ექვსმხრივი PCB LED კამათელი WIFI და გიროსკოპით - PIKOCUBE: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

გამარჯობა შემქმნელებო, ეს არის მწარმოებელი moekoe!

დღეს მინდა გაჩვენოთ, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ ნამდვილი LED კამათელი, რომელიც დაფუძნებულია ექვს PCB- ზე და სულ 54 LED- ზე. მისი შიდა გიროსკოპული სენსორის გვერდით, რომელსაც შეუძლია მოძრაობის და კამათლის პოზიციის დადგენა, კუბს გააჩნია ESP8285-01F, რომელიც არის ყველაზე პატარა WiFi MCU, რაც მე ვიცი აქამდე. MCU ზომები არის მხოლოდ 10 x 12 მილიმეტრი. თითოეულ PCB- ს აქვს ზომები 25 x 25 მილიმეტრით და შეიცავს ცხრა WS2812-2020 მინი LED პიქსელს. კონტროლერის გვერდით არის 150 mAh Lipo ბატარეა და კამათლის შიგნით დატენვის წრე. მაგრამ ამაზე მოგვიანებით…

თუ თქვენ ეძებთ კიდევ უფრო პატარა კუბს, გადახედეთ პირველ ვერსიას, რომელიც მე შევქმენი ჩემს ვებგვერდზე. ის ჩამოსხმულია ეპოქსიდურ ფისში!

Pikocube ვერსია 1

ნაბიჯი 1: მიიღეთ შთაგონება

ისიამოვნეთ ვიდეოთი!

ამ ვიდეოში ნახავთ კუბის თითქმის ყველაფერს. დამატებითი ინფორმაციის, დიზაინის, PCB და კოდის ფაილებისთვის შეგიძლიათ ნახოთ შემდეგი ნაბიჯები.

ნაბიჯი 2: PCB დიზაინი

როგორც მოგეხსენებათ, ჩემი საყვარელი PCB დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფა არის Autodesk EAGLE. ამიტომაც გამოვიყენე ის ამ პროექტისთვისაც.

მე დავიწყე ორი განსხვავებული PCB დიზაინის გამოყენება, რადგან არ მინდა კუბის გაკეთება იმაზე დიდი ვიდრე საჭიროა. ორივე PCB– ის გარე ფორმები მხოლოდ 25x25 მილიმეტრის კვადრატია. ამ PCB– ების განსაკუთრებული მახასიათებელია სამი კასტელირებული ხვრელი თითოეულ მხარეს, რომლებიც ანაწილებენ სამ სიგნალს +5V, GND და LED სიგნალს მთელ კუბზე. PCB– ების თანმიმდევრობა ნაჩვენებია ერთ – ერთ სქემაში ზემოთ. იმედია თქვენ წარმოიდგინეთ, ფერადი მხარეები ერთდროულად ეკუთვნის მას შემდეგ, რაც კუბი კუბიკებად იკეცება. ისრები აღნიშნავენ WS2812 სიგნალის ხაზს.

ორივე PCB– ის სქემა, დაფები და BOM– ები თან ერთვის ამ ნაბიჯს.

ნაბიჯი 3: PCB და კომპონენტები

მთელი კუბი შედგება ორი განსხვავებული ტიპის PCB– სგან. პირველი მოყვება დატენვის წრეს და Lipo ბატარეის ჯეკს, ხოლო მეორე შეიცავს MCU- ს, სენსორს და ენერგიის ჩამკეტის სქემას. რა თქმა უნდა, PCB– ები აღჭურვილია მხოლოდ ერთხელ. ყველა დანარჩენი მხოლოდ ცხრა LED- ს შეიცავს კუბის გარედან.

PCB– ების განსაკუთრებული მახასიათებელია კასტილირებული ხვრელები ყველა მხრიდან. ერთის მხრივ ეს ხვრელები/შედუღების ბალიშები გამოიყენება იმისათვის, რომ კუბი კუბს ჰგავდეს და ყველაფერს თავის ადგილზე ატარებდეს, მეორე მხრივ კი გადასცემს ენერგიას LED- ებისთვის და WS2812 სიგნალს. მოგვიანებით უფრო რთულია, რადგან ის უნდა იყოს კონკრეტული თანმიმდევრობით. თითოეულ PCB- ს აქვს ზუსტად ერთი შეყვანის და ერთი გამომავალი სიგნალი და იმისათვის, რომ ერთი სიგნალი შემეშალოს წერტილში, დავამატე რამდენიმე SMD გამაჯანსაღებელი ბალიში.

ნაწილები, რომლებიც დაგჭირდებათ MCU დაფისთვის:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• ADXL345 გიროსკოპი
• SMD კონდენსატორები 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD რეზისტორები 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD დიოდი SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• SMD 90 გრადუსიანი ღილაკი
• WS2812 2020 LED

ნაწილები, რომლებიც დაგჭირდებათ კვების ბლოკისთვის:

• MCP73831 დამტენი IC
• SMD კონდენსატორები 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD რეზისტორები 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD დიოდი MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1.25 მმ 2P კონექტორი
• WS2812 2020 LED

ნაბიჯი 4: კუბის აწყობა

კუბის აწყობის ყველა დეტალისთვის უნდა მიმართოთ ვიდეოს ზემოთ.

კუბის აწყობა არ არის უმარტივესი ნაწილი, მაგრამ მისი გასაადვილებლად მე შევიმუშავე შედუღების დამხმარე მოწყობილობა, სადაც ექვსი PCB- დან სულ მცირე სამი ერთად შეიძლება გაერთიანდეს. ამის გაკეთება ორჯერ მიიღებთ ორ PCB- ს კიდეებს, რომლებიც უნდა იყოს დაკავშირებული მას შემდეგ, რაც ყველაფერი მუშაობს. დიახ, დარწმუნდით, რომ ყველაფერი კეთდება. მე ჯერ არ გამომიცდია, მაგრამ კუბის ამოღება ერთი PCB შეიძლება იყოს რთული.

დარწმუნდით, რომ შეაერთეთ სამი PCB ერთად ბატარეის ჯეკზე მიმაგრებამდე. წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენ უნდა შეცვალოთ.stl ფაილი პატარა ხვრელით, სადაც ჯეკი ჯდება.

ნაბიჯი 5: Arduino კოდი

კუბი დაიწყება შეზღუდული შესაძლებლობების მქონე WiFi ენერგიის დაზოგვის მიზნით, რომელსაც ეწოდება მოდემის ძილი. რაც შეეხება ESP– ის მონაცემთა ცხრილს, MCU იღებს მხოლოდ 15 mA– ს მოდემის ძილის დროს, მაშინ როდესაც მას ნორმალურ რეჟიმში სჭირდება დაახლოებით 70 mA. კარგია მსგავსი მოწყობილობის ბატარეაზე მომუშავე მოწყობილობებისთვის. ამის მისაღწევად დაგჭირდებათ შემდეგი კოდის ნაწილი დაყენების ფუნქციის გამოძახებამდე.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

სხვა ღილაკზე დაჭერით შეგიძლიათ გააღვიძოთ WiFi სტანდარტული WiFi.begin () ფუნქციის გამოძახებით ან ამ შემთხვევაში Blynk.begin (), რომელიც არის პროგრამის დაყენების ზარი, რომელიც მე შევარჩიე კუბის გასაკონტროლებლად.

ზოგიერთი ანიმაციის კუბიკად გადაქცევა მხოლოდ მცირე მათემატიკაა. მატრიცის გარდაქმნა პიქსელზე კონკრეტულ გარე კედელზე ხდება ამ მარტივი დამხმარე ფუნქციით:

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

// ზედა მარცხენა კუთხიდან დაბრუნება (px + py * 3) + mat * 9; }

PCB პიქსელის მიმოხილვისას მე –2 საფეხურზე, პირველი მატრიცა არის ზედა, მეორე წინაა, მეორე არის კუბის გარშემო სწორი მიმართულებით და ბოლო მატრიცა არის ქვედა.

თანდართული კოდის გამოყენებისას თქვენ უნდა შეცვალოთ WiFi სერთიფიკატები თქვენს ქსელში შესატყვისი. Blynk APP– თან სწორი გამოყენებისათვის, დარწმუნდით, რომ ესკიზის გახსნამდე ორივე ფაილი (BLYNK.ino და მეორე Blynk მასში) ერთსა და იმავე საქაღალდეში ჩადეთ. ესკიზი შეიცავს ორ სხვადასხვა ჩანართს. სხვა ფაილი, რომელიც პრაქტიკულად არაფერს აკეთებს, არ უნდა იყოს აღჭურვილი სხვა ჩანართით. ეს არის მხოლოდ იმისთვის, რომ კუბი დაიძინოს, როდესაც ღილაკი არ იყო დაჭერილი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, კუბი არ იძინებს და გამუდმებით დენს.

ნაბიჯი 6: პროგრამა

როგორც უკვე გითხარით, კუბი იწყება ერთი ღილაკის დაჭერით. მაგრამ ის საერთოდ არ დაიწყება WiFi ფუნქციონირებით. კუბის ჩართვისას კიდევ ერთი დაჭერით დაიწყება WiFi და შეუერთდება წინასწარ განსაზღვრულ ქსელს. შემდგომში შეგიძლიათ გამოიყენოთ BlynkAPP კუბის გასაკონტროლებლად. რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ გააფართოვოთ ფუნქციონირება, ამის შესაძლებლობები ბევრია…

ბლინკის აპლიკაციის შიგნით განლაგებული მარტივი მაგალითი ნაჩვენებია აქ. იგი შედგება ორი SLIDER (სიკაშკაშე და ანიმაციის სიჩქარე), ორი STYLED ღილაკი (ანიმაციის ნიმუშის შეცვლა და კუბის გამორთვა), ერთი ნაბიჯი კუბის რეჟიმის შეცვლისთვის, LED, რომელიც აჩვენებს რომელი კამათლის მხარეა მაღლა და ბოლო, მაგრამ არანაკლებ GAUGE აჩვენებს ბატარეის სტატუსს. ყველა ეს ვიჯეტი იყენებს ვირტუალურ ქინძისთავებს APP-MCU კომუნიკაციისთვის. MCU– ს საშუალებით ვირტუალური ქინძისთავების წაკითხვა არის ამ ფუნქციის გამოძახება, ხოლო V1 გულისხმობს გამოყენებულ ვირტუალურ პინს და param.asInt () ფლობს ქინძის მიმდინარე მნიშვნელობას. შეზღუდვის ფუნქცია მხოლოდ შემომავალი მნიშვნელობების შეზღუდვისთვის (უსაფრთხოება უპირველეს ყოვლისა: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

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

Blynk APP– ზე ვირტუალური პინის დასაწერად შეგიძლიათ გამოიყენოთ შემდეგი ფუნქცია:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, მონაცემები);

თქვენ მიიღებთ უფრო მეტ ინფორმაციას Arduino ესკიზის შიგნით!

ნაბიჯი 7: გაერთეთ

კუბის დიზაინი და აგება ჩემთვის ძალიან სახალისო იყო! მიუხედავად ამისა, მე მქონდა გარკვეული პრობლემები. პირველი ის არის, რომ მინდოდა გამომეყენებინა გამაძლიერებელი კონვერტი კუბის პირველი ვერსიის შიგნით, რათა უზრუნველყოფილიყო WS2812 LED- ები 5V- ზე. საბედნიეროდ ისინი ასევე იმუშავებენ ლიპო ძაბვაზე დაახლოებით 3, 7 ვ, რადგან გამაძლიერებელი გადამყვანი იყო ძალიან ხმაურიანი და არღვევს LED სიგნალს, რაც იწვევს უნებლიე მოციმციმე კუბს.

მეორე უზარმაზარი პრობლემა ის არის, რომ მინდოდა გამოვიყენო უკაბელო დატენვის შესაძლებლობა, თუნდაც მეორე ვერსიისთვის. საბედნიეროდ, მე დავამატე რამდენიმე დატენვის ბალიში, რომლებიც ხელმისაწვდომია კუბის გარედან, რადგან ინდუქციური ძალა ირღვევა PCB და კომპონენტების GND თვითმფრინავებით. ამიტომ მე უნდა შევქმნა 3D დაბეჭდილი დატენვის სტენდი, ისე რომ კუბის ჩასმა და ზოგიერთი კონტაქტის დაჭერა კუბიკზე.

ვიმედოვნებ, რომ სიამოვნებით კითხულობდით ამ სასწავლო ინსტრუქციას და იქნებ იპოვნეთ გზა საკუთარი კუბის ასაშენებლად!

თავისუფლად შეამოწმეთ ჩემი Instagram, ვებსაიტი და Youtube არხი კუბის და სხვა გასაოცარი პროექტების შესახებ მეტი ინფორმაციის მისაღებად!

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა ან რაიმე აკლია, გთხოვთ შემატყობინოთ ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში!

გაერთეთ შექმნით!:)

პირველი პრიზი PCB დიზაინის გამოწვევაში