EFM8BB1 Triângulos de luz cinética: 14 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Fiquei inspirado para fazer isso depois de ver os triângulos de luz Nanoleaf na loja, mas fiquei desanimado ao ver que cada ladrilho custava vinte dólares! Decidi fazer um produto equivalente, mas manter o preço por telha em torno de três a quatro dólares. Este projeto não está completo, pois ainda preciso fazer as placas de controle, mas atualmente tenho 50 tiles montados e funcionando.

Eu vi outros projetos que tentam replicar este produto, mas nenhum que eu tenha visto até agora permite que qualquer ladrilho seja conectado em QUALQUER direção, permitindo designs mais complexos e fácil reorganização.

Este é o meu primeiro Instructable, por favor, deixe um comentário se você tiver alguma dúvida!

Suprimentos

Cada bloco requer:

• 1x microchip EFM8BB10F8G-A-QFN20 (Digikey)
• 9 LEDs WS2812E (LCSC)
• 1 regulador de tensão AMS1117 5.0v (LCSC)
• 1 regulador de tensão AMS1117 3.3v (LCSC)
• 1x diodo SOD-123 1N4148 (LCSC)
• 1 resistor 10k 8050 (LCSC)
• 11x 0,1uf 8050 capacitor de cerâmica (LCSC)
• 2x 10uf 16v capacitores eletrolíticos de montagem em superfície (LCSC)
• 1x PCB personalizado (JLCPCB)
• 12x TE Connectivity 2329497-2 PCB Spring Fingers para gabinete
• 1x Linker PCB

O controlador (em andamento) requer:

• 1x ESP32 DevKit-C
• 1x fonte de alimentação 12V
• 1x DC-DC stepdown (para alimentar o ESP32)
• 1 resistor de 10K ohm
• 1x diodo 1n4148
• 2 botões SPST (LCSC)

Ferramentas:

• Ferro de solda
• Forno de refluxo
• Impressora 3D (para gabinete)
• Programador J-link EDU
• Descascadores / cortadores / fios variados (para fazer o chicote de programação)
• Pinça de ponta fina para montagem
• Cartão de PVC em branco para espalhar pasta de solda
• Pasta de solda com chumbo ou sem chumbo

Etapa 1: solicitar PCBs

A placa PCB foi projetada no EasyEDA e enviada para a JLCPCB para fabricação. Encomendei 50 PCBs porque, na verdade, era mais barato pedir 50 do que pedir apenas 10. O PCB foi dividido em 3 partes para manter os custos de produção baixos.

Usei as opções de produção de

• Espessura de 1,6 mm
• Acabamento de superfície HASL
• 1 onça de cobre
• Máscara de solda branca

Ouvi dizer que você pode vincular seus pedidos JLCPCB e LCSC para que só pague o frete uma vez, mas não consegui descobrir. Usei a opção de envio mais barata e os dois pacotes chegaram duas semanas após a data do pedido.

O design está ligado aqui

Etapa 2: preparar a área de trabalho

Coloque um dos Tile PCBs em uma mesa que você não se importe de sujar e prenda dois outros PCBs próximos a ele para segurá-lo no lugar como na imagem acima. Em seguida, prenda o estêncil com fita Kapton e certifique-se de que os orifícios estejam alinhados com as almofadas expostas no PCB.

Etapa 3: Pasta de solda

Adicione pasta de solda na parte superior do estêncil. Eu usei isso. Espalhe a pasta de solda ao redor do estêncil usando um cartão de crédito antigo ou algo semelhante. Certifique-se de que os pequenos orifícios do microchip também sejam preenchidos.

Antes de levantar o estêncil, tente colocar o máximo de pasta em excesso de volta no cartão de propagação para reutilizar se você estiver fazendo mais de um bloco (esse material é caro, $ $ $)

Levante o estêncil pegando cuidadosamente um canto e removendo a fita. Depois de levantar uma área, tente não baixá-la, pois pode manchar um pouco da pasta.

Seu PCB agora deve se parecer com a imagem acima.

Etapa 4: Montagem

Depois de refluir o PCB, separe as laterais do ladrilho dobrando e quebrando as guias que prendem os diferentes lados no lugar. Em seguida, lixe qualquer excesso de PCB restante, quebrando as guias para que seja mais fácil de encaixar na caixa impressa.

Em seguida, encontre os dois lados com a letra "B" e solde todas as 7 almofadas laterais. O outro lado só pode ir de uma maneira e soldá-lo também.

O ladrilho deve ser parecido com as imagens acima.

Etapa 7: conectar o bloco montado ao programador

ANTES DE CONECTAR A TELHA AO JLINK, ABRA O JLINK COMMANDER E DIGITE "power on permanente" PARA ATIVAR A SAÍDA 5V

J-Link Commander está incluído no pacote de Software e Documentação disponível aqui

Cada bloco tem um cabeçalho não preenchido logo acima do microchip denominado Depurar. Este cabeçalho expõe a interface de programação C2 que é compatível com o Segger J-Link. Eu uso a versão EDU porque ela é idêntica às versões com preços mais altos, mas não pode ser usada para produtos comerciais, nos quais esta não se enquadra. Eu comprei o meu na SparkFun por $ 72, incluindo frete.

O pino 1 no conector é o único com um bloco quadrado no PCB.

Etapa 8: preparar IDE e compilar firmware binário

Baixe o Simplicity Studio 4 aqui e instale-o. Faça login ou cadastre-se para obter uma conta da Silicon Labs para obter acesso ao conjunto de ferramentas EFM8. Em seguida, baixe o código do projeto aqui e importe-o para o IDE. Em seguida, clique no ícone do martelo na barra de ferramentas e construa o projeto.

Você deve receber uma mensagem Build Finished. Se uma mensagem aparecer solicitando que você insira uma chave de licença para o compilador Keil, simplesmente clique em ignorar (ou você pode ativá-lo se quiser, é grátis)

Etapa 9: Carregar Firmware

Clique no botão na barra de ferramentas que parece um selo sobre um chip "Programador Flash". Em seguida, navegue até o arquivo.hex construído e selecione-o. Clique em "Programa" e aceite os termos da Licença J-Link EDU. Em seguida, certifique-se de não receber uma mensagem de erro e de que o led na placa deve estar aceso em um branco escuro para que você saiba que foi programado com sucesso.

Etapa 10: (Opcional) Teste de PCB

Para esta etapa, você precisará habilitar a porta Virtual COM em seu J-Link abrindo o J-Link Configurator e escolhendo o programador conectado.

Conecte a linha "DAT" de um dos lados do ladrilho ao circuito anexado nas fotos acima.

Abra um monitor serial com 112500 baud 8N1 e use estes comandos

• 0x08 0xFF 0xFF 0x00 0xFF 0x0A
  • 0x08 é o comando "definir cor"
  • 0xFF é "todas as peças"
  • 0xFF 0x00 0xFF é a cor
  • 0x0A é um caractere de nova linha

O ladrilho agora deve ser roxo. Caso contrário, verifique se o diodo está conectado corretamente e tente novamente.

Etapa 11: Gabinete de impressão 3D

Eu projetei o gabinete para ser originalmente moldado por injeção para economizar tempo em vez de imprimir cada ladrilho em 3D, mas quando o custo de apenas 50 gabinetes chegou a US $ 6.000, decidi contra essa ideia. O gabinete foi projetado no Inventor 2021 e possui duas partes, uma base e o difusor superior. A base tem orifícios nas laterais para permitir que as placas sejam conectadas aos PCBs do conector (vinculados abaixo) ou fios. Se você seguir o caminho de usar os PCBs do conector, precisará de 12 desses por ladrilho para permitir que os PCBs se conectem.

Se você não tem acesso a uma impressora 3D, pode mostrar a engenharia por trás desses ladrilhos fazendo uma escultura cinética e ligando os ladrilhos com fio de cobre. Apenas certifique-se de que os fios não entrem em curto!

Imprimi 20 gabinetes e descobri que esses ladrilhos imprimem bem até 150 mm / s sem degradação significativa da qualidade, o que permite uma redução de cerca de 60% no tempo de impressão.

Esqueci de tirar fotos dessa etapa, mas basta colocar a placa de circuito impresso preenchida na base e encaixar a tampa.

Etapa 12: conectando blocos

O PCB do linker de blocos está disponível aqui. Eles se encaixam nos gabinetes e usam esses conectores. Certifique-se de que os dois lados estejam alinhados.

Etapa 13: Controlador

O software do controlador está em andamento e será atualizado aqui. Siga o diagrama esquemático para conectar seu ESP32 a um dos ladrilhos. Faça upload do software usando PlatformIO e conecte-se ao ponto de acesso WiFi para que os blocos se conectem ao seu WiFi.

Etapa 14: Pronto

Monte os ladrilhos da maneira que você escolher, coloquei círculos na parte de trás do gabinete para que a fita adesiva seja colocada.

Aproveitar! Deixe um comentário se você tiver dúvidas.

Vice-campeão no Desafio de Iluminação