Šesti stranná LED kostka s WIFI a gyroskopem - PIKOCUBE: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ahoj tvůrci, je to výrobce moekoe!

Dnes vám chci ukázat, jak postavit skutečnou kostku LED na základě celkem šesti desek plošných spojů a 54 diod LED. Vedle svého vnitřního gyroskopického senzoru, který dokáže detekovat pohyb a polohu kostek, je kostka dodávána s ESP8285-01F, což je nejmenší WiFi MCU, jaký jsem dosud znal. Rozměry MCU jsou pouhých 10 x 12 milimetrů. Každý jednotlivý PCB má rozměry 25 x 25 milimetrů a obsahuje devět WS2812-2020 mini LED pixelů. Vedle ovladače je uvnitř kostky 150mAh baterie Lipo a nabíjecí obvod. Ale o tom později…

Pokud hledáte ještě menší kostku, podívejte se na první verzi, kterou jsem vytvořil na svém webu. Je odlitý do epoxidové pryskyřice!

Pikocube verze 1

Krok 1: Inspirujte se

Užijte si video!

V tomto videu najdete pro kostku téměř vše. Další informace, návrh, soubory plošných spojů a soubory kódu naleznete v následujících krocích.

Krok 2: Návrh DPS

Jak možná víte, můj oblíbený software pro návrh DPS je Autodesk EAGLE. Proto jsem to také použil pro tento projekt.

Začal jsem používat dva různé designy DPS, protože nechci kostku zvětšit, než musí. Vnější tvary obou PCB jsou jen čtverce o rozměrech 25x25 milimetrů. Zvláštností těchto desek plošných spojů jsou tři kastlované otvory na každé straně, které distribuují tři signály +5V, GND a signál LED po celé krychli. Pořadí desek plošných spojů je uvedeno v jednom ze schémat výše. Doufám, že si dokážete představit, barevné strany patří k sobě, jakmile je kostka složena jako kostka. Šipky označují signální linku WS2812.

K tomuto kroku jsou připojena schémata, desky a kusovníky obou desek plošných spojů.

Krok 3: PCB a komponenty

Celá kostka se skládá ze dvou různých typů desek plošných spojů. První je dodáván s nabíjecím obvodem a konektorem pro baterie Lipo a druhý obsahuje MCU, senzor a obvod pro zablokování napájení. Desky plošných spojů jsou samozřejmě vybaveny pouze jednou. Vše ostatní obsahovalo devět LED diod na vnější straně krychle.

Zvláštností PCB jsou prošpikované otvory na každé straně. Na jedné straně se tyto otvory/pájecí podložky používají k tomu, aby kostka vypadala jako krychle a držela vše na svém místě, a na druhé straně přenáší jak napájení LED, tak signál WS2812. Latter je složitější, protože musí být v určitém pořadí. Každá deska plošných spojů má pouze jeden vstupní a jeden výstupní signál a aby byl v určitém bodě přerušen jeden signál, přidal jsem několik SMD pájecích můstků.

Díly, které budete potřebovat pro desku MCU:

• WiFi MCU ESP8285-01F
• Gyroskop ADXL345
• SMD kondenzátory 0603 (100n, 1 µ, 10 µ)
• Rezistory SMD 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• SMD dioda SOD123 1N4148
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Tlačítko SMD 90 stupňů
• WS2812 2020 LED

Díly, které budete potřebovat k napájecí desce:

• IC nabíječky MCP73831
• SMD kondenzátory 0603 (100n, 1 µ, 10 µ)
• Rezistory SMD 0603 (1k, 5k, 10k)
• SMD dioda MBR0530
• SMD LED 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• JST 1,25 mm 2P konektor
• WS2812 2020 LED

Krok 4: Sestavení kostky

Všechny podrobnosti o sestavení krychle najdete ve výše uvedeném videu.

Sestavení krychle není nejjednodušší, ale aby to bylo trochu jednodušší, navrhl jsem malou pájecí pomůcku, kde lze pájet dohromady alespoň tři ze šesti desek plošných spojů. Pokud to uděláte dvakrát, získáte dvě hrany desky plošných spojů, které je třeba připojit, jakmile vše funguje. Ano, ujistěte se, že vše funguje. Zatím jsem to netestoval, ale odpájení jednoho DPS z krychle může být obtížné.

Před připojením konektoru baterie nezapojte tři PCB dohromady. V opačném případě musíte upravit soubor.stl s malým otvorem, do kterého zapadá zvedák.

Krok 5: Arduino kód

Kostka začne vypnutým WiFi, aby ušetřila energii, což se nazývá modemový spánek. Pokud jde o datový list ESP, MCU spotřebuje v režimu modemu pouze 15 mA, zatímco v normálním režimu potřebuje přibližně 70 mA. Dobré pro zařízení napájená baterií, jako je toto. K dosažení tohoto cíle budete před voláním funkce instalace potřebovat následující část kódu.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Dalším stisknutím tlačítka můžete probudit WiFi voláním standardní funkce WiFi.begin () nebo v tomto případě Blynk.begin (), což je volání nastavení aplikace, kterou jsem si vybral k ovládání krychle.

Převod některých animací na krychli je jen trochu matematiky. Maticový převod na pixel na konkrétní vnější stěně se provádí pomocí této jednoduché pomocné funkce:

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

// počínaje návratem v levém horním rohu (px + py * 3) + mat * 9; }

Pokud jde o přehled pixelů PCB v kroku 2, první matice je horní, druhá čelní, další jsou kolem krychle jdoucí správným směrem a poslední matice je spodní.

Při použití přiloženého kódu musíte upravit přihlašovací údaje WiFi, aby odpovídaly vaší síti. Pro správné použití s aplikací Blynk nezapomeňte před otevřením skici vložit oba soubory (BLYNK.ino a druhý, ve kterém je Blynk) do stejné složky. Skica obsahuje dvě různé karty. Druhý soubor, který ve skutečnosti nic nedělá, nemusí být vybaven další záložkou. Je to jen pro uspání kostky, když nebylo stisknuto tlačítko. Jinak kostka nespí a bude neustále čerpat proud.

Krok 6: APLIKACE

Jak již bylo řečeno, kostka začíná jediným stisknutím tlačítka. Ale s funkcí WiFi to vůbec nezačne. Dalším jediným stisknutím, když je kostka již zapnutá, se spustí WiFi a připojí se k předdefinované síti. Zezadu můžete kostku ovládat pomocí BlynkAPP. Samozřejmě můžete rozšířit funkčnost, existuje spousta možností pro tuto věc …

Zde je ukázán jednoduchý příklad rozložení uvnitř aplikace Blynk. Skládá se ze dvou SLIDER (jas a rychlost animace), dvou STYLOVANÝCH TLAČÍTEK (změna vzoru animace a vypnutí kostky), jednoho KROKU pro změnu režimu kostky, LED diody ukazující, která strana kostek je nahoře a v neposlední řadě GAUGE pro zobrazující stav baterie. Všechny tyto widgety využívají pro komunikaci APP-MCU virtuální piny. Něco ke čtení virtuálních pinů přes MCU je volat tuto funkci, zatímco V1 odkazuje na použitý virtuální pin a param.asInt () drží aktuální hodnotu pinu. Funkce omezení slouží pouze k omezení vstupních hodnot (bezpečnost na prvním místě: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = millis (); current_mode = constrain (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }

Chcete -li do aplikace Blynk APP napsat virtuální pin, můžete použít následující funkci:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, data);

K tomu získáte více informací uvnitř skici Arduina!

Krok 7: Bavte se

Navrhování a stavění kostky mě velmi bavilo! Přesto jsem s tím měl nějaké problémy. První z nich je, že jsem chtěl použít obvod převodníku zesilovače uvnitř první verze krychle, abych zajistil, že LED diody WS2812 poběží na 5V. Naštěstí poběží také na napětí Lipo kolem 3, 7V, protože posilovač převodu byl příliš hlučný a rušil signál LED, což mělo za následek nezamýšlenou blinky.

Druhým velkým problémem je, že jsem chtěl použít možnost bezdrátového nabíjení, a to i pro druhou verzi. Naštěstí jsem přidal několik nabíjecích podložek, které jsou přístupné z vnějšku kostky, protože indukční výkon je narušen v rovinách GND desky plošných spojů a součástí. Proto musím vytvořit 3D vytištěný nabíjecí stojan, aby bylo možné kostku vložit a některé kontakty přitlačit na kostku.

Doufáme, že jste si přečetli tento návod a našli jste způsob, jak si postavit vlastní kostku!

Neváhejte a podívejte se na můj Instagram, web a Youtube kanál, kde najdete další informace o kostce a dalších úžasných projektech!

Pokud máte dotazy nebo něco chybí, dejte mi prosím vědět v níže uvedených komentářích!

Bavte se s tvorbou!:)

První cena v PCB Design Challenge