Šeststranske LED kocke z vezjem PCB z WIFI in žiroskopom - PIKOCUBE: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Pozdravljeni ustvarjalci, to je izdelovalec moekoe!

Danes vam želim pokazati, kako sestaviti pravo LED kocko na podlagi šestih tiskanih vezij in skupaj 54 LED. Kocka poleg notranjega žiroskopskega senzorja, ki zazna gibanje in položaj kock, vsebuje ESP8285-01F, ki je najmanjši WiFi MCU, kar jih poznam. Dimenzije MCU so le 10 x 12 milimetrov. Vsaka posamezna tiskana vezja ima dimenzije 25 x 25 milimetrov in vsebuje devet mini LED pikslov WS2812-2020. Poleg krmilnika je 150mAh Lipo baterija in polnilni krog znotraj kock. Toda o tem kasneje…

Če iščete še manjšo kocko, si oglejte prvo različico, ki sem jo ustvaril na svojem spletnem mestu. Ulivano je v epoksidni smoli!

Pikocube različica 1

1. korak: Navdihnite se

Uživajte v videu!

V tem videoposnetku boste našli skoraj vse za kocko. Za dodatne informacije, oblikovanje, PCB in kodne datoteke si oglejte naslednje korake.

2. korak: Oblikovanje PCB -ja

Kot morda veste, je moja najljubša programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij Autodesk EAGLE. Zato sem ga uporabil tudi za ta projekt.

Začel sem uporabljati dve različni izvedbi tiskanih vezij, ker ne želim narediti kocke večje, kot je treba. Zunanje oblike obeh tiskanih vezij so le kvadrati 25x25 milimetrov. Posebnost teh tiskanih vezij so tri luknjaste luknje na vsaki strani, ki porazdelijo tri signale +5V, GND in LED signal po vsej kocki. Vrstni red tiskanih vezij je prikazan v eni od zgornjih shem. Upam, da si lahko predstavljate, da barvne stranice pripadajo skupaj, ko je kocka zložena kot kocka. Puščice označujejo signalno linijo WS2812.

Sheme, plošče in specifikacije obeh tiskanih vezij so priložene temu koraku.

3. korak: PCB -ji in komponente

Celotna kocka je sestavljena iz dveh različnih vrst tiskanih vezij. Prvi je opremljen s polnilnim vezjem in Lipo baterijskim priključkom, drugi pa vsebuje MCU, senzor in nekaj vezja za zaklepanje moči. Seveda so PCB -ji opremljeni le enkrat. Vse ostalo vsebuje samo devet LED na zunanji strani kocke.

Posebnost tiskanih vezij so kastelirane luknje na vsaki strani. Po eni strani se te luknje/spajkalne blazinice uporabljajo za to, da je kocka videti kot kocka in drži vse na svojem mestu, po drugi strani pa prenaša tako moč LED kot signal WS2812. Zadnje je bolj zapleteno, ker mora biti v določenem vrstnem redu. Vsako tiskano vezje ima natanko en vhodni in en izhodni signal in da bi naenkrat prekinil en signal, sem dodal nekaj SMD spajkalnih ploščic za spajkanje.

Deli, ki jih potrebujete za ploščo MCU:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• Žiroskop ADXL345
• SMD kondenzatorji 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD upori 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD dioda SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Gumb SMD 90deg
• WS2812 2020 LED

Deli, ki jih potrebujete za napajalno ploščo:

• IC polnilnik MCP73831
• SMD kondenzatorji 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD upori 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD dioda MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• Priključek 2P JST 1,25 mm
• WS2812 2020 LED

4. korak: Sestavljanje kocke

Za vse podrobnosti o sestavljanju kocke si oglejte zgornji video.

Sestavljanje kocke ni najlažji del, a za lažjo uporabo sem oblikoval majhen pripomoček za spajkanje, kjer lahko spajamo vsaj tri od šestih tiskanih vezij. Če to storite dvakrat, dobite dva roba tiskanega vezja, ki ju morate povezati, ko vse deluje. Da, prepričajte se, da vse deluje. Doslej ga še nisem preizkusil, vendar je lahko razpakiranje enega tiskanega vezja iz kocke težko.

Preden pritrdite vtič za baterijo, spajajte tri tiskane vezje skupaj. V nasprotnem primeru morate datoteko.stl spremeniti z majhno luknjo, kamor se prilega vtičnica.

5. korak: Arduino koda

Kocka se bo začela z onemogočeno WiFi, da prihrani nekaj energije, ki se imenuje modem sleep. Kar zadeva podatkovni list ESP, MCU v stanju mirovanja modema porabi le 15 mA, medtem ko v normalnem načinu potrebuje približno 70 mA. Dobro za naprave, ki delujejo na baterije, kot je ta. Če želite to narediti, boste pred klicem nastavitvene funkcije potrebovali naslednji del kode.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Z drugim pritiskom na gumb lahko prebudite WiFi tako, da pokličete standardno funkcijo WiFi.begin () ali v tem primeru Blynk.begin (), ki je klic za nastavitev aplikacije, ki sem jo izbral za nadzor kocke.

Pretvarjanje nekaterih animacij v kocko je le malo matematike. Pretvorba matrike v slikovno piko na določeni zunanji steni se izvede s to preprosto pomožno funkcijo:

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

// ki se začne v zgornjem levem kotu return (px + py * 3) + mat * 9; }

Glede na pregled slikovnih pik tiskanega vezja v 2. koraku je prva matrika zgornja, druga spredaj obrnjena, naslednje okoli kocke, ki gre v pravo smer, zadnja matrika pa je spodnja.

Ko uporabljate priloženo kodo, morate spremeniti poverilnice WiFi, da se ujemajo z vašim omrežjem. Za pravilno uporabo z aplikacijo Blynk pred odpiranjem skice vstavite obe datoteki (BLYNK.ino in drugo z Blynkom v njej) v isto mapo. Skica vsebuje dva različna zavihka. Drugi datoteki, ki pravzaprav ne naredi ničesar, ni treba opremiti z drugim zavihkom. To je samo za uspavanje kocke, ko gumb ni bil pritisnjen. V nasprotnem primeru kocka ne bo zaspala in bo ves čas črpala tok.

6. korak: APP

Kot je bilo že povedano, se kocka začne z enim samim pritiskom na gumb. S funkcionalnostjo WiFi pa se sploh ne bo začelo. Še en sam pritisk, ko je kocka že vklopljena, bo zagnal WiFi in se povezal z vnaprej določenim omrežjem. Naprej lahko uporabite BlynkAPP za nadzor kocke. Seveda lahko razširite funkcionalnost, za to obstaja veliko možnosti …

Tukaj je prikazan preprost primer postavitve znotraj aplikacije Blynk. Sestavljen je iz dveh SLIDER (svetlost in hitrost animacije), dveh STYLED GUTTON (spremenite vzorec animacije in izklopite kocko), enega STEP za spreminjanje načina kocke, LED za prikaz, katera stran kocke je navzgor in nenazadnje MERILEC za prikazuje stanje baterije. Vsi ti pripomočki uporabljajo virtualne zatiče za komunikacijo APP-MCU. Nekaj za branje navideznih zatičev prek MCU je klic te funkcije, medtem ko se V1 sklicuje na uporabljeni navidezni pin in param.asInt () vsebuje trenutno vrednost pin. Funkcija omejevanja je samo za omejevanje vhodnih vrednosti (varnost najprej: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

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

Če želite v aplikacijo Blynk napisati navidezni pin, lahko uporabite naslednjo funkcijo:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, podatki);

Več o tem boste dobili v skici Arduino!

7. korak: Zabavajte se

Oblikovanje in izdelava kocke je bilo zame zelo zabavno! Kljub temu sem imel s tem nekaj težav. Prvi je, da sem želel uporabiti vezje pretvornika za povečanje v prvi različici kocke, da bi zagotovil, da bodo LED WS2812 delovale pri 5V. Na srečo bodo delovali tudi pri napetosti Lipo okoli 3, 7V, ker je bil ojačevalni pretvornik preveč hrupen in moti LED signal, kar povzroči nenamerno utripajočo kocko.

Druga velika težava je, da sem želel uporabiti možnost brezžičnega polnjenja, tudi za drugo različico. Na srečo sem dodal nekaj polnilnih blazinic, ki so dostopne od zunaj kocke, ker se induktivna moč moti zaradi ravnin GND na tiskanem vezju in komponent. Zato moram ustvariti 3D natisnjeno stojalo za polnjenje, tako da lahko vstavimo kocko in pritisnemo nekaj stikov na kocko.

Upam, da ste uživali v branju tega navodila in ste morda našli način, da sestavite svojo kocko!

Za več informacij o kocki in drugih čudovitih projektih si oglejte moj Instagram, spletno mesto in Youtube kanal!

Če imate vprašanja ali kaj manjka, mi to sporočite v spodnjih komentarjih!

Uživajte pri ustvarjanju!:)

Prva nagrada na PCB Design Challenge