Daus de PCB LED de sis cares amb WIFI i giroscopi - PIKOCUBE: 7 passos (amb imatges)

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

Hola fabricants, és fabricant moekoe!

Avui vull mostrar-vos com construir un dau LED real basat en sis PCB i 54 LED en total. Al costat del seu sensor giroscòpic intern que pot detectar el moviment i la posició dels daus, el cub ve amb un ESP8285-01F, que és el MCU WiFi més petit que conec fins ara. Les dimensions de la MCU són de només 10 per 12 mil·límetres. Cada PCB té unes dimensions de 25 per 25 mil·límetres i conté nou mini píxels LED WS2812-2020. Al costat del controlador hi ha una bateria Lipo de 150 mAh i un circuit de càrrega dins dels daus. Però més sobre això més endavant …

Si cerqueu un cub encara més petit, consulteu la primera versió que he creat al meu lloc web. Es cola en resina epoxi.

Pikocube versió 1

Pas 1: Inspireu-vos

Gaudeix del vídeo!

Trobareu gairebé tot per al cub en aquest vídeo. Per obtenir informació addicional, arxius de disseny, PCB i codi, podeu consultar els passos següents.

Pas 2: disseny de PCB

Com podríeu saber, el meu programari de disseny de PCB preferit és Autodesk EAGLE. Per això també l’he utilitzat per a aquest projecte.

He començat a utilitzar dos dissenys de PCB diferents, perquè no vull fer que el cub sigui més gran del que ha de fer. Les formes exteriors dels dos PCB són només quadrats de 25x25 mil·límetres. L’especial d’aquests PCB són els tres forats acoblats a cada costat que distribueixen els tres senyals + 5V, GND i el senyal LED per tot el cub. L'ordre dels PCB es mostra en un dels esquemes anteriors. Espero que us ho pugueu imaginar, els costats de colors s’uneixen un cop el cub es plega com un cub. Les fletxes marquen la línia de senyal WS2812.

A aquest pas s’adjunten els esquemes, els taulers i les BOM d’ambdós PCB.

Pas 3: PCB i components

El cub sencer consta de dos tipus diferents de PCB. El primer inclou el circuit de càrrega i el connector de la bateria Lipo i el segon conté l’MCU, el sensor i algun circuit de bloqueig d’alimentació. Per descomptat, els PCB només s’han equipat una vegada cadascun. La resta només conté els nou LEDs a l'exterior del cub.

L’especial del PCB són els forats acoblats de cada costat. D'una banda, aquests forats / pastilles de soldadura s'utilitzen per aconseguir que el cub sembli un cub i que mantingui tot al seu lloc i, per l'altra, transmet tant la potència dels LED com el senyal WS2812. El darrer és més complicat perquè ha d’estar en un ordre específic. Cada PCB només té una senyal d’entrada i una de sortida i per tal d’interrompre un senyal en un punt, he afegit uns quants coixinets de pont de soldadura SMD.

Peces que necessiteu per a la placa MCU:

• ESP8285-01F WiFi MCU
• Giroscopi ADXL345
• Condensadors SMD 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• Resistències SMD 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• Diode SMD SOD123 1N4148
• LED SMD 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Botó SMD de 90 graus
• WS2812 2020 LED

Peces que necessiteu per a la placa d'alimentació:

• MCP73831 IC carregador
• Condensadors SMD 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• Resistències SMD 0603 (1k, 5k, 10k)
• Diodo SMD MBR0530
• LED SMD 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• Connector 2P JST 1,25 mm
• WS2812 2020 LED

Pas 4: Muntatge del cub

Per a tots els detalls sobre el muntatge del cub, consulteu el vídeo anterior.

Muntar el cub no és la part més senzilla, però per fer-ho una mica més fàcil, he dissenyat una petita ajuda per soldar on almenys tres dels sis PCB es poden soldar junts. En fer-ho dues vegades, obtindreu dues vores de PCB que s’hauran de connectar un cop tot funcioni. Sí, assegureu-vos que tot funciona. No ho he provat fins ara, però la desvenda d’un PCB del cub podria ser difícil.

Assegureu-vos de soldar tres PCB junts abans de connectar la presa de la bateria. En cas contrari, haureu de modificar el fitxer.stl amb un petit forat on s’adapti la presa.

Pas 5: Codi Arduino

El cub s’iniciarà amb un WiFi desactivat per estalviar una mica d’energia, que s’anomena repòs del mòdem. Pel que fa al full de dades ESPs, la MCU només necessita 15 mA mentre es troba en mode de repòs del mòdem, mentre que necessita uns 70 mA en mode normal. Ideal per a dispositius amb bateria com aquest. Per aconseguir-ho, necessitareu la següent part de codi abans de trucar a la funció de configuració.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Amb un altre botó, podeu activar el WiFi trucant a la funció estàndard WiFi.begin () o, en aquest cas, al Blynk.begin (), que és la trucada de configuració de l’APP que he triat per controlar el cub.

Convertir algunes animacions al cub és només una mica de matemàtiques. La conversió de matriu a un píxel en una paret exterior específica es fa amb aquesta senzilla funció d’ajuda:

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

// a partir de la cantonada superior esquerra torna (px + py * 3) + mat * 9; }

En referència a la visió general del píxel del PCB al pas 2, la primera matriu és la superior, la segona és la frontal, les següents es troben al voltant del cub en la direcció correcta i l’última matriu és la inferior.

Quan utilitzeu el codi adjunt, heu d’editar les credencials WiFi perquè coincideixin amb la vostra xarxa. Per fer un ús correcte amb l'aplicació Blynk, assegureu-vos de col·locar els dos fitxers (BLYNK.ino i l'altre amb Blynk) a la mateixa carpeta abans d'obrir l'esbós. L’esbós conté dues pestanyes diferents. L’altre fitxer, que en realitat no fa res, no necessita equipar-se amb una altra pestanya. És només per fer dormir el cub quan no es premia el botó. En cas contrari, el cub no dormirà i atraurà corrent tot el temps.

Pas 6: l'aplicació

Com ja s’ha dit, el cub comença amb una sola pulsació de botó. Però no començarà amb la funcionalitat WiFi. Una altra sola pulsació mentre el cub ja està engegat iniciarà el WiFi i es connectarà a una xarxa predefinida. Cap endavant podeu utilitzar el BlynkAPP per controlar el cub. Per descomptat, podeu ampliar la funcionalitat, hi ha moltes possibilitats per a això …

Aquí es mostra un disseny senzill d’exemple dins de l’APL Blynk. Consta de dos LLISCOS (brillantor i velocitat d’animació), dos BOTÓ ESTILAT (canvia el patró d’animació i apaga el cub), un PAS per canviar el mode de cub, un LED per mostrar quin costat de dau hi ha cap amunt i, finalment, un mostra l'estat de la bateria. Tots aquests ginys fan ús dels pins virtuals per a la comunicació APP-MCU. Alguna cosa per llegir els pins virtuals mitjançant la MCU és anomenar aquesta funció, mentre que V1 fa referència al pin virtual utilitzat i param.asInt () manté el valor actual del pin. La funció de restricció és només per limitar els valors entrants (seguretat primer: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// Pas H t = millis (); mode_actual = restringir (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }

Per escriure un pin virtual a l'aplicació Blynk, podeu utilitzar la funció següent:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, dades);

Trobareu més informació sobre això a l'esbós d'Arduino.

Pas 7: Diverteix-te

Dissenyar i construir el cub va ser molt divertit per a mi! Tot i això, he tingut alguns problemes. La primera és que volia utilitzar un circuit convertidor d’impulsió dins de la primera versió del cub per assegurar-me que els LED WS2812 funcionessin a 5V. Per sort, funcionaran amb una tensió Lipo d’uns 3, 7 V també, perquè el convertidor d’impulsió era massa sorollós i pertorba el senyal LED que provoca un cub parpelleig no desitjat.

El segon gran problema és que volia utilitzar la possibilitat de càrrega sense fils, fins i tot per a la segona versió. Afortunadament he afegit alguns coixinets de càrrega que són accessibles des de l'exterior del cub perquè la potència inductiva es pertorba a través dels plans GND del PCB i dels components. Per tant, he de crear un suport de càrrega imprès en 3D, de manera que es pugui col·locar el cub i prement alguns contactes al cub.

Espero que us hagi agradat llegir aquest instructiu i trobeu la manera de construir el vostre propi cub.

No dubteu a consultar el meu canal d’Instagram, lloc web i Youtube per obtenir més informació sobre el cub i altres projectes fantàstics.

Si teniu alguna pregunta o hi falta alguna cosa, feu-nos-ho saber en els comentaris següents.

Diverteix-te creant!:)

Primer premi al PCB Design Challenge