MagicCube - แตะเพื่อเปลี่ยนสี: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

โครงการฟิวชั่น 360 »

ยินดีต้อนรับสู่การสอนครั้งแรกของฉัน ฉันหวังว่าคุณจะทำตามขั้นตอนทั้งหมด หากมีคำถามใด ๆ ถามแล้วฉันจะเพิ่มเนื้อหาในคำแนะนำ

แนวคิดของโครงการนี้คือการสร้างและพัฒนาลูกบาศก์ขนาดเล็กที่มีเอฟเฟกต์พิเศษเป็นของขวัญสำหรับคริสต์มาส สมาชิกในครอบครัวของฉันทุกคนได้รับสิ่งเหล่านี้และพวกเขามีความสุขมากที่ได้รับ

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิดและวัสดุ

แนวคิดนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการอื่น ลูกบาศก์ควรมีขนาดเล็ก รวมแล้วคือ 39 มม.^3

การตั้งค่าของฉันคืออินเทอร์เฟซที่พร้อมใช้งานเพื่อชาร์จลูกบาศก์ ที่พบมากที่สุดคือไมโคร USB ในปัจจุบัน

เพิ่มเซ็นเซอร์ LIS3DH เพื่อวัดก๊อก (ฉันใช้ในโครงการอื่น ฉันจึงคุ้นเคยกับมัน)

ฉันต้องการมีสวิตช์เปิด/ปิดจริง

ยังตัดสินใจใช้ไฟ LED WS2812b บางตัวซึ่งใช้งานง่ายและให้แสงที่ดี

ขณะนี้มีความเป็นไปได้ที่จะได้รับชุดเต็มหรือ pcb ที่ประกอบขึ้นจาก Tindie หากคุณไม่มีทักษะหรือ

เครื่องมือสำหรับการบัดกรีและการพิมพ์โครงการนี้

พิมพ์รูพิมพ์ด้วย PLA จาก das Filament

เครื่องพิมพ์คือ Ender 2 และ Ender 3 pro

รายการวัสดุยาวเพราะฉันแสดงรายการตัวต้านทานทุกตัว เกือบทุกชิ้นส่วนเป็นชิ้นส่วน SMD

เครื่องมือที่คุณต้องการ:

• หัวแร้ง
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• คอมพิวเตอร์ที่มี Arduino IDE
• USBTinyISP (สิ่งนี้หรือสิ่งนี้ได้รับการทดสอบแล้ว)
• กาว
• ปืนลมร้อนหรือเตาอบรีโฟลว์ขนาดเล็ก
• วางประสาน

รายการวัสดุ:

• 1x PCB PCBway หรือ PCB ประกอบ
• 1x ATmega328P-AU Digikey
• คริสตัล 16 MHz Digikey
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x LED สีเขียว (0603) Digikey
• 1x LED สีส้ม (0603) Digikey
• 1x แบตเตอรี่ พร้อมขั้วต่อโมเล็กซ์ พิโคเบลด (503035 หรือ 303035 หรือ 603030)
• 1x TP5400 Aliexpress
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x พอร์ต Micro USB Digikey
• สวิตช์สไลด์ 1x Digikey
• 1x ขั้วต่อ Molex 2p Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• ตัวเหนี่ยวนำ 1x 4, 7uH (3015) Digikey
• 1x SS32 ไดโอด Digikey
• 2x BSS138 ทรานซิสเตอร์ Digikey
• ตัวต้านทาน 7x 10k โอห์ม (0603)
• หมวก 4x 1uF (0603)
• ฝาครอบ 7x 100nF (0603)
• ฝาครอบ 4x 22uF (0805)
• ฝา 2x 10uF (0805)
• 1x 4, 7uF แทนทาลแคป (3216A)
• ตัวต้านทาน 1x330 โอห์ม (0603)
• ตัวต้านทาน 1x500k โอห์ม (0603)
• ตัวต้านทาน 3x 5k โอห์ม (0603)

เมื่อคุณตัดสินใจใช้อแดปเตอร์ตั้งโปรแกรม คุณต้องมีหมุด pogo ด้วย

บางอย่างเช่นนี้: Pogo Pins

เส้นผ่านศูนย์กลางควรเป็น 2 มม. และยาว 3 มม. จากนั้นจึงใส่ลงในรูและเชื่อมต่อกับ PCB ได้อย่างลงตัว

ขั้นตอนที่ 2: เคสที่พิมพ์ 3 มิติ

เคสได้รับการออกแบบใน Autodesk Fusion360 ฉันทำทุกขั้นตอนแล้ว ทั้งตัวเรือน การออกแบบอะแดปเตอร์สำหรับหมุด pogo และรูปทรงพื้นฐานของ PCB!

มีฟังก์ชันการส่งออกและการทำงานร่วมกันที่ดีใน Fusion360 และ Eagle ดังนั้นคุณจึงสามารถดึงและผลักดันการเปลี่ยนแปลงของ PCB จากโปรแกรมหนึ่งไปยังอีกโปรแกรมหนึ่งได้

ค้นพบว่ามันทำงานอย่างไรโดยดูวิดีโอ youtube:

รูปร่าง PCB Fusion360

ฉันเลือกการตั้งค่าการพิมพ์ให้ไม่ต้องทำอะไรเมื่อพิมพ์เคส ทุกอย่างถูกออกแบบมาให้รองรับได้ไม่มากและงานพิมพ์คุณภาพดี เฉพาะสวิตช์เปิดปิดเท่านั้นที่ต้องการการสนับสนุน แต่มันเล็กมาก จะดีกว่าถ้าพิมพ์ด้วย Brim

• ชั้น 0.15
• ความหนาของผนัง2
• เติม 20%

ขั้นตอนที่ 3: PCB-Layout

เค้าโครง PCB ไม่มีความซับซ้อนสูง ทุกขั้นตอนที่ทำด้วย Autodesk Eagle

มีโมดูลพื้นฐานสองสามตัวตาม:

• ATmega328P บนพื้นฐาน Arduino Nano
• ทรานซิสเตอร์ BSS138 สองตัวสำหรับการเลื่อนระดับ
• ไฟ LED WS2812b สามดวง
• การจัดการแบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้า
• มาตรความเร่ง
• ความเป็นไปได้ในการประสานพิน 3x1 บนบอร์ดสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 4: การบัดกรี

เมื่อคุณบัดกรีสิ่งนี้ด้วยเตาอบแบบรีโฟลว์ การทำลายฉลุหรือซื้อง่ายกว่ามาก มิฉะนั้น คุณจะใช้เวลามากในการวางแผ่นบัดกรีบนแผ่นอิเล็กโทรด ขอแนะนำให้ใช้เตาอบแบบรีโฟลว์

โปรดใช้น้ำยาประสานที่มีอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากไฟ LED อาจเกิดความเสียหายกับอุณหภูมิสูงได้ นี่เป็นบทเรียนที่ยากสำหรับฉันและการจำหน่าย LED นี้ต่อเป็นการขายต่อไม่ใช่เรื่องสนุก

วิธีการใช้บัดกรีวางบน pcbs?

นี่คือวิดีโอที่มีประโยชน์จาก youtube: วิธีใช้ solder paste

หลังจากใช้น้ำยาประสาน คุณต้องวางชิ้นส่วนให้ถูกที่ ฉันสังเกตเห็นว่าการวางชิ้นส่วนทำได้ง่ายกว่ามากด้วยการจัดวางด้วยค่าของชิ้นส่วน ดังนั้นฉันจึงสร้าง PCB ด้วยค่าของชิ้นส่วนต่างๆ และคุณสามารถดาวน์โหลดได้ เมื่อส่วนไม่ชัดเจนโปรดให้ฉันตอนนี้

LED7 = สีเขียว

LED3 = สีเขียว

LED4 = สีส้ม

เมื่อวางไอซี ให้ดูแลเครื่องหมายบนบรรจุภัณฑ์ด้วย! การบัดกรีที่ผิดอาจทำให้บอร์ดและส่วนประกอบของคุณเสียหายได้!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

หลังจากการบัดกรีในเตาอบ reflow คุณต้องบัดกรีจุดยึด 4 จุดของพอร์ต micro USB ไม่เช่นนั้นจะแตกหักและอาจทำให้ร่องรอย PCB ของคุณเสียหายได้

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรมบอร์ดของคุณ

สำหรับขั้นตอนนี้คุณต้อง:

• USBTinyISP
• สายไฟและหัวแร้ง
• Pogo Pins (ไม่จำเป็น)
• อะแดปเตอร์พิมพ์ 3 มิติสำหรับการเขียนโปรแกรม (อุปกรณ์เสริม)
• Arduino IDE

ในการเขียนโปรแกรม Atmega บน pcb คุณต้องมีโปรแกรมเมอร์ USBTinyISP เป็นไปได้ที่จะตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยอินเทอร์เฟซ ISP เท่านั้น ไม่มีตัวแปลง USB เป็นซีเรียลบน pcb ดังนั้นจึงไม่สามารถตั้งโปรแกรมด้วยพอร์ต micro USB ได้

ที่ด้านล่างของ pcb คุณจะเห็นแผ่นทดสอบที่มีเครื่องหมายต่างๆ สำหรับอินเทอร์เฟซ ISP มีสองตัวเลือกในขณะนี้ บัดกรีสายไฟกับแผ่นนี้หรือใช้หมุด pogo เพื่อเชื่อมต่อกับพวกเขา

ในกรณีของฉัน ฉันใช้หมุด pogo เพราะฉันสร้างมากกว่าหนึ่งอัน อะแดปเตอร์ที่คุณสามารถพบได้ในไฟล์.stl เพื่อพิมพ์และรับตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับหมุด pogo

หลังจากเชื่อมต่อโปรแกรมเมอร์ผ่านอินเทอร์เฟซ ISP กับ pcb แล้ว คุณสามารถเริ่ม Arduino IDE ได้

หมายเหตุ: ไมโครคอนโทรลเลอร์จะไม่ปรากฏเป็นพอร์ตอนุกรมใน Arduino IDE!

แก้ไขการตั้งค่าบอร์ดของคุณภายใต้เครื่องมือ:

• เลือก "Arduino Nano" เป็นบอร์ด Arduino ของคุณ
• ไม่เลือกพอร์ตใด ๆ !
• เปลี่ยนโปรแกรมเมอร์เป็น "USBtinyISP"

ดูภาพได้เลย

ตอนนี้คุณพร้อมที่จะตั้งโปรแกรม ATmega แล้ว!

1. เบิร์นบูตโหลดเดอร์
2. การเขียนโปรแกรม

ก่อนอื่นคุณต้องเบิร์น bootloader ขั้นตอนนี้จะเผาฟิวส์และช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์จำได้ว่าเป็นใคร สำหรับการเลือกนี้ใน Arduino IDE ภายใต้ "เครื่องมือ" -> "เบิร์น Bootloader"

ขณะนี้ LED7 บน PCB ควรแสดงพฤติกรรมกะพริบ หลังจากการเผาไหม้สำเร็จ ไฟ LED จะกะพริบด้วยความถี่คงที่ ขอแสดงความยินดี บอร์ดของคุณพร้อมแล้ว

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบและฟังก์ชั่น

การประกอบ

เมื่อพิมพ์ชิ้นส่วนทั้งหมดและตั้งโปรแกรม pcb สำเร็จ คุณสามารถประกอบ Cube ได้ สำหรับขั้นตอนนี้ คุณต้องใช้กาว เนื่องจากขนาดที่เล็กจึงกำลังทดลองกับข้อต่อแบบ snap fit แต่ฉันมีเวลาไม่พอจนถึงวันคริสต์มาส การตัดสินใจติดกาวเข้าด้วยกันก็ใช้ได้ดีเช่นกัน

สำหรับการประกอบโปรดดูที่ภาพ พวกเขากำลังแสดงแต่ละขั้นตอนเช่นกัน

1.) เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับ PCB บางครั้งการใส่แบตเตอรี่เข้ากับฐานจะง่ายกว่า

2.) ใส่ PCB ลงในฐาน PCB พอดีกับตำแหน่งเดียวเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่มีความเป็นไปได้ที่จะวางผิดวิธี คุณสามารถแก้ไข PCB ด้วยกาวร้อน กว่ามาตรความเร่งทำงานได้ดีกว่า ทำให้ PCB ไม่สั่น

3.) ใส่สวิตช์สไลด์ ในการตรวจสอบว่าสวิตช์ได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้องหรือไม่ คุณสามารถเปิดและปิดสวิตช์ได้

4.) ติดกาวที่ขอบฐาน ซึ่งจะอยู่ภายในลูกบาศก์ ระวังอย่าทากาวสวิตช์สไลด์ คุณไม่ต้องการกาวมาก

5.) เชื่อมต่อฐานและ Lightcube เข้าด้วยกัน และในขณะที่กาวแห้ง ให้วางของหนักทับลงไป

6.) เมื่อกาวแห้ง ให้ชาร์จแบตเตอรี่และเพลิดเพลิน:)

ฟังก์ชั่น

เมื่อกาวแห้งและคุณสามารถใช้ Cube ได้ นี่คือฟังก์ชันพื้นฐาน:

• กำลังชาร์จ - ไฟ LED สีส้มขณะชาร์จ
• กำลังชาร์จ - ไฟ LED สีเขียวเมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น
• เลื่อนสวิตช์เพื่อเปิด/ปิด MagicCube
• แตะหนึ่งครั้งเพื่อเปลี่ยนสี
• แตะสองครั้งเพื่อปิดไฟ LED
• คุณสามารถแตะบนโต๊ะหรือโต๊ะทำงานที่ MagicCube ยืนอยู่
• มีความสุข

รองชนะเลิศการประกวด Make it Glow 2018