(CRC) bit, Mở huy hiệu giống Microbit: 10 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Chúng tôi đã sử dụng huy hiệu microbit cách đây khoảng 1 năm để dạy người máy. Nó là một công cụ tuyệt vời cho giáo dục.

Một trong những tính năng đáng giá nhất của nó là nó được cầm trên tay. Và sự linh hoạt này làm cho nó có một cái nhìn sâu sắc về cộng đồng giáo dục.

Bốn tháng trước, chúng tôi bắt đầu thiết kế một mô hình cho các nhà sản xuất. Nghĩ rằng nếu thành công nó có thể trở thành sản phẩm mở cho giáo viên.

Những đặc điểm nào chúng tôi muốn thêm vào huy hiệu:

• Bộ xử lý ESP32 (tương thích Arduino)
• IMU 6 trục
• Ma trận Neopixels RGB, 8 x 5
• Loa âm thanh qua DAC
• Hai nút nhấn
• Cổng mở rộng GPIO (dung sai 5V)

Trong suốt phần hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giải thích các bước để xây dựng nó.

Bước 1: Thiết kế sơ đồ

Chúng tôi đính kèm giản đồ của phiên bản crcbit đầu tiên. Chúng tôi đã phải thực hiện nhiều bài kiểm tra khác nhau trên protoboard để điều chỉnh các thành phần.

Trong sơ đồ, chúng ta có thể đánh giá cao trái tim của bảng là ESP32. Chúng ta cũng thấy IMU 6 trục, một mạch khuếch đại loa nhỏ và hai bảng chuyển đổi mức logic hai chiều.

Cuối cùng, có toàn bộ mạch quản lý Neopixels, có 6 dải neopixels gồm 8 đèn LED mỗi dải. Cùng với mạch nguồn 3V3 volt có MOSFET để kết nối và ngắt kết nối thông qua GPIO được điều khiển bằng phần mềm.

Đối với nguồn điện, chúng tôi đã chọn đầu nối JST mạnh hơn đầu nối micro USB, nếu nó đang di chuyển.

Bước 2: Hệ thống điện

Vì bảng có 40 neopixel, một ESP32 và một loa; Mức tiêu thụ amp rất cao.

Trong trường hợp bật 40 neopixel ở độ sáng tối đa, chúng tôi sẽ đạt gần 1,5 amps.

Chúng tôi quyết định cấp nguồn cho bo mạch ở 5V. Nó rất dễ dàng để sử dụng bất kỳ ngân hàng điện nào. Các 5V được sử dụng để cấp nguồn cho ESP32, vốn đã có bộ điều chỉnh 3V3. Nó cũng cho phép tạo ra tín hiệu chịu được 5V, nhờ vào bộ chuyển đổi mức hai chiều.

Đối với neopixel, chúng tôi sử dụng mạch cắt điện và giảm cấp ở 3V3. Do đó, chúng tôi giảm mức tiêu thụ xuống 250 miliampe và chúng tôi có thể kiểm soát sức mạnh của neopixel bằng phần mềm.

Bước 3: Chúng ta cần gì

Hãy chuẩn bị một số thứ trước.

Trong mọi trường hợp, chúng tôi đã tìm kiếm các linh kiện dễ hàn và dễ mua tại các cửa hàng điện tử địa phương.

Mặc dù vậy, một số linh kiện không dễ kiếm và tốt hơn hết bạn nên kiên nhẫn đặt mua chúng tại thị trường Trung Quốc.

Danh sách các thành phần cần thiết là:

• 1 x định dạng mini ESP32
• 2 x bộ chuyển đổi mức logic hai chiều
• IMU 1 x 6 trục
• 1 x loa
• 1 x MOSFET nguồn
• Giảm điện áp 1 x 3V3
• 2 x nút nhấn
• 1 x LDR
• 6 x dải 8 Neopixel

… Và một số thành phần rời rạc điển hình

Bước 4: Hack trong các dải Neopixels để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hàn (I)

Phần khó lắp ráp và hàn nhất là các dải Neopixels.

Đối với điều này, chúng tôi đã tạo ra một công cụ in 3D để giữ 5 dải neopixel ở đúng vị trí. Bằng cách này, chúng được căn chỉnh chính xác.

Đồng thời, công cụ này cho phép chúng tôi hàn các dải kim loại nhỏ để tạo điều kiện hàn vì các dải này bị đảo ngược.

Bạn nên thực hành trước vì quá trình này khó khăn.

Bước 5: Dải Hackin Neopixels để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hàn (II)

Chúng tôi đính kèm các tệp ở định dạng STL để chúng tôi có thể in công cụ sửa lỗi.

Không cần cấu hình đặc biệt để in các bộ phận ở dạng 3D. Chúng rất dễ in nhưng rất hữu ích.

Bước 6: PCB tùy chỉnh

Do số lượng các thành phần và kích thước của chúng, chúng tôi chuyển từ nguyên mẫu sang một PCB phổ thông, để tạo ra một PCB tùy chỉnh.

Chúng tôi đã tải thiết kế của PCB lên PCBWay để chia sẻ nó với cộng đồng và những nhà sản xuất muốn lắp ráp một.

Chúng tôi cũng đính kèm các tệp Gerber để linh hoạt hơn.

Bước 7: Kết nối phần cứng (PCB tùy chỉnh)

Nếu chúng ta có PCB tùy chỉnh, phần còn lại của các thành phần dễ dàng được hàn vì tất cả chúng đều đi kèm với dải pin 2,54mm.

Các hình ảnh đính kèm có độ phân giải tốt để xem vị trí của các thành phần.

Bước 8: Phần mềm và chương trình cơ sở

Bo mạch không yêu cầu bất kỳ phần mềm cụ thể nào vì nó hoạt động trực tiếp với Arduino IDE. Chúng ta chỉ cần định cấu hình Arduino IDE để hoạt động với ESP32, một hướng dẫn tốt để làm theo từng bước là:

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

Và để các thiết bị ngoại vi hoạt động, chúng ta phải thêm các thư viện Arduino sau:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Thử nghiệm đầu tiên mà chúng tôi đã thực hiện để thấy rằng mọi thứ hoạt động chính xác là trái tim microbit pixel.

Bước 9: Vui chơi

Bước 10: Tiếp theo…

Đó là một dự án mở.

Cho đến nay bit (CRC) vẫn còn đơn giản và thô sơ. Chúng tôi tin rằng nó sẽ ngày càng phát triển tốt hơn khi có sự chung tay góp sức của cộng đồng.

Và đây là lý do tại sao mọi người thích mã nguồn mở và cộng đồng.

Nếu bạn có ý tưởng hay hơn, hoặc bạn đã thực hiện một số cải tiến, hãy chia sẻ nó!

Chúc mừng