Noch ein Smart Dice (YASD) – Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Was ist YASD?

Noch ein neuer elektronischer Würfel mit intelligenten Funktionen? Ja und nein.

Ja - YASD verwendet LEDs, um zufällig generierte Zahlen im Würfelstil anzuzeigen.

Nein - YASD ist an sich kein fertiges Produkt. Es soll vielmehr zeigen, welche Leiterplattentechnologien möglich sind.

Merkmale

Mikrocontrollergesteuerte Erzeugung und Anzeige von Zufallszahlen auf einem LED-Array im Würfelstil

Die Schaltung enthält einen Beschleunigungsmesser. Dieser Sensor dient als Auslöser für die Generierung von Zufallszahlen. Es wird nicht mehr gewürfelt, ein einfaches Tippen auf die Würfel oder der Tisch generiert eine Zufallszahl

YASD wird von einer CR2032-Knopfzelle betrieben

YASD kann auch mit dem Beschleunigungsmesser konfiguriert werden. Beispielsweise können Sie YASD beim Einschalten auf den Kopf stellen. YASD erkennt dies mit Hilfe des Beschleunigungssensors und wechselt in einen anderen Betriebsmodus

Es gibt zwei Betriebsarten:

Energiesparmodus. Die generierte Zufallszahl wird für 3 Sekunden in einem blinkenden Rhythmus angezeigt. Dann erlischt die Anzeige der Nummer auf dem LED-Array

Ausgefallener Modus. Auf dem LED-Array wird eine Animation angezeigt. Die generierte Zufallszahl wird dann für 5 Sekunden statisch angezeigt. Dann erlischt die Anzeige der Nummer auf dem LED-Array

Schritt 1: Schaltungsbeschreibung

Die Schaltung besteht aus den Komponenten:

Energieversorgung

Es wird eine handelsübliche Knopfzelle CR2032 verwendet. Um Strom zu sparen, kann die Schaltung über einen Schiebeschalter ein- und ausgeschaltet werden.

Mikrocontroller

Der Mikrocontroller ist ein ATTiny84A von Microchip/Atmel. Der ATTiny84A verfügt über den Picopower-Energiesparmodus und ist daher sehr gut für den Akkubetrieb geeignet.

Beschleunigungsmesser

LIS3DH von ST Microelectronics. Der LIS3DH verfügt auch über einen extrem niedrigen Energiesparmodus. Der LIS3DH kommt mit einem sehr geringen Platzbedarf. Um Schwierigkeiten beim Löten zu vermeiden, habe ich ein Breakoutboard gewählt, um den Beschleunigungsmesser an die Schaltung anzupassen.

LED-Anzeige

Die LED-Anzeige besteht aus sieben würfelförmig angeordneten LEDs. Die Vorwiderstände sind auf einen LED-Strom von ca. 2mA.

Die Gesamtstromaufnahme der Schaltung beträgt ca. 16mA während des Betriebs mit 6 eingeschalteten LEDs. Im Powerdown-Modus (keine LEDs eingeschaltet, Mikrocontroller im Ruhezustand) beträgt der Gesamtstromverbrauch weniger als 1 mA. Die maximale Anzahl von "Würfelrollen"-Zyklen muss bestimmt werden.

Schritt 2: PCB-Beschreibung

Die Leiterplatte besteht aus einer kompletten Leiterplatte, die durch Fräsen in sechs einzelne Leiterplatten geteilt wird:

Baseboard mit Netzteil, Mikrocontroller und Beschleunigungsmesser

LED-Anzeigematrix

Seitenwände I - IV

Schritt 3: PCB

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Schritt 4: Trennen Sie die sechs Einzelplatinen

Mit einem Seitenschneider trennen Sie die sechs Einzelplatinen.

Entfernen Sie die Reste der Fräsung mit einer Feile. Alle Kanten der Leiterplatten müssen glatt sein, sonst passt die Leiterplatte nicht zusammen.

Schritt 5: Sockelleiste mit Komponenten zusammenbauen

Bauteile anlöten. Beginnen Sie mit dem Kondensator. Löten Sie dann den Schalter und den Mikrocontroller. Das Breakout-Board LIS3DH folgt. In meinem Setup habe ich Buchsenverbinder für das LIS3DH-Breakout-Board verwendet, um es leicht zu entfernen. Zum Schluss den Batteriehalter anlöten.

Schritt 6: Mikrocontroller programmieren

Zum Programmieren des Mikrocontrollers benötigen Sie einen entsprechenden Programmierer. Ich verwende den AVR ISP mkII. Andere Programmierer von Atmel sollten auch funktionieren. Löten Sie die Drähte gemäß dem Foto.

ISP-Header-Pin -> YaSD-Pin

VTG / VCC-> VCC

GND-> GND

MOSI-> MOSI

MISO-> MISO

SCK-> SCK

ZURÜCKSETZEN -> ZURÜCKSETZEN

Programmieren Sie dann den Mikrocontroller mit der Hex-Datei. Nach der Programmierung der Software müssen die Sicherungen gesetzt werden. Sie können fast alle unverändert lassen. Lediglich die Sicherung "LOW. CKDIV8" muss deaktiviert werden.

Löten Sie die Drähte für die Programmierung ab.

Schritt 7: Bauen Sie die Würfel zusammen

Lötsockel mit Seitenteil II. Stellen Sie sicher, dass die Fußleiste senkrecht steht. Ich habe beide Platinen rechtwinklig eingestellt und verlötet. Andere Objekte wie Buchstützen funktionieren ebenfalls. Die Leiterplatten sind auf den zusammengehörenden Seiten mit Buchstaben gekennzeichnet. Wie Sie auf dem Foto sehen können, ist Seite A mit Seite A verlötet. Löten Sie nicht alle Pads auf einer Seite. Löten Sie einfach ein oder zwei Pads, damit Sie sie nachlöten können, falls der Würfel überhaupt nicht senkrecht steht.

Fahren Sie mit der Seitenwand I fort. Jetzt sollten die Würfel eine U-Form haben (Fußleiste und die beiden Seitenwände.

Als nächstes löten Sie das LED-Display an die beiden Seitenteile. LEDs müssen oben sein;-)

Nehmen Sie einige Korrekturen vor, wenn der Würfel überhaupt nicht senkrecht ist, und löten Sie dann alle Pads auf jeder Seite.

Jetzt können Sie eine Knopfzelle einsetzen und auf den Würfeln schalten. Spaß haben!

In acht nehmen! Stellen Sie vor dem Löten der letzten Seitenwand III sicher, dass alle Komponenten richtig gelötet und platziert sind

Schritt 8: Bitte beachten Sie dies

Die Reproduktion erfordert einige Kenntnisse und Fähigkeiten insbesondere beim Löten und Programmieren des Mikrocontrollers.

Das Löten solch kleiner Bauteile erfordert etwas Löterfahrung und eine geeignete Lötstation. Daher habe ich mich für das LIS3DH Breakoutboard entschieden, um zu vermeiden, dass das LIS3DH direkt auf die Platine gelötet wird. Bei dem kleinen Gehäuse des LIS3DH ist dies mit einer Lötstation nicht machbar. Auch das Anlöten der Platinen ist nicht ganz einfach

Wenn Sie einige der Sicherungen im Mikrocontroller falsch setzen, ist er gemauert

Die Fotos zeigen immer Version 0.1 der Platine (außer Foto mit den Programmierpads). Dies ist die erste produzierte Version der Leiterplatte. Es gab ein paar Dinge, die verbessert werden mussten. Also beschloss ich, eine neue Version zu erstellen. Das Repository auf github enthält die neueste Version

Das Foto zeigt das erste Papiermodell, das ich gemacht habe, bevor ich die Platine bestellt habe.