Boomstick - Controlador LED animado: 10 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Boomstick es un proyecto para crear una cadena animada de LED RGB programables, alimentados por un pequeño Arduino y reactivos a la música. Esta guía se centra en una configuración de hardware que puede ensamblar para ejecutar el software Boomstick. Este hardware es de un gran tamaño para ponerlo en un artículo que se puede llevar puesto, como una bata o una capucha espiritual, o iluminar la longitud de un tótem portátil. Los componentes incluyen un micrófono (para captar música), una perilla (para ajustar el brillo) y un botón (para cambiar animaciones). Toda la unidad (incluidos los LED) se alimenta desde un solo puerto micro USB, que se puede conectar a un adaptador de pared o un cargador de batería USB portátil.

Este proyecto es moderadamente difícil. Deberá sentirse cómodo soldando y tener paciencia para trabajar con piezas pequeñas. El tiempo total de construcción es de más de 2 horas.

Paso 1: componentes y herramientas

• Placa de pruebas de tamaño medio Adafruit Perma-Proto - $ 4.50
• Adafruit ItsyBitsy 32u4 - 5 V 16 MHz - 9,95
• Amplificador de micrófono Electret - MAX5566 con ganancia ajustable - $ 6.95
• Placa de conexión USB Micro-B - $ 1,50
• Potenciómetro de ajuste de tablero - 10K - $ 1.25
• Interruptor de botón táctil (6 mm)
• Resistencia de 10K ohmios
• Cables JST SM de 3 pines - $ 1,50

Todos los enlaces son de Adafruit, e incluyo el precio actual en el momento de escribir este artículo (¡sujeto a cambios!) El costo total debe ser inferior a $ 30. También necesitarás:

• Tira NeoPixel RGB: seleccione de acuerdo con las necesidades de su proyecto, pero creo que 30LED / m funciona bien para dispositivos portátiles
• Artículo usable o similar para colocar los LED
• Cable de conexión de calibre pequeño: encuentro que este juego de núcleo sólido de Adafruit funciona perfectamente
• Soldador, soldadura, fundente
• Cortadores diagonales al ras: perfectos para recortar el exceso de cable después de soldar
• Pelacables
• Pistola de silicona
• Papel de lija de grano grueso

Recomendaría comprar una batería USB si está construyendo un dispositivo portátil. Tuve tiempos de ejecución decentes (más de 6 horas con una cadena de 60 LED a pleno brillo) de un Anker PowerCore 10000.

Paso 2: Prepare la placa PermaProto

Queremos disponer nuestros componentes de la forma más ajustada posible y, desafortunadamente, esto significa que tenemos que cortar algunas de las huellas en la PCB, de modo que las diferentes partes del circuito no estén conectadas entre sí.

1. Sostenga el PCB con el texto en posición vertical, luego gírelo de arriba hacia abajo (de modo que el lado izquierdo todavía esté a la izquierda).
2. Corta con cuidado las huellas indicadas en la imagen con la punta de un cuchillo afilado. Las tres puntuaciones en los trazos verticales están en los números 5, 9 y 11.
3. Es posible que deba marcar la traza varias veces e incluso rayar la PCB para garantizar una rotura limpia. Tenga en cuenta que los dos trazos horizontales en la parte superior son más profundos y requieren más fuerza de corte.
4. Opcionalmente, use un multímetro para verificar que no haya conductividad en cada uno de los cortes.
5. Opcionalmente, utilizando cortadores diagonales al ras, corte el pequeño cuadrado que se muestra en la imagen. Puede hacer esto cortando cada uno de los 4 lados lo más profundo que pueda con el cortador, luego volteando la tabla y cortando desde el otro lado. Este orificio da acceso al potenciómetro de ajuste en la placa del micrófono cuando terminamos.

Paso 3: Suelde el primer conjunto de cableado

Hay varias formas de soldar los cables y componentes de este proyecto. Sin embargo, el enfoque de esta guía me ha funcionado bien y ha pasado por algunas iteraciones. El objetivo de cómo se distribuye el cableado es que no haya más de dos capas de cables superpuestos en cualquier punto, así que tenga cuidado de seguir de cerca las posiciones y longitudes de los cables. En cada una de las imágenes de esta guía, los cables están codificados por colores:

• El rojo indica un cable positivo de 5V.
• El amarillo indica un cable positivo de 3V.
• El blanco indica una señal o un cable de datos.
• El negro indica un cable de tierra.

Se necesita cierto cuidado para preparar y soldar los cables. Este es mi proceso típico:

1. Corte la longitud aproximada de cable que se necesita.
2. Pele un extremo: la longitud no es demasiado importante, ya que luego recortará el exceso.
3. Inserte el cable pelado a través del primer orificio y coloque el cable en su posición final.
4. Marque el aislamiento directamente sobre el segundo orificio con la uña del pulgar.
5. Retire el cable y pele el otro extremo en la ubicación de la partitura en miniatura.
6. Vuelva a insertar el cable y suelde cada extremo.
7. Recorta el exceso.

Para este primer paso, vamos a establecer una capa inicial de cableado antes de agregar cualquier componente. Esto hará que nuestras vidas sean un poco más fáciles más adelante, ya que algunas partes se volverán inaccesibles para soldar y recortar.

1. Suelde la resistencia de 10K ohmios en la posición indicada.
2. Suelde los cables adicionales en las posiciones aproximadas que se muestran en la imagen. Tenga en cuenta la longitud y la curva adicionales en los cables negro / rojo.
3. Da la vuelta a la placa y vuelve a comprobar la ubicación de los puntos de soldadura.

También vamos a conectar el conector LED en esta etapa. Su conexión de datos no será accesible una vez que sueldemos en el Arduino.

1. Divide los tres cables del conector.
2. Sujete el conector a la placa con el pulgar y coloque el cable del medio como se muestra, extendiendo la mano para trazar el n. ° 10.
3. Corta el cable a la longitud adecuada (dejando un poco más para que pase por el agujero).
4. Pele y estañe el alambre.
5. Sueldelo en el orificio indicado.

¡Recuerde seguir recortando el exceso de cable con sus cortadores diagonales al ras mientras trabaja!

Paso 4: Agregar el Arduino

¡Es hora de soldar nuestro primer componente! Tenga en cuenta que para la ruptura de Arduino, micrófono y micro USB, necesitamos soldar previamente los pines a cada uno de ellos. Para Arduino específicamente, no soldamos todos los pines. Solo se necesita un subconjunto, y nos facilita la vida si hay algunas lagunas en un lado. Siga las imágenes con atención

1. Para soldar pines en componentes, me resulta más fácil juntar los pines y el componente en una placa de pruebas antes de soldarlos. Esto asegura que los pines estén todos alineados verticalmente y en escuadra con el componente. ¡Tenga cuidado de no pincharse! Es más fácil empujar los pasadores hacia abajo con algo plano y sólido.
2. Oriente el Arduino como se muestra en la imagen. Puede incluir una fila completa de pines a lo largo del borde comenzando con BAT / G / USB.
3. Para el borde RST / 5V / ARef, rompa 4 pines y 6 pines. Los 4 pines van entre 5V y A0, y los 6 pines van entre A4 y 3V.
4. Suelde todos los pines uno por uno, asegurándose de que el Arduino quede perfectamente alineado con el plástico negro.
5. Sácalo de la placa de pruebas y comprueba la parte inferior una vez más para confirmar que los pines se ven como en la imagen.

¡Ahora estamos listos para soldarlo a la PCB!

1. Coloque el Arduino como se muestra en la imagen.
2. Asegúrese de que el cable de datos del conector LED pase por debajo del espacio A1 / A2 / A3.
3. Use cinta para sujetar el componente a la PCB si es necesario y suéldelo a la placa desde la parte inferior.
4. Recorta los pasadores sobrantes con tus cortadores al ras diagonales. Tenga cuidado, esto puede hacer que los pequeños trozos de alfiler vuelen a gran velocidad. Recomendaría usar algún tipo de anteojos y apuntar la tabla a la basura, o posiblemente a tu otra mano.

Paso 5: ¡Más componentes

Ahora estamos listos para soldar el resto de los componentes a la PCB.

Primero, necesitamos soldar un cable adicional en la parte inferior de la placa. ¡Tenga en cuenta el cable amarillo en el lado derecho de la primera imagen!

Una vez hecho esto y recortado el exceso, llega el momento del micrófono.

1. Primero, suelde los tres pines a la placa de conexión del micrófono. Tenga en cuenta que para este componente, está bien (incluso deseable) que se coloque en ángulo con la PCB; observe el lado derecho de la segunda imagen. La forma más fácil de lograr esto es soldar los pines mientras están presionados en una placa de pruebas y permitir que la placa del micrófono se coloque en ángulo hacia la placa de pruebas.
2. Opcionalmente, ajuste el potenciómetro del micrófono. MUY CUIDADOSAMENTE utilice un destornillador pequeño para girar el potenciómetro en el sentido de las agujas del reloj (indicado en la tercera imagen). Tenga en cuenta que es un componente muy delicado y puede romperse fácilmente. Solo hará una revolución parcial, no la fuerces más. Ajustar el potenciómetro en el sentido de las agujas del reloj reduce la potencia del amplificador, lo que hace que el micrófono sea menos sensible y permite una mejor calidad en entornos muy ruidosos (como un club nocturno o un festival de música). Sin embargo, tenga en cuenta que dificultará la activación de los efectos en entornos más silenciosos, como escuchar música en casa.
3. Use una pistola de pegamento caliente para colocar una gota de pegamento en la posición indicada en la tercera imagen.
4. Presione el micrófono en la placa de circuito impreso en la posición indicada; las clavijas deben estar en la segunda fila hacia abajo, a través de las líneas n. ° 17-19.
5. Da la vuelta al PCB y suelda los pines. Recorta cualquier exceso.

Ahora, hagamos la ruptura de Micro USB.

1. A diferencia del micrófono, queremos que la placa Micro USB esté en escuadra con los pines. Esto es para que el cable USB salga paralelo de la placa cuando esté conectado y no interfiera con la PCB. Tenga cuidado de apuntalarlo mientras suelda los pines y mientras lo suelda a la placa. Nuevamente, vea la segunda imagen para la orientación final.
2. Puede volver a usar pegamento caliente para colocar previamente la ruptura en la ubicación correcta. Los pines deben estar en la fila inferior (NO en las dos filas de energía), a través de los trazos # 15-19.
3. Refuerce el espacio debajo del tablero con pegamento caliente adicional según sea necesario. Esto proporciona una resistencia muy necesaria, ya que el puerto puede recibir fuerzas de torsión del cable USB adjunto.

Finalmente, necesitamos soldar el botón y el potenciómetro.

1. Empiece con el botón. Ensancha un poco sus patas e insértala en la posición que se muestra en la imagen.
2. Puede doblar las piernas hacia adentro en la parte inferior para ayudar a mantener el botón en su lugar.
3. Suelde cada una de las patas desde la parte superior del tablero.
4. Ahora inserte el potenciómetro como se muestra. Tenga en cuenta que los pines están en la parte superior de la imagen.
5. Asegúrelo a la placa temporalmente con un poco de cinta y suéldelo desde la parte inferior de la placa.

Paso 6: cableado final

Mantendré las instrucciones breves, pero tenemos que terminar el cableado en la parte inferior de la placa.

1. Suelde los cables negro y amarillo en la parte superior izquierda de la primera imagen. Estos proporcionan el rango de voltajes que emitirá el potenciómetro.
2. Suelde los cables blanco y negro en la parte inferior derecha de la segunda imagen. Estos proporcionan cableado de salida y tierra para el micrófono.
3. Confirme que todos los cables estén presentes como se muestra.

¡Ya terminamos con la parte inferior! Opcionalmente, puede colocar pegamento caliente estratégicamente para sujetar los cables y brindar protección contra los pantalones cortos, aunque generalmente no me molesto.

Paso 7: Cableado de la alimentación del conector LED

El conector LED debe tomar energía directamente de la entrada USB. Vamos a soldarlo en su lugar ahora.

1. Sujete el conector sobre la placa con el pulgar, en su ubicación final (vea la imagen 2).
2. Vamos a pelar una pequeña longitud (1-2 mm) de cable y soldarlo directamente a la parte superior de las juntas de soldadura existentes en la segunda fila inferior.
3. Recorta y pela cada uno de los dos cables en consecuencia. Como se muestra en la primera imagen, el cable inferior debe conectarse a la junta de 5 V y el cable superior debe conectarse al GND.
4. Estañe ambas partes peladas del cable.
5. Sueldelos con cuidado a las juntas de soldadura existentes. Asegúrese de que el cable de 5 V no se conecte a la traza a la izquierda, ya que lleva una señal de 3,3 V y, al hacerlo, podría matar su Arduino. Se recomienda verificar que no haya conductividad entre los dos trazos con un multímetro, antes de encender la placa.
6. Pegue con pegamento caliente el conector LED firmemente a la placa y refuércelo con mucho pegamento.

¡Confirma que tu tablero se parece a la foto!

Paso 8: Conexión a la placa

Hay dos formas principales de conectarse a la placa.

• Para programar el Arduino, conéctelo al puerto USB directamente en él (imagen 1).
• Para ejecutar LED, conéctese al puerto USB en la parte inferior y conecte los LED (imagen 2).

Paso 9: Toques finales

Los componentes están dispuestos de la forma más compacta posible, por lo que parte de la PCB permanece vacía. Puede cortarlo con cuidado como se muestra en la imagen. No estoy seguro de cuál es la mejor manera de hacer esto exactamente: utilizo algunos cortadores de alambre de alta resistencia, pero probablemente también podría usar una sierra para metales si tuviera cuidado. Cortar los agujeros existentes lo hace un poco más fácil.

Una vez que haya cortado el exceso, le recomiendo encarecidamente lijar los bordes y las esquinas con un papel de lija de grano grueso, ya que la PCB puede ser bastante afilada.

Toda esta unidad se puede envolver en una cinta termorretráctil ancha con agujeros cortados para acceder a los controles y puertos.