EFM8BB1 Kinetic Light Triangles: 14 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εμπνεύστηκα να τα φτιάξω αφού είδα τα ελαφριά τρίγωνα Nanoleaf στο κατάστημα, αλλά απογοητεύτηκα όταν είδα ότι κάθε κεραμίδι κόστιζε είκοσι δολάρια! Ξεκίνησα να φτιάξω ένα ισοδύναμο προϊόν, αλλά να κρατήσω την τιμή ανά κεραμίδι γύρω στα τρία με τέσσερα δολάρια. Αυτό το έργο δεν είναι πλήρες, καθώς πρέπει ακόμα να φτιάξω τα PCB ελεγκτή, αλλά αυτή τη στιγμή έχω 50 πλακίδια συναρμολογημένα και λειτουργούν.

Έχω δει άλλα έργα που προσπαθούν να αναπαράγουν αυτό το προϊόν, αλλά κανένα από αυτά που έχω δει μέχρι στιγμής δεν επιτρέπει να συνδεθεί οποιοδήποτε πλακίδιο προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, επιτρέποντας πιο πολύπλοκα σχέδια και εύκολη αναδιάταξη.

Αυτό είναι το πρώτο μου οδηγίες, παρακαλώ αφήστε ένα σχόλιο εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις!

Προμήθειες

Κάθε πλακίδιο απαιτεί:

• 1x μικροτσίπ EFM8BB10F8G-A-QFN20 (Digikey)
• 9x LEDs WS2812E (LCSC)
• 1x AMS1117 5.0v ρυθμιστής τάσης (LCSC)
• 1x ρυθμιστής τάσης AMS1117 3.3v (LCSC)
• 1x δίοδος SOD-123 1N4148 (LCSC)
• 1x αντίσταση 10k 8050 (LCSC)
• Κεραμικός πυκνωτής 11x 0.1uf 8050 (LCSC)
• Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές 2x 10uf 16v επιφανείας (LCSC)
• 1x προσαρμοσμένο PCB (JLCPCB)
• 12x TE Connectivity 2329497-2 PCB Spring Fingers για περίβλημα
• 1x Linker PCB

Ο ελεγκτής (σε εξέλιξη) απαιτεί:

• 1x ESP32 DevKit-C
• Τροφοδοσία 1x 12V
• 1x βήμα DC-DC (για τροφοδοσία του ESP32)
• 1x αντίσταση 10K ohm
• Δίοδος 1x 1n4148
• 2x κουμπιά SPST (LCSC)

Εργαλεία:

• Συγκολλητικό σίδερο
• Ξαναβάζουμε φούρνο
• 3D εκτυπωτής (για περίβλημα)
• Προγραμματιστής J-link EDU
• Απογυμνωτές καλωδίων / κοπτικά / ανάμεικτα σύρματα (για την κατασκευή ιμάντα προγραμματισμού)
• Τσιμπιδάκι λεπτής άκρης για συναρμολόγηση
• Κενή κάρτα PVC για επάλειψη κόλλας συγκόλλησης
• Πάστα συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο ή χωρίς μόλυβδο

Βήμα 1: Παραγγείλετε PCB

Το PCB πλακιδίων σχεδιάστηκε σε EasyEDA και στάλθηκε στο JLCPCB για κατασκευή. Παρήγγειλα 50 PCB επειδή ήταν πραγματικά φθηνότερο να παραγγείλετε 50 από ό, τι ήταν να παραγγείλετε μόνο 10 από αυτά. Το PCB χωρίστηκε σε 3 κομμάτια για να διατηρήσει το κόστος παραγωγής χαμηλό.

Χρησιμοποίησα τις επιλογές παραγωγής του

• Πάχος 1,6mm
• Φινίρισμα επιφάνειας HASL
• 1oz χαλκός
• Λευκή κολλητική μάσκα

Έχω ακούσει ότι μπορείτε να συνδέσετε τις παραγγελίες σας JLCPCB και LCSC, ώστε να πληρώνετε τα μεταφορικά μόνο μία φορά, αλλά δεν μπόρεσα να το καταλάβω. Χρησιμοποίησα τη φθηνότερη επιλογή αποστολής και τα δύο πακέτα ήρθαν εντός δύο εβδομάδων από την ημερομηνία παραγγελίας.

Ο σχεδιασμός συνδέεται εδώ

Βήμα 2: Προετοιμασία χώρου εργασίας

Τοποθετήστε ένα από τα PCB πλακιδίων σε ένα τραπέζι που δεν σας πειράζει να λερώσετε και κολλήστε δύο άλλα PCB δίπλα του για να το κρατήσετε στη θέση του όπως στην παραπάνω εικόνα. Στη συνέχεια, κολλήστε το στένσιλ με ταινία Kapton και βεβαιωθείτε ότι οι οπές είναι ευθυγραμμισμένες με τα εκτεθειμένα μαξιλάρια στο PCB.

Βήμα 3: Επικόλληση συγκολλήσεων

Προσθέστε πάστα συγκόλλησης στο πάνω μέρος του stencil. Χρησιμοποίησα αυτό. Απλώστε την κόλλα συγκόλλησης γύρω από το στένσιλ χρησιμοποιώντας μια παλιά πιστωτική κάρτα ή κάτι παρόμοιο. Βεβαιωθείτε ότι συμπληρώνονται και οι μικροσκοπικές τρύπες για το μικροτσίπ.

Πριν σηκώσετε το στένσιλ, προσπαθήστε να επαναφέρετε όσο περίσσεια επικόλλησης επάνω στην κάρτα spreader για να το χρησιμοποιήσετε ξανά αν φτιάχνετε περισσότερα από ένα πλακάκια (αυτό το υλικό είναι ακριβό $ $ $)

Σηκώστε το στένσιλ σηκώνοντας προσεκτικά τη μία γωνία και αφαιρώντας την ταινία. Μόλις σηκώσετε μια περιοχή προς τα πάνω, προσπαθήστε να μην την επαναφέρετε προς τα κάτω καθώς θα μπορούσε να λερώσει λίγο από την πάστα.

Το PCB σας θα πρέπει τώρα να μοιάζει με την παραπάνω εικόνα.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση

Αφού επανατοποθετήσετε το PCB, διαχωρίστε τις πλευρές του κεραμιδιού λυγίζοντας και σπάζοντας τις γλωττίδες που συγκρατούν τις διαφορετικές πλευρές στη θέση τους. Στη συνέχεια, τρίψτε τυχόν περίσσεια PCB που έχει απομείνει σπάζοντας τις γλωττίδες, ώστε να είναι πιο εύκολο να χωρέσετε στο τυπωμένο περίβλημα.

Στη συνέχεια, βρείτε τις δύο πλευρές με το γράμμα "Β" και κολλήστε και τα 7 πλαϊνά μαξιλάρια μαζί. Η υπόλοιπη πλευρά μπορεί να πάει μόνο με έναν τρόπο και να το κολλήσει επίσης.

Το κεραμίδι πρέπει να μοιάζει με τις παραπάνω εικόνες.

Βήμα 7: Συνδέστε το συναρμολογημένο πλακάκι στον προγραμματιστή

ΠΡΙΝ ΣΥΝΔΕΣΕΤΕ ΤΟ ΠΛΑΚΑΚΙ ΣΤΟ JLINK, ΑΝΟΙΞΤΕ ΤΟ JMM COMMANDER ΚΑΙ ΤΥΠΟΥ "power on perm" ΓΙΑ ΝΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΤΕ ΤΗΝ ΕΞΟΔΟ 5V

Το J-Link Commander περιλαμβάνεται στο πακέτο λογισμικού και τεκμηρίωσης που διατίθεται εδώ

Κάθε πλακίδιο έχει μια ακατοίκητη κεφαλίδα ακριβώς πάνω από το μικροτσίπ με την ετικέτα Debug. Αυτή η κεφαλίδα εκθέτει τη διεπαφή προγραμματισμού C2 που είναι συμβατή με το Segger J-Link. Χρησιμοποιώ την έκδοση EDU επειδή είναι πανομοιότυπη με τις εκδόσεις με τις υψηλότερες τιμές, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εμπορικά προϊόντα, στα οποία δεν εμπίπτει. Παρήγγειλα το δικό μου από το SparkFun για 72 $ συμπεριλαμβανομένης της αποστολής.

Η καρφίτσα 1 στην υποδοχή είναι η μόνη με τετράγωνο μαξιλάρι στο PCB.

Βήμα 8: Προετοιμάστε το IDE & Build Firmware Binary

Κατεβάστε το Simplicity Studio 4 από εδώ και εγκαταστήστε το. Συνδεθείτε ή εγγραφείτε σε λογαριασμό Silicon Labs για να αποκτήσετε πρόσβαση στην εργαλειοθήκη EFM8. Στη συνέχεια, κατεβάστε τον κωδικό έργου από εδώ και εισαγάγετε τον στο IDE. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στο εικονίδιο σφυρί στη γραμμή εργαλείων και δημιουργήστε το έργο.

Θα πρέπει να λάβετε ένα μήνυμα "Τέλος ολοκλήρωσης". Εάν εμφανιστεί ένα μήνυμα που σας ζητά να εισαγάγετε ένα κλειδί άδειας χρήσης για τον μεταγλωττιστή Keil, απλώς κάντε κλικ στην παράβλεψη (ή μπορείτε να το ενεργοποιήσετε αν θέλετε, είναι δωρεάν)

Βήμα 9: Μεταφόρτωση υλικολογισμικού

Κάντε κλικ στο κουμπί στη γραμμή εργαλείων που μοιάζει με σφραγίδα πάνω από ένα τσιπ "Flash Programmer". Στη συνέχεια, αναζητήστε το ενσωματωμένο αρχείο hex και επιλέξτε αυτό. Κάντε κλικ στο "Πρόγραμμα" και αποδεχτείτε τους όρους της άδειας J-Link EDU. Στη συνέχεια, βεβαιωθείτε ότι δεν λαμβάνετε μήνυμα σφάλματος και ότι τα led στον πίνακα θα πρέπει να ανάβουν σε χαμηλό λευκό για να σας ενημερώσουν ότι έχει προγραμματιστεί με επιτυχία.

Βήμα 10: (Προαιρετικό) Δοκιμή PCB

Για αυτό το βήμα, θα χρειαστεί να ενεργοποιήσετε τη θύρα Virtual COM στο J-Link σας ανοίγοντας το J-Link Configurator και επιλέγοντας τον συνημμένο προγραμματιστή.

Συνδέστε τη γραμμή "DAT" από τη μία πλευρά των πλακιδίων στο κύκλωμα που επισυνάπτεται στις παραπάνω φωτογραφίες.

Ανοίξτε μια σειριακή οθόνη με 112500 baud 8N1 και χρησιμοποιήστε αυτές τις εντολές

• 0x08 0xFF 0xFF 0x00 0xFF 0x0A
  • 0x08 είναι η εντολή "set color"
  • 0xFF είναι "όλα τα κεραμίδια"
  • 0xFF 0x00 0xFF είναι το χρώμα
  • 0x0A είναι ένας χαρακτήρας νέας γραμμής

Το κεραμίδι πρέπει τώρα να είναι μοβ. Εάν όχι, ελέγξτε ξανά ότι η δίοδος έχει συνδεθεί σωστά και δοκιμάστε ξανά.

Βήμα 11: Περίβλημα εκτύπωσης 3D

Σχεδίασα το περίβλημα να είναι αρχικά καλούπι με έγχυση για να εξοικονομήσω χρόνο αντί για τρισδιάστατη εκτύπωση κάθε πλακιδίου, αλλά όταν το κόστος για μόνο 50 περιβλήματα έφτασε τα 6000 $, αποφάσισα να απορρίψω αυτήν την ιδέα. Το περίβλημα σχεδιάστηκε στο Inventor 2021 και έχει δύο μέρη, μια βάση και τον πάνω διαχύτη. Η βάση έχει οπές στα πλαϊνά για να επιτρέψει τη σύνδεση πλακιδίων με τα συνδετικά PCB (συνδεδεμένα παρακάτω) ή καλώδια. Εάν ακολουθήσετε τη διαδρομή χρήσης των συνδετήρων PCB, θα χρειαστείτε 12 από αυτά ανά πλακίδιο για να επιτρέψετε στα PCB να συνδεθούν μεταξύ τους.

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, μπορείτε να επιδείξετε τη μηχανική πίσω από αυτά τα κεραμίδια κάνοντας ένα κινητικό γλυπτό και συνδέοντας τα πλακίδια μαζί με χάλκινο σύρμα. Απλά βεβαιωθείτε ότι τα καλώδια δεν βραχυκυκλώνουν!

Τύπωσα 20 περιβλήματα και διαπίστωσα ότι αυτά τα πλακίδια εκτυπώνουν καλά έως 150mm/sec χωρίς σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας, γεγονός που επιτρέπει περίπου 60% μείωση του χρόνου εκτύπωσης.

Ξέχασα να τραβήξω φωτογραφίες από αυτό το βήμα, αλλά απλά τοποθετήστε το ολοκληρωμένο PCB στη βάση και κουμπώστε το επάνω μέρος.

Βήμα 12: Σύνδεση πλακιδίων

Το PCB σύνδεσης πλακιδίων είναι διαθέσιμο εδώ. Αυτά τοποθετούνται στα περιβλήματα και χρησιμοποιούν αυτούς τους συνδετήρες. Βεβαιωθείτε ότι οι δύο πλευρές ευθυγραμμίζονται.

Βήμα 13: Ελεγκτής

Το λογισμικό ελεγκτή βρίσκεται σε εξέλιξη και θα ενημερωθεί εδώ. Ακολουθήστε το σχηματικό διάγραμμα για να συνδέσετε το ESP32 σε ένα από τα πλακίδια. Ανεβάστε το λογισμικό χρησιμοποιώντας το PlatformIO και συνδεθείτε στο σημείο πρόσβασης WiFi για να συνδέσετε τα πλακίδια στο WiFi σας.

Βήμα 14: Τέλος

Τοποθετήστε τα πλακάκια με όποιον τρόπο επιλέξετε, έχω βάλει κύκλους στο πίσω μέρος του περιβλήματος για να τοποθετηθεί κολλητική ταινία.

Απολαμβάνω! Αφήστε ένα σχόλιο εάν έχετε ερωτήσεις.

Δευτέρα στην πρόκληση φωτισμού