Anim na Sided PCB LED Dice Sa WIFI & Gyroscope - PIKOCUBE: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Kamusta mga gumagawa, gumagawa ito ng moekoe!

Ngayon nais kong ipakita sa iyo kung paano bumuo ng isang tunay na LED dice batay sa anim na PCB at 54 LEDs sa kabuuan. Sa tabi ng panloob na gyroscopic sensor na maaaring makakita ng paggalaw at posisyon ng dice, ang kubo ay may isang ESP8285-01F na siyang pinakamaliit na WiFi MCU na alam ko sa ngayon. Ang mga sukat ng MCU ay 10 hanggang 12 millimeter lamang. Ang bawat solong PCB ay may sukat na 25 ng 25 millimeter at naglalaman ng siyam na WS2812-2020 mini LED pixel. Sa tabi ng controller mayroong isang 150mAh Lipo na baterya at isang singilin na circuit sa loob ng dice. Ngunit higit pa dito …

Kung naghahanap ka para sa isang mas maliit na kubo, pagkatapos suriin ang unang bersyon na nilikha ko sa aking website. Ito ay itinapon sa epoxy dagta!

Bersyon ng Pikocube 1

Hakbang 1: Maging inspirasyon

Tangkilikin ang video!

Mahahanap mo ang halos lahat para sa kubo sa video na ito. Para sa ilang karagdagang impormasyon, disenyo, PCB at mga file ng code maaari mong suriin ang mga sumusunod na hakbang.

Hakbang 2: Disenyo ng PCB

Tulad ng nalalaman mo, ang aking paboritong software ng disenyo ng PCB ay ang Autodesk EAGLE. Iyon ang dahilan kung bakit ginamit ko rin ito para sa proyektong ito.

Sinimulan kong gumamit ng dalawang magkakaibang mga disenyo ng PCB, dahil hindi ko nais na gawing mas malaki ang kubo kaysa sa kinakailangan nito. Ang mga panlabas na hugis ng parehong PCB ay parisukat lamang ng 25x25 millimeter. Ang espesyal na bagay ng mga PCB na ito ay ang tatlong castellated hole sa bawat panig na namamahagi ng tatlong signal + 5V, GND at LED signal sa buong kubo. Ang pagkakasunud-sunod ng mga PCB ay ipinapakita sa isa sa mga iskema sa itaas. Inaasahan kong naiisip mo, ang mga may kulay na panig ay nabibilang sa sandaling ang kubo ay nakatiklop bilang isang kubo. Ang mga arrow ay minamarkahan ang linya ng signal ng WS2812.

Ang mga eskematiko, board at BOM ng parehong PCB ay nakakabit sa hakbang na ito.

Hakbang 3: Mga PCB at Sangkap

Ang buong kubo ay binubuo ng dalawang magkakaibang uri ng PCB. Ang una ay may kasamang circuit ng singilin at ang jack ng baterya ng Lipo at ang pangalawa ay naglalaman ng MCU, ang sensor at ilang circuit ng latching ng kuryente. Siyempre ang mga PCB ay may kagamitan lamang isang beses bawat isa. Ang lahat ng natitirang naglalaman lamang ng siyam na LEDs sa labas ng cube.

Ang espesyal na bagay ng PCB ay ang mga castellated hole sa bawat panig. Sa isang banda ang mga butas / solder pad ay ginagamit upang makuha ang kubo na parang isang kubo at hawakan ang lahat sa lugar at sa kabilang banda ay nagpapadala ito ng parehong lakas para sa mga LED at signal ng WS2812. Ang huli ay mas kumplikado sapagkat kailangang nasa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang bawat PCB ay may eksaktong isang input at isang output signal lamang at upang makagambala ng isang signal sa isang punto, nagdagdag ako ng ilang SMD soldering jumper pad.

Mga bahaging kakailanganin mo para sa MCU board:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• ADXL345 Gyroscope
• SMD Capacitors 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD Resistors 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD Diode SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Butang ng SMD 90deg
• WS2812 2020 LED

Mga bahagi na kakailanganin mo para sa power board:

• MCP73831 Charger IC
• SMD Capacitors 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD Resistors 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD Diode MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1.25mm 2P Connector
• WS2812 2020 LED

Hakbang 4: Pag-iipon ng Cube

Para sa lahat ng mga detalye ng pag-iipon ng kubo dapat kang mag-refer sa video sa itaas.

Ang pagtitipon sa kubo ay hindi ang pinakamadaling bahagi, ngunit para sa paggawa nito nang medyo mas madali ay dinisenyo ko ang isang maliit na tulong sa paghihinang kung saan hindi bababa sa tatlo sa anim na PCB ang maaaring magkasama. Ang paggawa nito ng dalawang beses makakakuha ka ng dalawang mga gilid ng PCB na dapat na konektado kapag gumana ang lahat. Oo, siguraduhin na lahat ay nangyayari. Hindi ko ito nasubukan sa ngayon, ngunit ang pag-unsolder ng isang PCB sa labas ng kubo ay maaaring maging mahirap.

Siguraduhin na maghinang ng tatlong PCBs bago mo ilakip ang jack ng baterya. Kung hindi man kailangan mong baguhin ang.stl file na may isang maliit na butas kung saan umaangkop ang jack.

Hakbang 5: Arduino Code

Magsisimula ang kubo sa isang hindi pinagana na WiFi upang makatipid ng ilang lakas, na tinatawag na modem sleep. Tungkol sa datasheet ng mga ESP, ang MCU ay tumatagal lamang ng 15mA habang nasa modem na pagtulog, samantalang kailangan nito ng humigit-kumulang na 70mA sa normal na mode. Mabuti para sa mga aparatong pinagagana ng baterya tulad nito. Upang makamit ito kakailanganin mo ang sumusunod na bahagi ng code bago tawagan ang pag-andar ng pag-setup.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Sa pamamagitan ng isa pang pindutin ang pindutan maaari mong gisingin ang WiFi sa pamamagitan ng pagtawag sa karaniwang pag-andar ng WiFi.begin () o sa kasong ito ang Blynk.begin () na kung saan ay ang tawag sa pag-setup para sa APP na pinili ko upang makontrol ang kubo.

Ang pag-convert ng ilang mga animasyon sa kubo ay kaunti lamang sa matematika. Ang pag-convert ng matrix sa isang pixel sa isang tukoy na panlabas na pader ay tapos na sa simpleng pagpapaandar na ito ng helper:

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

// simula sa itaas na kaliwang sulok pagbalik (px + py * 3) + banig * 9; }

Sumangguni sa pangkalahatang-ideya ng PCB pixel sa hakbang 2, ang unang matrix ay ang nangungunang isa, ang pangalawa ay ang harapan na nakaharap, ang mga susunod ay nasa paligid ng kubo na papunta sa tamang direksyon at ang huling matrix ay ang ilalim.

Kapag ginagamit ang naka-attach na code, kailangan mong i-edit ang mga kredensyal ng WiFi upang tumugma sa iyong network. Para sa wastong paggamit sa Blynk APP, tiyaking ilagay ang parehong mga file (BLYNK.ino at ang isa pang kasama nito si Blynk) sa parehong folder bago buksan ang sketch. Naglalaman ang sketch ng dalawang magkakaibang mga tab. Ang iba pang file, na talagang wala, ay hindi kailangang ma-gamit sa isa pang tab. Para lamang ito sa pagtulog sa cube kapag hindi pinindot ang pindutan. Kung hindi man ang cube ay hindi makatulog at makakakuha ng kasalukuyang sa lahat ng oras.

Hakbang 6: Ang APP

Tulad ng nasabi na, ang kubo ay nagsisimula sa isang solong pagpindot sa pindutan. Ngunit hindi ito magsisimula sa pagpapaandar ng WiFi sa lahat. Ang isa pang solong pindutin habang ang cube ay nasa ay magsisimula WiFi at kumokonekta sa isang paunang natukoy na network. Pagkatapos ay maaari mong gamitin ang BlynkAPP upang makontrol ang kubo. Siyempre maaari mong pahabain ang pagpapaandar, maraming mga posibilidad para sa bagay na ito …

Ang isang simpleng halimbawa ng layout sa loob ng Blynk APP ay ipinapakita dito. Ito ay binubuo ng dalawang SLIDER (ningning at bilis ng animasyon), dalawang NAKABUHAY NA BUTTON (baguhin ang pattern ng animasyon at ililipat ang kubo), isang HAKBANG para sa pagbabago ng cube mode, isang LED para sa pagpapakita kung aling bahagi ng dice ang pataas at huli ngunit hindi bababa sa isang GAUGE para sa ipinapakita ang katayuan ng baterya. Ang lahat ng mga widget na ito ay gumagamit ng mga virtual na pin para sa komunikasyon sa APP-MCU. Isang bagay na basahin ang mga virtual na pin sa pamamagitan ng MCU ay upang tawagan ang pagpapaandar na ito, samantalang ang V1 ay tumutukoy sa ginamit na virtual pin at param.asInt () na nagtataglay ng kasalukuyang halaga ng pin. Ang pagpipigil sa pagpapaandar ay para lamang sa paglilimita sa mga papasok na halaga (kaligtasan muna: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = millis (); current_mode = pipilitin (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }

Upang magsulat ng isang virtual pin sa Blynk APP maaari mong gamitin ang sumusunod na pagpapaandar:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, data);

Makakakuha ka ng karagdagang impormasyon dito sa loob ng Arduino sketch!

Hakbang 7: Magsaya

Ang pagdidisenyo at pagbuo ng kubo ay isang kasiya-siyang para sa akin! Gayunpaman nagkaroon ako ng ilang mga problema dito. Una ay ang nais kong gumamit ng isang boost converter circuit sa loob ng unang bersyon ng cube upang matiyak na ang WS2812 LEDs ay tatakbo sa 5V. Sa kabutihang palad tatakbo sila sa boltahe ng Lipo na humigit-kumulang 3, 7V din, dahil ang boost converter ay masyadong maingay at nakakagambala sa LED signal na nagreresulta sa isang hindi sinasadyang blinky cube.

Pangalawang malaking problema ay nais kong gumamit ng posibilidad ng pag-charge na wireless, kahit na para sa pangalawang bersyon. Sa kabutihang-palad ay nagdagdag ako ng ilang mga pad na nagcha-charge na maa-access mula sa labas ng cube dahil ang lakas ng inductive ay nababagabag sa pamamagitan ng mga eroplano ng GND ng PCB at ng mga sangkap. Samakatuwid kailangan kong lumikha ng isang 3D na naka-print na stand ng singilin, upang ang kubo ay maaaring ilagay at ang ilang mga contact ay napindot sa kubo.

Inaasahan kong nasiyahan ka sa pagbabasa ng itinuturo na ito at maaaring makahanap ng isang paraan upang makabuo ng iyong sariling kubo!

Huwag mag-atubiling suriin ang aking Instagram, Website at Youtube channel para sa karagdagang impormasyon tungkol sa kubo at iba pang mga kahanga-hangang proyekto!

Kung mayroon kang mga katanungan o may nawawala pagkatapos mangyaring ipaalam sa akin sa mga komento sa ibaba!

Magsaya sa paglikha!:)

Unang Gantimpala sa PCB Design Challenge