تاس شش طرفه LED PCB با WIFI و ژیروسکوپ - PIKOCUBE: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

سلام سازندگان ، این moekoe سازنده است!

امروز می خواهم به شما نشان دهم که چگونه یک تاس LED واقعی بر اساس شش PCB و 54 LED در کل بسازید. در کنار سنسور ژیروسکوپی داخلی آن که می تواند حرکت و موقعیت تاس را تشخیص دهد ، مکعب دارای ESP8285-01F است که کوچکترین MCU WiFi است که تا کنون می شناسم. ابعاد MCU فقط 10 در 12 میلی متر است. هر PCB دارای ابعاد 25 در 25 میلی متر است و شامل نه پیکسل مینی LED WS2812-2020 است. در کنار کنترل کننده یک باتری Lipo 150 میلی آمپری و یک مدار شارژ داخل تاس وجود دارد. اما بعداً در این مورد بیشتر…

اگر به دنبال مکعب کوچکتر هستید ، اولین نسخه ای را که در وب سایت خود ایجاد کرده ام ، بررسی کنید. روی رزین اپوکسی ریخته شده است!

Pikocube نسخه 1

مرحله 1: الهام بگیرید

از ویدیو لذت ببرید!

در این ویدیو تقریباً همه چیز را برای مکعب خواهید یافت. برای اطلاعات بیشتر ، طراحی ، PCB و فایل های کد می توانید مراحل زیر را بررسی کنید.

مرحله 2: طراحی PCB

همانطور که ممکن است بدانید ، نرم افزار طراحی PCB مورد علاقه من Autodesk EAGLE است. به همین دلیل من از آن برای این پروژه نیز استفاده کرده ام.

من شروع به استفاده از دو طرح مختلف PCB کردم ، زیرا نمی خواهم مکعب را بزرگتر از آنچه که باید انجام دهم. شکل خارجی هر دو PCB فقط مربع 25x25 میلی متر است. نکته ویژه این PCB ها سه سوراخ متلاشی شده در هر طرف است که سه سیگنال +5V ، GND و سیگنال LED را در سراسر مکعب پخش می کند. ترتیب PCB ها در یکی از نمودارهای بالا نشان داده شده است. امیدوارم تصور کنید ، هنگامی که مکعب به صورت مکعب تا شد ، اضلاع رنگی به هم تعلق دارند. فلش ها خط سیگنال WS2812 را مشخص می کنند.

شماتیک ، تابلوها و BOM های هر دو PCB به این مرحله پیوست شده است.

مرحله 3: PCB ها و قطعات

کل مکعب از دو نوع مختلف PCB تشکیل شده است. مورد اول دارای مدار شارژ و جک باتری Lipo است و دومی شامل MCU ، سنسور و مدار اتصال قدرت است. البته PCB ها هر کدام فقط یکبار مجهز شده اند. بقیه فقط شامل نه LED در قسمت بیرونی مکعب هستند.

نکته خاص PCB ها سوراخ های ریخته گری شده در هر طرف است. از یک سو از این سوراخ ها/لنت های لحیم کاری استفاده می شود تا مکعب شبیه یک مکعب شود و همه چیز را در جای خود نگه دارد و از سوی دیگر هم قدرت LED ها و هم سیگنال WS2812 را منتقل می کند. Latter پیچیده تر است زیرا باید به ترتیب خاصی باشد. هر PCB فقط یک سیگنال ورودی و یک خروجی دارد و برای قطع یک سیگنال در یک نقطه ، من چند پد بلوز لحیم کاری SMD اضافه کردم.

قطعات مورد نیاز برای برد MCU:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• ژیروسکوپ ADXL345
• خازن های SMD 0603 (100n ، 1µ ، 10µ)
• SMD Resistors 0603 (600، 1k، 5k، 10k، 47k، 100k، 190k، 1M)
• SMD Diode SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244 ، IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• دکمه SMD 90 درجه
• WS2812 LED 2020

قطعات مورد نیاز برای برد برق:

• IC شارژر MCP73831
• خازن های SMD 0603 (100n ، 1µ ، 10µ)
• SMD Resistors 0603 (1k ، 5k ، 10k)
• SMD Diode MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1.25mm 2P اتصال
• WS2812 LED 2020

مرحله 4: مونتاژ مکعب

برای همه جزئیات مونتاژ مکعب باید به فیلم بالا مراجعه کنید.

مونتاژ مکعب آسان ترین قسمت نیست ، اما برای سهولت کار ، من یک دستگاه لحیم کاری کوچک طراحی کرده ام که در آن حداقل سه مورد از شش PCB را می توان با هم لحیم کرد. با دو بار انجام این کار ، دو لبه PCB دریافت خواهید کرد که پس از کار همه چیز باید متصل شوند. بله ، مطمئن شوید که همه چیز در حال انجام است. من تا به حال آن را آزمایش نکرده ام ، اما عدم لحیم کاری یک PCB خارج از مکعب دشوار است.

قبل از اتصال جک باتری ، سه PCB را با هم لحیم کنید. در غیر این صورت باید فایل.stl را با یک سوراخ کوچک که جک در آن قرار می گیرد ، تغییر دهید.

مرحله 5: کد آردوینو

مکعب با وای فای غیرفعال شروع می شود تا مقداری در مصرف برق ذخیره شود که به آن خواب مودم می گویند. در مورد برگه داده ESP ها ، MCU در حالت خواب مودم تنها 15 میلی آمپر طول می کشد ، در حالی که در حالت عادی به حدود 70 میلی آمپر نیاز دارد. برای دستگاههای باتری مانند این مناسب است. برای دستیابی به این هدف ، قبل از فراخوانی تابع راه اندازی به قسمت کد زیر نیاز دارید.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff ()؛ }

با فشار یک دکمه دیگر می توانید WiFi را با فراخوانی تابع WiFi.begin () استاندارد یا در این مورد Blynk.begin () که تماس راه اندازی برنامه ای است که برای کنترل مکعب انتخاب کرده ام ، بیدار کنید.

تبدیل برخی از انیمیشن ها به مکعب تنها کمی ریاضی است. تبدیل ماتریس به پیکسل در یک دیوار خارجی خاص با این تابع کمکی ساده انجام می شود:

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

// شروع از بالا گوشه سمت چپ بازگشت (px + py * 3) + mat * 9؛ }

با توجه به نمای کلی پیکسل های PCB در مرحله 2 ، ماتریس اول بالا است ، دومی روبرو یکی است ، بعدی در اطراف مکعب به سمت راست حرکت می کند و آخرین ماتریس ماتریس پایینی است.

هنگام استفاده از کد پیوست ، باید اعتبار WiFi را برای مطابقت با شبکه خود ویرایش کنید. برای استفاده صحیح از Blynk APP ، قبل از باز کردن طرح ، هر دو فایل (BLYNK.ino و دیگری با Blynk در آن) را در یک پوشه قرار دهید. این طرح شامل دو زبانه مختلف است. فایل دیگر ، که در واقع هیچ کاری انجام نمی دهد ، نیازی به مجهز شدن به برگه دیگری ندارد. این فقط برای خواباندن مکعب است که دکمه فشرده نشده است. در غیر این صورت مکعب به خواب نمی رود و دائما جریان می یابد.

مرحله 6: برنامه

همانطور که قبلاً گفته شد ، مکعب با یک فشار یک دکمه شروع می شود. اما به هیچ وجه با قابلیت WiFi شروع نمی شود. هنگامی که مکعب روشن است ، یک بار دیگر فای را فشار می دهد و به یک شبکه از پیش تعریف شده متصل می شود. بعداً می توانید از BlynkAPP برای کنترل مکعب استفاده کنید. البته می توانید عملکرد را افزایش دهید ، امکانات زیادی برای این کار وجود دارد…

یک مثال ساده از چیدمان داخل برنامه Blynk در اینجا نشان داده شده است. شامل دو SLIDER (روشنایی و سرعت متحرک سازی) ، دو دکمه STYLED (تغییر الگوی متحرک و خاموش کردن مکعب) ، یک STEP برای تغییر حالت مکعب ، یک LED برای نشان دادن اینکه کدام طرف تاس بالا و آخرین است اما حداقل یک GAUGE برای نمایش وضعیت باتری همه این ابزارک ها از پین های مجازی برای ارتباط APP-MCU استفاده می کنند. برای خواندن پین های مجازی از طریق MCU ، فراخوانی این تابع است ، در حالی که V1 اشاره به پین مجازی مورد استفاده دارد و param.asInt () مقدار فعلی پین را نگه می دارد. تابع محدود فقط برای محدود کردن مقادیر ورودی است (اول ایمنی: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

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

برای نوشتن یک پین مجازی به Blynk APP می توانید از تابع زیر استفاده کنید:

int data = getBatteryVoltage ()؛

Blynk.virtualWrite (V2 ، داده) ؛

اطلاعات بیشتری در این مورد در داخل طرح آردوینو دریافت خواهید کرد!

مرحله 7: از آن لذت ببرید

طراحی و ساخت مکعب برای من بسیار سرگرم کننده بود! با این وجود من با آن مشکلاتی داشتم. اولین مورد این است که من می خواستم از یک مدار مبدل تقویت کننده در داخل اولین نسخه مکعب استفاده کنم تا مطمئن شوم LED های WS2812 با 5 ولت کار می کنند. خوشبختانه آنها با ولتاژ Lipo در حدود 3 ، 7V نیز کار می کنند ، زیرا مبدل تقویت کننده بسیار سر و صدا داشت و سیگنال LED را مختل می کند که منجر به ایجاد یک مکعب چشمک زن ناخواسته می شود.

دومین مشکل بزرگ این است که من می خواستم از امکان شارژ بی سیم ، حتی برای نسخه دوم استفاده کنم. خوشبختانه من برخی از پدهای شارژ را اضافه کرده ام که از خارج مکعب قابل دسترسی هستند زیرا قدرت القایی از طریق صفحات GND PCB و اجزاء مختل می شود. بنابراین من باید یک پایه شارژ پرینت سه بعدی ایجاد کنم تا مکعب داخل آن قرار گیرد و برخی از مخاطبین به مکعب فشار بیاورند.

امیدوارم از خواندن این درس آموز لذت برده باشید و شاید راهی برای ساختن مکعب خود پیدا کرده اید!

با خیال راحت اینستاگرام ، وب سایت و کانال یوتیوب من را برای اطلاعات بیشتر در مورد مکعب و دیگر پروژه های جذاب بررسی کنید!

اگر سوالی دارید یا چیزی کم است ، لطفاً در نظرات زیر به من اطلاع دهید!

از ایجاد لذت ببرید!:)

جایزه اول در چالش طراحی PCB