MagicCube - Tocca per cambiare colore: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Progetti Fusion 360 »

Benvenuto nel mio primo istruttore. Spero che tu possa seguire tutti i passaggi. Se ci sono domande, chiedi e aggiungerò il contenuto all'istruzione.

L'idea di questo progetto era quella di costruire e sviluppare un piccolo cubo con un effetto speciale come regalo per Natale. Tutti i membri della mia famiglia ne hanno preso uno e sono stati davvero felici di averne uno.

Passaggio 1: concetto e materiali

Il concept è stato ispirato da un altro progetto. Il cubo stesso dovrebbe avere una dimensione ridotta, in totale è 39 mm^3.

La mia impostazione era un'interfaccia disponibile per ricaricare il cubo. Il più comune è oggi la micro USB.

Aggiunto un sensore LIS3DH per misurare i rubinetti (l'ho usato in un progetto diverso, quindi lo conosco).

Voglio avere un interruttore ON/OFF fisico.

Ho anche deciso di utilizzare alcuni LED WS2812b, sono facili da usare e fanno una bella luce.

Ora c'è la possibilità di ottenere un kit completo o un pcb assemblato su Tindie, se non hai le competenze o il

strumenti per saldare e stampare questo progetto.

Le stampe bucate sono stampate con PLA di das Filament

Le stampanti sono una Ender 2 e una Ender 3 pro.

L'elenco dei materiali è lungo, perché elenco tutti i resistori. Quasi tutte le parti sono parti SMD.

Strumenti di cui hai bisogno:

• saldatore
• stampante 3d
• computer con Arduino IDE
• USBTinyISP (questo o questo sono testati)
• Colla
• Pistola ad aria calda o piccolo forno a rifusione
• pasta per saldature

Distinta materiali:

• 1x PCB PCBway o PCB assemblato
• 1x Digikey ATmega328P-AU
• Digikey al cristallo da 16 MHz
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x LED verde (0603) Digikey
• 1x LED arancione (0603) Digikey
• 1x batteria con connettore picoblade molex (503035 o 303035 o 603030)
• 1x TP5400 Aliexpress
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x porta micro USB Digikey
• 1x interruttore a scorrimento Digikey
• 1x connettore Molex 2p Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• 1x 4, 7uH induttore (3015) Digikey
• 1x diodo SS32 Digikey
• 2x Digikey transistor BSS138
• Resistenza 7x 10k Ohm (0603)
• Condensatore 4x 1uF (0603)
• 7x cappuccio 100nF (0603)
• Cap. 4x 22uF (0805)
• Cappuccio 2x 10uF (0805)
• 1x 4, 7uF Tantalcap (3216A)
• 1x resistenza da 330 Ohm (0603)
• 1x resistenza da 500k Ohm (0603)
• Resistore 3x 5k Ohm (0603)

Quando si decide di utilizzare l'adattatore di programmazione, sono necessari anche i pogo-pin.

Qualcosa del genere: Pogo Pins

Il diametro dovrebbe essere di 2 mm e la lunghezza di 3 mm. Quindi si inseriscono nei fori e si collegano perfettamente al PCB.

Passaggio 2: custodia stampata in 3D

La custodia è stata progettata in Autodesk Fusion360. Ho eseguito tutti i passaggi, l'alloggiamento, il design dell'adattatore per i pin pogo e anche la forma di base del PCB!

C'è una bella funzione di esportazione e collaborazione in Fusion360 e Eagle, così puoi tirare e spingere le tue modifiche del PCB da un programma all'altro.

Ho scoperto come funziona guardando un video su YouTube:

Forma PCB Fusion360

Scelgo le mie impostazioni di stampa per avere meno da fare quando il caso viene stampato. Tutto è progettato per avere poco supporto e una buona qualità di stampa. Solo l'interruttore di alimentazione ha bisogno di un po' di supporto, ma è davvero minuscolo. È meglio stamparlo con Brim.

• Strato 0.15
• Spessore delle pareti 2
• Riempimento 20%

Passaggio 3: layout PCB

Il layout PCB non ha una complessità elevata. Tutti i passaggi sono stati realizzati con Autodesk Eagle.

Ci sono alcuni moduli di base basati su:

• ATmega328P basato su Arduino Nano
• Due transistor BSS138 per il cambio di livello
• Tre LED WS2812b
• Gestione della batteria e circuito di alimentazione
• l'accelerometro
• possibilità di saldare un pinhead 3x1 sulla scheda per il collegamento seriale

Passaggio 4: saldatura

Quando lo stai saldando con un forno a rifusione, è molto più facile creare uno stencil o acquistarlo. Altrimenti passerai molto tempo a mettere la pasta saldante sui pad. Si consiglia di utilizzare un forno a rifusione.

Si prega di utilizzare pasta saldante a bassa temperatura, poiché i LED potrebbero danneggiarsi con le alte temperature. Questa è stata una dura lezione per me e la risaldatura di questi LED non è molto divertente.

Come applicare la pasta saldante sui circuiti stampati?

Anche qui c'è un video utile da youtube: Come applicare la pasta saldante

Dopo aver applicato la pasta saldante, devi posizionare le parti nel posto giusto. Ho notato che è molto più facile posizionare le parti avendo un layout con i valori delle parti. Quindi ho realizzato il PCB con i valori delle parti e puoi scaricarlo. Quando una parte non è chiara, per favore fatemelo ora.

LED7 = verde

LED3 = verde

LED4 = arancione

Quando si posizionano i circuiti integrati, prestare attenzione ai contrassegni della confezione! Una saldatura errata può danneggiare la scheda e i componenti!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

Dopo la saldatura in forno a rifusione, è necessario saldare i 4 punti di montaggio della porta micro USB, altrimenti si romperà e potrebbe danneggiare le tracce del PCB.

Passaggio 5: programmazione della scheda

Per questo passaggio è necessario:

• USBTinyISP
• Fili e saldatore
• Pin Pogo (opzionale)
• Adattatore stampato in 3D per la programmazione (opzionale)
• Arduino IDE

Per programmare l'Atmega sul pcb, è necessario il programmatore USBTinyISP. È possibile programmare il microcontrollore solo con interfaccia ISP. Non c'è un convertitore da USB a seriale sul pcb, quindi la programmazione con la porta micro USB non è possibile.

Sul lato inferiore del pcb puoi vedere i testpad con i diversi contrassegni per l'interfaccia ISP. Ora ci sono due opzioni, saldare i fili a questi pad o usare i pogo-pin per collegarsi ad essi.

Nel mio caso ho usato dei pogo pin perché ne costruisco più di uno. L'adattatore che puoi trovare come file.stl per stampare e ottenere le giuste posizioni per i pin pogo.

Dopo aver collegato il programmatore tramite l'interfaccia ISP al pcb è possibile avviare l'IDE di Arduino.

NOTA: il microcontrollore non apparirà come porta seriale nell'IDE di Arduino

Modifica le impostazioni della tua scheda in strumenti:

• Seleziona "Arduino Nano" come scheda Arduino
• Non selezionare nessuna porta!
• Cambia programmatore in "USBtinyISP"

Dai un'occhiata alle immagini.

Ora sei pronto per programmare l'ATmega!

1. Masterizzazione Bootloader
2. Programmazione

Per prima cosa devi masterizzare il bootloader. Questo passaggio brucerà i fusibili e consentirà al microcontrollore di ricordare chi è. Per questo selezionare nell'IDE di Arduino in "strumenti" -> "Burn Bootloader".

Mentre questo, il LED7 sul PCB dovrebbe mostrare un comportamento lampeggiante. Al termine della masterizzazione, il LED lampeggia con una frequenza fissa. Congratulazioni, la tua tavola è pronta.

Passaggio 6: assemblaggio e funzioni

Assemblaggio

Quando tutte le parti sono state stampate e il pcb è stato programmato con successo, puoi assemblare il cubo. Per questo passaggio è necessaria la colla. A causa delle dimensioni ridotte, stavo sperimentando giunti a scatto, ma non ho avuto abbastanza tempo fino a Natale. Anche la decisione di incollarlo è andata bene.

Per il montaggio, si prega di dare un'occhiata alle immagini. Stanno mostrando anche ogni passaggio.

1.) Collegare la batteria con il PCB, a volte è più facile inserire prima la batteria nella base.

2.) Inserire il PCB nella base. Il PCB si inserisce solo in una posizione, quindi non c'è possibilità di metterlo nel modo sbagliato. Puoi riparare il PCB con della colla a caldo, in quanto l'accelerometro funziona meglio, perché non c'è rumore del PCB.

3.) Inserire l'interruttore a scorrimento. Per verificare se l'interruttore è montato correttamente è possibile accenderlo e spegnerlo.

4.) Prendi della colla sul bordo della base, che sarà all'interno del Cubo. Fare attenzione a non incollare l'interruttore a scorrimento. Non hai bisogno di molta colla.

5.) Collega la base e il Lightcube insieme e mentre la colla si asciuga, mettici sopra qualcosa di pesante.

6.) Quando la colla è asciutta, carica la batteria e divertiti:)

Funzioni

Quando la colla si sarà asciugata e potrai utilizzare il tuo Cube, ecco le funzioni di base:

• In carica - LED arancione durante la ricarica
• In carica - LED verde al termine della ricarica
• Interruttore a scorrimento per accendere/spegnere MagicCube
• Tocca una volta per cambiare colore
• Tocca due volte per spegnere i LED
• Puoi toccare un tavolo o una scrivania su cui si trova il MagicCube
• Divertiti

Secondo classificato al concorso Make it Glow 2018