Xúc xắc LED PCB sáu mặt có WIFI & Con quay hồi chuyển - PIKOCUBE: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin chào các nhà sản xuất, đó là nhà sản xuất moekoe!

Hôm nay tôi muốn hướng dẫn bạn cách tạo một viên xúc xắc LED thực sự dựa trên tổng số sáu PCB và 54 đèn LED. Bên cạnh cảm biến con quay hồi chuyển bên trong có thể phát hiện chuyển động và vị trí xúc xắc, khối lập phương đi kèm với ESP8285-01F là MCU WiFi nhỏ nhất mà tôi biết cho đến nay. Kích thước MCU chỉ là 10 x 12 mm. Mỗi PCB có kích thước 25 x 25 mm và chứa chín điểm ảnh LED nhỏ WS2812-2020. Bên cạnh bộ điều khiển có một pin Lipo 150mAh và một mạch sạc bên trong xúc xắc. Nhưng nhiều hơn về điều này sau…

Nếu bạn đang tìm kiếm một khối lập phương thậm chí còn nhỏ hơn, hãy xem phiên bản đầu tiên mà tôi đã tạo trên trang web của mình. Nó được đúc bằng nhựa epoxy!

Pikocube phiên bản 1

Bước 1: Lấy cảm hứng

Thưởng thức video!

Bạn sẽ tìm thấy gần như mọi thứ cho khối lập phương trong video này. Để biết thêm thông tin, thiết kế, tệp PCB và mã, bạn có thể kiểm tra các bước sau.

Bước 2: Thiết kế PCB

Như bạn có thể biết, phần mềm thiết kế PCB yêu thích của tôi là Autodesk EAGLE. Đó là lý do tại sao tôi cũng đã sử dụng nó cho dự án này.

Tôi đã bắt đầu sử dụng hai thiết kế PCB khác nhau, bởi vì tôi không muốn làm cho khối lập phương lớn hơn nó phải làm. Hình dạng bên ngoài của cả hai PCB chỉ là hình vuông có kích thước 25x25 mm. Điều đặc biệt của những chiếc PCB này là ba lỗ đúc ở mỗi bên giúp phân phối ba tín hiệu + 5V, GND và tín hiệu LED trên toàn khối. Thứ tự của PCB được thể hiện trong một trong các sơ đồ trên. Hy vọng bạn có thể tưởng tượng, các mặt có màu thuộc về nhau khi khối lập phương được gấp lại như một khối lập phương. Các mũi tên đánh dấu đường tín hiệu WS2812.

Các sơ đồ, bo mạch và BOM của cả hai PCB đều được đính kèm trong bước này.

Bước 3: PCB và các thành phần

Toàn bộ khối lập phương bao gồm hai loại PCB khác nhau. Cái đầu tiên đi kèm với mạch sạc và giắc cắm pin Lipo và cái thứ hai chứa MCU, cảm biến và một số mạch chốt nguồn. Tất nhiên, mỗi PCB chỉ được trang bị một lần. Tất cả phần còn lại chỉ chứa chín đèn LED ở bên ngoài khối lập phương.

Điều đặc biệt của PCB là các lỗ đúc ở mọi phía. Một mặt, những lỗ / miếng hàn này được sử dụng để làm cho khối này trông giống như một khối lập phương và giữ mọi thứ ở đúng vị trí và mặt khác, nó truyền cả năng lượng cho đèn LED và tín hiệu WS2812. Latter phức tạp hơn vì nó phải theo một thứ tự cụ thể. Mỗi PCB chỉ có chính xác một tín hiệu đầu vào và một tín hiệu đầu ra và để ngắt một tín hiệu tại một điểm, tôi đã thêm một vài miếng đệm jumper hàn SMD.

Các bộ phận bạn sẽ cần cho bảng MCU:

• MCU WiFi ESP8285-01F
• Con quay hồi chuyển ADXL345
• Tụ điện SMD 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• Điện trở SMD 0603 (600, 1k, 5k, 10k, 47k, 100k, 190k, 1M)
• Diode SMD SOD123 1N4148
• LED SMD 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244, IRLML2502)
• SMD LDO MCP1700
• Nút SMD 90deg
• WS2812 2020 LED

Các bộ phận bạn sẽ cần cho bảng điện:

• IC sạc MCP73831
• Tụ điện SMD 0603 (100n, 1µ, 10µ)
• Điện trở SMD 0603 (1k, 5k, 10k)
• Diode SMD MBR0530
• LED SMD 0805
• SMD Mosfet (IRLML2244)
• Đầu nối JST 1.25mm 2P
• WS2812 2020 LED

Bước 4: Lắp ráp khối lập phương

Để biết tất cả các chi tiết của việc lắp ráp khối lập phương, bạn nên tham khảo video trên.

Lắp ráp khối lập phương không phải là phần dễ dàng nhất, nhưng để làm cho nó dễ dàng hơn một chút, tôi đã thiết kế một chất trợ hàn nhỏ mà ít nhất ba trong số sáu PCB có thể được hàn lại với nhau. Làm điều đó hai lần, bạn sẽ nhận được hai cạnh PCB phải được kết nối khi mọi thứ hoạt động. Có, hãy chắc chắn rằng mọi thứ đang hoạt động. Tôi vẫn chưa kiểm tra nó cho đến nay, nhưng việc giải mã một PCB ra khỏi khối có thể rất khó.

Đảm bảo hàn ba PCB với nhau trước khi bạn gắn giắc cắm pin. Nếu không, bạn phải sửa đổi tệp.stl với một lỗ nhỏ nơi giắc cắm vừa với.

Bước 5: Mã Arduino

Khối lập phương sẽ bắt đầu với một WiFi bị vô hiệu hóa để tiết kiệm một lượng điện năng, được gọi là chế độ ngủ của modem. Đối với biểu dữ liệu ESPs, MCU chỉ mất 15mA khi ở chế độ ngủ của modem, trong khi nó cần khoảng 70mA ở chế độ bình thường. Tốt cho các thiết bị chạy bằng pin như thế này. Để đạt được điều này, bạn sẽ cần phần mã sau trước khi gọi hàm thiết lập.

void preinit () {

ESP8266WiFiClass:: preinitWiFiOff (); }

Với một lần nhấn nút khác, bạn có thể đánh thức WiFi bằng cách gọi hàm WiFi.begin () tiêu chuẩn hoặc trong trường hợp này là Blynk.begin () là lệnh gọi thiết lập cho APP mà tôi đã chọn để điều khiển khối lập phương.

Việc chuyển đổi một số hoạt ảnh sang khối lập phương chỉ là một chút toán học. Việc chuyển đổi ma trận thành một pixel trên một bức tường bên ngoài cụ thể được thực hiện với chức năng trợ giúp đơn giản này:

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

// bắt đầu từ góc trên cùng bên trái return (px + py * 3) + mat * 9; }

Đề cập đến tổng quan pixel PCB ở bước 2, ma trận đầu tiên là ma trận trên cùng, ma trận thứ hai là mặt trước, các ma trận tiếp theo nằm xung quanh khối lập phương đi đúng hướng và ma trận cuối cùng là ma trận dưới cùng.

Khi sử dụng mã đính kèm, bạn phải chỉnh sửa thông tin đăng nhập WiFi để phù hợp với mạng của mình. Để sử dụng đúng với Blynk APP, hãy đảm bảo đặt cả hai tệp (BLYNK.ino và tệp khác có Blynk trong đó) vào cùng một thư mục trước khi mở bản phác thảo. Bản phác thảo chứa hai tab khác nhau. Tệp khác, thực sự không có gì, không cần phải được trang bị một tab khác. Nó chỉ để làm cho khối lập phương ngủ khi nút không được nhấn. Nếu không khối lập phương sẽ không đi vào giấc ngủ và sẽ luôn luôn hút dòng điện.

Bước 6: ỨNG DỤNG

Như đã nói, khối lập phương bắt đầu bằng một lần nhấn nút. Nhưng nó sẽ không bắt đầu với chức năng WiFi. Một lần nhấn duy nhất khác trong khi khối lập phương đã được bật sẽ khởi động WiFi và kết nối với mạng được xác định trước. Về sau, bạn có thể sử dụng BlynkAPP để điều khiển khối lập phương. Tất nhiên bạn có thể mở rộng chức năng, có rất nhiều khả năng cho điều này…

Một bố cục ví dụ đơn giản bên trong Blynk APP được hiển thị ở đây. Nó bao gồm hai TRƯỢT (độ sáng và tốc độ hoạt ảnh), hai NÚT PHONG CÁCH (thay đổi mẫu hoạt ảnh và tắt hình khối), một BƯỚC để thay đổi chế độ hình khối, một đèn LED để hiển thị mặt xúc xắc nào lên và cuối cùng nhưng không kém phần ĐO hiển thị tình trạng pin. Tất cả các widget này đều sử dụng các chân ảo để giao tiếp APP-MCU. Một cái gì đó để đọc các chân ảo thông qua MCU là gọi hàm này, trong khi V1 đề cập đến chân ảo đã sử dụng và param.asInt () giữ giá trị hiện tại của chân. Chức năng ràng buộc chỉ là để giới hạn các giá trị đến (an toàn đầu tiên: D).

BLYNK_WRITE (V1) {

// StepH t = millis (); hiện_mã = ràng buộc (param.asInt (), 0, n_modes - 1); }

Để ghi một mã pin ảo vào Blynk APP, bạn có thể sử dụng chức năng sau:

int data = getBatteryVoltage ();

Blynk.virtualWrite (V2, dữ liệu);

Bạn sẽ có thêm thông tin về điều này bên trong bản phác thảo Arduino!

Bước 7: Chúc bạn vui vẻ

Thiết kế và xây dựng khối lập phương rất thú vị đối với tôi! Tuy nhiên, tôi đã gặp một số vấn đề với nó. Đầu tiên là tôi muốn sử dụng một mạch chuyển đổi tăng cường bên trong phiên bản đầu tiên của khối lập phương để đảm bảo đèn LED WS2812 sẽ chạy ở 5V. May mắn thay, chúng cũng sẽ chạy ở điện áp Lipo khoảng 3, 7V, vì bộ chuyển đổi tăng cường quá ồn và làm nhiễu tín hiệu đèn LED dẫn đến hình khối nhấp nháy không mong muốn.

Vấn đề lớn thứ hai là tôi muốn sử dụng khả năng sạc không dây, ngay cả đối với phiên bản thứ hai. May mắn thay, tôi đã thêm một số miếng sạc có thể truy cập được từ bên ngoài của khối lập phương vì nguồn điện cảm ứng bị nhiễu qua các mặt phẳng GND của PCB và các thành phần. Do đó, tôi phải tạo một đế sạc in 3D để có thể đặt khối lập phương vào và một số điểm tiếp xúc được ép vào khối.

Hy vọng rằng bạn thích đọc hướng dẫn này và có thể tìm thấy một cách để xây dựng khối lập phương của riêng bạn!

Vui lòng xem Instagram, Trang web và kênh Youtube của tôi để biết thêm thông tin về khối lập phương và các dự án tuyệt vời khác!

Nếu bạn có thắc mắc hoặc điều gì đó còn thiếu sót thì hãy cho tôi biết ở phần bình luận bên dưới nhé!

Chúc bạn vui vẻ khi sáng tạo!:)

Giải nhất trong Thử thách thiết kế PCB