WIFI & Jiroskoplu Altı Taraflı PCB LED Zar - PIKOCUBE: 7 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Merhaba yapımcılar, yapımcı moekoe!

Bugün size toplamda altı PCB ve 54 LED'den oluşan gerçek bir LED zarının nasıl oluşturulacağını göstermek istiyorum. Küp, hareketi ve zarın pozisyonunu algılayabilen dahili jiroskopik sensörünün yanında, şimdiye kadar bildiğim en küçük WiFi MCU olan bir ESP8285-01F ile birlikte geliyor. MCU boyutları sadece 10 x 12 milimetredir. Her bir PCB 25 x 25 milimetre boyutlarındadır ve dokuz adet WS2812-2020 mini LED pikseli içerir. Kontrolörün yanında 150mAh Lipo pil ve zarın içinde bir şarj devresi var. Ama bu konuda daha sonra…

Daha da küçük bir küp arıyorsanız, web sitemde oluşturduğum ilk sürüme göz atın. Epoksi reçineye dökülmüştür!

Pikocube sürüm 1

Adım 1: İlham Alın

Videonun keyfini çıkar!

Bu videoda küp için neredeyse her şeyi bulacaksınız. Daha fazla bilgi, tasarım, PCB ve kod dosyaları için aşağıdaki adımlara göz atabilirsiniz.

Adım 2: PCB Tasarımı

Bildiğiniz gibi, favori PCB tasarım yazılımım Autodesk EAGLE. Bu yüzden bu proje için de kullandım.

Küpü olması gerekenden daha büyük yapmak istemediğim için iki farklı PCB tasarımı kullanmaya başladım. Her iki PCB'nin de dış şekilleri sadece 25x25 milimetre karelerdir. Bu PCB'lerin özel yanı, her iki yanda bulunan ve +5V, GND ve LED sinyalini küpün her yerine dağıtan üç mazgallı deliktir. PCB'lerin sırası, yukarıdaki şemalardan birinde gösterilmiştir. Umuyoruz ki, küp bir küp olarak katlandığında renkli taraflar birbirine ait olur. Oklar, WS2812 sinyal hattını işaretliyor.

Her iki PCB'nin şemaları, panoları ve ürün reçeteleri bu adıma eklenmiştir.

Adım 3: PCB'ler ve Bileşenler

Küpün tamamı iki farklı PCB türünden oluşur. İlki şarj devresi ve Lipo pil jakı ile birlikte gelir ve ikincisi MCU, sensör ve bir miktar güç kilitleme devresi içerir. Elbette PCB'lerin her biri yalnızca bir kez donatıldı. Geri kalan her şey, küpün dışındaki dokuz LED'i içeriyor.

PCB'lerin özel yanı, her iki taraftaki mazgallı deliklerdir. Bir yandan bu delikler/lehim pedleri, küpün bir küp gibi görünmesini sağlamak ve her şeyi yerinde tutmak için kullanılırken, diğer yandan hem LED'lerin gücünü hem de WS2812 sinyalini iletir. İkincisi daha karmaşıktır çünkü belirli bir sırada olması gerekir. Her PCB'nin tam olarak bir giriş ve bir çıkış sinyali vardır ve bir noktada bir sinyali kesmek için birkaç SMD lehimleme jumper pedi ekledim.

MCU kartı için ihtiyacınız olacak parçalar:

• ESP8285-01F WiFi MCU'su
• ADXL345 Jiroskop
• SMD Kondansatörler 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD Dirençler 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD Diyot SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• SMD 90deg Düğmesi
• WS2812 2020 LED'i

Güç kartı için ihtiyacınız olacak parçalar:

• MCP73831 Şarj IC
• SMD Kondansatörler 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• SMD Dirençler 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD Diyot MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1.25mm 2P Konnektör
• WS2812 2020 LED'i

Adım 4: Küpün Montajı

Küp montajının tüm detayları için yukarıdaki videoya bakmalısınız.

Küpün montajı en kolay kısım değil, ancak biraz daha kolaylaştırmak için altı PCB'den en az üçünün birlikte lehimlenebileceği küçük bir lehim yardımcısı tasarladım. Bunu iki kez yaparsanız, her şey çalıştığında bağlanması gereken iki PCB kenarı elde edersiniz. Evet, her şeyin yolunda olduğundan emin olun. Şimdiye kadar test etmedim, ancak bir PCB'yi küpten lehimlemek zor olabilir.

Pil jakını takmadan önce üç PCB'yi birbirine lehimlediğinizden emin olun. Aksi takdirde,.stl dosyasını krikonun oturduğu küçük bir delikle değiştirmeniz gerekir.

Adım 5: Arduino Kodu

Küp, modem uyku adı verilen bir miktar güç tasarrufu sağlamak için devre dışı bırakılmış bir WiFi ile başlayacaktır. ESP veri sayfasıyla ilgili olarak, MCU modem uyku modundayken yalnızca 15mA alırken, normal modda yaklaşık 70mA'ya ihtiyaç duyar. Bunun gibi pille çalışan cihazlar için iyi. Bunu başarmak için kurulum işlevini çağırmadan önce aşağıdaki kod bölümüne ihtiyacınız olacak.

geçersiz preinit() {

ESP8266WiFiClass::preinitWiFiOff(); }

Başka bir düğmeye basarak, standart WiFi.begin() işlevini veya bu durumda küpü kontrol etmek için seçtiğim APP için kurulum çağrısı olan Blynk.begin() işlevini çağırarak WiFi'yi uyandırabilirsiniz.

Bazı animasyonları kübe dönüştürmek sadece biraz matematiktir. Belirli bir dış duvardaki bir piksele matris dönüşümü, bu basit yardımcı işlevle yapılır:

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

//sol üst köşeden başlayarak dönüş (px + py * 3) + mat * 9; }

Adım 2'deki PCB pikseline genel bakışa atıfta bulunarak, ilk matris en üstteki, ikincisi öne bakan olandır, sonrakiler doğru yöne giden küpün etrafındadır ve son matris alttakidir.

Ekli kodu kullanırken, ağınızla eşleşmesi için WiFi kimlik bilgilerini düzenlemeniz gerekir. Blynk APP ile doğru kullanım için, çizimi açmadan önce her iki dosyayı da (BLYNK.ino ve içinde Blynk bulunan diğeri) aynı klasöre koyduğunuzdan emin olun. Çizim iki farklı sekme içerir. Aslında hiçbir şey yapmayan diğer dosyanın başka bir sekme ile donatılması gerekmez. Sadece düğmeye basılmadığında küpü uyutmak içindir. Aksi takdirde küp uykuya dalmayacak ve sürekli akım çekecektir.

Adım 6: APP

Daha önce de belirtildiği gibi, küp tek bir düğmeye basılarak başlar. Ancak WiFi işleviyle hiç başlamaz. Küp zaten açıkken bir kez daha basıldığında WiFi başlatılır ve önceden tanımlanmış bir ağa bağlanır. Daha sonra, küpü kontrol etmek için BlynkAPP'yi kullanabilirsiniz. Tabii ki işlevselliği artırabilirsiniz, bunun için birçok olasılık var…

Blynk APP içindeki basit bir örnek düzen burada gösterilmektedir. İki KAYDIRICI (parlaklık ve animasyon hızı), iki STYLED DÜĞME (animasyon desenini değiştir ve küpü kapat), küp modunu değiştirmek için bir ADIM, zarın hangi tarafının açık olduğunu gösteren bir LED ve en sonuncusu için bir GÖSTERGE'den oluşur. pil durumunu gösteriyor. Bu widget'ların tümü, APP-MCU iletişimi için sanal pinleri kullanır. MCU aracılığıyla sanal pinleri okumak için bir şey bu işlevi çağırmaktır, oysa V1 kullanılan sanal pin'e atıfta bulunur ve param.asInt() pinin mevcut değerini tutar. Kısıtlama işlevi yalnızca gelen değerleri sınırlamak içindir (önce güvenlik:D).

BLYNK_WRITE(V1) {

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

Blynk APP'ye sanal bir pin yazmak için aşağıdaki işlevi kullanabilirsiniz:

int veri = getBatteryVoltage();

Blynk.virtualWrite(V2, veri);

Arduino taslağının içinde bununla ilgili daha fazla bilgi alacaksınız!

Adım 7: Eğlenin

Küpü tasarlamak ve inşa etmek benim için çok eğlenceliydi! Yine de bununla ilgili bazı sorunlar yaşadım. Birincisi, WS2812 LED'lerinin 5V'ta çalışmasını sağlamak için küpün ilk versiyonunda bir boost dönüştürücü devresi kullanmak istedim. Neyse ki, güçlendirici dönüştürücü çok gürültülü olduğundan ve LED sinyalini bozduğundan, istenmeyen bir yanıp sönen küp ile sonuçlanan yaklaşık 3, 7V Lipo voltajında da çalışacaklardır.

İkinci büyük sorun ise ikinci versiyon için bile kablosuz şarj imkanı kullanmak istememdi. Neyse ki, küpün dışından erişilebilen bazı şarj pedleri ekledim çünkü endüktif güç, PCB ve bileşenlerin GND düzlemleri aracılığıyla bozuluyor. Bu nedenle, küpün yerleştirilebilmesi ve kübe bazı kontakların basılabilmesi için 3D baskılı bir şarj standı oluşturmam gerekiyor.

Umarım bu talimatı okumaktan zevk almışsınızdır ve kendi küpünüzü oluşturmanın bir yolunu bulmuşsunuzdur!

Küp ve diğer harika projeler hakkında daha fazla bilgi için Instagram, Web Sitesi ve Youtube kanalıma göz atmaktan çekinmeyin!

Sorularınız varsa veya bir şey eksikse, lütfen aşağıdaki yorumlarda bana bildirin!

İyi eğlenceler yaratırken!:)

PCB Tasarım Yarışmasında Birincilik Ödülü