MagicCube - Нажмите, чтобы изменить цвет: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Проекты Fusion 360 »

Добро пожаловать на мой первый инструктаж. Я надеюсь, вы сможете выполнить все шаги. Если есть вопросы, задавайте, и я добавлю содержание в инструкции.

Идея этого проекта заключалась в том, чтобы построить и развить небольшой куб со специальным эффектом в качестве подарка на Рождество. Все члены моей семьи получили по одному из них, и они были очень счастливы получить его.

Шаг 1: концепция и материалы

Идея была вдохновлена другим проектом. Сам куб должен иметь небольшие размеры, в сумме 39мм ^ 3.

Моей настройкой был доступный интерфейс для подзарядки куба. Наиболее распространенным сегодня является micro USB.

Добавлен датчик LIS3DH для измерения отводов (я использовал его в другом проекте, поэтому знаком с ним).

Я хочу иметь физический выключатель.

Также решил использовать светодиоды WS2812b, они удобны в использовании и хорошо светят.

Теперь есть возможность получить полный комплект или собранную печатную плату вместо Tindie, если у вас нет навыков или

инструменты для пайки и печати этого проекта.

Отпечатки с отверстиями печатаются из PLA от das Filament.

Принтеры Ender 2 и Ender 3 pro.

Список материалов длинный, потому что я перечисляю каждый резистор. Почти все детали предназначены для поверхностного монтажа.

Необходимые инструменты:

• паяльник
• 3д принтер
• компьютер с Arduino IDE
• USBTinyISP (Это или это проверено)
• Клей
• Пистолет горячего воздуха или небольшая печь оплавления
• паяльная паста

Спецификация материалов:

• 1x PCB PCBway или собранная печатная плата
• 1x ATmega328P-AU Digikey
• Кристалл 16 МГц Digikey
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x светодиод зеленый (0603) Digikey
• 1x светодиод оранжевый (0603) Digikey
• 1x аккумулятор с разъемом molex picoblade (503035 или 303035 или 603030)
• 1x TP5400 Алиэкспресс
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x порт Micro USB Digikey
• 1x ползунковый переключатель Digikey
• 1x molex 2p коннектор Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• 1x 4, 7uH индуктор (3015) Digikey
• 1x SS32 диод Digikey
• 2x BSS138 транзистор Digikey
• 7 резисторов 10 кОм (0603)
• 4x конденсатора 1 мкФ (0603)
• 7 колпачков по 100 нФ (0603)
• 4x конденсатора 22 мкФ (0805)
• 2x конденсатора по 10 мкФ (0805)
• 1x 4, 7 мкФ Tantalcap (3216A)
• 1x 330 Ом резистор (0603)
• 1x резистор 500 кОм (0603)
• 3x резистора 5 кОм (0603)

Когда вы решите использовать адаптер для программирования, вам также понадобятся pogo-pins.

Примерно так: Pogo Pins

Диаметр должен быть 2 мм, а длина 3 мм. Затем они вставляются в отверстия и идеально подключаются к печатной плате.

Шаг 2: чехол с 3D-печатью

Корпус был разработан в Autodesk Fusion360. Я проделал все шаги, включая корпус, дизайн адаптера для контактов pogo, а также базовую форму печатной платы!

В Fusion360 и Eagle есть удобная функция экспорта и совместной работы, так что вы можете переносить изменения печатной платы из одной программы в другую.

Узнал, как это работает, посмотрев видео на YouTube:

Форма печатной платы Fusion360

Я выбираю настройки печати, чтобы у меня было меньше дел при распечатке футляра. Все рассчитано на то, чтобы не было большой поддержки и хорошего качества печати. Только выключатель питания нуждается в некоторой поддержке, но он действительно крошечный. Лучше распечатать его краской.

• Слой 0,15
• Толщина стен 2
• Заполнение 20%

Шаг 3: компоновка печатной платы

Компоновка печатной платы не отличается высокой сложностью. Все шаги были сделаны с помощью Autodesk Eagle.

Есть несколько базовых модулей, основанных на:

• ATmega328P на базе Arduino Nano
• Два транзистора BSS138 для сдвига уровня
• Три светодиода WS2812b
• Управление батареями и цепь питания
• акселерометр
• возможность припаять к плате булавочную головку 3x1 для последовательного подключения

Шаг 4: пайка

Когда вы паяете его в печи оплавления, гораздо проще сделать трафарет или купить его. В противном случае вы потратите много времени на нанесение паяльной пасты на контактные площадки. Рекомендуется использовать печь оплавления.

Используйте низкотемпературную паяльную пасту, потому что светодиоды могут повредиться при высоких температурах. Для меня это был тяжелый урок, и перепаять эти светодиоды не так уж и весело.

Как нанести паяльную пасту на плату?

Также вот полезное видео с YouTube: Как наносить паяльную пасту

После нанесения паяльной пасты необходимо разместить детали в нужных местах. Я заметил, что гораздо проще разместить детали, имея макет со значениями деталей. Итак, я сделал печатную плату со значениями деталей, и вы можете ее скачать. Если часть неясна, пожалуйста, позвольте мне сейчас.

LED7 = зеленый

LED3 = зеленый

LED4 = оранжевый

При установке микросхем обращайте внимание на маркировку на упаковке! Неправильная пайка может повредить вашу плату и компоненты!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

После пайки в печи оплавления вам необходимо припаять 4 точки крепления порта micro USB, иначе он сломается и может повредить следы на печатной плате.

Шаг 5: Программирование вашей доски

Для этого шага вам понадобятся:

• USBTinyISP
• Провода и паяльник
• Pogo Pins (необязательно)
• Адаптер с 3D-печатью для программирования (опционально)
• IDE Arduino

Для программирования Atmega на печатной плате вам понадобится USBTinyISP Programmer. Программирование микроконтроллера возможно только с помощью интерфейса ISP. На плате нет преобразователя USB в последовательный порт, поэтому программирование через порт micro USB невозможно.

На нижней стороне печатной платы вы можете увидеть тестовые площадки с различными маркировками для интерфейса ISP. Теперь есть два варианта: припаять провода к этим контактным площадкам или использовать штыри для подключения к ним.

В моем случае я использовал несколько булавок pogo, потому что построил более одного. Адаптер, который вы можете найти в виде файла.stl для печати и определения правильных позиций для контактов pogo.

После подключения программатора через интерфейс ISP к печатной плате вы можете запустить Arduino IDE.

ПРИМЕЧАНИЕ: микроконтроллер не будет отображаться как последовательный порт в Arduino IDE

Измените настройки вашей доски в инструментах:

• Выберите «Arduino Nano» в качестве платы Arduino.
• Не выбирайте ни один порт!
• Сменить программатор на "USBtinyISP"

Взгляните на картинки.

Теперь вы готовы программировать ATmega!

1. Запись загрузчика
2. Программирование

Для начала надо записать загрузчик. Этот шаг сожжет предохранители и позволит микроконтроллеру запомнить, кто это. Для этого выберите в Arduino IDE в разделе «Инструменты» -> «Записать загрузчик».

При этом LED7 на плате должен мигать. После успешного прожига светодиод мигает с фиксированной частотой. Поздравляю, ваша доска готова.

Шаг 6: Сборка и функции

Сборка

Когда все детали напечатаны и плата успешно запрограммирована, вы можете собирать куб. Для этого шага вам понадобится клей. Из-за небольшого размера он экспериментировал с защелкивающимися соединениями, но у меня не хватило времени до Рождества. Решение склеить тоже было прекрасным.

Для сборки, пожалуйста, посмотрите фотографии. Они тоже показывают каждый шаг.

1.) Подключите аккумулятор к плате, иногда проще сначала вставить аккумулятор в базу.

2.) Вставьте печатную плату в основание. Плата вставляется только в одном положении, поэтому нет возможности установить ее неправильно. Вы можете закрепить печатную плату горячим клеем, тогда акселерометр работает лучше, потому что нет дребезжания печатной платы.

3.) Вставьте ползунковый переключатель. Чтобы проверить правильность установки переключателя, вы можете включить и выключить его.

4.) Нанесите немного клея на край основы, которая будет внутри куба. Будьте осторожны, чтобы не приклеить ползунковый переключатель. Клея не нужно много.

5.) Соедините основу и лайткуб вместе и, пока клей сохнет, положите на него что-нибудь тяжелое.

6.) Когда клей высохнет, заряжаем аккумулятор и наслаждаемся:)

Функции

Когда клей высохнет и вы сможете использовать свой куб, вот основные функции:

• Зарядка - оранжевый светодиод во время зарядки
• Зарядка - зеленый светодиод по окончании зарядки
• Сдвиньте переключатель для включения / выключения MagicCube
• Нажмите один раз, чтобы изменить цвет
• Нажмите дважды, чтобы выключить светодиоды
• Вы можете постучать по столу или столу, на котором стоит MagicCube.
• Повеселись

Финалист конкурса Make it Glow 2018