PixelPad indiano: crachá eletrônico programável: 11 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

PixelPad é um crachá de desenvolvimento eletrônico baseado em um microcontrolador ATmega32U4 e vem com muitos recursos integrados. A arte do PCB é inspirada na cultura, nas artes e nos desenhos indianos. Usando o PixelPad, você pode usá-lo como uma placa de desenvolvimento vestível como o Adafruit Playground Express ou LilyPad, ou você pode usá-lo como um emblema eletrônico!

Os recursos do PixelPad podem ser vistos abaixo!

Passei por muitas artes e pinturas culturais e espirituais indianas para projetar a arte do PCB e o contorno do quadro. Depois de muita pesquisa e aprendizado, desenvolvi uma arte PCB usando Adobe Illustrator.

Etapa 1: a ideia

Quando decidi construir um crachá eletrônico, tive muitas ideias. Isso me levou à confusão sobre qual deles eu preciso projetar. Literalmente, não fico com uma ideia. em vez de, estou mudando rapidamente as idéias. Então, o que fiz foi listar os recursos que queria no emblema que estou criando. Portanto, aqui estão os critérios que listei no processo de geração de ideias.

• Design minimalista
• Tamanho compacto
• O design deve ser amigável para vestir
• Tenha pinagens de E / S suficientes
• Deve ser alimentado por bateria
• Tenha bons LEDs que podem ser programáveis para algo útil
• Representam uma cultura ou arte

Depois de passar pela lista aproximada, comecei a pesquisar qual microcontrolador, LEDs eu preciso usar para o Pixelpad. Encontrar um bom tema para a arte é muito complicado para mim, sabe disso, certo? Eu não tenho essa habilidade!

Etapa 2: LEDs do microcontrolador e neopixel

Decidi usar o microcontrolador Atmega32U4 para o design do crachá. Ele vem com suporte para USB e suporta taxas de transferência de dados de até 12Mbit / se 1.5Mbit / s. Ele também pode ser usado como um dispositivo HID. Então, eu mantive o ATmega32U4 como o MCU. Você pode definitivamente verificar a folha de dados que anexei a este projeto.

Usei 12 LEDs NeoPixel porque cada LED pode ser endereçado e um único pino de dados necessário para controlar as cores RGB. Então, decidi ficar com os NeoPixels.

Etapa 3: Projeto de esquemáticos usando o Autodesk Eagle

Usei o Autodesk Eagle CAD para projetar todos os meus PCBs. Comecei a projetar o esquema do circuito no Eagle. Os principais componentes que usei nos esquemas são explicados a seguir.

• MIC5219B para uma fonte de alimentação de 3,3 V 500ma para alimentar o microcontrolador
• MCP73831 para gerenciamento de bateria Li-Po / Li-Ion
• DS1307Z para um I2C RTC
• WS2812 5050 RGB LEDs
• Ressonador de 8 MHz para sincronizar o ATmega32U4 externamente
• Conector de pino 2 × 3 SMD para conexão ISP
• Botão de reinicialização SMD

Etapa 4: Desenho da placa

Após o desenho dos esquemas, comecei a desenhar a placa de circuito impresso (PCB). Primeiro, coloquei todos os componentes na ordem que queria. Em seguida, começou a rotear os fios de ar manualmente. Usei uma largura mínima de traçado de 8mils para os traçados. O design da placa é para uma PCB de duas camadas. a dimensão geral é de 66 x 66 mm. Você pode encontrar os arquivos de design e arquivos Gerber anexados no final deste projeto.

Etapa 5: importar arte de PCB para a placa

Importar arte de PCB para a placa

Desenhei a arte do PCB em Adobe Illustrator. Você pode usar qualquer software de desenho vetorial para fazer esta parte. Você pode usar um ilustrador ou ficar com um de código aberto como o Inkscape. Tentei muito design e no final consegui o design esperado. Depois de projetar a arte, você pode salvá-la no formato BMP de 8 bits. Então, no Eagle, você precisa importar a arte para qualquer camada da serigrafia. Usei a camada de nome. Não quero a camada de componente, então apaguei os nomes e usei a camada para colocar o design. para importar o design siga os passos abaixo:

No topo, você pode encontrar o ícone ULP, clicando no ícone você obtém a janela pop-up para selecionar a ULP. A pesquisa por import-BMP abre então o import-Bmp ULP.

Em seguida, selecione o arquivo BMP necessário e a camada que deseja colocar e dimensionar as medidas, etc … e clique em OK. Depois disso, você precisa colocar o design no design da PCB onde deseja.

NB: O design deve ser em preto e branco

Usei o Autodesk Fusion 360 para visualizar o modelo 3D do PCB, também usei o Fusion 360 para projetar o contorno da placa para a camada de dimensão. Você pode definitivamente usar a vantagem da integração do Fusion 360 e Eagle.

Etapa 6: Exportando o Arquivo Gerber para Manufatura

Para fabricar PCB de qualquer fabricante ao redor do mundo, você precisa do arquivo Gerber enviado a eles. Gerar o arquivo Gerber no Eagle é super fácil. Você pode seguir as etapas abaixo.

No lado direito do Eagle, você pode encontrar a guia Manufatura. Clique na guia manufatura para ver a imagem renderizada do PCB para manufatura. Na mesma janela, clique no botão CAM.

Salve cada camada em uma pasta e compacte a pasta em um formato zip.

Etapa 7: Fabricação de PCB

Existem muitos serviços de fabricação de PCBs na China por um preço tão baixo quanto $ 5 por 10 PCBs. Eu pessoalmente recomendo a PCBWAY. Eles fornecem PCBs de boa qualidade e o suporte de atendimento ao cliente é incrível.

Etapa 8: coleta de componentes

Os PCBs levam duas semanas para chegar de acordo com o método de entrega. Enquanto isso, comecei a coletar os componentes necessários para o projeto. Já tenho alguns dos componentes, então comprei os componentes restantes de diferentes fontes. Mas dei a todos os componentes um link para a loja.

Etapa 9: Soldando os componentes

Depois de chegar os PCBs e os componentes. Comecei a soldar os componentes. usando uma estação de solda weller we51 com uma micro ponta para soldar. o pacote 0805 SMD é um pouco difícil de soldar para novatos, mas vocês vão se acostumar com ele depois que alguns componentes forem soldados. Também usei uma estação de retrabalho de ar quente, mas não é necessária. Tenha cuidado ao soldar o microcontrolador e outros ICs para não superaquecer os ICs.

Eu também usei uma solução de limpeza de PCB para limpar o PCB do excesso de fluxo de solda.

Etapa 10: Programação do Pixelpad Indian Board

Eu soldei todos os componentes do PCB. Para programar a placa usando o Arduino IDE, primeiro precisamos gravar um bootloader Atmega32u4 apropriado na placa. Eu usei o bootloader da micro placa Sparkfun pro para minha placa. Para gravar o bootloader que você precisa é um programador ISP ou você pode usar uma placa Arduino como um programador ISP. Eu construo um programador USBTiny ISP sozinho, visite minha página do programador USBTinyISP.

Ao conectar o Pixelpad Indian, o LED de energia acenderá. Eu escolhi a placa Sparkfun Pro Micro do gerenciador de placa e selecione o USBTiny ISP como o programador na janela do programador. Em seguida, clique no gerenciador de inicialização de gravação. Vai demorar um pouco para queimar. Depois de gravar o bootloader, ele está pronto para programar através do cabo micro USB. Fiz um esboço básico para mostrar um relógio analógico usando os LEDs NeoPixel e RTC. Os LEDs vermelhos mostram as horas e o LED azul mostra os minutos.

Etapa 11: Vídeo de trabalho

Espero que gostem deste projeto!

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