MagicCube - Toque para mudar a cor: 6 etapas (com imagens)

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

Projetos Fusion 360 »

Bem-vindo ao meu primeiro instrutível. Espero que você possa seguir todos os passos. Se houver alguma dúvida, pergunte e eu adicionarei o conteúdo ao instrutível.

A ideia deste projeto era construir e desenvolver um pequeno cubo com um efeito especial como presente de Natal. Todos os membros da minha família ganharam um desses e eles ficaram muito felizes com isso.

Etapa 1: conceito e materiais

O conceito foi inspirado em outro projeto. O cubo em si deve ter um tamanho pequeno, no total é 39 mm ^ 3.

Minha configuração era uma interface disponível para recarregar o cubo. O mais comum é o micro USB hoje.

Adicionado um sensor LIS3DH para medir os toques (usei em um projeto diferente, por isso estou familiarizado com ele).

Eu quero ter um interruptor físico LIGA / DESLIGA.

Também decidi usar alguns LEDs WS2812b, eles são fáceis de usar e fazem uma boa luz.

Agora existe a possibilidade de obter um kit completo ou uma pcb montada sobre o Tindie, se você não tiver as habilidades ou o

ferramentas para soldar e imprimir este projeto.

As impressões digitais são impressas com PLA de das Filament

As impressoras são Ender 2 e Ender 3 pro.

A lista de materiais é longa, porque listo todos os resistores. Quase todas as peças são peças SMD.

Ferramentas de que você precisa:

• ferro de solda
• impressora 3d
• computador com Arduino IDE
• USBTinyISP (este ou este são testados)
• Cola
• Pistola de ar quente ou pequeno forno de refluxo
• pasta de solda

Lista de materiais:

• 1x PCB PCBway ou PCB montado
• 1x ATmega328P-AU Digikey
• Digikey de cristal de 16 MHz
• 1x LIS3DH Digikey
• 3x WS2812b Digikey
• 2x LED verde (0603) Digikey
• 1x LED laranja (0603) Digikey
• 1 bateria com conector picoblade molex (503035 ou 303035 ou 603030)
• 1x TP5400 Aliexpress
• 1x TLV70233 Digikey
• 1x porta micro USB Digikey
• 1x interruptor deslizante Digikey
• 1x conector molex 2p Digikey
• 1x Polyfuse 350mA Digikey
• 1x 4, indutor 7uH (3015) Digikey
• 1x SS32 diodo Digikey
• 2x transistor BSS138 Digikey
• 7 resistor de 10k Ohm (0603)
• 4x tampa 1uF (0603)
• Limite 7x 100nF (0603)
• 4x tampa 22uF (0805)
• 2x tampa 10uF (0805)
• 1x 4, 7uF Tantalcap (3216A)
• 1 resistor de 330 Ohm (0603)
• 1 resistor de 500k Ohm (0603)
• 3 resistor de 5k Ohm (0603)

Quando você decidir usar o adaptador de programação, também precisará de pogo-pins.

Algo assim: Pogo Pins

O diâmetro deve ser de 2 mm e o comprimento de 3 mm. Em seguida, eles se encaixam dentro dos orifícios e se conectam perfeitamente ao PCB.

Etapa 2: caixa impressa em 3D

O case foi projetado no Autodesk Fusion360. Fiz todas as etapas lá, a carcaça, o design do adaptador para os pinos do pogo e também o formato básico do PCB!

Há uma boa função de exportação e colaboração no Fusion360 e no Eagle, para que você possa puxar e enviar suas alterações do PCB de um programa para o outro.

Descubra como isso funciona assistindo a um vídeo do youtube:

Formato de PCB Fusion360

Eu escolhi minhas configurações de impressão para ter menos trabalho quando o caso for impresso. Tudo foi pensado para não ter muito suporte e uma impressão de boa qualidade. Apenas o botão liga / desliga precisa de algum suporte, mas é realmente minúsculo. É melhor imprimir com Brim.

• Camada 0.15
• Espessura das paredes 2
• Infill 20%

Etapa 3: Layout PCB

O Layout do PCB não tem uma alta complexidade. Todas as etapas foram feitas com o Autodesk Eagle.

Existem alguns módulos básicos baseados em:

• ATmega328P baseado em um Arduino Nano
• Dois transistores BSS138 para mudança de nível
• Três LEDs WS2812b
• Gerenciamento de bateria e circuito de alimentação
• o acelerômetro
• possibilidade de soldar uma cabeça de pino 3x1 na placa para conexão serial

Etapa 4: Solda

Quando você está soldando isso com um forno de refluxo, é muito mais fácil fazer um estêncil ou comprá-lo. Caso contrário, você gastará muito tempo colocando a pasta de solda nas almofadas. Recomenda-se usar um forno de refluxo.

Use pasta de solda para baixa temperatura, pois os LEDs podem sofrer danos com altas temperaturas. Esta foi uma lição difícil para mim e a resoldagem desses LEDs não é muito divertida.

Como aplicar pasta de solda nas placas de circuito impresso?

Também aqui está um vídeo útil do youtube: Como aplicar pasta de solda

Depois de aplicar a pasta de solda, você deve colocar as peças no lugar certo. Percebi que é muito mais fácil posicionar as peças tendo um layout com os valores das peças. Então fiz o PCB com os valores das peças e você pode fazer o download. Quando uma parte não estiver clara, por favor, deixe-me agora.

LED7 = verde

LED3 = verde

LED4 = laranja

Ao colocar os ICs, tome cuidado com as marcações da embalagem! A soldagem incorreta pode danificar a placa e os componentes!

U3 = LIS3DH

U4 = TLV70233

IC2 = TP5400

Após a soldagem no forno de refluxo, você deve soldar os 4 pontos de montagem da porta micro USB, caso contrário, ela quebrará e poderá danificar seus traços de PCB.

Etapa 5: Programando sua placa

Para esta etapa, você precisa:

• USBTinyISP
• Fios e ferro de solda
• Pogo Pins (opcional)
• Adaptador impresso em 3D para programação (opcional)
• IDE Arduino

Para programar o Atmega no pcb, você precisa do programador USBTinyISP. Só é possível programar o microcontrolador com interface ISP. Não há conversor USB para serial no pcb, portanto, não é possível programar com a porta micro USB.

Na parte inferior do pcb você pode ver testpads com as diferentes marcações para a interface do ISP. Existem duas opções agora, soldar os fios a essas almofadas ou usar pogo-pins para conectar a eles.

No meu caso, usei alguns pinos de pogo porque construí mais de um. O adaptador pode ser encontrado como um arquivo.stl para imprimir e obter as posições corretas para os pinos do pogo.

Depois de conectar o programador através da interface do ISP ao pcb, você pode iniciar o IDE do Arduino.

NOTA: O microcontrolador não aparecerá como uma porta serial no IDE do Arduino

Modifique as configurações de sua placa em ferramentas:

• Selecione "Arduino Nano" como sua placa Arduino
• Não selecione nenhuma porta!
• Altere o programador para "USBtinyISP"

Dê uma olhada nas fotos.

Agora você está pronto para programar o ATmega!

1. Burning Bootloader
2. Programação

Primeiro você tem que queimar o bootloader. Esta etapa queima os fusíveis e permite que o microcontrolador se lembre de quem é. Para isso, selecione no Arduino IDE em "tools" -> "Burn Bootloader".

Enquanto isso, o LED7 no PCB deve mostrar um comportamento piscando. Após a queima bem-sucedida, o LED pisca com uma frequência fixa. Parabéns, sua prancha está pronta.

Etapa 6: montagem e funções

Montagem

Quando todas as peças forem impressas e o pcb for programado com sucesso, você pode montar o cubo. Para esta etapa, você precisa da cola. Devido ao tamanho pequeno, ele estava experimentando juntas de encaixe rápido, mas eu não tive tempo suficiente até o Natal. A decisão de colar também foi boa.

Para montagem veja as fotos. Eles também estão mostrando cada etapa.

1.) Conecte a bateria com o PCB, às vezes é mais fácil inserir a bateria primeiro na base.

2.) Insira o PCB na base. O PCB se encaixa em apenas uma posição, portanto não há possibilidade de colocá-lo de forma errada. Você pode consertar o PCB com um pouco de cola quente, do que o acelerômetro está funcionando melhor, porque não há chocalho do PCB.

3.) Coloque o interruptor deslizante. Para verificar se a chave está montada corretamente, você pode ligá-la e desligá-la.

4.) Leve um pouco de cola na borda da base, que ficará dentro do Cubo. Tome cuidado para não colar a chave deslizante. Você não precisa de muita cola.

5.) Conecte a base e o Lightcube juntos e enquanto a cola secar, coloque algo pesado sobre ela.

6.) Quando a cola secar, carregue a bateria e aproveite:)

Funções

Quando a cola secar e você puder usar seu Cubo, aqui estão as funções básicas:

• Carregando - LED laranja durante o carregamento
• Carregando - LED verde quando o carregamento estiver concluído
• Deslize a chave para ligar / desligar o MagicCube
• Toque uma vez para mudar de cor
• Toque duas vezes para desligar os LEDs
• Você pode tocar em uma mesa ou escrivaninha onde o MagicCube fica
• Divirta-se

Vice-campeão do Concurso Make it Glow 2018