(CRC) bit, otevřený odznak podobný mikrobitům: 10 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Mikrobitový odznak jsme použili asi před 1 rokem k výuce robotiky. Je to vynikající nástroj pro vzdělávání.

Jednou z jeho nejcennějších vlastností je, že je držen v ruce. A díky této flexibilitě má skvělý přehled o vzdělávací komunitě.

Před čtyřmi měsíci jsme začali navrhovat model pro výrobce. Myslet si, že pokud je úspěšný, může se stát otevřeným produktem pro učitele.

Jaké vlastnosti chceme do odznaku přidat:

• Procesor ESP32 (kompatibilní s Arduino)
• IMU 6-osý
• Matice neopixelů RGB, 8 x 5
• Zvukový reproduktor přes DAC
• Dvě tlačítka
• Rozšiřující port GPIO (5V tolerantní)

V celém tomto pokynu vysvětlíme kroky k jeho vytvoření.

Krok 1: Schematický návrh

Přikládáme schéma první verze crcbit. Museli jsme udělat různé testy na protoboardu, abychom upravili součásti.

Ve schématu můžeme ocenit srdce desky, které je ESP32. Vidíme také 6-osý IMU, obvod malého zesilovače reproduktorů a dvě obousměrné desky převodníku logické úrovně.

Konečně je tu celý řídicí obvod Neopixels, který má 6 proužků neopixelů po 8 LED diodách. Spolu s napájecím obvodem 3 V 3 V, který má MOSFET pro připojení a odpojení prostřednictvím softwarově řízeného GPIO.

Pro napájení jsme vybrali konektor JST, který je silnější než konektor micro USB, pokud se pohybuje.

Krok 2: Systém napájení

Protože deska má 40 neopixelů, ESP32 a reproduktor; Spotřeba zesilovače je velmi vysoká.

V případě zapnutí 40 neopixelů na maximální jas bychom byli blízko 1,5 ampéru.

Rozhodli jsme se napájet desku na 5V. Je snadné použít jakoukoli powerbanku. 5V slouží k napájení ESP32, který již má regulátor 3V3. Díky obousměrnému měniči úrovně také umožňuje vytváření signálů tolerujících 5V.

Pro neopixely používáme odpojovací a krokový obvod napájení na 3V3. Snížíme tak spotřebu na 250 miliampérů a můžeme moc neopixelů ovládat softwarově.

Krok 3: Co potřebujeme

Pojďme si nejprve připravit nějaké věci.

Ve všech případech jsme hledali součásti, které lze snadno svařovat a snadno koupit v místních obchodech s elektronikou.

I přesto není snadné najít některé komponenty a je lepší trpělivě si je objednat na čínském trhu.

Seznam potřebných komponent je:

• 1 x mini formát ESP32
• 2 x obousměrné převodníky logické úrovně
• 1 x 6-osý IMU
• 1 x reproduktor
• 1 x napájecí MOSFET
• 1 x pokles napětí 3V3
• 2 x tlačítka
• 1 x LDR
• 6 x proužků 8 Neopixelů

… A některé typické diskrétní součásti

Krok 4: Hack v neopelových pásech pro usnadnění pájení (I)

Nejtěžší na sestavení a pájení jsou pásy Neopixels.

Za tímto účelem jsme vytvořili nástroj pro 3D tisk, který udržuje 5 proužků neopixelů ve správné poloze. Tímto způsobem jsou správně zarovnány.

Nástroj nám současně umožňuje svařovat malé kovové pásky, které usnadňují pájení, protože pásy jsou obrácené.

Doporučuje se cvičit předem, protože tento proces je obtížný.

Krok 5: Hackin Neopixels proužky pro usnadnění pájení (II)

Soubory připojujeme ve formátu STL, abychom mohli vytisknout fixační nástroj.

K tisku dílů ve 3D není nutná žádná speciální konfigurace. Snadno se tisknou, ale jsou velmi užitečné.

Krok 6: Vlastní PCB

Vzhledem k počtu součástek a jejich velikosti migrujeme z prototypu v univerzální DPS, abychom vytvořili vlastní DPS.

Nahráli jsme design PCB do PCBWay, abychom jej mohli sdílet s komunitou a těmi tvůrci, kteří jej chtějí sestavit.

Pro větší flexibilitu také připojujeme soubory Gerber.

Krok 7: Hardwarové připojení (vlastní PCB)

Pokud máme vlastní desku plošných spojů, ostatní součásti se snadno pájí, protože všechny jsou dodávány s kolíky 2,54 mm.

Přiložené obrázky mají dobré rozlišení, aby viděly polohu součástí.

Krok 8: Software a firmware

Deska nevyžaduje žádný konkrétní software, protože pracuje přímo s Arduino IDE. Musíme jen nakonfigurovat Arduino IDE, aby fungovalo s ESP32, dobrý návod, který je třeba krok za krokem dodržovat, je:

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

A aby periferie fungovaly, musíme přidat tyto knihovny Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

První test, který jsme provedli, abychom zjistili, že vše funguje správně, je pixelové mikrobitové srdce.

Krok 9: Bavte se

Krok 10: Další…

Je to otevřený projekt.

Bit (CRC) je zatím stále jednoduchý a hrubý. Věříme, že bude s pomocí komunity vyrůstat stále lépe.

A to je důvod, proč lidé mají rádi open source a komunitu.

Pokud máte lepší nápad nebo jste něco vylepšili, podělte se o to!

Na zdraví