(CRC) бит, отворена значка, подобна на Microbit: 10 стъпки

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Използвахме значката microbit преди около 1 година, за да преподаваме роботика. Това е отличен инструмент за образование.

Една от най -ценните му характеристики е, че се държи ръчно. И тази гъвкавост го прави отлично запознат с образователната общност.

Преди четири месеца започнахме да проектираме модел за производители. Мислейки, че ако успее, може да се превърне в отворен продукт за учителите.

Какви характеристики искаме да добавим към значката:

• ESP32 процесор (съвместим с Arduino)
• IMU 6-ос
• Матрица от неопиксели RGB, 8 x 5
• Аудио високоговорител чрез DAC
• Два бутона за натискане
• Разширителен порт GPIO (5V толерантен)

В цялата инструкция ще обясним стъпките за нейното изграждане.

Стъпка 1: Схематичен дизайн

Прилагаме схемата на първата версия на crcbit. Трябваше да направим различни тестове на протоборда, за да регулираме компонентите.

В схемата можем да оценим сърцето на платката, която е ESP32. Виждаме също 6-ос IMU, малка схема за усилване на високоговорители и две двупосочни преобразувателни платки за логическо ниво.

И накрая, има цялата схема за управление на Neopixels, която има 6 ленти неопиксели по 8 светодиода всяка. Заедно със захранваща верига 3V3 волта, която има MOSFET за свързване и изключване чрез софтуерно управляван GPIO.

За захранването сме избрали JST конектор, който е по -здрав от micro USB конектора, ако се движи.

Стъпка 2: Електрическа система

Тъй като дъската има 40 неопиксела, ESP32 и високоговорител; Консумацията на усилвател е много висока.

В случай на включване на 40 -те неопиксела до максималната яркост, щяхме да сме близо до 1,5 ампера.

Решихме да захранваме платката на 5V. Лесно е да използвате всяка банка за захранване. 5V се използват за захранване на ESP32, който вече има регулатор 3V3. Той също така позволява подаване на 5V толерантни сигнали, благодарение на двупосочния превключвател на нивата.

За неопикселите използваме верига за прекъсване и понижаване на захранването при 3V3. По този начин намаляваме консумацията до 250 милиампера и можем да контролираме мощността на неопикселите чрез софтуер.

Стъпка 3: Какво ни трябва

Нека първо приготвим някои неща.

Във всички случаи сме търсили компоненти, които са лесни за заваряване и лесни за закупуване в местни магазини за електроника.

Въпреки това някои компоненти не са лесни за намиране и е по -добре търпеливо да ги поръчате на китайския пазар.

Списъкът на необходимите компоненти е:

• 1 x ESP32 мини формат
• 2 x двупосочни преобразуватели на логическо ниво
• 1 x 6-ос IMU
• 1 x високоговорител
• 1 x захранващ MOSFET
• 1 x 3V3 спад на напрежението
• 2 x бутони
• 1 x LDR
• 6 x ленти от 8 неопиксела

… и някои типични дискретни компоненти

Стъпка 4: Проникнете в неопикселови ленти, за да улесните запояването (I)

Най -трудната част за сглобяване и запояване са лентите Neopixels.

За целта създадохме 3D отпечатан инструмент, който поддържа 5 ленти неопиксели в правилната позиция. По този начин те са правилно подравнени.

В същото време инструментът ни позволява да заваряваме малки метални ленти, за да улесним запояването, тъй като лентите са обърнати.

Препоръчва се да се практикува преди, тъй като този процес е труден.

Стъпка 5: Hackin Neopixels ленти за улесняване на запояване (II)

Прикачваме файловете във формат STL, за да можем да отпечатаме инструмента за фиксиране.

Не се изисква специална конфигурация за отпечатване на частите в 3D. Те са лесни за отпечатване, но много полезни.

Стъпка 6: Персонализирана печатна платка

Поради броя на компонентите и техния размер, мигрираме от прототипа в универсална печатна платка, за да създадем персонализирана печатна платка.

Качихме дизайна на печатната платка в PCBWay, за да я споделим с общността и тези производители, които искат да я сглобят.

Прилагаме и файловете Gerber за по -голяма гъвкавост.

Стъпка 7: Хардуерна връзка (персонализирана печатна платка)

Ако имаме персонализирана печатна платка, останалите компоненти лесно се запояват, тъй като всички те идват с 2,54 мм щифтове.

Прикачените изображения имат добра разделителна способност, за да видят позицията на компонентите.

Стъпка 8: Софтуер и фърмуер

Платката не изисква никакъв специфичен софтуер, тъй като работи директно с Arduino IDE. Просто трябва да конфигурираме Arduino IDE за работа с ESP32, добър урок, който да следваме стъпка по стъпка, е:

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

И за да работят периферните устройства, трябва да добавим тези библиотеки Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Първият тест, който направихме, за да видим, че всичко работи правилно, е сърцето на пиксела с микробит.

Стъпка 9: Забавлявайте се

Стъпка 10: Следваща …

Това е отворен проект.

Досега (CRC) битът все още е прост и груб. Вярваме, че тя ще расте все по -добре с помощта на общността.

И затова хората харесват отворен код и общността.

Ако имате по -добра идея или сте направили подобрение, моля, споделете я!

Наздраве