EFM8BB1 Kinetické svetelné trojuholníky: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

K ich výrobe ma inšpirovalo, keď som v obchode uvidel svetelné trojuholníky Nanoleaf, ale bol som sklamaný, keď som videl, že každá dlaždica stojí dvadsať dolárov! Pustil som sa do výroby ekvivalentného produktu, ale aby cena za dlaždicu bola okolo troch až štyroch dolárov. Tento projekt nie je dokončený, pretože ešte musím nechať vyrobiť dosky plošných spojov ovládača, ale v súčasnosti mám zostavených a funkčných 50 dlaždíc.

Videl som ďalšie projekty, ktoré sa pokúšajú replikovať tento produkt, ale žiadny z nich, ktorý som doteraz videl, neumožňoval prepojenie žiadnej dlaždice v ŽIADNOM smere, čo umožnilo komplexnejšie návrhy a ľahké preskupenie.

Toto je môj prvý návod, v prípade akýchkoľvek otázok zanechajte komentár!

Zásoby

Každá dlaždica vyžaduje:

• 1x mikročip EFM8BB10F8G-A-QFN20 (Digikey)
• 9x LED diódy WS2812E (LCSC)
• 1x regulátor napätia AMS1117 5,0 V (LCSC)
• 1x regulátor napätia AMS1117 3,3 V (LCSC)
• 1x dióda SOD-123 1N4148 (LCSC)
• 1x 10k odpor 8050 (LCSC)
• 11x 0,1uf 8050 keramický kondenzátor (LCSC)
• 2x 10uf 16v povrchové elektrolytické kondenzátory (LCSC)
• 1x vlastný PCB (JLCPCB)
• 12x TE Connectivity 2329497-2 Pružné prsty PCB do krytu
• 1x PCB Linker

Ovládač (prebieha) vyžaduje:

• 1x ESP32 DevKit-C
• Napájanie 1x 12V
• 1x DC-DC stepdown (na napájanie ESP32)
• 1x 10K ohmový odpor
• 1x dióda 1n4148
• 2x SPST tlačidlá (LCSC)

Náradie:

• Spájkovačka
• Reflow pec
• 3D tlačiareň (pre kryt)
• Programátor J-link EDU
• Odizolovače / strihače drôtov / rôzne drôtiky (na výrobu programovacieho zväzku)
• Pinzeta s jemným hrotom na montáž
• Prázdna PVC karta na roztieranie spájkovacej pasty
• Olovená alebo bezolovnatá spájkovacia pasta

Krok 1: Objednajte si DPS

Dlaždica PCB bola navrhnutá v EasyEDA a bola odoslaná na výrobu do JLCPCB. Objednal som si 50 PCB, pretože objednať 50 kusov bolo skutočne lacnejšie ako objednať iba 10 z nich. Doska plošných spojov bola rozdelená na 3 kusy, aby sa znížili výrobné náklady.

Využil som výrobné možnosti

• Hrúbka 1,6 mm
• Povrchová úprava HASL
• 1 oz medi
• Biela vojaková maska

Počul som, že môžete prepojiť svoje objednávky JLCPCB a LCSC, takže poštovné platíte iba raz, ale nepodarilo sa mi to zistiť. Využil som najlacnejšiu možnosť dopravy a oba balíky mi prišli do dvoch týždňov od dátumu objednávky.

Tu je prepojený dizajn

Krok 2: Pripravte pracovnú oblasť

Položte jednu z dosiek plošných spojov na stôl, pri ktorom vám nevadí, že sa znečistíte, a prilepte k nej dve ďalšie dosky s plošnými spojmi, aby držali na mieste, ako na obrázku vyššie. Potom prilepte šablónu páskou Kapton a zaistite, aby boli otvory zarovnané s odhalenými podložkami na doske plošných spojov.

Krok 3: Spájkovacia pasta

Na vrch šablóny pridajte spájkovaciu pastu. Použil som toto. Spájkovaciu pastu rozotrite okolo šablóny pomocou starej kreditnej karty alebo niečoho podobného. Uistite sa, že sú vyplnené aj malé otvory pre mikročip.

Pred zdvihnutím šablóny sa pokúste dostať toľko prebytočnej pasty späť na kartu rozmetadla, aby ste ju mohli znova použiť, ak vyrábate viac ako jednu dlaždicu (táto vec je drahá $$$)

Zdvihnite šablónu opatrným zdvihnutím jedného rohu a odlepením pásky. Akonáhle zdvihnete oblasť hore, snažte sa ju nevrátiť späť, pretože by mohla rozmazať časť pasty.

Vaša DPS by teraz mala vyzerať ako na obrázku vyššie.

Krok 4: Zostavenie

Po pretavení DPS oddeľte strany dlaždice ohnutím a zlomením úchytiek, ktoré držia rôzne strany na svojom mieste. Potom obrúste všetky prebytočné dosky plošných spojov, ktoré zostali, odlomením úchytiek, aby sa ľahšie zmestili do puzdra s potlačou.

Potom nájdite dve strany s písmenom „B“a spájajte všetkých 7 bočných podložiek dohromady. Zostávajúca jedna strana môže ísť iba jedným spôsobom a tiež spájkovať.

Dlaždica by mala vyzerať ako na vyššie uvedených obrázkoch.

Krok 7: Pripojte zostavenú dlaždicu k programátoru

PRED PRIPOJENÍM OBKLADU K JLINKU OTVORTE SPRIEVODCA JLINKU A TYPOM „power on perm“POVOLTE 5V VÝSTUP

J-Link Commander je súčasťou balíka softvéru a dokumentácie, ktorý je k dispozícii tu

Každá dlaždica má neobsadenú hlavičku priamo nad mikročipom s názvom Debug. Táto hlavička odhalí programovacie rozhranie C2, ktoré je kompatibilné so Segger J-Link. Používam verziu EDU, pretože je identická s verziami s vyššími cenami, ale nemôže byť použitá pre komerčné produkty, na ktoré sa toto nevzťahuje. Objednal som si ten môj od SparkFun za 72 dolárov vrátane dopravy.

Pin 1 na konektore je jediný so štvorcovou podložkou na doske plošných spojov.

Krok 8: Pripravte si IDE a vytvorte binárny firmvér

Stiahnite si Simplicity Studio 4 odtiaľto a nainštalujte ho. Ak chcete získať prístup k reťazcu nástrojov EFM8, prihláste sa alebo si vytvorte účet Silicon Labs. Potom si odtiaľto stiahnite kód projektu a importujte ho do IDE. Potom kliknite na ikonu kladiva na paneli s nástrojmi a zostavte projekt.

Mali by ste dostať správu Dokončené zostavenie. Ak sa zobrazí správa so žiadosťou o zadanie licenčného kľúča pre kompilátor Keil, jednoducho kliknite na preskočiť (alebo ho môžete aktivovať, ak chcete, je bezplatný)

Krok 9: Nahrajte firmvér

Kliknite na tlačidlo na paneli s nástrojmi, ktoré vyzerá ako pečiatka nad čipom „Flash Programmer“. Potom vyhľadajte vstavaný súbor.hex a vyberte ho. Kliknite na „Program“a prijmite podmienky licencie J-Link EDU. Potom sa uistite, že sa nezobrazí chybové hlásenie a LED diódy na doske by mali svietiť slabo bielou farbou, aby ste vedeli, že bola úspešne naprogramovaná.

Krok 10: (Voliteľné) Test PCB

V tomto kroku budete musieť povoliť port Virtual COM na svojom J-Link otvorením J-Link Configurator a zvolením pripojeného programátora.

Pripojte vedenie „DAT“z jednej zo strán dlaždice k obvodu pripojenému na vyššie uvedených fotografiách.

Otvorte sériový monitor s 112500 baud 8N1 a použite tieto príkazy

• 0x08 0xFF 0xFF 0x00 0xFF 0x0A
  • 0x08 je príkaz „nastaviť farbu“
  • 0xFF sú „všetky dlaždice“
  • 0xFF 0x00 0xFF je farba
  • 0x0A je znak nového riadku

Dlaždica by teraz mala byť fialová. Ak nie, dvakrát skontrolujte, či je dióda zapojená správne, a skúste to znova.

Krok 11: Kryt na 3D tlač

Skriňu som navrhol tak, aby bola pôvodne tvarovaná vstrekovaním, aby sa ušetrila čas namiesto 3D tlače každej dlaždice, ale keď náklady na iba 50 škatúľ dosiahli 6000 dolárov, rozhodol som sa proti tejto myšlienke. Kryt bol navrhnutý v Inventore 2021 a má dve časti, základňu a horný difúzor. Základňa má po stranách otvory, ktoré umožňujú spojenie dlaždíc s konektormi PCB (prepojené nižšie) alebo vodičmi. Ak sa chystáte použiť konektorové dosky plošných spojov, budete ich potrebovať 12 na dlaždicu, aby sa dosky plošných spojov mohli spojiť dohromady.

Ak nemáte prístup k 3D tlačiarni, môžete sa pochváliť inžinierstvom za týmito dlaždicami vytvorením kinetickej sochy a prepojením dlaždíc pomocou medeného drôtu. Len sa uistite, že vodiče neskratujú!

Vytlačil som 20 príloh a zistil som, že tieto dlaždice tlačia až 150 mm/s bez významného zhoršenia kvality, čo umožňuje približne 60% skrátenie času tlače.

Tento krok som zabudol odfotiť, ale hotovú DPS jednoducho položíte do základne a zacvaknete vrchnú časť.

Krok 12: Pripojenie dlaždíc

Dlaždičový spojovač PCB je k dispozícii tu. Tieto sa zasúvajú do skriniek a používajú tieto konektory. Uistite sa, že sú obe strany zarovnané.

Krok 13: Ovládač

Softvér ovládača práve prebieha a bude tu aktualizovaný. Podľa schematického diagramu pripojte svoj ESP32 k jednej z dlaždíc. Nahrajte softvér pomocou PlatformIO a pripojte sa k hotspotu WiFi, aby sa dlaždice mohli pripojiť k vášmu WiFi.

Krok 14: Hotovo

Namontujte dlaždice akýmkoľvek spôsobom, ktorý si vyberiete. Na zadnú stranu krytu som vložil kruhy, aby bolo možné umiestniť lepiacu pásku.

Užite si to! Ak máte otázky, zanechajte komentár.

Druhé miesto v súťaži Lighting Challenge