Πίνακας περιεχομένων:
- Βήμα 1: Εμπνευστείτε
- Βήμα 2: Σχεδιασμός PCB
- Βήμα 3: PCB και εξαρτήματα
- Βήμα 4: Συναρμολόγηση του κύβου
- Βήμα 5: Κωδικός Arduino
- Βήμα 6: Η εφαρμογή
- Βήμα 7: Διασκεδάστε
Βίντεο: Έξι όψεις PCB LED ζάρια με WIFI & γυροσκόπιο - PIKOCUBE: 7 βήματα (με εικόνες)
2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32
Γεια σας κατασκευαστές, είναι κατασκευαστής moekoe!
Σήμερα θέλω να σας δείξω πώς να φτιάξετε ένα πραγματικό ζάρι LED βασισμένο σε έξι PCB και 54 LED συνολικά. Δίπλα στον εσωτερικό γυροσκοπικό του αισθητήρα που μπορεί να ανιχνεύσει κίνηση και θέση ζαριών, ο κύβος διαθέτει ESP8285-01F που είναι το μικρότερο WiFi MCU που γνωρίζω μέχρι τώρα. Οι διαστάσεις του MCU είναι μόλις 10 επί 12 χιλιοστά. Κάθε μεμονωμένο PCB έχει διαστάσεις 25 επί 25 χιλιοστά και περιέχει εννέα μίνι pixel WS2812-2020. Δίπλα στο χειριστήριο υπάρχει μια μπαταρία Lipo 150mAh και ένα κύκλωμα φόρτισης μέσα στο ζάρι. Περισσότερα όμως για αυτό αργότερα…
Εάν ψάχνετε για έναν ακόμη μικρότερο κύβο, ελέγξτε την πρώτη έκδοση που έχω δημιουργήσει στον ιστότοπό μου. Είναι χυμένο σε εποξειδική ρητίνη!
Pikocube έκδοση 1
Βήμα 1: Εμπνευστείτε
Απολαύστε το βίντεο!
Σε αυτό το βίντεο θα βρείτε σχεδόν τα πάντα για τον κύβο. Για περισσότερες πληροφορίες, σχεδιασμό, PCB και αρχεία κώδικα, μπορείτε να δείτε τα παρακάτω βήματα.
Βήμα 2: Σχεδιασμός PCB
Όπως ίσως γνωρίζετε, το αγαπημένο μου λογισμικό σχεδιασμού PCB είναι το Autodesk EAGLE. Γι 'αυτό το έχω χρησιμοποιήσει και για αυτό το έργο.
Ξεκίνησα να χρησιμοποιώ δύο διαφορετικά σχέδια PCB, επειδή δεν θέλω να κάνω τον κύβο μεγαλύτερο από όσο πρέπει. Τα εξωτερικά σχήματα και των δύο PCB είναι απλά τετράγωνα 25x25 χιλιοστών. Το ιδιαίτερο πράγμα αυτών των PCB είναι οι τρεις καστελιωμένες οπές σε κάθε πλευρά που διανέμουν τα τρία σήματα +5V, GND και το σήμα LED σε όλο τον κύβο. Η σειρά των PCB φαίνεται σε ένα από τα παραπάνω σχήματα. Ας ελπίσουμε ότι μπορείτε να φανταστείτε, οι χρωματιστές πλευρές ανήκουν όταν ο κύβος διπλωθεί ως κύβος. Τα βέλη σηματοδοτούν τη γραμμή σήματος WS2812.
Τα σχήματα, οι πίνακες και τα BOM και των δύο PCB επισυνάπτονται σε αυτό το βήμα.
Βήμα 3: PCB και εξαρτήματα
Ολόκληρος ο κύβος αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους PCB. Το πρώτο έρχεται με το κύκλωμα φόρτισης και την υποδοχή μπαταρίας Lipo και το δεύτερο περιέχει το MCU, τον αισθητήρα και κάποιο κύκλωμα ασφάλισης ισχύος. Φυσικά τα PCB είναι εξοπλισμένα μόνο μία φορά το καθένα. Όλα τα υπόλοιπα απλώς περιέχουν τα εννέα LED στο εξωτερικό του κύβου.
Το ιδιαίτερο πράγμα των PCB είναι οι καστελιωμένες τρύπες σε κάθε πλευρά. Από τη μία αυτές οι οπές/μαξιλάρια συγκόλλησης χρησιμοποιούνται για να κάνουν τον κύβο να μοιάζει με κύβο και να κρατά τα πάντα στη θέση τους και από την άλλη μεταδίδει τόσο την ισχύ για τα LED όσο και το σήμα WS2812. Το Latter είναι πιο περίπλοκο γιατί πρέπει να είναι σε συγκεκριμένη σειρά. Κάθε PCB έχει ακριβώς μία είσοδο και ένα σήμα εξόδου μόνο και για να διακόψω ένα σήμα σε ένα σημείο, πρόσθεσα μερικά μαξιλάρια βραχυκυκλωτή συγκόλλησης SMD.
Μέρη που θα χρειαστείτε για την πλακέτα MCU:
- ESP8285-01F WiFi MCU
- Γυροσκόπιο ADXL345
- SMD Capacitors 0603 (100n, 1μ, 10μ)
- SMD Resistors 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
- SMD Δίοδος SOD123 1N4148
- SMD LED 0805
- SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
- SMD LDO MCP1700
- SMD 90deg κουμπί
- WS2812 2020 LED
Ανταλλακτικά που θα χρειαστείτε για τον πίνακα τροφοδοσίας:
- IC φορτιστή MCP73831
- SMD Capacitors 0603 (100n, 1μ, 10μ)
- SMD Resistors 0603 (1k, 5k, 10k)
- Δίοδος SMD MBR0530
- SMD LED 0805
- SMD Mosfet (IRLML2244)
- JST 1,25mm 2P συνδετήρας
- WS2812 2020 LED
Βήμα 4: Συναρμολόγηση του κύβου
Για όλες τις λεπτομέρειες της συναρμολόγησης του κύβου θα πρέπει να ανατρέξετε στο παραπάνω βίντεο.
Η συναρμολόγηση του κύβου δεν είναι το πιο εύκολο μέρος, αλλά για να το κάνω λίγο πιο εύκολο, έχω σχεδιάσει ένα μικρό βοήθημα συγκόλλησης, όπου τουλάχιστον τρία από τα έξι PCB μπορούν να κολληθούν μαζί. Εάν το κάνετε δύο φορές, θα έχετε δύο άκρες PCB που πρέπει να συνδεθούν μόλις όλα λειτουργούν. Ναι, βεβαιωθείτε ότι όλα γίνονται. Δεν το έχω δοκιμάσει μέχρι στιγμής, αλλά το ξεκόλλημα ενός PCB έξω από τον κύβο θα μπορούσε να είναι δύσκολο.
Βεβαιωθείτε ότι έχετε κολλήσει τρία PCB μαζί πριν συνδέσετε την υποδοχή μπαταρίας. Διαφορετικά, πρέπει να τροποποιήσετε το αρχείο.stl με μια μικρή τρύπα όπου ταιριάζει ο γρύλος.
Βήμα 5: Κωδικός Arduino
Ο κύβος θα ξεκινήσει με ένα απενεργοποιημένο WiFi για εξοικονόμηση ενέργειας, η οποία ονομάζεται modem sleep. Όσον αφορά το φύλλο δεδομένων ESP, το MCU παίρνει μόνο 15mA ενώ βρίσκεται σε σύγχρονο ύπνο, ενώ χρειάζεται περίπου 70mA σε κανονική λειτουργία. Καλό για συσκευές με μπαταρία όπως αυτή. Για να το επιτύχετε αυτό, θα χρειαστείτε το ακόλουθο τμήμα κώδικα πριν καλέσετε τη λειτουργία ρύθμισης.
void preinit () {
ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }
Με ένα άλλο πάτημα κουμπιού μπορείτε να ξυπνήσετε το WiFi καλώντας την τυπική λειτουργία WiFi.begin () ή σε αυτήν την περίπτωση το Blynk.begin () που είναι η κλήση εγκατάστασης για την εφαρμογή που έχω επιλέξει για τον έλεγχο του κύβου.
Η μετατροπή ορισμένων κινούμενων εικόνων στον κύβο είναι λίγα μαθηματικά. Η μετατροπή μήτρας σε εικονοστοιχείο σε συγκεκριμένο εξωτερικό τοίχο γίνεται με αυτήν την απλή συνάρτηση βοηθού:
int get_pixel (int mat, int px, int py) {
// ξεκινώντας από την επάνω αριστερή γωνία επιστροφή (px + py * 3) + mat * 9; }
Αναφερόμενοι στην επισκόπηση των εικονοστοιχείων PCB στο βήμα 2, η πρώτη μήτρα είναι η κορυφαία, η δεύτερη είναι η μπροστινή προς την άλλη, οι επόμενες βρίσκονται γύρω από τον κύβο προς τη σωστή κατεύθυνση και η τελευταία μήτρα είναι η κάτω.
Όταν χρησιμοποιείτε τον συνημμένο κώδικα, πρέπει να επεξεργαστείτε τα διαπιστευτήρια WiFi για να ταιριάζει με το δίκτυό σας. Για σωστή χρήση με το Blynk APP, φροντίστε να βάλετε και τα δύο αρχεία (BLYNK.ino και το άλλο με το Blynk σε αυτό) στον ίδιο φάκελο πριν ανοίξετε το σκίτσο. Το σκίτσο περιέχει δύο διαφορετικές καρτέλες. Το άλλο αρχείο, το οποίο στην πραγματικότητα δεν κάνει τίποτα, δεν χρειάζεται να είναι εξοπλισμένο με άλλη καρτέλα. Είναι μόνο για να κάνει τον κύβο να κοιμηθεί όταν δεν πατήθηκε το κουμπί. Διαφορετικά, ο κύβος δεν θα κοιμηθεί και θα ρέει συνεχώς.
Βήμα 6: Η εφαρμογή
Όπως ήδη ειπώθηκε, ο κύβος ξεκινά με ένα μόνο πάτημα κουμπιού. Αλλά δεν θα ξεκινήσει καθόλου με τη λειτουργία WiFi. Ένα άλλο μόνο πάτημα ενώ ο κύβος είναι ήδη ενεργοποιημένος θα ξεκινήσει το WiFi και θα συνδεθεί σε ένα προκαθορισμένο δίκτυο. Μετά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το BlynkAPP για να ελέγξετε τον κύβο. Φυσικά μπορείτε να επεκτείνετε τη λειτουργικότητα, υπάρχουν πολλές δυνατότητες για αυτό το πράγμα…
Ένα απλό παράδειγμα διάταξης μέσα στην εφαρμογή Blynk φαίνεται εδώ. Αποτελείται από δύο SLIDER (φωτεινότητα και ταχύτητα κινούμενης εικόνας), δύο STYLED BUTTON (αλλαγή μοτίβου κινούμενων σχεδίων και απενεργοποίηση του κύβου), ένα ΒΗΜΑ για την αλλαγή της λειτουργίας του κύβου, ένα LED για την εμφάνιση της πλευράς των ζαριών που είναι πάνω και τελευταία, αλλά τουλάχιστον ένα GAUGE για δείχνει την κατάσταση της μπαταρίας. Όλα αυτά τα widget χρησιμοποιούν τις εικονικές ακίδες για επικοινωνία APP-MCU. Κάτι για να διαβάσετε τις εικονικές ακίδες μέσω του MCU είναι να καλέσετε αυτήν τη συνάρτηση, ενώ το V1 αναφέρεται στο χρησιμοποιημένο εικονικό pin και το param.asInt () διατηρεί την τρέχουσα τιμή του πείρου. Η συνάρτηση περιορισμού είναι μόνο για τον περιορισμό των εισερχόμενων τιμών (πρώτα ασφάλεια: D).
BLYNK_WRITE (V1) {
// StepH t = millis (); current_mode = constrain (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }
Για να γράψετε μια εικονική καρφίτσα στο Blynk APP, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη συνάρτηση:
int data = getBatteryVoltage ();
Blynk.virtualWrite (V2, δεδομένα).
Θα λάβετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό μέσα στο σκίτσο του Arduino!
Βήμα 7: Διασκεδάστε
Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του κύβου ήταν πολύ διασκεδαστικό για μένα! Παρ 'όλα αυτά είχα κάποια προβλήματα με αυτό. Το πρώτο είναι ότι ήθελα να χρησιμοποιήσω ένα κύκλωμα μετατροπέα ώθησης στην πρώτη έκδοση του κύβου για να διασφαλίσω ότι τα LED WS2812 θα λειτουργούν στα 5V. Ευτυχώς θα λειτουργούν με τάση Lipo περίπου 3, 7V επίσης, επειδή ο μετατροπέας ώθησης ήταν πολύ θορυβώδης και διαταράσσει το σήμα LED που οδηγεί σε έναν ακούσιο κύβο βλεφαρίσματος.
Δεύτερο τεράστιο πρόβλημα είναι ότι ήθελα να χρησιμοποιήσω τη δυνατότητα ασύρματης φόρτισης, ακόμη και για τη δεύτερη έκδοση. Ευτυχώς έχω προσθέσει μερικά μαξιλάρια φόρτισης τα οποία είναι προσβάσιμα από το εξωτερικό του κύβου επειδή η επαγωγική ισχύς διαταράσσεται μέσω των επιπέδων GND του PCB και των εξαρτημάτων. Επομένως, πρέπει να δημιουργήσω μια τρισδιάστατη εκτυπωμένη βάση φόρτισης, έτσι ώστε ο κύβος να μπορεί να τοποθετηθεί και μερικές επαφές να πιεστούν στον κύβο.
Ελπίζω ότι σας άρεσε να διαβάζετε αυτό το διδακτικό και ίσως βρήκατε έναν τρόπο να φτιάξετε τον δικό σας κύβο!
Ρίξτε μια ματιά στο Instagram, τον ιστότοπο και το κανάλι μου στο Youtube για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον κύβο και άλλα υπέροχα έργα!
Εάν έχετε ερωτήσεις ή κάτι λείπει, ενημερώστε με στα παρακάτω σχόλια!
Διασκεδάστε δημιουργώντας!:)
Πρώτο Βραβείο στο PCB Design Challenge
Συνιστάται:
E -ζάρια - Arduino Die/ζάρια 1 έως 6 Dice + D4, D5, D8, D10, D12, D20, D24 και D30: 6 βήματα (με εικόνες)
E -dice - Arduino Die/ζάρια 1 έως 6 Dice + D4, D5, D8, D10, D12, D20, D24 και D30: Αυτό είναι ένα απλό έργο arduino για την κατασκευή μιας ηλεκτρονικής μήτρας. Μπορείτε να επιλέξετε για 1 έως 6 ζάρια ή 1 από τα 8 ειδικά ζάρια. Η επιλογή γίνεται με απλή περιστροφή ενός περιστροφικού κωδικοποιητή. Αυτά είναι τα χαρακτηριστικά: 1 μήτρα: εμφάνιση μεγάλων κουκίδων 2-6 ζάρια: εμφάνιση κουκκίδων
Γυροσκόπιο Διασκέδαση με δαχτυλίδι neopixel: 4 βήματα (με εικόνες)
Gyroscope Fun With Neopixel Ring: Σε αυτό το σεμινάριο θα χρησιμοποιήσουμε το γυροσκόπιο MPU6050, ένα δαχτυλίδι neopixel και ένα arduino για να φτιάξουμε μια συσκευή που φωτίζει το led που αντιστοιχεί στη γωνία κλίσης. Αυτό είναι ένα απλό και διασκεδαστικό έργο και πρόκειται να να συναρμολογηθούν σε μια σανίδα ψωμιού
Arduino Nano και Visuino: Μετατροπή επιτάχυνσης σε γωνία από επιταχυνσιόμετρο και γυροσκόπιο Αισθητήρας MPU6050 I2C: 8 βήματα (με εικόνες)
Arduino Nano και Visuino: Μετατρέψτε την επιτάχυνση σε γωνία από επιταχυνσιόμετρο και γυροσκόπιο Αισθητήρας MPU6050 I2C: Πριν από λίγο καιρό δημοσίευσα ένα σεμινάριο για το πώς μπορείτε να συνδέσετε το επιταχυνσιόμετρο MP, το γυροσκόπιο και τον πυξίδα στο Arduino Nano και να το προγραμματίσετε με Visuino για αποστολή πακέτων δεδομένων και οθόνη είναι σε πεδίο εφαρμογής και οπτικά όργανα. Το επιταχυνσιόμετρο στέλνει Χ, Υ
Μαθαίνοντας μερικές βασικές λειτουργίες των SOLIDWORKS: Φτιάχνοντας ένα ζάρι έξι όψεων: 22 βήματα
Μαθαίνοντας μερικές βασικές λειτουργίες των SOLIDWORKS: Κάνοντας ένα ζάρι με έξι όψεις: Αυτό το Instructable θα σας καθοδηγήσει στα βήματα που απαιτούνται για να φτιάξετε ένα τρισδιάστατο μοντέλο ζαρι έξι όψεων. Κατά το σχεδιασμό του μοντέλου, θα σχεδιάσετε σε επίπεδα και επιφάνειες, θα εξωθήσετε και θα κόψετε Τρισδιάστατα σχήματα και φιλέτο εσωτερικές και εξωτερικές γωνίες ή τρισδιάστατο μοντέλο. Όταν εργάζεστε
Επιταχυνσιόμετρο & γυροσκόπιο: 3 βήματα
Accelerometer & Gyro Tutorial: Introduction Αυτός ο οδηγός απευθύνεται σε όλους όσους ενδιαφέρονται να χρησιμοποιήσουν επιταχυνσιόμετρα και γυροσκόπια καθώς και συνδυασμένες συσκευές IMU (Inertial Measurement Unit) στα ηλεκτρονικά τους έργα. Θα καλύψουμε: Τι μετρά ένα επιταχυνσιόμετρο;