PixelPad Indian: programmeerbare elektronische badge - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

PixelPad is een elektronische ontwikkelingsbadge gebaseerd op een ATmega32U4-microcontroller en wordt geleverd met veel ingebouwde functies. De PCB-kunst is geïnspireerd op de Indiase cultuur, kunst en tekeningen. Met PixelPad kun je het ofwel gebruiken als een draagbaar ontwikkelbord zoals de Adafruit Playground Express of LilyPad, of je kunt het gebruiken als een elektronische badge!

De kenmerken van PixelPad zijn hieronder te zien!

Ik heb veel Indiase culturele en spirituele kunst en schilderijen doorgenomen om de PCB-kunst en het bordoverzicht te ontwerpen. Na veel onderzoek en leringen ontwierp ik een PCB-kunst met behulp van Adobe Illustrator.

Stap 1: Het idee

Toen ik besloot om een elektronische badge te bouwen, had ik veel ideeën. Dat bracht me in verwarring over welke ik moet ontwerpen, letterlijk blijf ik niet bij een idee. in plaats van dat ik de ideeën snel verander. Dus wat ik deed, is dat ik de functies opsomde die ik wilde hebben in de badge die ik aan het ontwerpen ben. Dus hier zijn de criteria die ik heb genoemd in het proces van ideevonken.

• Minimalistisch ontwerp
• Compact van formaat
• Het ontwerp moet draagbaar zijn
• Genoeg I/O-pinouts hebben
• Moet op batterijen werken
• Zorg voor goede LED's die programmeerbaar zijn voor iets nuttigs
• Een cultuur of kunst vertegenwoordigen

Nadat ik de ruwe lijst had doorgenomen, begon ik te zoeken welke Microcontroller, LED's ik moest gebruiken voor de Pixelpad. Het vinden van een goed thema voor de kunst is te ingewikkeld voor mij, weet je dat toch? Ik heb die vaardigheid niet!

Stap 2: De Microcontroller & Neopixel LED's

Ik besloot de Atmega32U4-microcontroller te gebruiken voor het ontwerp van de badge. Het wordt geleverd met USB-ondersteuning en ondersteunt gegevensoverdrachtsnelheden tot 12 Mbit/s en 1,5 Mbit/s. Het kan ook worden gebruikt als een HID-apparaat. Dus bleef ik bij ATmega32U4 als de MCU. Je kunt zeker de datasheet bekijken die ik bij dit project heb gevoegd.

Ik heb 12 NeoPixel-LED's gebruikt omdat elke led adresseerbaar is en een enkele datapin nodig is om de RGB-kleuren te regelen. Dus besloot ik bij NeoPixels te blijven.

Stap 3: Schema's ontwerpen met Autodesk Eagle

Ik heb Autodesk Eagle CAD gebruikt om al mijn PCB's te ontwerpen. Ik ben begonnen met het ontwerpen van het circuitschema in Eagle. De belangrijkste componenten die ik in de schema's heb gebruikt, worden hieronder uitgelegd.

• MIC5219B voor een 3.3V 500ma voeding om de microcontroller van stroom te voorzien
• MCP73831 voor Li-Po / Li-Ion batterijbeheer
• DS1307Z voor een I2C RTC
• WS2812 5050 RGB-LED's
• 8Mhz Resonator om de ATmega32U4 extern te klokken
• 2 × 3 SMD-pinheader voor ISP-verbinding
• SMD reset drukknop

Stap 4: Bord ontwerpen

Na het ontwerpen van de schema's, ben ik begonnen met het ontwerpen van de printplaat (PCB). Eerst plaatste ik alle componenten in een volgorde die ik wilde. Daarna begonnen met het handmatig routeren van de luchtdraden. Ik gebruikte een minimale spoorbreedte van 8mils voor de sporen. Het bordontwerp is voor een tweelaagse printplaat. de totale afmeting is 66 x 66 mm. U vindt de ontwerpbestanden en Gerber-bestanden aan het einde van dit project.

Stap 5: Importeer PCB-kunst naar het bord

Importeer PCB-kunst naar het bord

Ik ontwierp de PCB-art in Adobe Illustrator. U kunt elke vectorontwerpsoftware gebruiken om dit deel te doen. Je kunt een illustrator gebruiken of je houden aan een opensource zoals de Inkscape. Ik heb veel van het ontwerp geprobeerd en uiteindelijk heb ik het verwachte ontwerp gehaald. Nadat u de kunst heeft ontworpen, kunt u deze opslaan als een 8-bits BMP-indeling. Vervolgens moet u in Eagle de kunst importeren in elke zeefdruklaag. Ik heb de naamlaag gebruikt. Ik wil de componentlaag niet, dus heb ik de namen verwijderd en de laag gebruikt om het ontwerp te plaatsen. om het ontwerp te importeren volgt u de onderstaande stappen:

Bovenaan vind je het ULP icoon, door op het icoon te klikken krijg je het popup venster om de ULP te selecteren. De zoekopdracht naar import-BMP opent vervolgens de import-Bmp ULP.

Selecteer vervolgens het BMP-bestand dat u nodig had en de laag die u wilde plaatsen en schaal metingen enz… en klik op OK. Daarna moet u het ontwerp in het PCB-ontwerp plaatsen waar u maar wilt.

NB: Ontwerp moet in zwart-witte kleur zijn

Ik heb Autodesk Fusion 360 gebruikt om het 3D-model van de PCB te bekijken, ik heb ook Fusion 360 gebruikt om de omtrek van het bord voor de dimensielaag te ontwerpen. U kunt zeker gebruik maken van het voordeel van Fusion 360 en Eagle-integratie.

Stap 6: Het Gerber-bestand exporteren voor productie

Voor het vervaardigen van de PCB van alle fabrikanten over de hele wereld, hebt u het Gerber-bestand nodig dat naar hen is verzonden. Het genereren van het Gerber-bestand in Eagle is supereenvoudig. U kunt de onderstaande stappen volgen.

Aan de rechterkant van Eagle vindt u het tabblad Productie. Klik op het tabblad fabricage om de gerenderde afbeelding van de printplaat voor fabricage te zien. Klik in hetzelfde venster op de CAM-knop.

Sla elke laag op in een map en comprimeer de map in een zip-indeling.

Stap 7: PCB-productie

Er zijn veel PCB-productiediensten in China voor goedkoop als $ 5 voor 10 PCB's. Persoonlijk raad ik PCBWAY aan. Ze leveren PCB's van goede kwaliteit en de klantenservice is geweldig.

Stap 8: Componenten verzamelen

Volgens de bezorgmethode duurt het twee weken voordat de printjes aankomen. Ondertussen ben ik begonnen met het verzamelen van de benodigde onderdelen voor het project. Ik heb al een aantal van de componenten, dus ik heb de resterende componenten van verschillende bronnen gekocht. Maar ik heb alle componenten een link naar de winkel gegeven.

Stap 9: De componenten solderen

Na aankomst zowel de printplaten als de componenten. Ik ben begonnen met het solderen van de componenten. met behulp van een weller we51 soldeerstation met een micropunt voor het solderen. het 0805 SMD-pakket is een beetje moeilijk om te solderen voor nieuwkomers, maar jullie zullen eraan gewend zijn na een paar componenten gesoldeerd. Ik heb ook een hetelucht-reworkstation gebruikt, maar dat is niet nodig. Wees voorzichtig tijdens het solderen van de microcontroller en andere IC's, zodat de IC's niet oververhit raken.

Ik heb ook een PCB-reinigingsoplossing gebruikt om de PCB te reinigen van de overtollige soldeerflux.

Stap 10: Het Pixelpad Indian Board programmeren

Ik heb alle componenten op de print gesoldeerd. Om het bord eerst met Arduino IDE te programmeren, moeten we een geschikte Atmega32u4-bootloader op het bord branden. Ik heb de bootloader van de Sparkfun pro micro board voor mijn board gebruikt. Om de bootloader te branden die je nodig hebt, is een ISP-programmeur of je kunt een Arduino-bord gebruiken als een ISP-programmeur. Ik bouw zelf een USBTiny ISP programmer, bezoek mijn USBTinyISP programmer pagina.

Bij het aansluiten van de Pixelpad Indian gaat de power-LED branden. Ik koos het Sparkfun Pro Micro-bord uit de boardmanager en selecteer de USBTiny ISP als de programmeur in het programmeervenster. Klik vervolgens op de bootloader branden. Het duurt even voordat het verbrandt. Na het branden van de bootloader is deze klaar om te programmeren via de micro-USB-kabel. Ik heb een basisschets gemaakt om een analoge kloktijd weer te geven met behulp van de NeoPixel LED's en RTC. De rode LED's geven de uren weer en de blauwe LED geeft de minuten weer.

Stap 11: werkvideo

Ik hoop dat jullie dit project leuk vinden!

DOWNLOAD PROJECTBESTAND VAN MIJN GITHUB-PAGINA