(CRC)bit, Open Microbit-like Badge: 10 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Odznakę microbit używaliśmy około 1 rok temu do nauczania robotyki. To doskonałe narzędzie edukacyjne.

Jedną z jego najcenniejszych cech jest to, że jest trzymany w ręku. Ta elastyczność sprawia, że ma świetny wgląd w społeczność edukacyjną.

Cztery miesiące temu zaczęliśmy projektować model dla twórców. Myśląc, że jeśli odniesie sukces, może stać się produktem otwartym dla nauczycieli.

Jakie cechy chcemy dodać do odznaki:

• Procesor ESP32 (kompatybilny z Arduino)
• IMU 6-osiowy
• Matryca Neopikseli RGB, 8 x 5
• Głośnik audio przez DAC
• Dwa przyciski
• Port rozszerzeń GPIO (tolerancja 5 V)

W tej instrukcji wyjaśnimy, jak ją zbudować.

Krok 1: Projekt schematyczny

Załączamy schemat pierwszej wersji crcbit. Musieliśmy wykonać różne testy na płycie prototypowej, aby dostosować komponenty.

W schemacie możemy docenić serce płytki jakim jest ESP32. Widzimy również 6-osiowy IMU, mały obwód wzmacniacza głośnikowego i dwie dwukierunkowe płytki konwertera poziomów logicznych.

Wreszcie istnieje cały obwód zarządzania Neopixels, który ma 6 pasków neopikseli po 8 diod LED każdy. Razem z obwodem zasilania 3V3, który ma MOSFET do łączenia i odłączania za pomocą sterowanego programowo GPIO.

Do zasilania wybraliśmy złącze JST, które jest mocniejsze niż złącze micro USB, jeśli jest w ruchu.

Krok 2: System zasilania

Ponieważ płyta ma 40 neopikseli, ESP32 i głośnik; Zużycie amperów jest bardzo wysokie.

W przypadku włączenia 40 neopikseli do maksymalnej jasności bylibyśmy blisko 1,5 ampera.

Postanowiliśmy zasilić płytkę napięciem 5V. Korzystanie z dowolnego banku mocy jest łatwe. Napięcie 5V służy do zasilania ESP32, który ma już regulator 3V3. Umożliwia również wytwarzanie sygnałów tolerujących napięcie 5V, dzięki dwukierunkowemu przesuwnikowi poziomu.

W przypadku neopikseli stosujemy obwód wyłączania i obniżania napięcia przy 3V3. W ten sposób zmniejszamy zużycie do 250 miliamperów i możemy sterować mocą neopikseli za pomocą oprogramowania.

Krok 3: Czego potrzebujemy

Przygotujmy najpierw trochę rzeczy.

We wszystkich przypadkach szukaliśmy komponentów łatwych do spawania i łatwych do kupienia w lokalnych sklepach z elektroniką.

Mimo to niektóre komponenty nie są łatwe do znalezienia i lepiej cierpliwie zamawiać je na chińskim rynku.

Lista niezbędnych komponentów to:

• 1 x mini format ESP32
• 2 x dwukierunkowe konwertery poziomów logicznych
• 1 x 6-osiowy IMU
• 1 x głośnik
• 1 x MOSFET mocy
• 1 x spadek napięcia 3V3
• 2 x przyciski
• 1 x LDR
• 6 x paski po 8 Neopikseli

… i kilka typowych elementów dyskretnych

Krok 4: Zhakuj paski Neopixels, aby ułatwić lutowanie (I)

Najtrudniejszą częścią do montażu i lutowania są paski Neopixels.

W tym celu stworzyliśmy narzędzie do drukowania 3D, które utrzymuje 5 pasków neopikseli we właściwej pozycji. W ten sposób są prawidłowo wyrównane.

Jednocześnie narzędzie pozwala nam na spawanie małych metalowych pasków ułatwiających lutowanie, ponieważ paski są odwrócone.

Zaleca się ćwiczyć wcześniej, ponieważ ten proces jest trudny.

Krok 5: Paski Hackin Neopixels ułatwiające lutowanie (II)

Załączamy pliki w formacie STL, dzięki czemu możemy wydrukować narzędzie do mocowania.

Do drukowania części w 3D nie jest wymagana żadna specjalna konfiguracja. Są łatwe do wydrukowania, ale bardzo przydatne.

Krok 6: Niestandardowa płytka drukowana

Ze względu na ilość komponentów i ich wielkość migrujemy z prototypu w uniwersalną płytkę drukowaną, aby stworzyć własną płytkę drukowaną.

Przesłaliśmy projekt PCB do PCBWay, aby podzielić się nim ze społecznością i tymi twórcami, którzy chcą ją złożyć.

Dla większej elastyczności dołączamy również pliki Gerber.

Krok 7: Połączenie sprzętowe (niestandardowa płytka drukowana)

Jeśli mamy niestandardową płytkę drukowaną, resztę elementów można łatwo lutować, ponieważ wszystkie są dostarczane z listwami pinów 2,54 mm.

Załączone obrazy mają dobrą rozdzielczość, aby zobaczyć położenie komponentów.

Krok 8: Oprogramowanie i oprogramowanie układowe

Płytka nie wymaga żadnego specjalnego oprogramowania, ponieważ współpracuje bezpośrednio z Arduino IDE. Musimy tylko skonfigurować Arduino IDE do pracy z ESP32, dobry samouczek do wykonania krok po kroku to:

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

A żeby peryferia działały musimy dodać te biblioteki Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Pierwszym testem, który przeprowadziliśmy, aby sprawdzić, czy wszystko działa poprawnie, jest mikrobitowe serce piksela.

Krok 9: Baw się dobrze

Krok 10: Dalej…

To otwarty projekt.

Jak dotąd (CRC)bit jest nadal prosty i surowy. Wierzymy, że będzie rósł coraz lepiej z pomocą społeczności.

I dlatego ludzie lubią open source i społeczność.

Jeśli masz lepszy pomysł lub dokonałeś pewnych ulepszeń, podziel się nim!

Pozdrawiam