(CRC) бит, открытый микробитовый значок: 10 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Около года назад мы использовали значок микробита для обучения робототехнике. Это отличный инструмент для обучения.

Одна из его самых ценных особенностей - то, что он ручной. И эта гибкость позволяет лучше понять образовательное сообщество.

Четыре месяца назад мы начали разрабатывать модель для производителей. Считая, что в случае успеха он может стать открытым продуктом для учителей.

Какие характеристики мы хотим добавить к значку:

• Процессор ESP32 (совместим с Arduino)
• IMU 6-осевой
• Матрица неопикселей RGB, 8 x 5
• Аудио динамик через ЦАП
• Две кнопки
• Порт расширения GPIO (устойчивый к 5 В)

В этом руководстве мы объясним шаги по его созданию.

Шаг 1: схематический дизайн

Прилагаем схему первой версии crcbit. Для настройки компонентов нам пришлось провести различные тесты на макетной плате.

На схеме мы можем увидеть сердце платы - ESP32. Мы также видим 6-осевой IMU, небольшую схему усилителя динамика и две платы двунаправленного преобразователя логических уровней.

Наконец, есть вся схема управления Neopixels, которая имеет 6 полос неопикселей по 8 светодиодов в каждой. Вместе с силовой цепью 3 В, 3 В, которая имеет полевой МОП-транзистор для подключения и отключения через программно управляемый GPIO.

В качестве источника питания мы выбрали разъем JST, который прочнее разъема micro USB, если он движется.

Шаг 2: Система питания

Так как на плате 40 неопикселей, ESP32 и динамик; Потребление усилителя очень велико.

В случае включения 40 неопикселей на максимальную яркость мы были бы близки к 1,5 ампера.

Решили запитать плату на 5В. Легко использовать любой пауэрбанк. 5V используются для питания ESP32, который уже имеет регулятор 3V3. Он также позволяет подавать сигналы с толерантностью к 5 В благодаря двунаправленному переключателю уровня.

Для неопикселей мы используем схему отключения и понижения мощности на 3V3. Таким образом мы снижаем потребление до 250 миллиампер и можем управлять мощностью неопикселей программно.

Шаг 3: что нам нужно

Давайте сначала подготовим кое-что.

Во всех случаях мы искали компоненты, которые легко сваривать и которые легко купить в местных магазинах электроники.

Тем не менее, некоторые компоненты найти нелегко, и лучше терпеливо заказывать их на китайском рынке.

Список необходимых компонентов:

• 1 x мини-формат ESP32
• 2 двунаправленных преобразователя логического уровня
• 1 x 6-осевой IMU
• 1 х динамик
• 1 x силовой полевой МОП-транзистор
• Падение напряжения 1 x 3V3
• 2 кнопки
• 1 х LDR
• 6 полосок по 8 неопикселей

… И некоторые типичные дискретные компоненты

Шаг 4: Взломайте полоски Neopixels для облегчения пайки (I)

Сложнее всего собрать и припаять полоски Neopixels.

Для этого мы создали инструмент для 3D-печати, который удерживает 5 полосок неопикселей в правильном положении. Таким образом они правильно выровнены.

В то же время этот инструмент позволяет нам сваривать небольшие металлические полосы для облегчения пайки, поскольку полосы перевернуты.

Рекомендуется потренироваться раньше, так как этот процесс сложен.

Шаг 5: полоски Hackin Neopixels для облегчения пайки (II)

Мы прикрепляем файлы в формате STL, чтобы можно было распечатать инструмент для исправления.

Для печати деталей в 3D не требуется специальной настройки. Их легко распечатать, но они очень полезны.

Шаг 6: индивидуальная печатная плата

Из-за количества компонентов и их размера мы переходим от прототипа к универсальной печатной плате, чтобы создать собственную печатную плату.

Мы загрузили дизайн печатной платы на PCBWay, чтобы поделиться им с сообществом и теми производителями, которые хотят ее собрать.

Мы также прикрепляем файлы Gerber для большей гибкости.

Шаг 7: Подключение оборудования (пользовательская печатная плата)

Если у нас есть специальная печатная плата, остальные компоненты легко припаять, поскольку все они имеют полоски с выводами 2,54 мм.

Прикрепленные изображения имеют хорошее разрешение, чтобы увидеть положение компонентов.

Шаг 8: Программное обеспечение и прошивка

Плата не требует специального программного обеспечения, поскольку работает напрямую с Arduino IDE. Нам просто нужно настроить IDE Arduino для работы с ESP32, хорошее руководство для пошагового выполнения:

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

А чтобы периферия работала, мы должны добавить эти библиотеки Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Первый тест, который мы сделали, чтобы убедиться, что все работает правильно, - это сердце микробита пикселей.

Шаг 9: получайте удовольствие

Шаг 10. Далее…

Это открытый проект.

Пока что бит (CRC) все еще прост и груб. Мы верим, что с помощью сообщества он будет расти все лучше и лучше.

Вот почему людям нравится открытый исходный код и сообщество.

Если у вас появилась идея получше или вы сделали некоторые улучшения, поделитесь ею!

Ваше здоровье