Bit (CRC) bit, Open Microbit-like Badge: 10 Steps

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

Χρησιμοποιήσαμε το σήμα microbit πριν από περίπου 1 χρόνο για να διδάξουμε ρομποτική. Είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για την εκπαίδευση.

Ένα από τα πιο πολύτιμα χαρακτηριστικά του είναι ότι κρατιέται στο χέρι. Και αυτή η ευελιξία το κάνει να έχει μια μεγάλη εικόνα για την εκπαιδευτική κοινότητα.

Πριν από τέσσερις μήνες ξεκινήσαμε να σχεδιάζουμε ένα μοντέλο για κατασκευαστές. Νομίζοντας ότι αν είναι επιτυχής μπορεί να γίνει ένα ανοιχτό προϊόν για τους εκπαιδευτικούς.

Τι χαρακτηριστικά θέλουμε να προσθέσουμε στο σήμα:

• Επεξεργαστής ESP32 (συμβατός με Arduino)
• IMU 6 αξόνων
• Μήτρα Neopixels RGB, 8 x 5
• Ηχείο ήχου μέσω DAC
• Δύο κουμπιά
• Θύρα επέκτασης GPIO (ανθεκτική στα 5V)

Σε όλο αυτό το διδακτικό θα εξηγήσουμε τα βήματα για την κατασκευή του.

Βήμα 1: Σχηματικός σχεδιασμός

Επισυνάπτουμε το σχηματικό σχήμα της πρώτης έκδοσης του crcbit. Έπρεπε να κάνουμε διάφορες δοκιμές στο protoboard για να προσαρμόσουμε τα εξαρτήματα.

Στο σχήμα, μπορούμε να εκτιμήσουμε την καρδιά του πίνακα που είναι ένα ESP32. Βλέπουμε επίσης το IMU 6 αξόνων, ένα μικρό κύκλωμα ενισχυτή ηχείων και δύο πλακέτες μετατροπέα λογικής στάθμης αμφίδρομης.

Τέλος, υπάρχει ολόκληρο το κύκλωμα διαχείρισης Neopixels, το οποίο διαθέτει 6 λωρίδες neopixel με 8 LED το καθένα. Μαζί με κύκλωμα ισχύος 3V3 volt που διαθέτει MOSFET για σύνδεση και αποσύνδεση μέσω GPIO που ελέγχεται από λογισμικό.

Για την παροχή ρεύματος, επιλέξαμε μια υποδοχή JST που είναι ισχυρότερη από την υποδοχή micro USB, εάν κινείται.

Βήμα 2: Σύστημα ισχύος

Καθώς ο πίνακας έχει 40 neopixel, ένα ESP32 και ένα ηχείο. Η κατανάλωση ενισχυτή είναι πολύ υψηλή.

Σε περίπτωση που ενεργοποιήσουμε τα 40 neopixels στη μέγιστη φωτεινότητα, θα ήμασταν κοντά στα 1,5 αμπέρ.

Αποφασίσαμε να τροφοδοτήσουμε την πλακέτα στα 5V. Είναι εύκολο να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε power bank. Τα 5V χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία του ESP32, το οποίο διαθέτει ήδη ρυθμιστή 3V3. Επιτρέπει επίσης τη δημιουργία σημάτων με ανεκτικότητα 5V, χάρη στο μετατροπέα στάθμης δύο κατευθύνσεων.

Για τα neopixels χρησιμοποιούμε κύκλωμα διακοπής ρεύματος και μείωσης ισχύος στα 3V3. Έτσι μειώνουμε την κατανάλωση στα 250 milliamps και μπορούμε να ελέγξουμε την ισχύ των neopixels μέσω λογισμικού.

Βήμα 3: Τι χρειαζόμαστε

Ας ετοιμάσουμε πρώτα κάποια πράγματα.

Σε όλες τις περιπτώσεις, έχουμε αναζητήσει εξαρτήματα που είναι εύκολο να συγκολληθούν και να αγοραστούν εύκολα σε τοπικά καταστήματα ηλεκτρονικών ειδών.

Ακόμα κι έτσι, ορισμένα εξαρτήματα δεν είναι εύκολο να βρεθούν και είναι καλύτερα υπομονετικά να τα παραγγείλετε στην κινεζική αγορά.

Ο κατάλογος των απαραίτητων συστατικών είναι:

• 1 x μίνι μορφή ESP32
• 2 x μετατροπείς λογικού επιπέδου αμφίδρομης κατεύθυνσης
• IMU 1 x 6 αξόνων
• 1 x ηχείο
• 1 x MOSFET ισχύος
• Πτώση τάσης 1 x 3V3
• 2 x κουμπιά
• 1 x LDR
• 6 x λωρίδες 8 Neopixels

… Και μερικά τυπικά διακριτά συστατικά

Βήμα 4: Hack in Neopixels Strips to Facility Soldering (I)

Το πιο δύσκολο μέρος για συναρμολόγηση και συγκόλληση είναι οι ταινίες Neopixels.

Για αυτό έχουμε δημιουργήσει ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο εργαλείο που διατηρεί τις 5 λωρίδες neopixels στη σωστή θέση. Με αυτόν τον τρόπο, ευθυγραμμίζονται σωστά.

Ταυτόχρονα, το εργαλείο μας επιτρέπει να συγκολλούμε μικρές μεταλλικές λωρίδες για να διευκολύνουμε τη συγκόλληση αφού οι λωρίδες είναι ανεστραμμένες.

Συνιστάται να εξασκηθείτε στο παρελθόν αφού αυτή η διαδικασία είναι δύσκολη.

Βήμα 5: Λωρίδες Hackin Neopixels για τη διευκόλυνση της συγκόλλησης (II)

Επισυνάπτουμε τα αρχεία σε μορφή STL ώστε να μπορούμε να εκτυπώσουμε το εργαλείο στερέωσης.

Δεν απαιτείται ειδική διαμόρφωση για την εκτύπωση των τμημάτων σε 3D. Είναι εύκολο να εκτυπωθούν αλλά πολύ χρήσιμα.

Βήμα 6: Προσαρμοσμένο PCB

Λόγω του αριθμού των εξαρτημάτων και του μεγέθους τους, μετακινούμαστε από το πρωτότυπο σε ένα καθολικό PCB, για να δημιουργήσουμε ένα προσαρμοσμένο PCB.

Έχουμε ανεβάσει το σχέδιο του PCB στο PCBWay για να το μοιραστούμε με την κοινότητα και όσους κατασκευαστές θέλουν να συναρμολογήσουν ένα.

Επισυνάπτουμε επίσης τα αρχεία Gerber για μεγαλύτερη ευελιξία.

Βήμα 7: Σύνδεση υλικού (προσαρμοσμένο PCB)

Εάν διαθέτουμε το προσαρμοσμένο PCB, τα υπόλοιπα εξαρτήματα συγκολλούνται εύκολα αφού όλα έρχονται με λωρίδες καρφίτσας 2,54mm.

Οι συνημμένες εικόνες έχουν καλή ανάλυση για να δουν τη θέση των εξαρτημάτων.

Βήμα 8: Λογισμικό και υλικολογισμικό

Ο πίνακας δεν απαιτεί κάποιο συγκεκριμένο λογισμικό αφού λειτουργεί απευθείας με το Arduino IDE. Απλώς πρέπει να διαμορφώσουμε το Arduino IDE ώστε να λειτουργεί με το ESP32, ένα καλό σεμινάριο που πρέπει να ακολουθήσετε βήμα προς βήμα είναι:

www.instructables.com/id/ESP32-With-Arduin…

Και για να λειτουργήσουν τα περιφερειακά πρέπει να προσθέσουμε αυτές τις βιβλιοθήκες Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Η πρώτη δοκιμή που κάναμε για να διαπιστώσουμε ότι όλα λειτουργούν σωστά είναι η καρδιά των μικροσκοπικών pixel.

Βήμα 9: Διασκεδάστε

Βήμα 10: Επόμενο…

Είναι ένα ανοιχτό έργο.

Μέχρι στιγμής το bit (CRC) είναι ακόμα απλό και ακατέργαστο. Πιστεύουμε ότι θα μεγαλώνει όλο και καλύτερα με τη βοήθεια της κοινότητας.

Και αυτός είναι ο λόγος που αρέσει στους ανθρώπους το ανοιχτό κώδικα και η κοινότητα.

Αν έχετε καλύτερη ιδέα ή είχατε κάνει κάποια βελτίωση, μοιραστείτε την!

Στην υγειά σας