EFM8BB1 Kinetic Light Triangles: 14 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ฉันได้รับแรงบันดาลใจให้ทำสิ่งเหล่านี้หลังจากที่ฉันเห็นสามเหลี่ยมแสง Nanoleaf ในร้าน แต่ฉันรู้สึกท้อแท้ที่เห็นว่ากระเบื้องแต่ละแผ่นมีราคายี่สิบเหรียญ! ฉันตั้งใจที่จะสร้างผลิตภัณฑ์ที่เทียบเท่ากัน แต่เพื่อให้ราคาต่อแผ่นประมาณสามถึงสี่เหรียญ โปรเจ็กต์นี้ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ เนื่องจากฉันยังต้องการสร้าง PCB คอนโทรลเลอร์ แต่ขณะนี้ฉันมี 50 ไทล์ที่ประกอบและใช้งานได้

ฉันเคยเห็นโปรเจ็กต์อื่นๆ ที่พยายามทำซ้ำผลิตภัณฑ์นี้ แต่ไม่มีใครเคยเห็นจนถึงตอนนี้ที่อนุญาตให้เชื่อมต่อไทล์ใดๆ ในทิศทางใดก็ได้ ทำให้สามารถออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นและจัดเรียงใหม่ได้ง่าย

นี่เป็นคำแนะนำแรกของฉัน โปรดแสดงความคิดเห็นหากคุณมีคำถามใดๆ!

เสบียง

แต่ละไทล์ต้องการ:

• 1x EFM8BB10F8G-A-QFN20 ไมโครชิป (Digikey)
• 9x WS2812E ไฟ LED (LCSC)
• 1x AMS1117 5.0v ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า (LCSC)
• 1x AMS1117 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3.3v (LCSC)
• 1x SOD-123 1N4148 ไดโอด (LCSC)
• ตัวต้านทาน 1x 10k 8050 (LCSC)
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 11x 0.1uf 8050 (LCSC)
• 2x 10uf 16v ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์แบบติดตั้งบนพื้นผิว (LCSC)
• 1x PCB แบบกำหนดเอง (JLCPCB)
• 12x TE Connectivity 2329497-2 PCB Spring Fingers สำหรับตู้
• 1x ตัวเชื่อมโยง PCB

ตัวควบคุม (กำลังดำเนินการ) ต้องการ:

• 1x ESP32 DevKit-C
• แหล่งจ่ายไฟ 1x 12V
• 1x DC-DC stepdown (เพื่อจ่ายไฟให้กับ ESP32)
• ตัวต้านทาน 1x 10K โอห์ม
• 1x 1n4148 ไดโอด
• ปุ่มกด SPST 2x (LCSC)

เครื่องมือ:

• หัวแร้ง
• เตาอบรีโฟลว์
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (สำหรับตู้)
• โปรแกรมเมอร์ J-link EDU
• คีมปอกสายไฟ / คัตเตอร์ / คละแบบ (สำหรับทำสายรัดโปรแกรม)
• แหนบปลายแหลมสำหรับประกอบ
• บัตรพีวีซีเปล่าสำหรับทากาวบัดกรี
• น้ำยาบัดกรีไร้สารตะกั่วหรือสารตะกั่ว

ขั้นตอนที่ 1: สั่งซื้อ PCBs

แผ่น PCB ได้รับการออกแบบใน EasyEDA และถูกส่งไปยัง JLCPCB เพื่อทำการผลิต ฉันสั่ง PCB 50 ชิ้นเพราะจริง ๆ แล้วถูกกว่าในการสั่งซื้อ 50 ชิ้นเมื่อเทียบกับการสั่งซื้อเพียง 10 ชิ้นเท่านั้น PCB ถูกแบ่งออกเป็น 3 ชิ้นเพื่อลดต้นทุนการผลิต

ฉันใช้ตัวเลือกการผลิตของ

• ความหนา 1.6 มม.
• ผิวสำเร็จ HASL
• ทองแดง 1 ออนซ์
• หน้ากากประสานสีขาว

เราได้ยินมาว่าคุณสามารถเชื่อมโยงคำสั่งซื้อ JLCPCB กับ LCSC ได้ ดังนั้นคุณจึงชำระเงินค่าขนส่งเพียงครั้งเดียว แต่ฉันไม่สามารถทราบได้ ฉันใช้ตัวเลือกการจัดส่งที่ถูกที่สุด และพัสดุทั้งสองแบบมาภายในสองสัปดาห์นับจากวันที่สั่งซื้อ

การออกแบบเชื่อมโยงที่นี่

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมพื้นที่ทำงาน

วางแผ่น PCB ตัวใดตัวหนึ่งไว้บนโต๊ะที่คุณไม่ต้องกังวลว่าจะสกปรกและติดแผ่น PCB อื่นอีกสองตัวที่อยู่ติดกันเพื่อยึดเข้าที่เหมือนภาพด้านบน จากนั้นติดเทปลายฉลุด้วยเทป Kapton และตรวจดูให้แน่ใจว่ารูต่างๆ เรียงกันเป็นแถวกับแผ่นรองที่เปิดอยู่บน PCB

ขั้นตอนที่ 3: วางประสาน

เพิ่มการวางประสานที่ด้านบนของลายฉลุ ฉันใช้สิ่งนี้ ทากาวบัดกรีรอบๆ ลายฉลุโดยใช้บัตรเครดิตเก่าหรืออะไรทำนองนั้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูเล็กๆ ของไมโครชิปถูกเติมเข้าไปด้วย

ก่อนที่คุณจะยกลายฉลุขึ้น พยายามเอาแปะส่วนเกินกลับไปบนการ์ดกระจายเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่หากคุณทำมากกว่า 1 แผ่น (สิ่งนี้มีราคาแพง $$$)

ยกลายฉลุขึ้นโดยหยิบมุมหนึ่งขึ้นมาอย่างระมัดระวังแล้วลอกเทปออก เมื่อคุณยกพื้นที่ขึ้นแล้ว พยายามอย่าวางกลับลงไปเพราะอาจทำให้แป้งเปรอะเปื้อนได้

PCB ของคุณควรมีลักษณะเหมือนภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

หลังจากปรับ PCB ใหม่แล้ว ให้แยกด้านข้างของกระเบื้องโดยการดัดและหักแถบที่ยึดด้านต่างๆ เข้าที่ จากนั้นขัด PCB ส่วนเกินที่เหลือโดยการทำลายแท็บเพื่อให้พอดีกับกล่องพิมพ์ที่พิมพ์ได้ง่ายขึ้น

จากนั้นให้หาด้านทั้งสองที่มีตัวอักษร "B" และประสานแผ่นรองทั้ง 7 ด้านเข้าด้วยกัน อีกด้านที่เหลือสามารถไปได้เพียงทางเดียวเท่านั้นและบัดกรีได้เช่นกัน

กระเบื้องควรมีลักษณะเหมือนภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 7: เชื่อมต่อไทล์ประกอบกับโปรแกรมเมอร์

ก่อนเชื่อมต่อไทล์กับ JLINK ให้เปิด JLINK Commander แล้วพิมพ์ "power on perm" เพื่อเปิดใช้งานเอาต์พุต 5V

J-Link Commander รวมอยู่ใน Software and Documentation pack ที่นี่

แต่ละไทล์มีส่วนหัวที่ไม่ได้บรรจุอยู่ด้านบนไมโครชิปที่ระบุว่าดีบัก ส่วนหัวนี้แสดงอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรม C2 ซึ่งเข้ากันได้กับ Segger J-Link ฉันใช้เวอร์ชัน EDU เพราะเหมือนกับเวอร์ชันที่มีราคาสูงกว่า แต่ไม่สามารถใช้กับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ได้ ซึ่งไม่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดนี้ ฉันสั่งซื้อของฉันจาก SparkFun ในราคา $ 72 รวมค่าจัดส่ง

Pin 1 บนตัวเชื่อมต่อเป็นเพียงตัวเดียวที่มีแผ่นสี่เหลี่ยมบน PCB

ขั้นตอนที่ 8: เตรียม IDE & Build Firmware Binary

ดาวน์โหลด Simplicity Studio 4 จากที่นี่และติดตั้ง ลงชื่อเข้าใช้หรือลงชื่อสมัครใช้บัญชี Silicon Labs เพื่อเข้าถึง toolchain EFM8 จากนั้นดาวน์โหลดรหัสโครงการจากที่นี่และนำเข้าไปยัง IDE จากนั้นคลิกไอคอนค้อนในแถบเครื่องมือและสร้างโครงการ

คุณควรได้รับข้อความ Build Finished หากข้อความปรากฏขึ้นขอให้คุณป้อนรหัสใบอนุญาตสำหรับคอมไพเลอร์ Keil เพียงคลิกข้าม (หรือคุณสามารถเปิดใช้งานได้ฟรีหากต้องการ)

ขั้นตอนที่ 9: อัปโหลดเฟิร์มแวร์

คลิกปุ่มในแถบเครื่องมือที่ดูเหมือนตราประทับบนชิป "Flash Programmer" จากนั้นเรียกดูไฟล์.hex ที่สร้างขึ้นแล้วเลือกไฟล์นั้น คลิก "โปรแกรม" และยอมรับเงื่อนไขของใบอนุญาต J-Link EDU จากนั้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณไม่ได้รับข้อความแสดงข้อผิดพลาด และไฟ LED บนกระดานควรสว่างเป็นสีขาวสลัวเพื่อแจ้งให้คุณทราบว่าตั้งโปรแกรมสำเร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 10: (ไม่บังคับ) การทดสอบ PCB

สำหรับขั้นตอนนี้ คุณจะต้องเปิดใช้งานพอร์ต Virtual COM บน J-Link ของคุณโดยเปิด J-Link Configurator และเลือกโปรแกรมเมอร์ที่แนบมา

ต่อสาย "DAT" จากด้านใดด้านหนึ่งของกระเบื้องเข้ากับวงจรที่แนบมาในรูปภาพด้านบน

เปิดมอนิเตอร์แบบอนุกรมด้วย 112500 baud 8N1 และใช้คำสั่งเหล่านี้

• 0x08 0xFF 0xFF 0x00 0xFF 0x0A
  • 0x08 คือคำสั่ง "set color"
  • 0xFF คือ "ไทล์ทั้งหมด"
  • 0xFF 0x00 0xFF คือสี
  • 0x0A เป็นอักขระขึ้นบรรทัดใหม่

ตอนนี้กระเบื้องควรเป็นสีม่วง หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ตรวจสอบอีกครั้งว่าไดโอดต่อสายอย่างถูกต้องแล้วลองอีกครั้ง

ขั้นตอนที่ 11: กล่องใส่การพิมพ์ 3 มิติ

ฉันออกแบบกล่องหุ้มให้ถูกฉีดขึ้นรูปเพื่อประหยัดเวลาแทนที่จะใช้การพิมพ์ 3 มิติในแต่ละแผ่น แต่เมื่อราคาเพียง 50 กล่องกลายเป็น 6,000 ดอลลาร์ ฉันจึงตัดสินใจไม่เห็นด้วยกับแนวคิดนั้น โครงตู้ได้รับการออกแบบใน Inventor 2021 และมีสองส่วน คือ ฐานและดิฟฟิวเซอร์ด้านบน ฐานมีรูที่ด้านข้างเพื่อให้กระเบื้องสามารถเชื่อมต่อกับขั้วต่อ PCB (ลิงค์ด้านล่าง) หรือสายไฟ หากคุณใช้ PCB ตัวเชื่อมต่อ คุณจะต้องมี 12 ตัวต่อไทล์เพื่อให้ PCB สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันได้

หากคุณไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณสามารถอวดวิศวกรรมเบื้องหลังกระเบื้องเหล่านี้ได้โดยการสร้างประติมากรรมจลนศาสตร์และเชื่อมแผ่นกระเบื้องเข้าด้วยกันด้วยลวดทองแดง เพียงให้แน่ใจว่าสายไฟไม่ขาด!

ฉันพิมพ์กล่องหุ้ม 20 ชิ้น และพบว่าแผ่นกระเบื้องเหล่านี้พิมพ์ได้ดีถึง 150 มม./วินาทีโดยไม่ลดคุณภาพลงอย่างมาก ซึ่งช่วยให้ลดเวลาพิมพ์ได้ประมาณ 60%

ฉันลืมถ่ายรูปขั้นตอนนี้ แต่คุณเพียงแค่วาง PCB ที่เสร็จสมบูรณ์ลงในฐานแล้วติดด้านบน

ขั้นตอนที่ 12: การเชื่อมต่อไทล์

PCB ตัวเชื่อมโยงกระเบื้องมีให้ที่นี่ สล็อตเหล่านี้ลงในกล่องหุ้มและใช้ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองข้างอยู่ในแนวเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 13: ตัวควบคุม

ซอฟต์แวร์คอนโทรลเลอร์อยู่ในระหว่างดำเนินการและจะมีการอัปเดตที่นี่ ทำตามแผนผังเพื่อเชื่อมต่อ ESP32 ของคุณกับหนึ่งในไทล์ อัปโหลดซอฟต์แวร์โดยใช้ PlatformIO และเชื่อมต่อกับ WiFi hotspot เพื่อให้ไทล์เชื่อมต่อกับ WiFi ของคุณ

ขั้นตอนที่ 14: เสร็จแล้ว

ติดกระเบื้องในแบบที่คุณเลือก ฉันได้ใส่วงกลมที่ด้านหลังของตู้สำหรับติดเทปกาว

สนุก! แสดงความคิดเห็นหากคุณมีคำถาม

รองชนะเลิศการแข่งขันโคมไฟ