(CRC) bit, otvorený odznak podobný mikrobitom: 10 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Mikrobitový odznak sme použili asi pred 1 rokom na vyučovanie robotiky. Je to vynikajúci nástroj pre vzdelávanie.

Jednou z jeho najcennejších vlastností je, že je ručne držaný. Vďaka tejto flexibilite má veľký prehľad o vzdelávacej komunite.

Pred štyrmi mesiacmi sme začali navrhovať model pre výrobcov. Myslenie na to, že ak je úspešný, môže sa stať otvoreným produktom pre učiteľov.

Aké vlastnosti chceme do odznaku pridať:

• Procesor ESP32 (kompatibilný s Arduino)
• IMU 6-osý
• Matica neopixelov RGB, 8 x 5
• Zvukový reproduktor cez DAC
• Dve tlačidlá
• Rozširujúci port GPIO (tolerantný voči 5 V)

V tomto návode vám vysvetlíme kroky na jeho zostavenie.

Krok 1: Schematický návrh

Pripájame schému prvej verzie crcbit. Na úprave súčiastok sme museli vykonať rôzne testy na protoboarde.

V schéme môžeme oceniť srdce dosky, ktoré je ESP32. Vidíme tiež 6-osový IMU, malý obvod zosilňovača reproduktorov a dve dosky obojsmerného prevodníka logickej úrovne.

Nakoniec je tu celý riadiaci obvod Neopixels, ktorý má 6 pásikov neopixelov po 8 LED diód. Spolu s napájacím obvodom 3 V 3 V, ktorý má MOSFET na pripojenie a odpojenie prostredníctvom softvérovo riadeného GPIO.

Ako zdroj napájania sme vybrali konektor JST, ktorý je silnejší ako konektor micro USB, ak sa pohybuje.

Krok 2: Systém napájania

Doska má 40 neopixelov, ESP32 a reproduktor; Spotreba zosilňovača je veľmi vysoká.

V prípade zapnutia 40 neopixelov na maximálny jas by sme sa blížili k 1,5 ampéru.

Rozhodli sme sa napájať dosku na 5V. Je ľahké použiť akúkoľvek powerbanku. 5V sa používa na napájanie ESP32, ktorý už má regulátor 3V3. Vďaka obojsmernému prepínaču úrovne tiež umožňuje vytváranie signálov tolerujúcich 5 V.

Na neopixely používame prerušovací a znižovací obvod napájania pri 3V3. Znížime tým spotrebu na 250 miliampérov a silu neopixelov môžeme ovládať softvérovo.

Krok 3: Čo potrebujeme

Najprv si pripravme nejaké veci.

Vo všetkých prípadoch sme hľadali súčiastky, ktoré je ľahké zvárať a kúpiť v miestnych obchodoch s elektronikou.

Napriek tomu nie je ľahké nájsť niektoré komponenty a je lepšie trpezlivo ich objednať na čínskom trhu.

Zoznam potrebných komponentov je:

• 1 x mini formát ESP32
• 2 x obojsmerné prevodníky logickej úrovne
• 1 x 6-osová IMU
• 1 x reproduktor
• 1 x napájací MOSFET
• 1 x pokles napätia 3V3
• 2 x tlačidlá
• 1 x LDR
• 6 x prúžkov z 8 Neopixelov

… a niektoré typické diskrétne komponenty

Krok 4: Hackovanie v neopixelových pásoch na uľahčenie spájkovania (I)

Najťažšie na zostavenie a spájkovanie sú pásy Neopixels.

Za týmto účelom sme vytvorili 3D tlačený nástroj, ktorý udržuje 5 pásikov neopixelov v správnej polohe. Takýmto spôsobom sú správne zarovnané.

Tento nástroj nám zároveň umožňuje zvárať malé kovové pásy na uľahčenie spájkovania, pretože pásy sú obrátené.

Odporúča sa cvičiť vopred, pretože tento proces je náročný.

Krok 5: Hackinove neopixelové pásy na uľahčenie spájkovania (II)

Súbory prikladáme vo formáte STL, aby sme mohli opravný nástroj vytlačiť.

Na tlač dielov v 3D nie je potrebná žiadna špeciálna konfigurácia. Ľahko sa tlačia, ale sú veľmi užitočné.

Krok 6: Vlastná doska plošných spojov

Vzhľadom na počet komponentov a ich veľkosť migrujeme z prototypu na univerzálnu DPS, aby sme vytvorili vlastnú DPS.

Nahrali sme dizajn DPS do PCBWay, aby sme ho mohli zdieľať s komunitou a tými tvorcami, ktorí ho chcú zostaviť.

Pre väčšiu flexibilitu pripájame aj súbory Gerber.

Krok 7: Pripojenie hardvéru (vlastná doska plošných spojov)

Ak máme vlastnú dosku plošných spojov, ostatné súčiastky sa dajú ľahko spájkovať, pretože všetky sú vybavené kolíkovými pásikmi s priemerom 2,54 mm.

Priložené obrázky majú dobré rozlíšenie na zobrazenie polohy komponentov.

Krok 8: Softvér a firmvér

Doska nevyžaduje žiadny konkrétny softvér, pretože pracuje priamo s Arduino IDE. Musíme len nakonfigurovať Arduino IDE tak, aby fungovalo s ESP32. Dobrý návod, ktorý by ste mali krok za krokom dodržiavať, je:

www.instructables.com/id/ESP32-With-Arduin…

A aby periférie fungovali, musíme pridať tieto knižnice Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Prvý test, ktorý sme vykonali, aby sme zistili, že všetko funguje správne, je srdce pixelových mikrobitov.

Krok 9: Bavte sa

Krok 10: Ďalej…

Je to otvorený projekt.

Zatiaľ (CRC) bit je stále jednoduchý a hrubý. Veríme, že s pomocou komunity bude rásť stále lepšie.

A to je dôvod, prečo ľudia majú radi open source a komunitu.

Ak máte lepší nápad alebo ste ho vylepšili, zdieľajte ho!

Na zdravie