Šestostrana LED kocka sa PCB -om sa WIFI -em i žiroskopom - PIKOCUBE: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Pozdrav tvorci, to je maker moekoe!

Danas vam želim pokazati kako izgraditi pravu LED kockicu na temelju šest PCB -a i ukupno 54 LED diode. Uz unutarnji žiroskopski senzor koji može otkriti kretanje i položaj kockica, kocka dolazi s ESP8285-01F koji je najmanji WiFi MCU koji poznajem do sada. Dimenzije MCU -a su samo 10 x 12 milimetara. Svaki pojedini PCB ima dimenzije 25 x 25 milimetara i sadrži devet mini LED piksela WS2812-2020. Pored kontrolera nalazi se Lipo baterija od 150mAh i krug za punjenje unutar kockica. No, o tome kasnije…

Ako tražite još manju kocku, provjerite prvu verziju koju sam stvorio na svojoj web stranici. Lijeva se u epoksidnoj smoli!

Pikocube verzija 1

Korak 1: Nadahnite se

Uživajte u videu!

U ovom videu ćete pronaći gotovo sve za kocku. Za neke dodatne informacije, dizajn, PCB datoteke i datoteke koda možete provjeriti sljedeće korake.

Korak 2: Dizajn PCB -a

Kao što možda znate, moj omiljeni softver za dizajn PCB -a je Autodesk EAGLE. Zato sam ga i koristio za ovaj projekt.

Počeo sam koristiti dva različita dizajna PCB -a, jer ne želim učiniti kocku većom nego što mora. Vanjski oblici oba PCB -a samo su kvadratići 25x25 milimetara. Posebnost ovih PCB -a su tri kastelirane rupe sa svake strane koje distribuiraju tri signala +5V, GND i LED signal po cijeloj kocki. Redoslijed PCB -a prikazan je u jednoj od gornjih shema. Nadam se da možete zamisliti, obojene stranice pripadaju zajedno kad se kocka sklopi kao kocka. Strelice označavaju signalnu liniju WS2812.

Sheme, ploče i specifikacije oba PCB -a pridružene su ovom koraku.

Korak 3: PCB -i i komponente

Cijela kocka sastoji se od dvije različite vrste PCB -a. Prvi dolazi sa krugom punjenja i Lipo baterijskom utičnicom, a drugi sadrži MCU, senzor i neki krug za zaključavanje napajanja. Naravno, PCB -i su opremljeni samo jednom. Svi ostali samo sadrže devet LED dioda s vanjske strane kocke.

Posebnost PCB -a su kastelirane rupe sa svake strane. S jedne strane ove rupe/jastučići za lemljenje koriste se za to da kocka izgleda poput kocke i drži sve na mjestu, a s druge strane prenosi i snagu za LED diode i signal WS2812. Posljednje je složenije jer mora biti u određenom redoslijedu. Svaka PCB ploča ima samo jedan ulazni i jedan izlazni signal, a kako bih prekinuo jedan signal u jednom trenutku, dodao sam nekoliko jastučića za spajanje lemljenja SMD -a.

Dijelovi koji će vam trebati za MCU ploču:

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

Dijelovi koji će vam trebati za ploču za napajanje:

• MCP73831 IC punjač
• SMD kondenzatori 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD otpornici 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD dioda MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1,25 mm 2P konektor
• WS2812 2020 LED

Korak 4: Sastavljanje kocke

Za sve pojedinosti o sastavljanju kocke pogledajte gornji video.

Sastavljanje kocke nije najlakši dio, ali kako bih je učinio malo lakšom, dizajnirao sam malu pomoć za lemljenje u kojoj se najmanje tri od šest PCB -a mogu lemiti zajedno. Ako to učinite dva puta, dobit ćete dva ruba PCB -a koji morate spojiti kada sve radi. Da, provjerite radi li sve. Do sada ga nisam testirao, ali raspakiranje jednog PCB -a iz kocke moglo bi biti teško.

Prije spajanja priključka za bateriju, lemite tri PCB -a zajedno. U protivnom morate promijeniti.stl datoteku s malom rupom u koju se uklapa utičnica.

Korak 5: Arduino kod

Kocka će početi s onemogućenim WiFi -om radi uštede energije, što se naziva modemsko spavanje. Što se tiče podatkovne tablice ESP -ova, MCU -u je potrebno samo 15mA dok je u stanju mirovanja modema, dok mu je u normalnom načinu rada potrebno oko 70mA. Dobro za uređaje na baterije poput ovog. Da biste to postigli, trebat će vam sljedeći dio koda prije pozivanja funkcije postavljanja.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Drugim pritiskom na tipku možete probuditi WiFi pozivom standardne funkcije WiFi.begin () ili u ovom slučaju Blynk.begin () koji je poziv za postavljanje aplikacije koju sam odabrao za kontrolu kocke.

Pretvaranje nekih animacija u kocku samo je malo matematike. Pretvaranje matrice u piksel na određenom vanjskom zidu vrši se pomoću ove jednostavne pomoćne funkcije:

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

// počinje u gornjem lijevom kutu return (px + py * 3) + mat * 9; }

Pozivajući se na pregled piksela PCB -a u koraku 2, prva matrica je gornja, druga je okrenuta prema naprijed, sljedeće su oko kocke koja ide u pravom smjeru, a posljednja matrica je donja.

Kad koristite priloženi kôd, morate urediti WiFi vjerodajnice tako da odgovaraju vašoj mreži. Za ispravnu uporabu s aplikacijom Blynk, prije otvaranja skice umetnite obje datoteke (BLYNK.ino i drugu s Blynkom u nju) u istu mapu. Skica sadrži dvije različite kartice. Druga datoteka, koja zapravo ne radi ništa, ne mora biti opremljena drugom karticom. To je samo za uspavljivanje kocke kad gumb nije pritisnut. Inače kocka neće zaspati i cijelo će vrijeme crpiti struju.

Korak 6: APP

Kao što je već rečeno, kocka počinje jednim pritiskom na gumb. Ali uopće neće početi s WiFi funkcijom. Još jedan pritisak dok je kocka već uključena pokrenut će WiFi i spojiti se na unaprijed definiranu mrežu. Naprijed možete koristiti BlynkAPP za upravljanje kockom. Naravno, možete proširiti funkcionalnost, za to postoji mnogo mogućnosti …

Ovdje je prikazan jednostavan primjer rasporeda unutar Blynk APP -a. Sastoji se od dva SLIDER -a (svjetlina i brzina animacije), dva STILIRANOG DUGMANA (mijenjanje uzorka animacije i isključivanje kocke), jednog STEP -a za promjenu načina kocke, LED -a za pokazivanje koje je strane kockica gore i, ali ne i najmanje važno, MJERNIK za prikazuje stanje baterije. Svi ti widgeti koriste virtualne pinove za komunikaciju APP-MCU. Nešto za čitanje virtualnih pinova putem MCU -a jest pozivanje ove funkcije, dok se V1 odnosi na korišteni virtualni pin i param.asInt () drži trenutnu vrijednost pina. Funkcija ograničenja služi samo za ograničavanje ulaznih vrijednosti (sigurnost prije svega: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = millis (); trenutni_mod = ograničenje (param.asInt (), 0, n_modovi - 1); }

Za pisanje virtualnog pin -a u aplikaciju Blynk možete koristiti sljedeću funkciju:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, podaci);

Više informacija o ovome dobit ćete unutar Arduino skice!

Korak 7: Zabavite se

Dizajniranje i izrada kocke bilo mi je jako zabavno! Ipak, imao sam nekih problema s tim. Prvi je da sam htio upotrijebiti krug pretvarača pojačanja unutar prve verzije kocke kako bih osigurao da LED diode WS2812 rade na 5V. Srećom, oni će raditi i na Lipo naponu od oko 3, 7V, jer je pretvarač pojačanja bio previše bučan i ometa LED signal što rezultira nenamjernom treptavom kockom.

Drugi veliki problem je što sam htio koristiti mogućnost bežičnog punjenja, čak i za drugu verziju. Srećom, dodao sam neke jastučiće za punjenje koji su dostupni s vanjske strane kocke jer se induktivna snaga ometa kroz GND ravnine PCB -a i komponente. Stoga moram stvoriti 3D tiskano postolje za punjenje, tako da se kocka može staviti i neki kontakti pritisnuti na kocku.

Nadam se da ste uživali čitajući ove upute i da ste možda pronašli način za izgradnju vlastite kocke!

Slobodno provjerite moj Instagram, web stranicu i Youtube kanal za više informacija o kocki i drugim sjajnim projektima!

Ako imate pitanja ili nešto nedostaje, javite mi u komentarima ispod!

Uživajte u stvaranju!:)

Prva nagrada u PCB Design Challengeu