(CRC)bit, offenes Microbit-ähnliches Badge - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Wir haben das Mikrobit-Abzeichen vor etwa einem Jahr verwendet, um Robotik zu unterrichten. Es ist ein ausgezeichnetes Werkzeug für die Bildung.

Eine seiner wertvollsten Eigenschaften ist, dass es in der Hand gehalten wird. Und diese Flexibilität ermöglicht einen großartigen Einblick in die Bildungsgemeinschaft.

Vor vier Monaten haben wir damit begonnen, ein Modell für Maker zu entwerfen. Denken, dass es, wenn es erfolgreich ist, zu einem offenen Produkt für Lehrer werden kann.

Welche Eigenschaften möchten wir dem Abzeichen hinzufügen:

• ESP32-Prozessor (Arduino-kompatibel)
• IMU 6-Achsen
• Matrix von Neopixeln RGB, 8 x 5
• Audiolautsprecher über DAC
• Zwei Druckknöpfe
• GPIO-Erweiterungsport (5V tolerant)

In diesem anweisbaren erklären wir die Schritte, um es zu bauen.

Schritt 1: Schematischer Entwurf

Wir fügen den Schaltplan der ersten Version von crcbit bei. Wir mussten verschiedene Tests auf dem Protoboard durchführen, um die Komponenten anzupassen.

Im Schema können wir das Herz des Boards schätzen, das ein ESP32 ist. Wir sehen auch die 6-Achsen-IMU, eine kleine Lautsprecherverstärkerschaltung und zwei bidirektionale Logikpegelwandlerplatinen.

Schließlich gibt es noch die gesamte Neopixels-Verwaltungsschaltung, die 6 Neopixel-Streifen mit jeweils 8 LEDs enthält. Zusammen mit einem 3V3-Volt-Stromkreis, der über einen MOSFET zum Verbinden und Trennen über einen softwaregesteuerten GPIO verfügt.

Für die Stromversorgung haben wir einen JST-Stecker gewählt, der stärker ist als der Micro-USB-Stecker, wenn er sich bewegt.

Schritt 2: Stromversorgungssystem

Denn das Board verfügt über 40 Neopixel, einen ESP32 und einen Lautsprecher; Der Ampereverbrauch ist sehr hoch.

Wenn wir die 40 Neopixel auf maximale Helligkeit schalten, wären wir nahe bei 1,5 Ampere.

Wir haben uns entschieden, das Board mit 5V zu versorgen. Es ist einfach, jede Powerbank zu verwenden. Die 5V werden verwendet, um den ESP32 zu versorgen, der bereits über einen 3V3-Regler verfügt. Dank des bidirektionalen Pegelumsetzers können auch 5V-tolerante Signale erzeugt werden.

Für die Neopixel verwenden wir eine Stromabschaltung und eine Abwärtsschaltung bei 3V3. So reduzieren wir den Verbrauch auf 250 Milliampere und können die Leistung der Neopixel per Software steuern.

Schritt 3: Was brauchen wir?

Lassen Sie uns zuerst einige Dinge vorbereiten.

In allen Fällen haben wir nach Komponenten gesucht, die leicht zu schweißen und in lokalen Elektronikgeschäften leicht zu kaufen sind.

Trotzdem sind einige Komponenten nicht leicht zu finden und es ist besser, sie geduldig auf dem chinesischen Markt zu bestellen.

Die Liste der notwendigen Komponenten ist:

• 1 x ESP32-Miniformat
• 2 x bidirektionale Logikpegelwandler
• 1 x 6-Achsen-IMU
• 1 x Lautsprecher
• 1 x Leistungs-MOSFET
• 1 x 3V3 Spannungsabfall
• 2 x Druckknöpfe
• 1 x LDR
• 6 x Streifen mit 8 Neopixeln

… und einige typische diskrete Komponenten

Schritt 4: Hacken Sie Neopixel-Streifen ein, um das Löten zu erleichtern (I)

Am schwierigsten zu montieren und zu löten sind die Neopixels-Streifen.

Dafür haben wir ein 3D-gedrucktes Werkzeug erstellt, das die 5 Neopixelstreifen in der richtigen Position hält. Auf diese Weise sind sie richtig ausgerichtet.

Gleichzeitig ermöglicht uns das Werkzeug, kleine Metallstreifen zu verschweißen, um das Löten zu erleichtern, da die Streifen invertiert sind.

Es wird empfohlen, vorher zu üben, da dieser Prozess schwierig ist.

Schritt 5: Hackin Neopixel-Streifen, um das Löten zu erleichtern (II)

Wir hängen die Dateien im STL-Format an, damit wir das Befestigungswerkzeug ausdrucken können.

Es ist keine spezielle Konfiguration erforderlich, um die Teile in 3D zu drucken. Sie sind einfach zu drucken, aber sehr nützlich.

Schritt 6: Benutzerdefinierte PCB

Aufgrund der Anzahl der Komponenten und ihrer Größe migrieren wir vom Prototyp in eine universelle Leiterplatte, um eine kundenspezifische Leiterplatte zu erstellen.

Wir haben das Design der Leiterplatte auf PCBWay hochgeladen, um es mit der Community und den Herstellern, die eine zusammenbauen möchten, zu teilen.

Wir hängen auch die Gerber-Dateien für mehr Flexibilität an.

Schritt 7: Hardwareverbindung (benutzerdefinierte Leiterplatte)

Wenn wir die kundenspezifische Platine haben, können die restlichen Komponenten leicht gelötet werden, da sie alle mit 2,54 mm Stiftleisten geliefert werden.

Die angehängten Bilder haben eine gute Auflösung, um die Position der Komponenten zu sehen.

Schritt 8: Software & Firmware

Das Board benötigt keine spezielle Software, da es direkt mit der Arduino IDE zusammenarbeitet. Wir müssen nur die Arduino IDE so konfigurieren, dass sie mit ESP32 funktioniert. Ein gutes Tutorial, das Sie Schritt für Schritt befolgen können, ist:

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

Und damit die Peripheriegeräte funktionieren, müssen wir diese Arduino-Bibliotheken hinzufügen:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Der erste Test, den wir durchgeführt haben, um zu sehen, ob alles richtig funktioniert, ist das Pixel-Microbit-Herz.

Schritt 9: Viel Spaß

Schritt 10: Weiter …

Es ist ein offenes Projekt.

Bisher ist (CRC)bit noch einfach und grob. Wir glauben, dass es mit Hilfe der Community immer besser werden wird.

Und deshalb mögen die Leute Open Source und die Community.

Wenn Sie eine bessere Idee haben oder etwas verbessert haben, teilen Sie sie bitte mit!

Danke schön