Kinetische Lichtdreiecke EFM8BB1 - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Ich wurde inspiriert, diese zu machen, nachdem ich die Nanoleaf-Lichtdreiecke im Laden gesehen hatte, aber ich war entmutigt, als ich sah, dass jede Fliese zwanzig Dollar kostet! Ich wollte ein gleichwertiges Produkt herstellen, aber den Preis pro Fliese bei drei bis vier Dollar halten. Dieses Projekt ist noch nicht abgeschlossen, da ich noch die Controller-Platinen herstellen lassen muss, aber derzeit habe ich 50 Kacheln montiert und funktioniert.

Ich habe andere Projekte gesehen, die versuchen, dieses Produkt zu replizieren, aber keines, das ich bisher gesehen habe, ermöglichte es, jede Fliese in JEDER Richtung zu verbinden, was komplexere Designs und eine einfache Neuanordnung ermöglicht.

Dies ist mein erstes Instructable, bitte hinterlassen Sie einen Kommentar, wenn Sie Fragen haben!

Lieferungen

Jede Fliese erfordert:

• 1x EFM8BB10F8G-A-QFN20 Mikrochip (Digikey)
• 9x WS2812E-LEDs (LCSC)
• 1x AMS1117 5,0 V Spannungsregler (LCSC)
• 1x AMS1117 3,3 V Spannungsregler (LCSC)
• 1x SOD-123 1N4148 Diode (LCSC)
• 1x 10k 8050 Widerstand (LCSC)
• 11x 0.1uf 8050 Keramikkondensator (LCSC)
• 2x 10uf 16v SMD-Elektrolytkondensatoren (LCSC)
• 1x benutzerdefinierte Leiterplatte (JLCPCB)
• 12x TE Connectivity 2329497-2 PCB-Federfinger für Gehäuse
• 1x Linker-Platine

Der Controller (in Bearbeitung) benötigt:

• 1x ESP32 DevKit-C
• 1x 12V Netzteil
• 1x DC-DC-Abwärtsschritt (zur Stromversorgung des ESP32)
• 1x 10K Ohm Widerstand
• 1x 1n4148 Diode
• 2x SPST-Taster (LCSC)

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Reflow-Ofen
• 3D-Drucker (für Gehäuse)
• J-Link EDU-Programmierer
• Abisolierzangen / -schneider / verschiedene Drähte (um Programmierkabel zu machen)
• Pinzette mit feiner Spitze zur Montage
• Leere PVC-Karte zum Auftragen von Lotpaste
• Bleihaltige oder bleifreie Lotpaste

Schritt 1: Leiterplatten bestellen

Die Kachel-PCB wurde in EasyEDA entworfen und zur Herstellung an JLCPCB geschickt. Ich habe 50 Leiterplatten bestellt, weil es tatsächlich billiger war, 50 zu bestellen, als nur 10 davon zu bestellen. Die Leiterplatte wurde in 3 Teile geteilt, um die Produktionskosten niedrig zu halten.

Ich habe die Produktionsmöglichkeiten von. genutzt

• 1,6 mm Dicke
• HASL Oberflächenfinish
• 1oz Kupfer
• Weißer Lötstopplack

Ich habe gehört, dass Sie Ihre JLCPCB- und LCSC-Bestellungen verknüpfen können, sodass Sie nur einmal Versandkosten bezahlen, aber ich konnte es nicht herausfinden. Ich habe die günstigste Versandoption gewählt und beide Pakete kamen innerhalb von zwei Wochen nach Bestelldatum an.

Das Design ist hier verlinkt

Schritt 2: Arbeitsbereich vorbereiten

Legen Sie eine der Tile-Platinen auf einen Tisch, der Ihnen nichts ausmacht, schmutzig zu werden, und kleben Sie zwei andere Platinen daneben, um sie wie im Bild oben zu halten. Kleben Sie dann die Schablone mit Kaptonband ab und stellen Sie sicher, dass die Löcher mit den freiliegenden Pads auf der Platine ausgerichtet sind.

Schritt 3: Lötpaste

Fügen Sie oben auf der Schablone Lötpaste hinzu. Ich habe dies verwendet. Verteile die Lotpaste mit einer alten Kreditkarte oder ähnlichem um die Schablone herum. Achten Sie darauf, dass auch die winzigen Löcher für den Mikrochip ausgefüllt werden.

Bevor Sie die Schablone anheben, versuchen Sie, so viel überschüssige Paste wieder auf die Spreader-Karte zu bringen, um sie wiederzuverwenden, wenn Sie mehr als eine Kachel herstellen (dieses Zeug ist teuer $$$).

Heben Sie die Schablone an, indem Sie vorsichtig eine Ecke aufnehmen und das Klebeband abziehen. Wenn Sie einen Bereich anheben, versuchen Sie, ihn nicht wieder abzulegen, da er etwas von der Paste verschmieren könnte.

Ihre Platine sollte jetzt wie im Bild oben aussehen.

Schritt 4: Montage

Trennen Sie nach dem Aufschmelzen der Platine die Seiten der Fliese, indem Sie die Laschen biegen und brechen, die die verschiedenen Seiten an Ort und Stelle halten. Schleifen Sie dann überschüssiges PCB ab, indem Sie die Laschen brechen, damit es einfacher in das gedruckte Gehäuse passt.

Suchen Sie dann die beiden Seiten mit dem Buchstaben "B" und löten Sie alle 7 Seitenpads zusammen. Die verbleibende eine Seite kann nur in eine Richtung gehen und das auch löten.

Die Fliese sollte wie auf den obigen Bildern aussehen.

Schritt 7: Verbinden Sie die zusammengebaute Kachel mit dem Programmierer

BEVOR SIE DIE FLIESE AN JLINK ANSCHLIESSEN, ÖFFNEN SIE JLINK COMMANDER UND GEBEN Sie "power on perm" ein, um den 5-V-Ausgang zu aktivieren

J-Link Commander ist im Software- und Dokumentationspaket enthalten, das hier erhältlich ist

Jede Kachel hat einen unbestückten Header direkt über dem Mikrochip mit der Bezeichnung Debug. Dieser Header stellt die C2-Programmierschnittstelle bereit, die mit dem Segger J-Link kompatibel ist. Ich verwende die EDU-Version, da sie mit den höherpreisigen Versionen identisch ist, jedoch nicht für kommerzielle Produkte verwendet werden kann, unter die dies nicht fällt. Ich habe meine bei SparkFun für 72 US-Dollar inklusive Versand bestellt.

Pin 1 des Steckers ist der einzige mit einem quadratischen Pad auf der Platine.

Schritt 8: IDE vorbereiten und Firmware-Binärdatei erstellen

Laden Sie Simplicity Studio 4 von hier herunter und installieren Sie es. Melden Sie sich an oder registrieren Sie sich für ein Silicon Labs-Konto, um Zugriff auf die EFM8-Toolchain zu erhalten. Laden Sie dann den Projektcode von hier herunter und importieren Sie ihn in die IDE. Klicken Sie dann in der Symbolleiste auf das Hammersymbol und erstellen Sie das Projekt.

Sie sollten eine Meldung "Build beendet" erhalten. Wenn eine Meldung erscheint, in der Sie aufgefordert werden, einen Lizenzschlüssel für den Keil-Compiler einzugeben, klicken Sie einfach auf Überspringen (oder Sie können ihn aktivieren, wenn Sie möchten, es ist kostenlos).

Schritt 9: Firmware hochladen

Klicken Sie auf die Schaltfläche in der Symbolleiste, die wie ein Stempel über einem Chip "Flash Programmer" aussieht. Suchen Sie dann nach der erstellten.hex-Datei und wählen Sie diese aus. Klicken Sie auf „Programmieren“und akzeptieren Sie die Bedingungen der J-Link EDU-Lizenz. Stellen Sie dann sicher, dass Sie keine Fehlermeldung erhalten und die LEDs auf der Platine schwach weiß leuchten, um Sie darüber zu informieren, dass die Programmierung erfolgreich war.

Schritt 10: (Optional) PCB-Test

Für diesen Schritt müssen Sie den virtuellen COM-Port Ihres J-Link aktivieren, indem Sie den J-Link-Konfigurator öffnen und das angeschlossene Programmiergerät auswählen.

Verdrahten Sie die "DAT" -Leitung von einer der Seiten der Kachel mit dem in den obigen Fotos angebrachten Stromkreis.

Öffnen Sie einen seriellen Monitor mit 112500 Baud 8N1 und verwenden Sie diese Befehle

• 0x08 0xFF 0xFF 0x00 0xFF 0x0A
  • 0x08 ist der Befehl "Farbe setzen"
  • 0xFF ist "alle Kacheln"
  • 0xFF 0x00 0xFF ist die Farbe
  • 0x0A ist ein Zeilenumbruchzeichen

Die Kachel sollte jetzt lila sein. Wenn nicht, überprüfen Sie, ob die Diode richtig verdrahtet ist, und versuchen Sie es erneut.

Schritt 11: 3D-Druckgehäuse

Ich entwarf das Gehäuse ursprünglich im Spritzguss, um Zeit zu sparen, anstatt jede Fliese in 3D zu drucken, aber als die Kosten für nur 50 Gehäuse 6000 US-Dollar betrugen, entschied ich mich gegen diese Idee. Das Gehäuse wurde in Inventor 2021 entworfen und besteht aus zwei Teilen, einer Basis und dem oberen Diffusor. Die Basis hat Löcher in den Seiten, damit die Kacheln mit den Anschlussplatinen (unten verlinkt) oder den Drähten verbunden werden können. Wenn Sie die Steckverbinder-Leiterplatten verwenden, benötigen Sie 12 davon pro Kachel, damit die Leiterplatten miteinander verbunden werden können.

Wenn Sie keinen Zugang zu einem 3D-Drucker haben, können Sie die Technik hinter diesen Kacheln demonstrieren, indem Sie eine kinetische Skulptur herstellen und die Kacheln mit Kupferdraht verbinden. Achten Sie nur darauf, dass die Drähte nicht kurzgeschlossen werden!

Ich habe 20 Gehäuse gedruckt und festgestellt, dass diese Kacheln bis zu 150 mm/Sek. ohne signifikante Qualitätseinbußen drucken, was eine Reduzierung der Druckzeit um etwa 60 % ermöglicht.

Ich habe vergessen, Bilder von diesem Schritt zu machen, aber Sie legen einfach die fertige Platine in die Basis und rasten die Oberseite ein.

Schritt 12: Fliesen verbinden

Die Tile-Linker-Platine ist hier erhältlich. Diese stecken in die Gehäuse und verwenden diese Anschlüsse. Stellen Sie sicher, dass die beiden Seiten ausgerichtet sind.

Schritt 13: Controller

Die Controller-Software ist in Arbeit und wird hier aktualisiert. Folgen Sie dem Schaltplan, um Ihren ESP32 mit einer der Kacheln zu verbinden. Laden Sie die Software mit PlatformIO hoch und verbinden Sie sich mit dem WLAN-Hotspot, damit sich die Kacheln mit Ihrem WLAN verbinden.

Schritt 14: Fertig

Montieren Sie die Fliesen in beliebiger Weise, ich habe Kreise auf der Rückseite des Gehäuses angebracht, damit Klebeband angebracht werden kann.

Genießen! Hinterlassen Sie einen Kommentar, wenn Sie Fragen haben.

Zweiter bei der Beleuchtungs-Challenge