Оглавление:
2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58
По мере того, как вы беретесь за проект или создаете его, некоторые из них будут легкими, а некоторые - трудными. Некоторые из них будут единичными, а другие необходимо будет производить в больших масштабах. В этой статье мы рассмотрим мой самый большой проект на сегодняшний день, Distributed Symphony, и то, как микроконтроллер в его ядре был встроен в браузер.
Шаг 1: Возможности
Распределенная симфония - самый крупный и сложный проект, который мне довелось осуществить. Раз в год у меня есть уникальная возможность развлечься на корпоративном выезде для аудитории из 600 руководителей. В последних нескольких частях «веселье» было оформлено как задача дизайна. Подсказка для первой итерации заключалась в создании шаровой машины, которая отправляет мяч на свой путь ровно две секунды. С каждым годом увеличивалась сложность и техническое присутствие. В этом году я решил, что пришло время создать впечатляющий опыт.
Шаг 2: Распределенная Sypmony
Проект состоял из ста двадцати наборов, содержащих все ингредиенты, необходимые команде из пяти человек для создания ударного инструмента. В каждый комплект входили следующие предметы.
- Подключенный микроконтроллер
- Электромагнитный шарик-капельница
- Инструментальный резонатор от Glockenspiel
- Триггерная кнопка
- Десять деревянных шаров
- Строительные материалы
- Художественные элементы
Центральным элементом этого проекта был микроконтроллер. Добавление логики и подключения к облаку было предназначено для улучшения опыта, а не для того, чтобы мешать. Плата контроллера имела значительную функциональность, раскрытую самым простым способом. Значения резисторов, параметры мощности, диоды и конденсаторы были встроены в конструкцию платы, чтобы участники могли сосредоточиться на задаче, а не на технологии.
Шаг 3: рискуйте
Этот проект предоставил возможность создать множество нестандартных плат микроконтроллеров SMT. Это было в новинку для меня, но мне показалось, что стоит научиться чему-то, и это серьезная проблема. Для разработки плат я использовал Upverter. Это очень крутое сквозное решение на основе браузера для проектирования и производства печатных плат. Как только вы привыкнете находить компоненты в их библиотеке, им станет легко пользоваться. Платы были основаны на очень мощном микроконтроллере ESP32. Доски были разработаны, чтобы продержаться дольше этого проекта, поскольку они были отмечены для пожертвований, чтобы помочь детям изучить код и схемотехнику. Каждая плата имеет следующие особенности:
- Микроконтроллер ESP32 - с поддержкой Wi-Fi и Bluetooth
- Два разъема для соленоида / двигателя с ШИМ
- Четыре заземленных разъема 3,3 В GPIO
- Два драйвера Neopixel Strip
- Две емкостные сенсорные панели и дополнительные разъемы
- Встроенный ЖК-дисплей
- Бортовой одиночный неопиксель
- Встроенный программатор USB для UART -
- Шина питания 5 В
- Шина питания 3 В
В проекте использовался только один соленоидный драйвер, ЖК-дисплей, встроенный Neopixel и три заголовка GPIO. С тех пор дополнительные функции использовались в рамках практических обучающих семинаров для детей.
Шаг 4: спланируйте это
Первый шаг в создании собственных печатных плат - это спланировать это. Когда дело доходит до схемотехники, это означает создание вашей схемы. Я использовал свой макет для разработки каждой функции более крупного проекта. Когда каждая схема начала работать, я аккуратно перевел ее в инструмент Upverter Schematic. После этого я очистил макетную плату и приступил к работе над следующим разделом, пока плата контроллера не была логически завершена.
Шаг 5: выложите его
Следующим шагом в производстве оборудования является разводка печатной платы. Это было намного веселее, чем я думал, это было похоже на игру в SimCity с электричеством. Инструмент макета Upverter довольно крутой и забавный в использовании. Чем больше я работал с ним, тем больше оттачивал дизайн и, по возможности, прибегал к стилю. Ваша задача - добавить провода между компонентами. Зеленые линии выделяют соединения, не прорисованные медью. Самая захватывающая часть компоновки печатной платы - это возможность пропускать следы заземления. Все, что им нужно сделать, это прикоснуться к нижнему слою, и они легко заземляются! Пока мы говорим о нижнем слое, это еще одна прелесть. Если у вас много следов, которые мешают, все, что вам нужно сделать, это спуститься на нижний слой, объехать трафик и снова появиться на другой стороне.
Шаг 6: сделайте это реальным
Когда вы приступаете к производству, все становится реально и очень дорого. Найдите производственный дом, в котором вы чувствуете себя комфортно, или тот, который, как вы знаете, уже использовал раньше. Вы отправите им файлы для создания своих плат и, возможно, выполните полную сборку. Основная часть затрат приходится на покупку деталей и сборку. Поскольку для этого проекта требовалось много устройств, а также использовались компоненты для поверхностного монтажа, я выбрал производственный цех для сборки.
В Upverter есть раздел загрузки, где вы можете сгенерировать файлы, которые нужно передать в производство. Чтобы сэкономить немного назад и в-четвертых, вот список файлов, которые я экспортировал:
- GerberFiles
- Сверло с ЧПУ (Excellon)
- XYRS (выберите и поместите)
- Ведомость материалов
Будьте готовы провести один или два небольших тестовых прогона перед отправкой большого заказа. Мой проект был отправлен в два небольших производственных цикла с ошибками в каждом перед большим заказом в сто тридцать штук. Я увеличил заказ на десять на тот случай, если некоторые платы были произведены с ошибками. Как вы можете видеть на втором изображении, мне пришлось использовать зеленые перемычки, чтобы закрепить платы из одного из более ранних производственных циклов. Вот и все, теперь вы являетесь счастливым обладателем от 5 до 50 000 пользовательских плат контроллеров.
Шаг 7: Раскрытие
Это был сладко-горький финал долгой долгой дороги. Комплекты были розданы и даны подсказки. Команды намеревались создать ударный инструмент, который мог бы надежно сбрасывать шар на резонатор при каждом нажатии кнопки. В процессе сборки мы обнаружили, что проекты связаны с облаком и имеют соответствующие мобильные информационные панели. Команды использовали мобильную панель управления для воспроизведения шаблонов на своих устройствах. Теперь целью было «Спасение и стрижка». Как только основная часть команд смогла сыграть "Shave an a Haircut", мы были готовы к сольному концерту.
Все загрузили бункеры для мячей и отступили. Мы использовали нашу административную консоль для расчета смещения отдельных машин и воспроизведения песен на всех машинах, как если бы они были одним инструментом. Мы попробовали «Guns and Roses», а потом сыграли немного Баха. Комната наполнилась слабой музыкой, и все прошло успешно.
Продолжайте строить и не позволяйте нестандартным проектам печатных плат пугать вас или мешать. Они полностью выполнимы, и есть целый мир поддержки.