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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Zdravo tvorci, to je maker moekoe!

Danas vam želim pokazati kako izgraditi pravu LED kocku na osnovu šest PCB -a i ukupno 54 LED diode. Pored svog unutrašnjeg žiroskopskog senzora 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. Svaka pojedinačna štampana ploča 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, pogledajte prvu verziju koju sam stvorio na svojoj web stranici. Lijevano je 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 projekat.

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 na 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 su priložene ovom koraku.

Korak 3: PCB -i i komponente

Cijela kocka sastoji se od dvije različite vrste PCB -a. Prvi dolazi sa krugom punjenja i utičnicom Lipo baterije, a drugi sadrži MCU, senzor i neki krug za zaključavanje napajanja. Naravno, PCB -i su opremljeni samo jednom. Svi ostali sadrže samo devet LED dioda na vanjskoj strani 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 kao kocka 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 štampana ploča ima samo jedan ulazni i samo jedan izlazni signal, a kako bih prekinuo jedan signal u jednoj točki, dodao sam nekoliko jastučića za spajanje SMD lemljenja.

Dijelovi koji će vam trebati za MCU ploču:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• ADXL345 Žiroskop
• 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 dugme od 90 stepeni
• WS2812 2020 LED

Dijelovi koji će vam trebati za ploču za napajanje:

• MCP73831 Punjač IC
• 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 detalje oko sastavljanja kocke pogledajte gornji video zapis.

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 dvije ivice PCB -a koje morate povezati kada sve radi. Da, provjerite radi li sve. Do sada ga nisam testirao, ali raspakiranje jednog PCB -a iz kocke moglo bi biti teško.

Lepite tri PCB -a zajedno prije nego što priključite utičnicu za bateriju. U suprotnom morate promijeniti.stl datoteku s malom rupom u koju se može uklopiti 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 pozivanjem standardne WiFi.begin () funkcije 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.

Kada koristite priloženi kôd, morate urediti WiFi vjerodajnice tako da odgovaraju vašoj mreži. Za ispravnu upotrebu s Blynk APP -om, obavezno stavite obje datoteke (BLYNK.ino i drugu s Blynkom u nju) u istu mapu prije otvaranja skice. Skica sadrži dvije različite kartice. Druga datoteka, koja zapravo ne radi ništa, ne mora biti opremljena drugom karticom. To je samo za uspavljivanje kocke kada dugme nije pritisnuto. U suprotnom slučaju kocka neće zaspati i cijelo će vrijeme crpiti struju.

Korak 6: APP

Kao što je već rečeno, kocka počinje jednim pritiskom na dugme. Ali uopće neće početi s WiFi funkcijom. Još jedan pritisak dok je kocka već uključena pokrenut će WiFi i povezati se na unaprijed definiranu mrežu. Naprijed možete koristiti BlynkAPP za kontrolu kocke. 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 STYLED DUGME (mijenjanje uzorka animacije i isključivanje kocke), jednog STEP -a za promjenu načina rada kocke, LED -a za pokazivanje koje strane kockica je gore i, ali ne najmanje važno, mjerila prikazuje stanje baterije. Svi ovi widgeti koriste virtualne pinove za komunikaciju APP-MCU. Nešto za čitanje virtualnih pinova putem MCU -a je 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 na prvom mjestu: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = millis (); current_mode = constrain (param.asInt (), 0, n_modes - 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 će LED WS2812 raditi na 5V. Na sreću, 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. Na sreću, 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 štampano postolje za punjenje, tako da se kocka može umetnuti i neki kontakti pritisnuti na kocku.

Nadam se da ste uživali čitajući ovo uputstvo i možda ste pronašli način da napravite vlastitu kocku!

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 Challenge -u