(CRC) bit, Deschideți insigna de tip Microbit: 10 pași

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

Am folosit insigna microbit în urmă cu aproximativ un an pentru a preda robotică. Este un instrument excelent pentru educație.

Una dintre cele mai valoroase caracteristici ale sale este că este ținută manual. Și această flexibilitate îl face să aibă o perspectivă excelentă asupra comunității educaționale.

Acum patru luni am început să proiectăm un model pentru producători. Gândindu-mă că, dacă are succes, poate deveni un produs deschis pentru profesori.

Ce caracteristici dorim să adăugăm la insignă:

• Procesor ESP32 (compatibil Arduino)
• IMU cu 6 axe
• Matrice de Neopixeli RGB, 8 x 5
• Difuzor audio prin DAC
• Două butoane
• Port de expansiune GPIO (5V tolerant)

De-a lungul acestui instructable vom explica pașii pentru a-l construi.

Pasul 1: Proiectare schematică

Atașăm schema primei versiuni de crcbit. A trebuit să facem diferite teste pe protoboard pentru a regla componentele.

În schemă, putem aprecia inima plăcii, care este un ESP32. Vedem, de asemenea, IMU pe 6 axe, un circuit de amplificare a difuzoarelor mici și două plăci convertoare de nivel logic bidirecțional.

În cele din urmă, există întreg circuitul de gestionare a Neopixelilor, care are 6 benzi de neopixeli cu câte 8 LED-uri fiecare. Împreună cu un circuit de alimentare de 3V3 volți care are un MOSFET pentru conectare și deconectare printr-un GPIO controlat de software.

Pentru sursa de alimentare, am ales un conector JST care este mai puternic decât conectorul micro USB, dacă este în mișcare.

Pasul 2: Sistem de alimentare

Deoarece placa are 40 de neopixeli, un ESP32 și un difuzor; Consumul de amplificatoare este foarte mare.

În cazul pornirii celor 40 de neopixeli la luminozitatea maximă, am fi aproape de 1,5 amperi.

Am decis să alimentăm placa la 5V. Este ușor de utilizat orice bancă de putere. Cele 5V sunt utilizate pentru alimentarea ESP32, care are deja un regulator 3V3. De asemenea, permite realizarea de semnale tolerante de 5V, datorită schimbătorului de nivel bidirecțional.

Pentru neopixeli folosim un circuit de întrerupere și descărcare a curentului la 3V3. Astfel, reducem consumul la 250 miliamperi și putem controla puterea neopixelilor prin software.

Pasul 3: De ce avem nevoie

Să pregătim mai întâi câteva lucruri.

În toate cazurile, am căutat componente ușor de sudat și ușor de cumpărat la magazinele locale de electronice.

Chiar și așa, unele componente nu sunt ușor de găsit și este mai bine cu răbdare să le comandați pe piața chineză.

Lista componentelor necesare este:

• 1 x format mini ESP32
• 2 x convertoare de nivel logice bidirecționale
• 1 x IMU cu 6 axe
• 1 x difuzor
• 1 x MOSFET de putere
• 1 x 3V3 cădere de tensiune
• 2 x butoane
• 1 x LDR
• 6 x benzi de 8 Neopixeli

… Și câteva componente discrete tipice

Pasul 4: Hack în benzi Neopixels pentru a facilita lipirea (I)

Cel mai greu de asamblat și lipit sunt benzile Neopixels.

Pentru aceasta am creat un instrument tipărit 3D care menține cele 5 benzi de neopixeli în poziția corectă. În acest fel, acestea sunt aliniate corect.

În același timp, instrumentul ne permite să sudăm benzi metalice mici pentru a facilita lipirea, deoarece benzile sunt inversate.

Este recomandat să exersați înainte, deoarece acest proces este dificil.

Pasul 5: Benzi de neopixeli Hackin pentru a facilita lipirea (II)

Atașăm fișierele în format STL, astfel încât să putem imprima instrumentul de reparare.

Nu este necesară o configurație specială pentru a imprima piesele în 3D. Sunt ușor de tipărit, dar foarte utile.

Pasul 6: PCB personalizat

Datorită numărului de componente și a dimensiunii acestora, migram de la prototip într-un PCB universal, pentru a crea un PCB personalizat.

Am încărcat designul PCB-ului pe PCBWay pentru a-l împărtăși cu comunitatea și cu acei producători care doresc să asambleze unul.

De asemenea, atașăm fișierele Gerber pentru o mai mare flexibilitate.

Pasul 7: Conexiune hardware (PCB personalizat)

Dacă avem PCB personalizat, restul componentelor sunt ușor lipite, deoarece toate vin cu benzi de pini de 2,54 mm.

Imaginile atașate au o rezoluție bună pentru a vedea poziția componentelor.

Pasul 8: Software și firmware

Placa nu necesită niciun software specific, deoarece funcționează direct cu Arduino IDE. Trebuie doar să configurăm ID-ul Arduino pentru a funcționa cu ESP32, un tutorial bun de urmat pas cu pas este:

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

Și pentru ca perifericele să funcționeze, trebuie să adăugăm aceste biblioteci Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Primul test pe care l-am făcut pentru a vedea că totul funcționează corect este inima microbitului de pixeli.

Pasul 9: Distrează-te

Pasul 10: Următorul …

Este un proiect deschis.

Până în prezent (CRC) bitul este încă simplu și grosolan. Credem că va crește din ce în ce mai bine cu ajutorul comunității.

Iată de ce oamenilor le place open source și comunitatea.

Dacă aveți o idee mai bună sau ați făcut unele îmbunătățiri, vă rugăm să o împărtășiți!

Noroc