Camera Raspberry Pi 3 kèm Vòng đèn LED 16 bóng

Nhật ký thay đổi:

Sắp có cập nhật mới, mọi người nhớ theo dõi nha.

12 tháng 12, 2023:

• V1.0 đã được tải lên. Cái này làm tốn kha khá thời gian, nên hy vọng mọi người sẽ thấy nó hữu ích. Mình có đính kèm file source FreeCAD luôn.

Để hoàn thành trọn bộ, bạn cần có kỹ năng hàn cơ bản và một chút kinh nghiệm về điện tử; mình không khuyến khích làm cái này làm dự án đầu tiên đâu, nhưng nếu bạn nào tay quen rồi và có mỏ hàn thì cũng không có gì phức tạp đâu. Tối thiểu nhất là bạn phải hàn mấy cái đầu nối vô cái mạch NeoPixel.

Đây là cách làm cơ bản nè:

Các bộ phận không in 3D: Yêu cầu:

• Tụ điện. Adafruit khuyên dùng tụ điện khi kết nối với nguồn điện lớn (500-1000 μF ở 6.3v hoặc cao hơn), nhưng mình đang chạy 16 đèn LED ở 5 volt DC. Mình không nghĩ nó thực sự cần thiết cho bản build của mình (của mình chỉ có 10 microfarads thôi), nhưng mình đề nghị bạn nên tuân theo hướng dẫn của Adafruit tùy thuộc vào nguồn điện bạn kết nối. Một lưu ý về nguồn điện: chân GPIO 5V của Pi sẽ không đủ dòng để chạy mấy cái đèn LED này đâu, và bạn sẽ bị lỗi thiếu điện áp. Bạn cấp nguồn kiểu gì là tùy bạn, nhưng mình sẽ mô tả cách mình đã làm.
• Điện trở 300-500Ω (mình dùng loại 470Ω công suất 0.25W, dư sức dùng)
• Hướng dẫn UberGuide về NeoPixel của Adafruit: xem phần "thực hành tốt nhất"
• Vòng đèn NeoPixel 16 LED - Mình mua loại RGBW để có thể có ánh sáng trắng. Rất nên mua.
• Vít M2x4mm, x4 cái

Tùy chọn:

• Một bảng mạch đục lỗ nhỏ cho mạch điện của bạn; mặc dù bạn hoàn toàn có thể hàn tất cả mọi thứ lại với dây điện lủng lẳng và dùng dây rút để quản lý, nhưng hàn lên một cái bảng mạch đục lỗ nhỏ sẽ trông gọn gàng và chuyên nghiệp hơn. Mình đang dùng loại bảng mạch "power and ground strip prototyping board" của Schmartboard; với kích thước 2"x0.5" thì nó vừa vặn hoàn hảo cho dự án này.
• Bộ chuyển đổi DC-DC hạ áp (buck converter). Nếu bạn đang dùng nó với máy in 3D như mình, bạn có thể kết nối nó vào nguồn điện của máy in ( tuyệt đối đừng động vào nếu bạn không chắc mình đang làm gì; mình không chịu trách nhiệm nếu bạn làm cháy máy in, cho mèo nổ tung, hay đốt nhà). Trên dòng Ender 3, việc này khá đơn giản; bạn nối dây đầu vào của bộ chuyển đổi vào các đầu nối ốc + và - tương ứng trên bộ nguồn của máy in, và nó sẽ cho ra 5V ở đầu kia. Hãy đảm bảo bạn chọn bộ chuyển đổi tương thích với điện áp đầu ra của bộ nguồn máy in bạn đang dùng; bộ nguồn của mình ra 24 volt, nên mình đã hạ áp xuống 5V cho các đèn LED.
• OctoPrint, với plugin "WS281x LED Status". Plugin này rất hay và tự động hóa mọi thứ mình muốn làm với vòng đèn; bạn có thể sẽ phải thử nghiệm một chút để tìm ra cài đặt chính xác cho đèn LED của mình, nhưng nó khá đơn giản.

Cách lắp ráp:

Mình có đính kèm sơ đồ của toàn bộ mạch (bao gồm cả NeoPixels để bạn thấy cách chúng được kết nối), nhưng phần bạn cần làm thì rất đơn giản; nối một tụ điện vào hai chân nguồn và mass (dương với dương, âm với âm/mass), và nối điện trở của bạn nối tiếp vào dây dữ liệu, gần đèn LED hơn là gần Pi. Nếu bạn dùng plugin OctoPrint mình đã đề xuất, đầu còn lại của dây dữ liệu cần được nối vào GPIO 10.

Để kết nối toàn bộ bộ này với mạch vòng, bạn cần:

Dây dữ liệu nối vào "DATA IN" trên mạch NeoPixel, dây nguồn dương nối vào "POWER +5V", dây âm nối vào "GROUND". "DATA OUT" có thể để trống hoặc bạn có thể nối thêm vài đèn NeoPixel khác.

Bạn cần có cách nào đó để kết nối toàn bộ bộ này vào mạch vòng; mình đã hàn các chân header vào các lỗ xuyên cần thiết và lắp ráp 3 dây jumper ngắn chạy từ đầu nối female dupont 1P đến đầu nối JST 3P ở đầu kia, cắm vào mạch mini. Bạn không nhất thiết phải làm vậy, nhưng nó trông rất đẹp.

In 3D:

In vỏ máy ảnh với bất kỳ màu nào bạn thích; phần ruột đèn thì có lẽ nên in màu đen. Vòng khuếch tán ánh sáng nên được in bằng vật liệu trong mờ, không màu; mình đã dùng PLA tự nhiên.

Lắp ráp:

1. Sau khi đã nối dây xong, bạn hãy cắm cáp ribbon vào camera Pi, luồn nó qua khe ở mặt sau của vỏ, và vặn chặt camera vào các trụ đỡ bằng vít M2. Đảm bảo các chân hoặc dây từ mạch NeoPixel đã thẳng hàng với các lỗ và luồn chúng qua, sau đó nhẹ nhàng ấn mạch vào vị trí phía trên camera. Nó có các trụ đỡ riêng để đặt lên.

2. Ấn phần ruột đèn vào giữa vòng khuếch tán từ phía trước, luồn phần đầu hẹp vào trước. Bạn sẽ phải ấn mạnh vào cho đến khi phần vành khít vào rãnh tương ứng bên trong vòng khuếch tán. Phần ruột này là cần thiết để ngăn ánh sáng từ đèn LED làm chói lóa camera của bạn.

3. Lấy phần vòng khuếch tán và ruột đèn đã lắp ráp rồi lắp vào vị trí ở mặt trước của vỏ.

Mọi thứ được thiết kế để lắp ghép bằng cách ấn vừa khít. Hãy chắc chắn lắp phần ruột đèn vào vòng khuếch tán trước khi gắn nó vào vỏ, vì nó khá chật và bạn không muốn bị trượt tay làm hỏng camera.

Một lưu ý cuối cùng về việc lắp ráp toàn bộ bộ này: Mình đã dùng dây rút để cố định mạch mini vào mặt sau và mình đang làm một số hệ thống giá đỡ, sẽ đăng lên khi hoàn thành.