanoleaf嗎？

所以我做了這個類似Nanoleaf的設(shè)備，里面沒有 RGB LED，取而代之的是，它有白光，由觸摸開關(guān)控制。

這是一種精美的照明設(shè)置，可以照亮您的房間，并且由于其形狀而看起來很惡心。

此外，它根本與光明會、鳳凰燈事件或金字塔無關(guān)。

我對觸摸開關(guān)進行了一些修改，使其更加靈敏，因此可以在半空中打開或關(guān)閉此燈。

只要把你的手靠近三角形的中心部分，就會觸發(fā)Light Sequence，順便說一下，這種通過拳頭來開關(guān)這個燈的方法，我稱之為LightFu。

• 在第一次點擊時，它將開始閃爍
• 在第二次點擊時，它將滿負荷發(fā)光
• 第三次輕按時，LED 將以 50% 的電量發(fā)光
• 第四次點擊將關(guān)閉燈。

我首先在 Fusion360 中設(shè)計了這個燈光設(shè)置，然后通過使用 fusion PCB Layout，我在我的 OrCAD 軟件中準備了它的 PCB，然后我從PCBWAY 獲得了這個項目的 PCB。

我組裝了 PCB，然后組裝了整個燈，這花了將近兩天的地獄般的工作，但是是的，差不多就是這樣。

此外，整個設(shè)置由可能的 Attiny13 MCU 提供支持。

這個項目很長，我將解釋這盞燈的整個構(gòu)建過程，所以請坐下來嘗試享受旅程。

所需材料

這些是我在這個項目中使用的所有材料

• 定制 PCB x 4（由 PCBWAY 提供）
• Attiny13A SOIC8
• 8205S MOSFET IC
• LED JK3030 Cree LED 0.5W x 90pc
• 1.5 歐姆 2W 電阻器
• IN5399 二極管
• 3D 打印外殼底座 x 4
• LID-擴散器 x 3
• LID- 蓋 x 1
• 墊片 x 3
• M3 螺栓 x 3
• M3 螺母 x 3
• 大圓頭螺釘 2.4mm x 12
• TTP223 觸摸板模塊
• 頭針
• Arduino Nano（用于閃爍 Attiny13）

入門，基本思路

這里的基本思想是模擬一個三角形燈，可以使用 3D 打印機、定制 PCB 和少量組件輕松復制。

白光可以用類似的基于 RGB LED 的 PCB 代替，這是該設(shè)置的另一個特點，它用途廣泛，可以更改或排列成各種形狀，因為我們可以像這樣排列不同形狀的三角形。

計算機輔助設(shè)計

首先，我準備了一個三角形盒子或一個有蓋子的外殼。

此蓋子將由透明 PLA 打印，主體本身將由黑色 PLA 制成。

在這個三角形體內(nèi)，我添加了這個電路，它比身體的內(nèi)壁略小。

為了從這個三角形中制作一個單一的集體光，我只是將整個身體復制了三遍，然后以這樣的方式排列它，每個三角形體將位于中心體的每一側(cè)。

為了將所有三個主體與中心部分連接起來，我添加了一些定制的 3D 打印墊片，當它們通過螺母和螺栓連接時，它們將用作兩個主體之間的墊片。

簡而言之，我們只需要一種設(shè)計，即三角形主體（底座 + LID），我們可以通過將它們與襯套螺母和螺栓連接在一起來創(chuàng)建一堆其他三角形。

PCB設(shè)計

在準備好整個結(jié)構(gòu)的主體后，我使用了 PCB 的 cad 繪圖中的測量值，并在我的 PCB Designing Suite 中為 PCB 準備了基本輪廓。

但在制作 PCB 之前，我們首先必須制作一個包含所有重要內(nèi)容的原理圖。

帶有零件細節(jié)的原理圖和功能

這是這個項目的示意圖。

這個原理圖很容易理解，總共有 30 個 LED 并聯(lián)，它們都是由這個 Mosfet 作為開關(guān)設(shè)置驅(qū)動的，然后與 attiny MCU 連接。

好吧，等等，這是一個有趣的問題，為什么我在這個項目中沒有使用 Arduino 板，為什么是 attiny？

這里的答案是 Arduino 板的成本和過度殺傷力。

（Attiny13 的成本約為 0.5 美元，Arduino 板（克?。┑某杀炯s為 5 美元）

在這個項目中，我只使用了一個數(shù)字引腳和一個模擬引腳，那么我為什么要選擇一個具有 13 個數(shù)字引腳和 5 個模擬引腳的設(shè)備根本不會被使用。

此外，我需要一個更小尺寸的 MCU，而服裝正好符合我的要求。

Attiny 在一側(cè)有用于編程的 ICSP 分線引腳，在另一側(cè)有一個用于觸摸板模塊的連接器引腳。

基本上，Attiny 將控制 mosfet 的柵極，LED 將相應地打開或關(guān)閉。

完成原理圖后，我準備了電路板布局，這也不是很復雜。

我將在這個項目中使用 FR4 板，鋁 PCB 也是一種選擇，但很難在單面板上準備這樣的設(shè)置，所以我將使用 FR4 版本。

為了散熱，我添加了更寬的銅線，可以更好地散熱。此外，我將使用 5V 2A 充電器為該設(shè)置供電，因此它不會變得足夠熱，因為該設(shè)置包含白色 LED，每個 LED 消耗 0.5W 的功率并且它們都是并聯(lián)的，因此大約 90 個 LED x 0.5W = 45W .

45W 會發(fā)熱很多，因此限制此設(shè)置的功率和熱量的一種選擇是使用功率較小的充電器（5V 2A = 10W）。

通過為設(shè)置提供更少的功率，我們可以限制功率和熱量。

從 PCBWAY 獲取 PCB

完成設(shè)計后，我將其 Gerber 數(shù)據(jù)導出并發(fā)送到PCBWay以獲取樣品。

我在一周內(nèi)收到了 PCB，PCB 的整體質(zhì)量非常棒。

至于阻焊層顏色，我訂購了綠色阻焊層顏色。

我已經(jīng)使用 PCBWAY 服務很長時間了，它們很棒。

真的很喜歡 PCB 的整體質(zhì)量。

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接下來是組裝過程。

組裝過程

這個PCB的組裝過程包括四個主要的東西，它們是

• 錫膏點膠
• 取放過程
• 熱板回流
• 并添加 THT 組件。

#1焊膏

首先，我們在每個元件焊盤上放置焊膏。

我正在使用幾天前購買的這種焊膏，以及焊膏分配注射器。

#2挑選和放置

錫膏點膠后，我們將元件一個一個地添加到指定的位置，本例中為 30 個 LED。我必須制作總共 3 個 LED 板和一個控制板。

制作這個控制板的過程是一樣的，我在PCB的焊盤上添加了焊膏，然后在正確的位置添加了組件。

#3電爐

將組件添加到其位置后，我們小心地提起 PCB 并將其放在 SMT 加熱板上。

我正在使用我的 DIY SMT Hotplate，從這里了解更多信息-

熱板將 PCB 從下方加熱到焊膏熔化溫度，一旦 PCB 達到該溫度，焊膏就會熔化，所有組件都會焊接到它們的焊盤上。

我們抬起PCB，然后將其放在較冷的表面上稍微冷卻一下，以冷卻PCB的熱量。

然后我們只需對剩余的 LED 板和控制器板重做整個過程。

#4 THT 組件

在三塊 LED 板和一塊控制器板的熱板回流之后，我們必須將其余組件添加到 PCB，包括電阻器、接頭引腳和觸摸板模塊。

添加THT組件后，我們這里的焊接工作就完成了。

部分完成。

我仍然需要測試所有的板子，為此，我必須將主草圖添加到 Attiny13 MCU。

代碼和預測試

int switchPin = 4;     //4         
int led1Pin = 0;        //0

int brightness = 0;    // how bright the LED is
int fadeAmount = 5;    // how many points to fade the LED by


int val;                        
int val2;                       
int buttonState;                
int Mode ; //= 0;              

void setup() 
{
pinMode(switchPin, INPUT_PULLUP);    
pinMode(led1Pin, OUTPUT);
buttonState = digitalRead(switchPin); 
}

void loop(){
 
      val = digitalRead(switchPin);      // read input value and store it in val
      delay(10);                         // 10 milliseconds is a good amount of time
      val2 = digitalRead(switchPin);     // read the input again to check for bounces
      
      if (val == val2) {                 // make sure we got 2 consistant readings!
        if (val != buttonState) {          // the button state has changed!
          if (val == HIGH) {                // check if the button is pressed
            if (Mode == 0) {         
              Mode = 1;               
            } else {
                if (Mode == 1) {       
                Mode = 2;           
            } else {
                if (Mode == 2) {     
                Mode = 0;           
            } 
           }
          }
         }
        } 
        buttonState = val;                 // save the new state in our variable
      }

      // Now do whatever the lightMode indicates
      if (Mode == 0) {                       // FLIP FLOP
        digitalWrite(led1Pin, LOW);
      }

      if (Mode == 1) {
        analogWrite(led1Pin, brightness);
        brightness = brightness + fadeAmount;
        if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
    fadeAmount = -fadeAmount;
  }
      }

      if (Mode == 2) {
        digitalWrite(led1Pin, HIGH);
        delay(50);
        digitalWrite(led1Pin, LOW);
        delay(50);
      }
}

為了刷新 attiny13，我使用我的舊 Arduino 作為 ISP 設(shè)置，我準備用于閃存和燒錄 attiny MCU 的引導加載程序。

從這里檢查整個事情以獲得非常詳細的版本 -?

簡而言之，我們首先必須根據(jù)此原理圖將 Attiny 與 Arduino 作為 ISP 編程器連接起來。

• 我們將 Arduino 的 VCC 作為 ISP 連接到 Attiny 的 VCC，
• 地到地
• 重置為引腳 D10（Arduino Nano）
• Mosi 到引腳 D11（Arduino Nano）
• 味噌到 D12（Arduino Nano）
• 和 SCK 到 D13（Arduino Nano）

哦，在這個刷機過程之前，你還需要 Attiny13 核心文件。

您可以從這里下載 - https://github.com/MCUdude/MicroCore

• 我們首先選擇正確的 MCU，在我們的例子中是 attiny13，不要忘記選擇正確的 COM 端口。
• 然后我們選擇正確的程序員，在我們的例子中是“Arduino as ISP”
• 然后我們點擊Burn Bootloader選項，這需要幾秒鐘，
• 現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)到草圖菜單并選擇“使用程序員上傳”選項和 BANG。

您已成功將草圖上傳到此 Attiny13 MCU。

現(xiàn)在我們做這個項目的測試部分。

我用控制器板焊接了一個 LED 三角形，并添加了一個 3.7V 的鋰電池。

現(xiàn)在我們只需觸摸TTP223 模塊，我們的設(shè)置就可以工作了。

在第二次按下或觸摸時，設(shè)置會閃爍，在第三次點擊時，它會關(guān)閉。

• 第一次點擊啟動淡入淡出序列，
• 第二次點擊使 LED 閃爍，第三次點擊關(guān)閉所有內(nèi)容。

后來我刪除了這個閃爍序列并添加了一個不同的功能，讓我們可以控制光強度，然后讓電路板褪色。

這是最終的代碼。

int switchPin = 4;     //4         
int led1Pin = 0;        //0

int brightness = 0;    // how bright the LED is
int fadeAmount = 5;    // how many points to fade the LED by


int val;                        
int val2;                       
int buttonState;                
int Mode ; //= 0;              

void setup() 
{
pinMode(switchPin, INPUT_PULLUP);    
pinMode(led1Pin, OUTPUT);
buttonState = digitalRead(switchPin); 
}

void loop(){
 
      val = digitalRead(switchPin);      // read input value and store it in val
      delay(10);                         // 10 milliseconds is a good amount of time
      val2 = digitalRead(switchPin);     // read the input again to check for bounces
      
      if (val == val2) {                 // make sure we got 2 consistant readings!
        if (val != buttonState) {          // the button state has changed!
          if (val == HIGH) {                // check if the button is pressed
            if (Mode == 0) {         
              Mode = 1;               
            } else {
                if (Mode == 1) {       
                Mode = 2;           
            } else {
                if (Mode == 2) {     
                Mode = 3;           
            } else {
                if (Mode == 3) {     
                Mode = 0;  
           }
          }
         }
        }
       }
        }
          
        buttonState = val;                 // save the new state in our variable
      }

      // Now do whatever the lightMode indicates
      if (Mode == 0) {                       // FLIP FLOP
        digitalWrite(led1Pin, LOW);
      }

      if (Mode == 1) {
        analogWrite(led1Pin, brightness);
        brightness = brightness + fadeAmount;
        if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
    fadeAmount = -fadeAmount;
  }
      }

      if (Mode == 2) {
        digitalWrite(led1Pin, HIGH);
        delay(50);
        
      }
      if (Mode == 3) {
        analogWrite(led1Pin, 100);
        delay(50);
}
}

在確保一切正常之后，我們繼續(xù)下一步，將整個事情放在一起。

總裝

對于最終組裝，我首先使用 3 個 M3 大圓頭螺釘將 PCB 添加到底座三角形主體內(nèi)。

我一共準備了4個三角形底座，3個LED板，1個控制器。

最后，這是四個半成品機身，每個機身都配備了 PCB。

現(xiàn)在我們必須把所有東西放在一起。

將三角形設(shè)置放在一起

以及如何做到這一點？好吧，我們將控制器部分放在中間，并將其他三個 LED 燈條添加到中心三角形的每一側(cè)。

在兩個身體之間，我們必須將這個帶有螺母和螺栓的定制 3D 打印墊片放在一起。

我在這里使用 M3 尺寸。

我們必須總共執(zhí)行 3 次這個過程，然后，我們將得到這個巨大的三角形結(jié)構(gòu)，幾乎類似于光明會三角形，但無論如何，

它非常堅固，這是這里的目標，讓它變得堅固，這樣它就可以承受它的重量，因為我會把這個裝置掛在墻上，并且會放幾年。

接下來是接線。

接線

這個設(shè)置的接線是這樣的，

Attiny13 控制 Mosfet 設(shè)置正確，因此我們必須將三個三角形 PCB 并聯(lián)連接在一起，然后將其添加到 mosfet 作為開關(guān)設(shè)置。

我使用這種接線方案來完成所有連接。

基本上，90 個 LED 都是并聯(lián)的。

我在PCB中犯了一個錯誤

如果使用直接電源供電，此設(shè)置將消耗大量電流，因此為了限制電流，我添加了這個 janky 電阻器和二極管以稍微降低電壓，這樣 LED 就不會因過熱而短路。

現(xiàn)在，在這之后，我用強力膠將這個 0.3 毫米的銅片添加到中央蓋的底部。

這里的目標是完全覆蓋蓋子的底部，以便銅覆蓋大部分區(qū)域。在此之后，我在這個銅片和觸摸板之間添加了一根電線。觸摸板模塊在阻焊層上沒有開口，所以我劃傷了觸摸板區(qū)域并在其上手動焊線。

最后的潤色（將擴散器永久添加到三角形主體上）

最后，我用一點熱膠將中央蓋子永久地添加到身體上，我知道使用熱膠不是永久的解決方案，但我很確定這會持續(xù)很長時間。

我也對所有三個剩余三角形的擴散器蓋做了這個。

這就是結(jié)果！

它看起來像一個大手里劍，佐助在火影忍者中的那個。

撇開玩笑不談，這個項目現(xiàn)在已經(jīng)完成，剩下要做的就是測試部分了。但在此之前，這是最后一步或指導步驟之類的。

電源詳情

現(xiàn)在，正如我之前提到的，這個設(shè)置有一個臨時的降壓電阻和內(nèi)部添加的二極管，這完全是臨時的，所以我不會用更高的電源為其供電，而是使用通用的 5V 2A 智能手機充電器。

我在這個項目中使用了一個 5.5mm DC Barrel 插孔，所以我必須制作一個 Barrel 插孔到 USB 電纜來為這個設(shè)置供電。

這是我做的一些測量

衰減模式下的電流消耗 - 5V 在 0.600A-1.24A

HIGH 模式下的電流消耗 - 1.37A 時 5V

50% 模式下的電流消耗 - 5V 在 0.58A-0.64A

關(guān)閉狀態(tài)下的電流圖 - 0A

最終結(jié)果/LIGHTFu 演示

這是此設(shè)置的工作原理，我們將手靠近中央三角形部分，燈在其第一種模式下打開。這是衰落序列。

然后我們再次執(zhí)行此操作，燈光停止其淡入淡出序列并保持在高模式。

在此之后，在第三次點擊或觸摸時，燈光會降低到 50% 亮度，最后在第四次點擊或觸摸時，燈光會熄滅。

這就是你可以控制這盞燈的方法。

另外，我設(shè)計了一種很酷的方法來觸發(fā)這個光，通過打孔。

不要打燈，而是將拳頭或手掌放在燈光附近，然后將拳頭向后退并再打一拳，然后重復此順序，您將擁有一個不錯的拳頭或武術(shù)訓練伙伴。

我將這種技術(shù)命名為LightFu ，我知道這很愚蠢，但這是一個很好的塑形方法。只是打孔和光將通過打開和關(guān)閉為您提供支持。

好吧，今天就到這里了，如果這個燈光項目很亮，請留下喜歡或評論，我很快就會回來做另一個項目。

劇透，這是另一個燈光設(shè)置！

另外，非常感謝PCBWAY對這個項目的支持，請記住，如果您需要任何 PCB 服務，PCBWAY是可以提供好東西的人。

再次感謝，再見。