Sešpusēji PCB LED kauliņi ar WIFI un žiroskopu - PIKOCUBE: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Sveiki veidotāji, tas ir veidotājs moekoe!

Šodien es vēlos jums parādīt, kā izveidot īstus LED kauliņus, pamatojoties uz sešiem PCB un kopumā 54 gaismas diodēm. Blakus iekšējam žiroskopiskajam sensoram, kas var noteikt kustību un kauliņu stāvokli, kubam ir ESP8285-01F, kas ir mazākais līdz šim zināmais WiFi MCU. MCU izmēri ir tikai 10 x 12 milimetri. Katras PCB izmēri ir 25 līdz 25 milimetri, un tajā ir deviņi WS2812-2020 mini LED pikseļi. Blakus kontrolierim ir 150mAh Lipo akumulators un kauliņu iekšpusē ir uzlādes ķēde. Bet vairāk par to vēlāk…

Ja jūs meklējat vēl mazāku kubu, tad pārbaudiet pirmo versiju, kuru esmu izveidojis savā vietnē. Tas ir izliets epoksīda sveķos!

Pikocube versija 1

1. solis: iedvesmojieties

Izbaudiet video!

Šajā videoklipā jūs atradīsit gandrīz visu kubam. Lai iegūtu papildinformāciju, dizainu, PCB un koda failus, varat pārbaudīt šādas darbības.

2. solis: PCB dizains

Kā jūs zināt, mana iecienītākā PCB dizaina programmatūra ir Autodesk EAGLE. Tāpēc esmu to izmantojis arī šim projektam.

Esmu sācis izmantot divus dažādus PCB dizainus, jo nevēlos kubu padarīt lielāku, nekā tam ir jābūt. Abu PCB ārējās formas ir tikai 25x25 milimetru kvadrāti. Šo PCB īpašā iezīme ir trīs kastelēti caurumi katrā pusē, kas izplata trīs signālus +5V, GND un LED signālu pa visu kubu. PCB secība ir parādīta vienā no iepriekš minētajām shēmām. Ceru, ka varat iedomāties, krāsainās malas pieder kopā, kad kubs ir salocīts kā kubs. Bultiņas iezīmē signāla līniju WS2812.

Šim solim ir pievienotas abu PCB shēmas, dēļi un BOM.

3. solis: PCB un sastāvdaļas

Viss kubs sastāv no divu dažādu veidu PCB. Pirmajam ir uzlādes ķēde un Lipo akumulatora ligzda, bet otrajā ir MCU, sensors un daži strāvas fiksēšanas ķēdes. Protams, PCB ir aprīkoti tikai vienu reizi. Viss pārējais satur tikai deviņas gaismas diodes kuba ārpusē.

PCB īpašā lieta ir kastelēti caurumi katrā pusē. No vienas puses, šie caurumi/lodēšanas spilventiņi tiek izmantoti, lai kubs izskatītos kā kubs un turētu visu savā vietā, un, no otras puses, tas pārraida gan gaismas diodes, gan WS2812 signālu. Pēdējais ir sarežģītāks, jo tam ir jābūt noteiktā secībā. Katrai PCB ir tikai viens ieejas un viens izejas signāls, un, lai vienā brīdī pārtrauktu vienu signālu, es pievienoju dažus SMD lodēšanas džemperus.

Daļas, kas jums būs nepieciešamas MCU platei:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• ADXL345 žiroskops
• SMD kondensatori 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD rezistori 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD diode SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Poga SMD 90 grādi
• WS2812 2020 LED

Strāvas panelim nepieciešamās detaļas:

• MCP73831 Lādētāja IC
• SMD kondensatori 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD rezistori 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD diode MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1,25 mm 2P savienotājs
• WS2812 2020 LED

4. darbība: kuba salikšana

Lai iegūtu sīkāku informāciju par kuba salikšanu, skatiet iepriekš redzamo videoklipu.

Klucīša salikšana nav vieglākā daļa, bet, lai padarītu to nedaudz vieglāku, esmu izveidojis nelielu lodēšanas palīglīdzekli, kurā vismaz trīs no sešām PCB var pielodēt kopā. Veicot to divas reizes, jūs iegūsit divas PCB malas, kuras jāpievieno, kad viss darbojas. Jā, pārliecinieties, ka viss notiek. Es to līdz šim neesmu pārbaudījis, taču vienas PCB atlocīšana no kuba varētu būt sarežģīta.

Pirms akumulatora ligzdas pievienošanas noteikti pielodējiet trīs PCB. Pretējā gadījumā jums ir jāmaina.stl fails ar nelielu atveri, kur ligzda iekļaujas.

5. solis: Arduino kods

Kubs sāksies ar atspējotu WiFi, lai ietaupītu enerģiju, ko sauc par modema miegu. Kas attiecas uz ESP datu lapu, modema miega režīmā MCU aizņem tikai 15 mA, turpretim normālā režīmā tam ir nepieciešams aptuveni 70 mA. Piemērots tādām ierīcēm kā akumulators. Lai to panāktu, pirms iestatīšanas funkcijas izsaukšanas jums būs nepieciešama šāda koda daļa.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Nospiežot citu pogu, jūs varat aktivizēt WiFi, izsaucot standarta funkciju WiFi.begin () vai šajā gadījumā Blynk.begin (), kas ir iestatīšanas zvans APP, kuru esmu izvēlējies, lai kontrolētu kubu.

Dažu animāciju pārvēršana kubā ir tikai neliela matemātika. Matricas pārveidošana par pikseļu uz konkrētas ārējās sienas tiek veikta, izmantojot šo vienkāršo palīga funkciju:

int get_pixel (int mat, int px, int py) {

// sākot no augšējā kreisā stūra atgriešanās (px + py * 3) + mat * 9; }

Atsaucoties uz PCB pikseļu pārskatu 2. darbībā, pirmā matrica ir augšējā, otrā ir uz priekšu vērstā, nākamās atrodas ap kubu, kas iet pareizajā virzienā, un pēdējā matrica ir apakšējā.

Izmantojot pievienoto kodu, jums ir jārediģē WiFi akreditācijas dati, lai tie atbilstu jūsu tīklam. Lai pareizi izmantotu lietotni Blynk APP, pirms skices atvēršanas noteikti ievietojiet abus failus (BLYNK.ino un otru ar Blynk tajā) vienā mapē. Skice satur divas dažādas cilnes. Otrs fails, kas faktiski neko nedara, nav jāaprīko ar citu cilni. Tas ir paredzēts tikai tam, lai kubs aizmigtu, kad poga netika nospiesta. Pretējā gadījumā kubs neieslīgst miegā un visu laiku uzņems strāvu.

6. darbība: APP

Kā jau minēts, kubs sākas ar vienu pogas nospiešanu. Bet tas vispār nesāksies ar WiFi funkcionalitāti. Vēl viena nospiešana, kamēr kubs jau ir ieslēgts, sāks WiFi un izveidos savienojumu ar iepriekš noteiktu tīklu. Pēc tam jūs varat izmantot BlynkAPP, lai kontrolētu kubu. Protams, jūs varat paplašināt funkcionalitāti, šai lietai ir daudz iespēju …

Šeit ir parādīts vienkāršs izkārtojuma piemērs lietotnē Blynk APP. Tas sastāv no diviem SLIDER (spilgtums un animācijas ātrums), divām STYLED BUTTON (animācijas modeļa maiņa un kuba izslēgšana), viena soļa kuba režīma maiņai, gaismas diodes, kas parāda, kura kauliņu puse ir uz augšu, un pēdējais, bet ne mazāk svarīgais rādītājs parāda akumulatora stāvokli. Visi šie logrīki APP-MCU komunikācijai izmanto virtuālās tapas. Kaut kas, lai lasītu virtuālās tapas, izmantojot MCU, ir izsaukt šo funkciju, bet V1 attiecas uz izmantoto virtuālo tapu, un paramet.asInt () satur tapas pašreizējo vērtību. Ierobežošanas funkcija ir paredzēta tikai ienākošo vērtību ierobežošanai (drošība vispirms: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = milis (); strāvas_režīms = ierobežot (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }

Lai rakstītu virtuālo tapu Blynk APP, varat izmantot šādu funkciju:

int dati = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, dati);

Jūs atradīsit vairāk informācijas par to Arduino skicē!

7. solis: izklaidējieties

Kuba projektēšana un veidošana man sagādāja lielu prieku! Tomēr man ar to ir bijušas dažas problēmas. Pirmais ir tas, ka es gribēju izmantot pastiprinātāja pārveidotāja ķēdi pirmās kuba versijas iekšpusē, lai nodrošinātu, ka WS2812 gaismas diodes darbosies ar 5 V. Par laimi, tie darbosies arī ar Lipo spriegumu aptuveni 3, 7V, jo pastiprinātāja pārveidotājs bija pārāk trokšņains un traucē LED signālu, kā rezultātā rodas neparedzēts mirgojošs kubs.

Otra milzīga problēma ir tā, ka es vēlējos izmantot bezvadu uzlādes iespēju pat otrajai versijai. Par laimi esmu pievienojis dažus uzlādes paliktņus, kas ir pieejami no kuba ārpuses, jo induktīvā jauda tiek traucēta caur PCB un sastāvdaļu GND plaknēm. Tāpēc man ir jāizveido 3D drukāts uzlādes statīvs, lai kubu varētu ievietot un dažus kontaktus piespiest pie kuba.

Ceru, ka jums patika lasīt šo pamācību un, iespējams, atradāt veidu, kā izveidot savu kubu!

Jūtieties brīvi apskatīt manu Instagram, vietni un Youtube kanālu, lai iegūtu vairāk informācijas par kubu un citiem satriecošiem projektiem!

Ja jums ir jautājumi vai kaut kas trūkst, lūdzu, informējiet mani zemāk esošajos komentāros!

Priecājieties radīt!:)

Pirmā balva PCB dizaina izaicinājumā