Índice:
- Etapa 1: Projeto esquemático
- Etapa 2: Sistema de energia
- Etapa 3: O que precisamos
- Etapa 4: hackear tiras de neopixels para facilitar a soldagem (I)
- Etapa 5: hackear tiras de neopixels para facilitar a soldagem (II)
- Etapa 6: PCB personalizado
- Etapa 7: Conexão de hardware (PCB personalizado)
- Etapa 8: Software e Firmware
- Etapa 9: Divirta-se
- Etapa 10: Avançar …
2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03
Usamos o emblema do microbit há cerca de 1 ano para ensinar robótica. É uma excelente ferramenta para a educação.
Um de seus recursos mais valiosos é que ele é portátil. E essa flexibilidade faz com que ele tenha uma ótima visão da comunidade educacional.
Quatro meses atrás, começamos a projetar um modelo para fabricantes. Pensar que, se tiver sucesso, pode se tornar um produto aberto para professores.
Quais características queremos adicionar ao emblema:
- Processador ESP32 (compatível com Arduino)
- IMU 6 eixos
- Matriz de Neopixels RGB, 8 x 5
- Alto-falante de áudio via DAC
- Dois botões de pressão
- Porta de expansão GPIO (tolerante a 5 V)
Ao longo deste instrutível, explicaremos as etapas para construí-lo.
Etapa 1: Projeto esquemático
Anexamos o esquema da primeira versão do crcbit. Tivemos que fazer vários testes no protoboard para ajustar os componentes.
No esquema, podemos apreciar o coração da placa que é um ESP32. Também vemos a IMU de 6 eixos, um pequeno circuito amplificador de alto-falante e duas placas conversoras de nível lógico bidirecional.
Por fim, existe todo o circuito de gerenciamento de Neopixels, que possui 6 tiras de neopixels de 8 LEDs cada. Junto com um circuito de alimentação de 3V3 volts que possui um MOSFET para conexão e desconexão através de um GPIO controlado por software.
Para a fonte de alimentação, escolhemos um conector JST mais forte do que o conector micro USB, se estiver em movimento.
Etapa 2: Sistema de energia
Como a placa possui 40 neopixels, um ESP32 e um alto-falante; O consumo de ampères é muito alto.
No caso de ligar os 40 neopixels com o brilho máximo, estaríamos perto de 1,5 amperes.
Decidimos alimentar a placa em 5V. É fácil usar qualquer banco de potência. Os 5Vs são usados para alimentar o ESP32, que já possui um regulador 3V3. Também permite fazer sinais tolerantes a 5V, graças ao deslocador de nível bidirecional.
Para os neopixels, usamos um circuito de corte e redução de energia em 3V3. Assim, reduzimos o consumo para 250 miliamperes e podemos controlar a potência dos neopixels por software.
Etapa 3: O que precisamos
Vamos preparar algumas coisas primeiro.
Em todos os casos, procuramos componentes fáceis de soldar e fáceis de comprar nas lojas de eletrônicos locais.
Mesmo assim, alguns componentes não são fáceis de encontrar e é melhor encomendá-los com paciência no mercado chinês.
A lista de componentes necessários é:
- 1 x mini formato ESP32
- 2 x conversores de nível lógico bidirecional
- 1 x IMU de 6 eixos
- 1 x alto-falante
- 1 x power MOSFET
- 1 x queda de tensão 3V3
- 2 botões de pressão
- 1 x LDR
- 6 x tiras de 8 Neopixels
… e alguns componentes discretos típicos
Etapa 4: hackear tiras de neopixels para facilitar a soldagem (I)
A parte mais difícil de montar e soldar são as tiras de Neopixels.
Para isso criamos uma ferramenta impressa em 3D que mantém as 5 tiras de neopixels na posição correta. Desta forma, eles são alinhados corretamente.
Ao mesmo tempo, a ferramenta nos permite soldar pequenas tiras de metal para facilitar a soldagem, já que as tiras são invertidas.
Recomenda-se praticar antes, pois esse processo é difícil.
Etapa 5: hackear tiras de neopixels para facilitar a soldagem (II)
Anexamos os arquivos em formato STL para que possamos imprimir a ferramenta de fixação.
Nenhuma configuração especial é necessária para imprimir as peças em 3D. Eles são fáceis de imprimir, mas muito úteis.
Etapa 6: PCB personalizado
Devido ao número de componentes e seu tamanho, migramos do protótipo em um PCB universal, para criar um PCB personalizado.
Carregamos o design do PCB para o PCBWay para compartilhá-lo com a comunidade e com os fabricantes que desejam montar um.
Também anexamos os arquivos Gerber para maior flexibilidade.
Etapa 7: Conexão de hardware (PCB personalizado)
Se tivermos o PCB personalizado, o resto dos componentes são facilmente soldados, já que todos vêm com tiras de pinos de 2,54 mm.
As imagens anexadas têm uma boa resolução para ver a posição dos componentes.
Etapa 8: Software e Firmware
A placa não requer nenhum software específico, pois funciona diretamente com o IDE do Arduino. Só precisamos configurar o IDE do Arduino para funcionar com ESP32, um bom tutorial para seguir passo a passo é:
www.instructables.com/id/ESP32-With-Arduin…
E para que os periféricos funcionem, devemos adicionar estas bibliotecas Arduino:
github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix
github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout
O primeiro teste que fizemos para ver se tudo funciona corretamente é o coração do micróbio de pixel.
Etapa 9: Divirta-se
Etapa 10: Avançar …
É um projeto aberto.
Até agora, o bit (CRC) ainda é simples e bruto. Acreditamos que crescerá cada vez melhor com a ajuda da comunidade.
E é por isso que as pessoas gostam de código aberto e da comunidade.
Se você tiver uma ideia melhor ou se tiver feito alguma melhoria, compartilhe!
Saúde
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