(CRC) bit, Open Microbit-liknande märke: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Vi har använt mikrobit -märket för ungefär ett år sedan för att lära ut robotik. Det är ett utmärkt verktyg för utbildning.

En av dess mest värdefulla funktioner är att den hålls i handen. Och denna flexibilitet gör att den har en bra inblick i utbildningsgemenskapen.

För fyra månader sedan började vi designa en modell för tillverkare. Tänker att om det lyckas kan det bli en öppen produkt för lärare.

Vilka egenskaper vi vill lägga till märket:

• ESP32 -processor (Arduino -kompatibel)
• IMU 6-axel
• Matris av Neopixels RGB, 8 x 5
• Ljudhögtalare via DAC
• Två tryckknappar
• GPIO expansionsport (5V tolerant)

Under hela denna instruerbara förklarar vi stegen för att bygga den.

Steg 1: Schematisk design

Vi bifogar schemat över den första versionen av crcbit. Vi var tvungna att göra olika tester på protoboardet för att justera komponenterna.

I schemat kan vi uppskatta hjärtat på tavlan som är en ESP32. Vi ser också 6-axlig IMU, en liten högtalarförstärkarkrets och två dubbelriktade logiska nivåomvandlare.

Slutligen finns det hela Neopixels hanteringskrets, som har 6 remsor av neopixlar med 8 lysdioder vardera. Tillsammans med en 3V3 volt effektkrets som har en MOSFET för anslutning och frånkoppling via en mjukvarustyrd GPIO.

För strömförsörjningen har vi valt en JST -kontakt som är starkare än mikro -USB -kontakten, om den rör sig.

Steg 2: Strömsystem

Eftersom kortet har 40 neopixlar, en ESP32 och en högtalare; Amp -förbrukningen är mycket hög.

Om vi slår på de 40 neopixlarna till maximal ljusstyrka skulle vi vara nära 1,5 ampere.

Vi bestämde oss för att driva kortet på 5V. Det är enkelt att använda vilken powerbank som helst. 5V används för att driva ESP32, som redan har en 3V3 -regulator. Det gör det också möjligt att göra 5V-toleranta signaler tack vare den tvåriktade nivåväxeln.

För neopixlarna använder vi en strömavbrott och nedstigningskrets vid 3V3. Således reducerar vi förbrukningen till 250 milliamp och vi kan styra effekten av neopixlar med mjukvara.

Steg 3: Vad behöver vi

Låt oss förbereda några saker först.

I alla fall har vi letat efter komponenter som är lätta att svetsa och enkla att köpa på lokala elektronikbutiker.

Trots det är vissa komponenter inte lätta att hitta och det är bättre att tålmodigt beställa dem på den kinesiska marknaden.

Listan över nödvändiga komponenter är:

• 1 x ESP32 mini -format
• 2 x dubbelriktade logiska nivåomvandlare
• 1 x 6-axlig IMU
• 1 x högtalare
• 1 x power MOSFET
• 1 x 3V3 spänningsfall
• 2 x tryckknappar
• 1 x LDR
• 6 x remsor med 8 neopixlar

… och några typiska diskreta komponenter

Steg 4: Hacka in Neopixels Strips för att underlätta lödning (I)

Den svåraste delen att montera och löda är Neopixels -remsorna.

För detta har vi skapat ett 3D -tryckt verktyg som håller de 5 remsorna av neopixlar i rätt position. På detta sätt är de rätt inriktade.

Samtidigt tillåter verktyget oss att svetsa små metallremsor för att underlätta lödning eftersom remsorna är omvända.

Det rekommenderas att träna innan eftersom denna process är svår.

Steg 5: Hackin Neopixels Strips för att underlätta lödning (II)

Vi bifogar filerna i STL -format så att vi kan skriva ut fixeringsverktyget.

Ingen speciell konfiguration krävs för att skriva ut delarna i 3D. De är lätta att skriva ut men mycket användbara.

Steg 6: Anpassad PCB

På grund av antalet komponenter och deras storlek migrerar vi från prototypen i ett universellt kretskort för att skapa ett anpassat kretskort.

Vi har laddat upp designen av kretskortet till PCBWay för att dela det med gemenskapen och de tillverkare som vill montera en.

Vi bifogar också Gerber -filerna för större flexibilitet.

Steg 7: Hårdvaruanslutning (anpassat kretskort)

Om vi har det anpassade kretskortet löds resten av komponenterna lätt eftersom de alla kommer med 2,54 mm stiftremsor.

De bifogade bilderna har en bra upplösning för att se komponenternas position.

Steg 8: Programvara och fast programvara

Kortet kräver ingen specifik programvara eftersom det fungerar direkt med Arduino IDE. Vi måste bara konfigurera Arduino IDE för att fungera med ESP32, en bra handledning att följa steg för steg är:

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

Och för att kringutrustningen ska fungera måste vi lägga till dessa Arduino -bibliotek:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Det första testet vi har gjort för att se att allt fungerar korrekt är pixelmikrobithjärtat.

Steg 9: Ha kul

Steg 10: Nästa …

Det är ett öppet projekt.

Hittills är (CRC) -biten fortfarande enkel och rå. Vi tror att det kommer att växa upp bättre och bättre med hjälp av samhället.

Och det är därför människor gillar öppen källkod och samhället.

Om du får en bättre idé, eller om du har förbättrat något, dela det!

Skål