MagicCube - Tippen Sie auf, um die Farbe zu ändern - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Fusion 360-Projekte »

Willkommen zu meinem ersten instructable. Ich hoffe, Sie konnten alle Schritte befolgen. Wenn es irgendwelche Fragen gibt, fragen Sie und ich werde den Inhalt dem instructable hinzufügen.

Die Idee dieses Projektes war, einen kleinen Kubus mit besonderer Wirkung als Geschenk zu Weihnachten zu bauen und zu entwickeln. Alle meine Familienmitglieder haben eines davon bekommen und sie haben sich sehr darüber gefreut.

Schritt 1: Konzept und Materialien

Das Konzept wurde von einem anderen Projekt inspiriert. Der Cube selbst sollte eine geringe Größe haben, insgesamt sind es 39mm^3.

Meine Einstellung war eine verfügbare Schnittstelle zum Aufladen des Würfels. Am gebräuchlichsten ist heute Micro-USB.

Ein LIS3DH-Sensor wurde hinzugefügt, um die Taps zu messen (ich habe ihn in einem anderen Projekt verwendet, daher bin ich damit vertraut).

Ich möchte einen physischen EIN/AUS-Schalter haben.

Ich habe mich auch für die Verwendung einiger WS2812b-LEDs entschieden, sie sind einfach zu bedienen und machen schönes Licht.

Es besteht nun die Möglichkeit über Tindie ein komplettes Kit oder eine bestückte Platine zu bekommen, wenn man nicht die Fähigkeiten oder die

Werkzeuge zum Löten und Drucken dieses Projekts.

Die Lochabdrücke werden mit PLA von das Filament gedruckt

Die Drucker sind ein Ender 2 und ein Ender 3 pro.

Die Liste der Materialien ist lang, weil ich jeden Widerstand aufliste. Fast alle Teile sind SMD-Teile.

Werkzeuge, die Sie benötigen:

• Lötkolben
• 3D Drucker
• Computer mit Arduino-IDE
• USBTinyISP (Dies oder das sind getestet)
• Kleber
• Heißluftpistole oder kleiner Reflow-Ofen
• Lötpaste

Stückliste:

• 1x PCB PCBway oder bestückte PCB
• 1x ATmega328P-AU Digikey
• 16 MHz Quarz Digikey
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x LED grün (0603) Digikey
• 1x LED orange (0603) Digikey
• 1x Batterie mit Molex Picoblade-Anschluss (503035 oder 303035 oder 603030)
• 1x TP5400 Aliexpress
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x Micro-USB-Port Digikey
• 1x Schiebeschalter Digikey
• 1x Molex 2p Stecker Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• 1x 4, 7uH Induktivität (3015) Digikey
• 1x SS32-Diode Digikey
• 2x BSS138 Transistor Digikey
• 7x 10k Ohm Widerstand (0603)
• 4x 1uF-Kappe (0603)
• 7x 100nF-Kappe (0603)
• 4x 22uF-Kappe (0805)
• 2x 10uF-Kappe (0805)
• 1x 4, 7uF Tantalkappe (3216A)
• 1x 330 Ohm Widerstand (0603)
• 1x 500k Ohm Widerstand (0603)
• 3x 5k Ohm Widerstand (0603)

Wenn Sie sich für den Programmieradapter entscheiden, benötigen Sie auch Pogo-Pins.

Etwa so: Pogo Pins

Der Durchmesser sollte 2 mm und die Länge 3 mm betragen. Dann passen sie in die Löcher und verbinden sich perfekt mit der Platine.

Schritt 2: 3D-gedrucktes Gehäuse

Das Gehäuse wurde in Autodesk Fusion360 entworfen. Ich habe dort alle Schritte gemacht, das Gehäuse, das Adapterdesign für die Pogo-Pins und auch die Grundform der Platine!

Es gibt eine schöne Export- und Kollaborationsfunktion in Fusion360 und Eagle, sodass Sie Ihre Änderungen der Leiterplatte von einem Programm in das andere ziehen und verschieben können.

Wie das funktioniert, erfahren Sie in einem Youtube-Video:

Fusion360-Leiterplattenform

Ich wähle meine Druckeinstellungen, um beim Drucken der Hülle weniger zu tun zu haben. Alles ist so konzipiert, dass es nicht viel Unterstützung und einen guten Druck hat. Lediglich der Netzschalter braucht etwas Unterstützung, ist aber wirklich winzig. Es ist besser, es mit Brim zu drucken.

• Schicht 0,15
• Wandstärke 2
• Füllung 20%

Schritt 3: PCB-Layout

Das PCB-Layout hat keine hohe Komplexität. Alle Schritte wurden mit Autodesk Eagle durchgeführt.

Es gibt einige Basismodule basierend auf:

• ATmega328P basierend auf einem Arduino Nano
• Zwei BSS138-Transistoren zur Pegelverschiebung
• Drei WS2812b LEDs
• Batteriemanagement und Stromkreis
• der Beschleunigungsmesser
• Möglichkeit zum Anlöten eines 3x1-Stiftkopfes auf der Platine zur seriellen Verbindung

Schritt 4: Löten

Wenn Sie dies mit einem Reflow-Ofen löten, ist es viel einfacher, eine Schablone herzustellen oder zu kaufen. Andernfalls werden Sie viel Zeit damit verbringen, die Lötpaste auf die Pads zu auftragen. Es wird empfohlen, einen Reflow-Ofen zu verwenden.

Bitte verwenden Sie Niedertemperatur-Lötpaste, da die LEDs bei hohen Temperaturen Schaden nehmen können. Das war eine harte Lektion für mich und das Nachlöten dieser LEDs macht nicht viel Spaß.

Wie wird Lötpaste auf die Leiterplatten aufgetragen?

Hier ist auch ein nützliches Video von youtube: So auftragen Sie Lotpaste

Nach dem Auftragen der Lotpaste müssen die Teile an der richtigen Stelle platziert werden. Mir ist aufgefallen, dass es viel einfacher ist, die Teile zu platzieren, indem man ein Layout mit den Teilewerten hat. Also habe ich die Platine mit den Werten der Teile erstellt und Sie können sie herunterladen. Wenn ein Teil nicht klar ist, lassen Sie es mich jetzt bitte wissen.

LED7 = grün

LED3 = grün

LED4 = orange

Achten Sie bei der Platzierung der ICs auf die Packungskennzeichnung! Falsch gelötet kann Ihre Platine und Komponenten beschädigen!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

Nach dem Löten im Reflow-Ofen müssen Sie die 4 Befestigungspunkte des Micro-USB-Anschlusses verlöten, da er sonst bricht und Ihre Leiterplattenspuren beschädigen könnte.

Schritt 5: Programmierung Ihres Boards

Für diesen Schritt benötigen Sie:

• USBTinyISP
• Drähte und Lötkolben
• Pogo-Pins (optional)
• 3D-gedruckter Adapter zur Programmierung (optional)
• Arduino-IDE

Um den Atmega auf der Platine zu programmieren, benötigen Sie den USBTinyISP Programmer. Es ist nur möglich den Mikrocontroller mit ISP Interface zu programmieren. Auf der Platine befindet sich kein USB-Seriell-Konverter, daher ist eine Programmierung über den Micro-USB-Anschluss nicht möglich.

Auf der Unterseite der Platine sind Testpads mit den unterschiedlichen Markierungen für das ISP Interface zu sehen. Es gibt jetzt zwei Möglichkeiten, Drähte an diese Pads zu löten oder Pogo-Pins zu verwenden, um sie anzuschließen.

In meinem Fall habe ich einige Pogo-Pins verwendet, weil ich mehr als einen baue. Den Adapter finden Sie als.stl-Datei zum Ausdrucken und zum Erhalten der richtigen Positionen für die Pogo-Pins.

Nachdem Sie den Programmierer über die ISP-Schnittstelle mit der Platine verbunden haben, können Sie die Arduino IDE starten.

HINWEIS: Der Mikrocontroller wird in der Arduino IDE nicht als serieller Port angezeigt

Ändern Sie die Einstellungen Ihres Boards unter Tools:

• Wählen Sie "Arduino Nano" als Arduino-Board aus
• Wählen Sie keinen Port aus!
• Programmierer auf "USBtinyISP" ändern

Schauen Sie sich die Bilder an.

Jetzt können Sie den ATmega programmieren!

1. Brennender Bootloader
2. Programmierung

Zuerst müssen Sie den Bootloader brennen. Dieser Schritt brennt die Sicherungen durch und lässt den Mikrocontroller sich erinnern, wer er ist. Wählen Sie dazu in der Arduino IDE unter "Tools" -> "Burn Bootloader".

Dabei sollte die LED7 auf der Platine ein Blinkverhalten zeigen. Nach erfolgreichem Brennen blinkt die LED mit einer festen Frequenz. Herzlichen Glückwunsch, Ihr Board ist fertig.

Schritt 6: Zusammenbau und Funktionen

Montage

Wenn alle Teile gedruckt sind und die Platine erfolgreich programmiert wurde, können Sie den Cube zusammenbauen. Für diesen Schritt benötigen Sie den Kleber. Aufgrund der geringen Größe wurde mit Schnappverbindungen experimentiert, aber ich hatte bis Weihnachten nicht genug Zeit. Die Entscheidung, es zusammenzukleben, war auch in Ordnung.

Für den Zusammenbau sehen Sie sich bitte die Bilder an. Sie zeigen auch jeden Schritt.

1.) Verbinden Sie den Akku mit der Platine, manchmal ist es einfacher, den Akku zuerst in den Sockel einzulegen.

2.) Stecken Sie die Platine in den Sockel. Die Platine passt nur in einer Position, so dass es keine Möglichkeit gibt, sie falsch zu platzieren. Sie können die Platine mit etwas Heißkleber fixieren, dann funktioniert der Beschleunigungsmesser besser, da die Platine nicht klappert.

3.) Schiebeschalter einsetzen. Um zu überprüfen, ob der Schalter richtig montiert ist, können Sie ihn ein- und ausschalten.

4.) Nehmen Sie etwas Kleber auf die Kante der Basis, die sich im Inneren des Würfels befindet. Achten Sie darauf, den Schiebeschalter nicht zu verkleben. Sie brauchen nicht viel Kleber.

5.) Verbinden Sie die Basis und den Lightcube miteinander und legen Sie, während der Kleber trocknet, etwas Schweres darauf.

6.) Wenn der Kleber getrocknet ist, Akku aufladen und genießen:)

Funktionen

Wenn der Kleber getrocknet ist und Sie Ihren Cube verwenden können, sind hier die grundlegenden Funktionen:

• Aufladen - Orange LED während des Ladevorgangs
• Aufladen - Grüne LED, wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist
• Schiebeschalter zum Ein-/Ausschalten des MagicCube
• Tippen Sie einmal, um die Farbe zu ändern
• Tippen Sie zweimal, um die LEDs auszuschalten
• Sie können auf einen Tisch oder Schreibtisch tippen, auf dem der MagicCube steht
• Spaß haben

Zweiter im Make it Glow Contest 2018