PixelPad Indian: Insígnia electrònica programable: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

PixelPad és una insígnia de desenvolupament electrònic basada en un microcontrolador ATmega32U4 i inclou moltes funcions integrades. L'art PCB està inspirat en la cultura, les arts i els dibuixos de l'Índia. Amb PixelPad, podeu utilitzar-lo com a tauler de desenvolupament usable com l’Adafruit Playground Express o el LilyPad, o bé podeu utilitzar-lo com a insígnia electrònica.

Les funcions de PixelPad es poden veure a continuació.

Vaig passar per moltes arts i pintures culturals i espirituals índies per dissenyar l'art PCB i l'esquema del tauler. Després de moltes investigacions i inclinacions, vaig dissenyar un art PCB amb Adobe Illustrator.

Pas 1: la idea

Quan vaig decidir construir una insígnia electrònica, em van passar moltes idees. Això em porta a confusió sobre quin he de dissenyar, literalment no em quedo amb una idea. en lloc de canviar ràpidament les idees. Per tant, el que vaig fer és que vaig enumerar les funcions que volia a la insígnia que estic dissenyant. Així doncs, aquí teniu els criteris que he enumerat al procés d’activació de la idea.

• Disseny minimalista
• De mida compacta
• El disseny ha de ser fàcil d’utilitzar
• Teniu prou pinouts d'E / S
• Ha de funcionar amb bateria
• Disposar de bons LED que es puguin programar per a alguna cosa útil
• Representar una cultura o un art

Després de revisar la llista aproximada, vaig començar a buscar quin microcontrolador, LEDs que he d’utilitzar per al Pixelpad. Trobar un bon tema per a l’art és massa complicat per a mi, ho saps oi? No tinc aquesta habilitat!

Pas 2: el LED de microcontrolador i Neopixel

Vaig decidir utilitzar el microcontrolador Atmega32U4 per al disseny de la insígnia. Ve amb suport USB i admet velocitats de transferència de dades de fins a 12 Mb / s i 1,5 Mb / s. També es pot utilitzar com a dispositiu HID. Per tant, em vaig quedar amb ATmega32U4 com a MCU. Definitivament, podeu consultar el full de dades que he adjuntat a aquest projecte.

Vaig utilitzar 12 LEDs NeoPixel perquè tots els leds es poden direccionar i es necessitava un sol pin de dades per controlar els colors RGB. Per tant, vaig decidir quedar-me amb NeoPixels.

Pas 3: Disseny d'esquemes amb Autodesk Eagle

Vaig utilitzar Autodesk Eagle CAD per dissenyar tots els meus PCB. Vaig començar a dissenyar el circuit Schematics a Eagle. A continuació s’expliquen els components principals que he utilitzat en els esquemes.

• MIC5219B per a una font d’alimentació de 3,3V 500ma per alimentar el microcontrolador
• MCP73831 per a la gestió de bateries Li-Po / Li-Ion
• DS1307Z per a un RTC I2C
• WS2812 5050 LED RGB
• Resonador de 8Mhz per rellotjar l'ATmega32U4 externament
• Capçalera pin 2 × 3 SMD per a connexió ISP
• Polsador de restabliment SMD

Pas 4: disseny de taulers

Després del disseny esquemàtic, vaig començar a dissenyar la placa de circuits impresos (PCB). En primer lloc, he situat tots els components en un ordre que volia. Després es va començar a encaminar manualment els cables d’aire. He utilitzat una amplada mínima de traça de 8 quilòmetres per a les traces. El disseny de la placa és per a un PCB de dues capes. la dimensió total és de 66 x 66 mm. Podeu trobar els fitxers de disseny i Gerber adjunts al final d’aquest projecte.

Pas 5: importeu PCB Art al tauler

Importeu PCB Art al tauler

Vaig dissenyar l'art PCB en Adobe Illustrator. Podeu utilitzar qualsevol programari de disseny vectorial per fer aquesta part. Podeu utilitzar un il·lustrador o quedar-vos amb un de codi obert com Inkscape. Vaig provar molt de disseny i, al final, vaig arribar al disseny esperat. Després de dissenyar l'art, podeu desar-lo com a format BMP de 8 bits. Després, a Eagle, heu d’importar l’art a qualsevol capa de serigrafia. He utilitzat la capa de noms. No vull la capa de components, de manera que he suprimit els noms i he utilitzat la capa per col·locar el disseny. per importar el disseny, seguiu els passos següents:

A la part superior, podeu trobar la icona ULP; si feu clic a la icona, apareixerà la finestra emergent per seleccionar-la. La cerca d'import-BMP obre l'import-Bmp ULP.

A continuació, seleccioneu el fitxer BMP que necessiteu i la capa que voleu col·locar i escalar les mesures, etc. … i feu clic a D'acord. Després d’això, heu de col·locar el disseny al disseny del PCB on vulgueu.

Nota: el disseny ha de ser en blanc i negre

He utilitzat Autodesk Fusion 360 per veure el model 3D del PCB, també he utilitzat Fusion 360 per dissenyar l’esquema de la placa per a la capa de dimensió. Definitivament, podeu utilitzar l’avantatge de la integració Fusion 360 i Eagle.

Pas 6: exportació del fitxer Gerber per a la fabricació

Per fabricar el PCB de qualsevol fabricant de tot el món, cal que els envieu el fitxer Gerber. Generar el fitxer Gerber a Eagle és molt fàcil. Podeu seguir els passos següents.

A la part dreta de Eagle, podeu trobar la pestanya Fabricació. Feu clic a la pestanya de fabricació per veure la imatge renderitzada del PCB per a la fabricació. A la mateixa finestra, feu clic al botó CAM.

Deseu cada capa en una carpeta i comprimeu-la en format zip.

Pas 7: fabricació de PCB

Hi ha molts serveis de fabricació de PCB a la Xina a un preu tan barat, com a 5 $ per a 10 PCB. Personalment recomano PCBWAY. Ofereixen PCB de bona qualitat i l'assistència al client és fantàstica.

Pas 8: reunió de components

Els PCB triguen dues setmanes a arribar segons el mètode de lliurament. Mentrestant, vaig començar a recollir els components necessaris per al projecte. Ja tinc alguns components, de manera que he comprat la resta de components de diferents fonts. Però he donat tots els components que enllacen a la botiga.

Pas 9: soldar els components

Després d’arribar tant els PCB com els components. Vaig començar a soldar els components. utilitzant una estació de soldadura weller we51 amb una micro punta per soldar. el paquet 0805 SMD és una mica difícil de soldar per als nouvinguts, però us acostumareu després d’uns quants components soldats. També he fet servir una estació de reelaboració d’aire calent, però no cal. Aneu amb compte mentre soldeu el microcontrolador i altres circuits integrats que no escalfen els circuits integrats.

També vaig utilitzar una solució de neteja de PCB per netejar el PCB de l'excés de flux de soldadura.

Pas 10: Programació de la placa índia Pixelpad

He soldat tots els components del PCB. Per programar la placa amb Arduino IDE primer, hem de gravar un carregador d’Atmega32u4 adequat a la placa. He utilitzat el carregador d’arrencada de la placa micro Sparkfun pro per a la meva placa. Per gravar el carregador d'arrencada que necessiteu és un programador ISP o podeu utilitzar una placa Arduino com a programador ISP. Jo mateix construeixo un programador d’ISP USBTiny, visito la meva pàgina de programador USBTinyISP.

En connectar el Pixelpad Indian, s’encendrà el LED d’alimentació. Vaig triar la placa Sparkfun Pro Micro del gestor de la placa i vaig seleccionar l’ISP USBTiny com a programador a la finestra del programador. A continuació, feu clic al gravador d'arrencada. Trigarà una mica de temps a cremar-se. Després de gravar el carregador d’arrencada, ja es pot programar mitjançant el cable micro USB. Vaig fer un esbós bàsic per mostrar un temps de rellotge analògic amb els LEDs NeoPixel i el RTC. Els LED vermells mostren les hores i el LED blau els minuts.

Pas 11: vídeo de treball

Espero que aquest projecte us agradi!

DESCÀRREGA DEL FITXER DEL PROJECTE DE LA MEVA PÀGINA DE GITHUB