इलेक्ट्रिक बटरफ्लाई: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह एक बहुत ही शांत बहुरंगी तितली है जिसे मैंने बनाया है - इसके लिए न्यूनतम भागों और प्रोग्रामिंग की आवश्यकता है!

तितली के अलावा - यह कुछ बहुत ही अच्छी तकनीकों को दिखाता है जहां आप नियमित रूप से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध तांबे के टेप से एक सिल्हूट होम कटर पर अपना पीसीबी बना सकते हैं - जिसे किसी भी प्रकार की सतह पर रखा जा सकता है!

जाहिर है - ऐसा कुछ व्यावसायिक रूप से बने मुद्रित सर्किट बोर्ड के माध्यम से आसानी से बनाया जा सकता है - लेकिन यदि आप एक बनाने के खर्च को छोड़ना चाहते हैं, तो आप एक गैर-मानक सामग्री (जैसे दर्पण या खिड़की, बल्कि) पर एलईडी पैटर्न बनाना चाहते हैं। एक शीसे रेशा पीसीबी की तुलना में) - या यहां तक कि घुमावदार सतह के साथ कुछ भी - इस विधि का उपयोग तांबे के पीसीबी के निशान को किसी भी तरह की सतह पर सस्ते में पालन करने के लिए किया जा सकता है।

यह एल ई डी जैसी चीजों के लिए आसानी से किया जाता है जिसमें बड़ी सीसा पिचें होती हैं - लेकिन जैसे-जैसे आप अधिक महीन, छोटे पिच वाले भागों का उपयोग करते हैं, यह कठिन होता जाता है। तो इस तकनीक का चयन चुनिंदा रूप से किया जा सकता है - यानी कंप्यूटर के रूप में एक ऑफ-द-शेल्फ बोर्ड (Arduino) का उपयोग करें, और उन जगहों के लिए होम-कट कॉपर ईच का उपयोग करें जहां आप एल ई डी रखने में अत्यधिक अनुकूलन चाहते हैं।

मैंने इस परियोजना को बनाने के लिए निम्नलिखित का उपयोग किया:

• एक सिल्हूट कैमियो व्यक्तिगत विनाइल / पेपर कटर - पीसीबी बनाने के लिए
• Arduino UNO - इन-सर्किट प्रोग्रामर के रूप में उपयोग किया जाता है
• भागों के लिए लेजर कटर (लकड़ी - ऐक्रेलिक - कुछ भी) (यदि आपके पास लेजर नहीं है तो आप कुछ और उपयोग कर सकते हैं)

वास्तविक भाग हैं:

• $1 ATTiny75 प्रोसेसर
• 22 NeoPixels - (क्रमिक रूप से नियंत्रित, तिरंगा एलईडी)
• 2x3 हेडर
• ताम्र पन्नी

सभी सॉफ्टवेयर Arduino IDE में किए गए थे - Adafruit NeoPixel लाइब्रेरी और बोर्ड मैनेजर से ATTiny लिबरी का उपयोग करके।

इस तक पहुंचने के दो मूलभूत तरीके हैं:

आसान तरीका: मेरा अपना बोर्ड है (एक Arduino की तरह) जिसका उपयोग मैं एलईडी को नियंत्रित करने के लिए करने जा रहा हूं। मैं केवल एल ई डी के लिए एक पीसीबी बनाने जा रहा हूं - और अपने आर्डिनो को हुक कर दूंगा।

कठिन (और सस्ता) तरीका: मैं सब कुछ 100% खुद करने जा रहा हूं। मुझे Arduino की आवश्यकता नहीं है, और मैं इसके बजाय $1 ATTiny85 का उपयोग करने जा रहा हूं। यह कठिन है क्योंकि Silouette या CriCut-प्रकार के विनाइल कटर पर सभी बेहतरीन कला करना कठिन है।

चरण 1: डिजाइन

एलईडी प्रत्येक NeoPixels हैं। ये भयानक, व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित, बहु-स्तर (चमकदार), बहुत उज्ज्वल, आरजीबी एलईडी डिवाइस हैं जिनमें केवल 4 पिन हैं: VccGndData InData Out। तो विचार यह है कि आप व्यक्तिगत रेड-ग्रीन-ब्लू को नियंत्रित करते हुए उन्हें डेज़ी-चेन कर सकते हैं प्रत्येक का रंग स्तर - सभी आपके सीपीयू पर एक ही पिन से। इससे भी बेहतर, Arduino के लिए Adafruit NeoPixel लाइब्रेरी आपको सेकंड में इनके साथ चलने का एक ऑफ-द-शेल्फ तरीका प्रदान करती है।

यदि आप इस डिज़ाइन पर अपने CPU बोर्ड को डिज़ाइन करने जा रहे हैं (ऑफ-द-शेल्फ Arduino का उपयोग करके) तो आपको केवल Neopixel का एक मूल पदचिह्न चाहिए (यह अनुशंसा की जाती है कि आप प्रत्येक के साथ एक बाईपास कैप भी शामिल करें)। संलग्न Footprint.svg फ़ाइल मूल रूप से वही है जो आपको आरंभ करने के लिए चाहिए। यह आपको NeoPixles और कैपेसिटर के लिए कॉपर फ़ॉइल की रूपरेखा देगा। आप इस अधिकार को इंकस्केप में खोल सकते हैं, सभी +5v पिन और सभी ग्राउंड पिन को एक साथ जोड़ सकते हैं - फिर सभी डेटा-इन और डेटा-आउट पिन को एक साथ श्रृंखलाबद्ध कर सकते हैं।

इसे उचित कट-पथ में बदलना सुनिश्चित करें जिसे आप अपने वायनल कटर पर उपयोग कर सकते हैं जैसे मैंने ऊपर दिखाया है - और आपका काम हो गया। ऐसा करने के लिए आपको "असली" पीसीबी डिज़ाइन प्रोग्राम की भी आवश्यकता नहीं है।

यह वास्तव में एक NeoPixel के लिए आवश्यक नहीं है, जहां पिन काफी बड़े और सोल्डर के लिए आसान होते हैं - लेकिन एक आसान सोल्डरमास्क परत को केप्टन टेप के एक टुकड़े से काटा जा सकता है। यह टेप के एक बड़े टुकड़े की तरह दिखेगा, जिसमें सोल्डर पैड के लिए कुछ छोटे आयत कट-आउट होंगे, जिन्हें आपके पूरे तांबे के क्षेत्र में रखा जाएगा।

चरण 2: सीपीयू डिजाइन

यदि आप अधिक महत्वाकांक्षी हैं, तो आप अपने कॉपर फॉयल में ही सीपीयू के लिए नक़्क़ाशी बना सकते हैं।

ATTiny85 डिवाइस पर छोटे पिन के कारण यह कठिन है, और बहुत छोटे कॉपर फ़ॉइल ईच प्राप्त करने की आवश्यकता है, लेकिन यह आसानी से करने योग्य है।

यह शायद "असली" पीसीबी डिजाइन प्रोग्राम (मैंने ईगल का इस्तेमाल किया) में सबसे अच्छा किया है।

मैंने अपने डिजाइन में एक पावर/डीबग कनेक्टर भी शामिल किया (और कुछ बाईपास कैपेसिटर)।

हम इस छोटे से ज्यामिति में तांबे को काटने में कठिनाई के बारे में और बात करेंगे।

चरण 3: परतें बनाना

चरण 4: असेंबलिंग सर्किट

तांबे के निशान आपके डिजाइन पर लगाए जा सकते हैं।

मेरे मामले में - मैंने लकड़ी के लेजर-कट टुकड़े (संलग्न एसवीजी फ़ाइल की रूपरेखा) का उपयोग किया।

मैंने तांबे की पन्नी को उसके बैकिंग से हटाने और लकड़ी पर रखने के लिए साइन ट्रांसफर टेप का इस्तेमाल किया। यदि आपने कैप्टन सोल्डरमास्क परत करना चुना है - तो इसे अब तांबे के ऊपर की लकड़ी पर स्थानांतरित किया जाएगा।

तांबे की पन्नी पर टांका लगाना थोड़ा मुश्किल है, क्योंकि एक सामान्य सर्किट बोर्ड के विपरीत, तांबा केवल सब्सट्रेट (लकड़ी) से चिपक जाता है, जो कि चिपकने वाला होता है, जो एक सामान्य सर्किट बोर्ड के तांबे की तरह कठोर नहीं होता है। इस प्रकार, यदि आप सावधान नहीं हैं (विशेषकर टांका लगाने वाले लोहे की गर्मी के तहत) - कूपर स्लाइड या शिफ्ट हो सकता है। कैप्टन सोल्डरमास्क का उपयोग करने से तांबे को थोड़ा सा जगह पर रखने में मदद मिलेगी, और यह थोड़ा आसान हो जाएगा।

ध्यान देने योग्य एक और बड़ी बात यह है कि NeoPixels को अतिरिक्त गर्मी के प्रति कुछ हद तक असहिष्णु बताया गया है। इसलिए सोल्डरिंग करते समय, सोल्डर फ्लक्स का भरपूर उपयोग करें (मैं एक नो-क्लीन फ्लक्स पेन का उपयोग करता हूं), कॉपर ट्रेस पर अधिकांश हीट और सोल्डर को लागू करें, और सोल्डर के NeoPixel पिन पर प्रवाहित होने पर गर्मी को जल्दी से हटा दें। (सोल्डरमास्क आवश्यक मिलाप की मात्रा को कम करने में भी मदद करेगा, क्योंकि यह ट्रेस के ढके हुए क्षेत्र से नीचे नहीं बहेगा)।

मुझे सोल्डरिंग से पहले NeoPixels को गोंद करने के लिए "टैकी ग्लू" की एक छोटी सी बिंदी का उपयोग करना सबसे आसान लगा। इसने भागों को जगह में रखा, जिससे सोल्डरिंग तेज हो गई और इस प्रकार कम गर्मी की आवश्यकता हुई। टैकी ग्लू भी जल्दी से चिपक जाता है, जिससे पुर्जे रखे जाने के तुरंत बाद इधर-उधर नहीं खिसकते। यह मर जाता है (छोटी मात्रा में) एक चिपचिपा स्थिरता के लिए, जो किसी भी प्रकार के प्रतिस्थापन या पुनर्विक्रय की आवश्यकता होने पर भागों को हटाने की अनुमति देता है।

चरण 5: सीपीयू जोड़ना

यदि आप सीपीयू (और डिबग कनेक्टर) के लिए अपना खुद का नक़्क़ाशी बनाना चाहते हैं तो यह एल ई डी करने से थोड़ा अधिक कठिन है। इसका कारण यह है कि इसमें शामिल ज्यामिति छोटे और महीन होते हैं, जिन्हें आपके विनाइल कटर से अधिक सटीक कटौती की आवश्यकता होती है।

मैंने पाया है कि कॉपर फ़ॉइल टेप को काटते समय, जिस मोमी पेपर पर टेप चिपका होता है, वह अपेक्षाकृत कम आसंजन प्रदान करता है। इसका मतलब यह है कि जब छोटे ज्यामिति का प्रयास किया जाता है, तो वे बैकिंग पर इधर-उधर खिसक जाते हैं।

हालांकि मैंने कई कट सेटिंग्स के साथ खेला, मैंने पाया कि सबसे अच्छा समाधान एक मजबूत आसंजन के साथ एक सब्सट्रेट का उपयोग करना था। विनाइल अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन आसानी से साइन ट्रांसफर टेप के साथ अच्छी तरह से काम नहीं करता है ताकि तांबे को विनाइल से हटाया जा सके (और लकड़ी पर रखा जा सके)। आप सर्किट को विनाइल पर छोड़ सकते हैं, लेकिन टांका लगाने पर यह पिघल जाता है - इसलिए यह असंभव नहीं है, लेकिन इकट्ठा करना अधिक कठिन है। (मैंने कुछ अलग-अलग डिज़ाइनों में विनाइल को सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया है)।

(स्पष्ट पारदर्शिता फिल्म या शीट रक्षक भी काम करते हैं - और इसमें थोड़ा बेहतर होता है कि वे मोटे होते हैं। इन्हें डिजाइन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जब आप फ्री-स्टैंडिंग सर्किट चाहते हैं और चिपकने वाला समर्थित सब्सट्रेट नहीं चाहते हैं) - लेकिन फिर से, जब तक सोल्डर नहीं किया जाता है तब तक वे पिघल जाते हैं बहुत सावधान।

मैंने जो सबसे अच्छा समाधान पाया, वह सब्सट्रेट के रूप में कैप्टन टेप का उपयोग करना था। कैप्टन टेप सोल्डरिंग की गर्मी के लिए बहुत अच्छी तरह से धारण करता है, सोल्डरमास्क के रूप में कार्य करता है, और चिपकने वाला समर्थित है। केवल नकारात्मक पक्ष यह है कि यह आमतौर पर बहुत पतला होता है। इतना अधिक, कि मुझे इसके साथ काम करने में कठिन समय लगा जब तक कि मैं इसे दोगुना नहीं कर देता, इसे दोगुना मोटा और मजबूत बनाने के लिए।

कैप्टन के ऊपर तांबे की अधिक चिपकने वाली ताकत के साथ, सीपीयू लीड जैसे महीन विवरण काटे जा सकते हैं। एक बार हो जाने के बाद, मैंने केप्टन को लकड़ी की तितली के पीछे की तरफ चिपका दिया।

चरण 6: सॉफ्टवेयर

सॉफ्टवेयर को एक Arduino स्केच के रूप में Adafruit NeoPixel लाइब्रेरी का उपयोग करके किया गया था।

हालांकि यह मामूली लग सकता है, तितली के पैटर्न में बहुत सारे विचार चले गए। कोड को हर कई सेकंड में दो मोड के बीच वैकल्पिक करने के लिए लिखा गया था:

मोड वन - कलर वाइप - अलग-अलग रंगों के डाउन-टू-अप को धोना, तेजी से बदलते रंग। "रंग" चुनने में - मैंने रंग "मानों" के बीच पोंछने के लिए एक एल्गोरिदम का उपयोग किया - प्रत्येक मान को एचएसबी-टू-आरजीबी रूपांतरण फ़ंक्शन (जहां संतृप्ति और चमक हमेशा अधिकतम थी) के माध्यम से भेजा जा रहा है - रंगों की अधिकतम चमक प्राप्त करने के लिए।

मोड दो - द्वारा संचालित:

• 6 या 8 अलग-अलग पूर्व-निर्धारित खंड समूह "पैटर्न" बनाए गए थे। कोड इनमें से किसी एक को यादृच्छिक रूप से चुनेगा

• प्रत्येक पैटर्न को 2, 3 या 4 अलग-अलग रंगों में से एक में पूर्व-निर्धारित खंडों को भरने की आवश्यकता होती है। प्रत्येक रंग को इन दो विधियों में से एक द्वारा यादृच्छिक रूप से चुना गया था:

  • 6 अधिकतम-स्तर के रंगों (लाल, हरा, नीला, पीला, आदि) में से एक से चुना गया।
  • एक यादृच्छिक HUE से चुना गया - (मोड वन में समान रंग जनरेटर का उपयोग करके)
• परिणामी रंग पैटर्न एक लुप्त होती फ़ंक्शन के माध्यम से चलाया गया था, जो एक पैटर्न से दूसरे पैटर्न तक एक चिकनी फीका प्रदान करता था - और अगले को जारी रखने से पहले इसे कुछ सेकंड के लिए वहां रखता था।

दो मोड हर 10 या 15 सेकंड में वैकल्पिक होंगे।

चरण 7: प्रोग्रामिंग

तो अब हमारे पास हमारे पीसीबी पर एक नया ATTiny85 है, और हमें इसे प्रोग्राम करने की आवश्यकता है। चूंकि मैंने इसके लिए Arduino SDK का उपयोग किया है, इसलिए हमें डिवाइस पर प्रोग्राम ("स्केच") और Arduino बूटलोडर दोनों को रखने की आवश्यकता है।

मैंने इन-सिस्टम-प्रोग्रामर के रूप में ही एक Arduino Uno का उपयोग किया।

संलग्न आरेख दिखाता है कि मैंने अपने ATTiny85 सर्किट में Uno को कैसे जोड़ा। मैंने वास्तव में इसे दो अलग-अलग तरीकों में से एक करने के प्रावधान किए हैं:

1. डिबग हेडर के माध्यम से मैंने बोर्ड में जोड़ा
2. डिबग परीक्षण-बिंदुओं के एक समूह के माध्यम से मैंने बोर्ड में जोड़ा। इनका उपयोग लेजर-कट ऐक्रेलिक होल्डर के माध्यम से बोर्ड पर स्प्रिंग-पिन का एक गुच्छा पकड़कर किया जा सकता है, जो उन्हें सटीक स्थिति में रखता है।

यह करने के लिए:

• अपने कंप्यूटर में Arduino Uno संलग्न करें, और Arduino SDK खोलें।
• बिल्ट-इन "Arduio as an ISP" स्केच खोलें। इस स्केच को कंपाइल और अपडेट करें - अब Uno एक ISP है।
• Arduino "बोर्ड मैनेजर" में - ATTiny श्रृंखला के लिए बोर्ड पैकेज स्थापित करें।
• Uno ISP स्केच को बंद करें और बटरफ्लाई कोड के लिए अपना स्केच खोलें।
• चुनें "बोर्ड प्रकार" ATTiny85 है - 8Mhz आंतरिक थरथरानवाला चुनें।
• "प्रोग्रामर" के लिए "ISP के रूप में Uno" चुनें
• "अपलोड बूटलोडर" चुनें (इस चिप के लिए इसे केवल पहली बार करें - इसे दोहराना अनावश्यक होना चाहिए)
• यह हो जाने के बाद - अब आप अपना स्केच ATTiny85 पर भेजने के लिए "ISP के साथ प्रोग्राम अपलोड करें" कर सकते हैं।

चरण 8: अंतिम विधानसभा

लकड़ी के दो और खंड लेजर-कट थे - तितली के पंखों की एक रूपरेखा। उन्हें मैट ब्लैक पेंट से रंगा गया था।

ऐक्रेलिक के एक टुकड़े को मोटे-धैर्य वाले सैंडपेपर के साथ सैंड करके "फ्रॉस्टेड" रूप दिया गया था। लकड़ी के क्षेत्र के अलग-अलग वर्गों को इस ऐक्रेलिक से काट दिया गया था।

कटे हुए ऐक्रेलिक वर्गों को सबसे ऊपरी लकड़ी के टुकड़े में रखा गया था। उन्हें चिपकाया जा सकता था, लेकिन ऐक्रेलिक कटौती और लकड़ी पर पेंट की सहनशीलता ने उन्हें गोंद के बिना बनाए रखने की अनुमति दी।

फिर इन वर्गों को टैकी ग्लू के छोटे-छोटे धब्बों के साथ चिपका दिया गया - जो मरम्मत की आवश्यकता होने पर उन्हें अलग करने की अनुमति देता।