(CRC)bit, badge Open Microbit-like : 10 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Nous avons utilisé le badge microbit il y a environ 1 an pour enseigner la robotique. C'est un excellent outil pour l'éducation.

L'une de ses caractéristiques les plus précieuses est qu'il est tenu à la main. Et cette flexibilité lui permet d'avoir un excellent aperçu de la communauté éducative.

Il y a quatre mois, nous avons commencé à concevoir un modèle pour les makers. Penser que s'il réussit, il peut devenir un produit ouvert pour les enseignants.

Quelles caractéristiques voulons-nous ajouter au badge:

• Processeur ESP32 (compatible Arduino)
• IMU 6 axes
• Matrice de Neopixels RVB, 8 x 5
• Haut-parleur audio via DAC
• Deux boutons poussoirs
• Port d'extension GPIO (tolérance 5 V)

Tout au long de cette instructable, nous expliquerons les étapes pour le construire.

Étape 1: Conception schématique

Nous joignons le schéma de la première version du crcbit. Nous avons dû faire divers tests sur le protoboard pour ajuster les composants.

Dans le schéma, on peut apprécier le cœur de la planche qui est une ESP32. Nous voyons également l'IMU à 6 axes, un petit circuit amplificateur de haut-parleur et deux cartes de convertisseur de niveau logique bidirectionnel.

Enfin, il y a tout le circuit de gestion Neopixels, qui dispose de 6 bandes de néopixels de 8 LED chacune. Avec un circuit d'alimentation 3V3 volts doté d'un MOSFET pour la connexion et la déconnexion via un GPIO contrôlé par logiciel.

Pour l'alimentation, nous avons choisi un connecteur JST plus solide que le connecteur micro USB, s'il est en mouvement.

Étape 2: Système d'alimentation

Comme la carte a 40 néopixels, un ESP32 et un haut-parleur; La consommation d'ampli est très élevée.

Dans le cas d'allumer les 40 néopixels à la luminosité maximale, nous serions proches de 1,5 ampères.

Nous avons décidé d'alimenter la carte en 5V. Il est facile d'utiliser n'importe quelle banque d'alimentation. Les 5Vs sont utilisés pour alimenter l'ESP32, qui dispose déjà d'un régulateur 3V3. Il permet également de faire des signaux tolérants 5V, grâce au décaleur de niveau bidirectionnel.

Pour les néopixels, nous utilisons un circuit de coupure et d'abaissement de l'alimentation à 3V3. Ainsi on réduit la consommation à 250 milliampères et on peut contrôler la puissance des néopixels par logiciel.

Étape 3: De quoi avons-nous besoin

Préparons d'abord quelques trucs.

Dans tous les cas, nous avons recherché des composants faciles à souder et faciles à acheter dans les magasins d'électronique locaux.

Néanmoins, certains composants ne sont pas faciles à trouver et il vaut mieux les commander patiemment sur le marché chinois.

La liste des composants nécessaires est:

• 1 mini format ESP32
• 2 x convertisseurs de niveau logique bidirectionnel
• 1 x 6 axes IMU
• 1 haut-parleur
• 1 x MOSFET de puissance
• 1 chute de tension 3V3
• 2 boutons poussoirs
• 1 x LDR
• 6 x bandes de 8 Neopixels

… et quelques composants discrets typiques

Étape 4: Hack dans les bandes Neopixels pour faciliter la soudure (I)

La partie la plus difficile à assembler et à souder est les bandes Neopixels.

Pour cela, nous avons créé un outil imprimé en 3D qui maintient les 5 bandes de néopixels dans la bonne position. De cette façon, ils sont correctement alignés.

En parallèle, l'outil permet de souder des petites bandes métalliques pour faciliter la soudure puisque les bandes sont inversées.

Il est recommandé de pratiquer avant car ce processus est difficile.

Étape 5: Hackin Neopixels Strips pour faciliter la soudure (II)

Nous attachons les fichiers au format STL afin que nous puissions imprimer l'outil de fixation.

Aucune configuration particulière n'est requise pour imprimer les pièces en 3D. Ils sont faciles à imprimer mais très utiles.

Étape 6: PCB personnalisé

En raison du nombre de composants et de leur taille, nous migrons du prototype dans un PCB universel, pour créer un PCB personnalisé.

Nous avons téléchargé la conception du PCB sur PCBWay pour le partager avec la communauté et les fabricants qui souhaitent en assembler un.

Nous attachons également les fichiers Gerber pour une plus grande flexibilité.

Étape 7: Connexion matérielle (PCB personnalisé)

Si nous avons le PCB personnalisé, le reste des composants est facilement soudé car ils sont tous livrés avec des bandes de broches de 2,54 mm.

Les images jointes ont une bonne résolution pour voir la position des composants.

Étape 8: Logiciels et micrologiciels

La carte ne nécessite aucun logiciel spécifique puisqu'elle fonctionne directement avec l'IDE Arduino. Il suffit de configurer l'IDE Arduino pour qu'il fonctionne avec ESP32, un bon tutoriel à suivre pas à pas est:

www.instructables.com/id/ESP32-With-Arduin…

Et pour que les périphériques fonctionnent, nous devons ajouter ces bibliothèques Arduino:

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoMatrix

github.com/sparkfun/MPU-9250_Breakout

Le premier test que nous avons fait pour voir que tout fonctionne correctement est le cœur microbit pixel.

Étape 9: Amusez-vous

Étape 10: Suivant…

C'est un projet ouvert.

Jusqu'à présent, le bit (CRC) est toujours simple et brut. Nous pensons qu'il grandira de mieux en mieux avec l'aide de la communauté.

Et c'est pourquoi les gens aiment l'open source et la communauté.

Si vous avez une meilleure idée, ou si vous avez fait des améliorations, partagez-la !

À votre santé