MagicCube - Πατήστε για αλλαγή χρώματος: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Έργα Fusion 360 »

Καλώς ήλθατε στο πρώτο μου διδακτικό. Ελπίζω να μπορείτε να ακολουθήσετε όλα τα βήματα. Εάν υπάρχουν ερωτήσεις, ρωτήστε και θα προσθέσω το περιεχόμενο στο διδακτικό.

Η ιδέα αυτού του έργου ήταν, η κατασκευή και η ανάπτυξη ενός μικρού κύβου με ένα ιδιαίτερο αποτέλεσμα ως δώρο για τα Χριστούγεννα. Όλα τα μέλη της οικογένειάς μου πήραν ένα από αυτά και ήταν πολύ χαρούμενα που το πήραν.

Βήμα 1: Έννοια και υλικά

Η ιδέα εμπνεύστηκε από ένα άλλο έργο. Ο ίδιος ο κύβος πρέπει να έχει μικρό μέγεθος, συνολικά είναι 39mm^3.

Η ρύθμισή μου ήταν μια διαθέσιμη διεπαφή για την επαναφόρτιση του κύβου. Το πιο διαδεδομένο είναι το micro USB σήμερα.

Προστέθηκε ένας αισθητήρας LIS3DH για τη μέτρηση των βρύσεων (τον χρησιμοποίησα σε διαφορετικό έργο, οπότε είμαι εξοικειωμένος με αυτό).

Θέλω να έχω έναν φυσικό διακόπτη ON/OFF.

Επίσης αποφάσισε να χρησιμοποιήσει μερικά LED WS2812b, είναι εύχρηστα και κάνουν ωραίο φως.

Υπάρχει τώρα η δυνατότητα να αποκτήσετε ένα πλήρες κιτ ή ένα συναρμολογημένο pcb πάνω από το Tindie, εάν δεν έχετε τις δεξιότητες ή

εργαλεία για συγκόλληση και εκτύπωση αυτού του έργου.

Οι εκτυπώσεις τρυπών εκτυπώνονται με PLA από das Filament

Οι εκτυπωτές είναι Ender 2 και Ender 3 pro.

Ο κατάλογος των Υλικών είναι μακρύς, γιατί παραθέτω κάθε αντίσταση. Σχεδόν όλα τα μέρη είναι μέρη SMD.

Εργαλεία που χρειάζεστε:

• συγκολλητικό σίδερο
• Τρισδιάστατος εκτυπωτής
• υπολογιστή με Arduino IDE
• USBTinyISP (Αυτό ή αυτό είναι δοκιμασμένο)
• Κόλλα
• Πιστόλι θερμού αέρα ή φούρνος μικρής επαναφοράς
• πάστα συγκόλλησης

Λογαριασμός Υλικών:

• 1x PCB PCBway ή συναρμολογημένο PCB
• 1x ATmega328P-AU Digikey
• 16 MHz κρύσταλλο Digikey
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x πράσινο LED (0603) Digikey
• 1x LED πορτοκαλί (0603) Digikey
• Μπαταρία 1x με βύσμα picoblade molex (503035 ή 303035 ή 603030)
• 1x TP5400 Aliexpress
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x θύρα Micro USB Digikey
• Διακόπτης διαφάνειας 1x Digikey
• 1x συνδετήρας molex 2p Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• 1x 4, 7uH επαγωγέας (3015) Digikey
• 1x δίοδος SS32 Digikey
• 2x τρανζίστορ BSS138 Digikey
• Αντίσταση 7x 10k Ohm (0603)
• 4x 1uF καπάκι (0603)
• 7x 100nF καπάκι (0603)
• 4x 22uF καπάκι (0805)
• 2x καπάκι 10uF (0805)
• 1x 4, 7uF Tantalcap (3216A)
• 1x αντίσταση 330 Ohm (0603)
• 1x αντίσταση 500k Ohm (0603)
• Αντίσταση 3x 5k Ohm (0603)

Όταν αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε τον προσαρμογέα προγραμματισμού, τότε χρειάζεστε επίσης pogo-pins.

Κάτι σαν αυτό: Pogo Pins

Η διάμετρος πρέπει να είναι 2 mm και μήκος 3 mm. Στη συνέχεια, ταιριάζουν μέσα στις οπές και συνδέονται τέλεια με το PCB.

Βήμα 2: Θήκη με 3D εκτύπωση

Η θήκη σχεδιάστηκε στο Autodesk Fusion360. Έκανα όλα τα βήματα εκεί, το περίβλημα, ο σχεδιασμός του προσαρμογέα για τις καρφίτσες pogo και επίσης το βασικό σχήμα του PCB!

Υπάρχει μια ωραία λειτουργία εξαγωγής και συνεργασίας στα Fusion360 και Eagle, ώστε να μπορείτε να τραβάτε και να προωθείτε τις αλλαγές του PCB από το ένα πρόγραμμα στο άλλο.

Μάθετε πώς λειτουργεί αυτό παρακολουθώντας ένα βίντεο στο youtube:

Fusion360 PCB Shape

Επιλέγω τις ρυθμίσεις εκτύπωσης για να έχω λιγότερα πράγματα όταν εκτυπώνεται η θήκη. Όλα έχουν σχεδιαστεί για να μην έχουν μεγάλη υποστήριξη και καλή ποιότητα εκτύπωσης. Μόνο ο διακόπτης ισχύος χρειάζεται κάποια υποστήριξη, αλλά είναι πραγματικά μικροσκοπικός. Είναι καλύτερα να το εκτυπώσετε με Brim.

• Στρώμα 0,15
• Πάχος τοίχων 2
• Συμπλήρωση 20%

Βήμα 3: Διάταξη PCB

Η διάταξη PCB δεν έχει υψηλή πολυπλοκότητα. Όλα τα βήματα έγιναν με το Autodesk Eagle.

Υπάρχουν μερικές βασικές ενότητες που βασίζονται σε:

• ATmega328P βασισμένο σε Arduino Nano
• Δύο τρανζίστορ BSS138 για μετατόπιση στάθμης
• Τρία LED WS2812b
• Διαχείριση μπαταρίας και κύκλωμα ισχύος
• το επιταχυνσιόμετρο
• δυνατότητα συγκόλλησης μιας κεφαλής 3x1 στον πίνακα για σειριακή σύνδεση

Βήμα 4: Συγκόλληση

Όταν το συγκολλάτε με φούρνο ανανέωσης, είναι πολύ πιο εύκολο να φτιάξετε ένα στένσιλ ή να το αγοράσετε. Διαφορετικά θα περάσετε πολύ χρόνο βάζοντας την πάστα συγκόλλησης στα τακάκια. Συνιστάται να χρησιμοποιείτε φούρνο ανανέωσης.

Χρησιμοποιήστε κόλλα συγκόλλησης χαμηλής θερμοκρασίας, επειδή τα LED ενδέχεται να προκαλέσουν ζημιά σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό ήταν ένα δύσκολο μάθημα για μένα και η μεταπώληση αυτών των LED δεν είναι πολύ διασκεδαστική.

Πώς να εφαρμόσετε κόλλα συγκόλλησης στα pcbs;

Επίσης εδώ είναι ένα χρήσιμο βίντεο από το youtube: Πώς να εφαρμόσετε πάστα συγκόλλησης

Αφού εφαρμόσετε την πάστα συγκόλλησης, πρέπει να τοποθετήσετε τα μέρη στη σωστή θέση. Παρατήρησα ότι είναι πολύ πιο εύκολο να τοποθετήσετε τα μέρη έχοντας μια διάταξη με τις τιμές των εξαρτημάτων. Έτσι έφτιαξα το PCB με τις τιμές των μερών και μπορείτε να το κατεβάσετε. Όταν ένα μέρος δεν είναι σαφές, επιτρέψτε μου τώρα.

LED7 = πράσινο

LED3 = πράσινο

LED4 = πορτοκαλί

Κατά την τοποθέτηση των IC, προσέξτε τις σημάνσεις της συσκευασίας! Λάθος τρόπος συγκόλλησης μπορεί να προκαλέσει ζημιά στον πίνακα και τα εξαρτήματά σας!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

Μετά τη συγκόλληση σε φούρνο ανανέωσης, πρέπει να κολλήσετε τα 4 σημεία στερέωσης της θύρας micro USB, διαφορετικά θα σπάσει και θα μπορούσε να καταστρέψει τα ίχνη του PCB σας.

Βήμα 5: Προγραμματισμός του πίνακα σας

Για αυτό το βήμα χρειάζεστε:

• USBTinyISP
• Σύρματα και κολλητήρι
• Pogo Pins (προαιρετικά)
• Τρισδιάστατος προσαρμογέας για προγραμματισμό (προαιρετικό)
• Arduino IDE

Για να προγραμματίσετε το Atmega στο pcb, χρειάζεστε τον προγραμματιστή USBTinyISP. Είναι δυνατός μόνο ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή με διεπαφή ISP. Δεν υπάρχει μετατροπέας USB σε σειριακό στο pcb, επομένως ο προγραμματισμός με τη θύρα micro USB δεν είναι δυνατός.

Στην κάτω πλευρά του pcb μπορείτε να δείτε τεστ ελέγχου με τις διαφορετικές ενδείξεις για τη διεπαφή ISP. Υπάρχουν δύο επιλογές τώρα, συγκόλληση καλωδίων σε αυτά τα μαξιλάρια ή χρήση pogo-pins για σύνδεση σε αυτά.

Στην περίπτωσή μου χρησιμοποίησα μερικές καρφίτσες pogo επειδή κατασκευάζω περισσότερες από μία. Ο προσαρμογέας που μπορείτε να βρείτε ως αρχείο.stl για εκτύπωση και λήψη των σωστών θέσεων για τις καρφίτσες pogo.

Αφού συνδέσετε τον προγραμματιστή μέσω της διεπαφής ISP στο pcb, μπορείτε να ξεκινήσετε το Arduino IDE.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Ο μικροελεγκτής δεν θα εμφανίζεται ως σειριακή θύρα στο Arduino IDE

Τροποποιήστε τις ρυθμίσεις του πίνακα σας στα εργαλεία:

• Επιλέξτε "Arduino Nano" ως πίνακα Arduino
• Μην επιλέξετε καμία θύρα!
• Αλλαγή προγραμματιστή σε "USBtinyISP"

Ρίξτε μια ματιά στις εικόνες.

Τώρα είστε έτοιμοι να προγραμματίσετε το ATmega!

1. Burning Bootloader
2. Προγραμματισμός

Πρώτα πρέπει να κάψετε το bootloader. Αυτό το βήμα θα κάψει τις ασφάλειες και αφήνει τον μικροελεγκτή να θυμηθεί ποιος είναι. Για αυτό επιλέξτε στο Arduino IDE στην ενότητα "εργαλεία" -> "Burn Bootloader".

Ενώ αυτό, το LED7 στο PCB θα πρέπει να δείχνει μια συμπεριφορά που αναβοσβήνει. Μετά την επιτυχή καύση, η λυχνία LED αναβοσβήνει με σταθερή συχνότητα. Συγχαρητήρια, ο πίνακας σας είναι έτοιμος.

Βήμα 6: Συναρμολόγηση και λειτουργίες

Συναρμολόγηση

Όταν όλα τα μέρη εκτυπώνονται και το pcb έχει προγραμματιστεί επιτυχώς, μπορείτε να συναρμολογήσετε τον κύβο. Για αυτό το βήμα χρειάζεστε την κόλλα. Λόγω του μικρού μεγέθους πειραματιζόταν με snap fit συνδέσμους, αλλά δεν είχα αρκετό χρόνο μέχρι τα Χριστούγεννα. Η απόφαση να το κολλήσετε μαζί ήταν επίσης καλή.

Για τη συναρμολόγηση, ρίξτε μια ματιά στις εικόνες. Δείχνουν επίσης κάθε βήμα.

1.) Συνδέστε την μπαταρία με το PCB, μερικές φορές είναι ευκολότερο να τοποθετήσετε την μπαταρία πρώτα στη βάση.

2.) Τοποθετήστε το PCB στη βάση. Το PCB χωράει μόνο σε μία θέση, οπότε δεν υπάρχει δυνατότητα να το τοποθετήσετε με λάθος τρόπο. Μπορείτε να διορθώσετε το PCB με κάποια θερμή κόλλα, από το ότι το επιταχυνσιόμετρο λειτουργεί καλύτερα, γιατί δεν υπάρχει κουδουνίστρα του PCB.

3.) Τοποθετήστε το διακόπτη. Για να ελέγξετε αν ο διακόπτης είναι σωστά τοποθετημένος, μπορείτε να τον ενεργοποιήσετε και να τον απενεργοποιήσετε.

4.) Πάρτε λίγη κόλλα στην άκρη της βάσης, η οποία θα είναι μέσα στον κύβο. Προσέξτε να μην κολλήσετε τον διακόπτη διαφάνειας. Δεν χρειάζεται πολύ κόλλα.

5.) Συνδέστε τη βάση και το Lightcube μαζί και ενώ στεγνώνει η κόλλα, βάλτε κάτι βαρύ σε αυτό.

6.) Όταν στεγνώσει η κόλλα, φορτίστε την μπαταρία και απολαύστε:)

Λειτουργίες

Όταν η κόλλα στεγνώσει και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κύβο σας, εδώ είναι οι βασικές λειτουργίες:

• Φόρτιση - Πορτοκαλί LED κατά τη φόρτιση
• Φόρτιση - Πράσινο LED όταν ολοκληρωθεί η φόρτιση
• Σύρετε το διακόπτη για να ενεργοποιήσετε/απενεργοποιήσετε το MagicCube
• Πατήστε μία φορά για αλλαγή χρώματος
• Πατήστε δύο φορές για να απενεργοποιήσετε τα LED
• Μπορείτε να πατήσετε σε ένα τραπέζι ή γραφείο όπου βρίσκεται το MagicCube
• Καλα να περνατε

Δευτέρα στο διαγωνισμό Make it Glow 2018