簡(jiǎn)介
這是一個(gè)(設(shè)計(jì)上)可以(實(shí)際上不能)轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)光“摩天輪”玩具:
發(fā)光部件使用WS2812D-F8幻彩燈珠,每顆燈珠都能實(shí)現(xiàn)256級(jí)RGB亮度調(diào)節(jié);
轉(zhuǎn)動(dòng)部件采用24byj-48步進(jìn)電機(jī)(然而實(shí)際上轉(zhuǎn)不動(dòng),只能作為裝飾);
控制部件采用esp-12f模組,這是一個(gè)基于esp8266 WiFi物聯(lián)網(wǎng)MCU的模塊,價(jià)格十分美麗,支持Arduino編程,同時(shí)支持接入WiFi通過手機(jī)APP控制;
軟硬件參數(shù)
電源輸入 DC 12V (幻彩燈珠最高亮度下)至少有1.5A的帶載能力,DC5.5*2.1接口
轉(zhuǎn)動(dòng)部件 四相五線步進(jìn)電機(jī)
按鈕 2個(gè)按鈕:復(fù)位按鈕(靠近銅柱)、編程/用戶自定義按鈕(遠(yuǎn)離銅柱)
指示燈 3個(gè)LED指示燈:電源指示燈(靠近電源輸入口,紅色)、用戶自定義指示燈(靠近編程按鈕,紅色)、保留指示燈(位于WiFi模組上,藍(lán)色,未使用)
物聯(lián)網(wǎng) 支持IEEE 802.11 b/g/n ,僅支持2.4GHz WiFi ,可自己創(chuàng)建WiFi熱點(diǎn),亦可連接現(xiàn)有WiFi網(wǎng)絡(luò)
開發(fā)環(huán)境及固件 使用Arduino IDE 開發(fā)的Arduino 應(yīng)用程序
原理圖介紹
1.電源部分
使用DC-DC將 DC 12V輸入轉(zhuǎn)換為供LED燈和(轉(zhuǎn)不起來的)步進(jìn)電機(jī)的DC 5V,以及供MCU的3.3V。
2.控制部件
使用ESP12F模組 ,同時(shí)控制(轉(zhuǎn)不起來的)步進(jìn)電機(jī)和LED,也能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。
3.步進(jìn)電機(jī)
使用ULN2003達(dá)林頓晶體管驅(qū)動(dòng)24BYJ-48 步進(jìn)電機(jī),然而實(shí)際上阻力太大并不能轉(zhuǎn)起來,后續(xù)將考慮升級(jí)42/57步進(jìn)電機(jī)。
4.LED
使用60顆WS2812D-F8幻彩LED燈珠組成摩天輪的輪盤。
PCB介紹
1.摩天輪 輪盤 Wheel
外輪盤 Wheel(Outer)用于發(fā)光、顯示動(dòng)畫,它由4塊相同的10*10(cm)扇形組成一個(gè)20*20(cm)的超大圓環(huán),每個(gè)扇形有6+9共15顆LED,整個(gè)輪盤有24+36共60顆LED
內(nèi)輪盤 Wheel(Inner)用于連接外部輪盤。
4個(gè)外輪盤和1個(gè)內(nèi)輪盤相互拼接,共同組成整個(gè)輪盤。
2.支撐部件 Support
上支撐部件 Support(Part1) 用于固定步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與輪盤相連。
下支撐部件 Support(Part2) 用于連接底板與上支撐部件。
上支撐部件和下支撐部件相互拼接,共同組成整個(gè)支撐部件。
3.底板 Bottom
上底板 Bottom(Part1) 沒有任何電氣功能的裝飾板,遮蓋下底板中的元器件,同時(shí)支撐 支撐部件
下底板 Bottom(Part2) 。本項(xiàng)目中幾乎所有的電氣功能均在此,包含電源、LED/步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制部件及其調(diào)試接口。
上底板和下底板通過M3銅柱連接。
安裝步驟
1.組裝輪盤
將4塊外輪盤PCB和1塊內(nèi)輪盤PCB的底層朝上,然后把連接點(diǎn)焊接起來,共同組成一塊巨型PCB。
然后焊接WS2812D-F8燈珠,注意R18和R19兩個(gè)電阻焊點(diǎn),正確地組合它們將決定下一個(gè)被點(diǎn)亮的LED位置
2.組裝支撐部件
將步進(jìn)電機(jī)安裝到上支撐部件上(由絲印的方向),然后上支撐部件板上三個(gè)孔分別塞一顆M3螺絲,十字或一字部分朝輪面方向,把它們焊死,最后長(zhǎng)的那部分安裝一個(gè)直徑4mm 長(zhǎng)度10mm的彈簧。
下支撐部件稍后組裝。
3.組裝底板
焊接下底板全部元件(推薦使用SMT),建議焊接電源部分后先測(cè)量一下5v和3.3v端輸出電壓,以免造成不必要的麻煩。務(wù)必接上串口調(diào)試線。
將下支撐部件的底部焊盤焊接到下底板的對(duì)應(yīng)位置上,然后它的頂部穿過上底板(LOGO朝上)的孔,使用M3螺絲和銅柱固定住兩塊底板,最后將上支撐部件和下支撐部件焊在一起。
固件燒寫&調(diào)試&玩耍步驟
1.安裝開發(fā)環(huán)境
請(qǐng)自行安裝Arduino IDE和ESP8266開發(fā)環(huán)境(具體方法請(qǐng)自行上網(wǎng)搜索)。
2.編程,寫入固件
通電,串口調(diào)試線接USB轉(zhuǎn)串口模塊(請(qǐng)自備),燒寫前先按住編程按鈕(不要松手)再按下復(fù)位按鈕,待ESP-12F模組自帶的藍(lán)色LED閃爍后方可松手,才能使模組進(jìn)入燒寫固件模式,使用Arduino自帶的燒寫方式,燒寫完成后需要手動(dòng)復(fù)位模組。
3.開始玩耍
幻彩LED應(yīng)該會(huì)顯示動(dòng)畫,按編程按鈕(與用戶自定義按鈕合二為一)可切換動(dòng)畫。示例代碼中共有4款動(dòng)畫,更多更好玩的效果敬請(qǐng)自由探索。
提示:使用Arduino 的 Adafruit Neopixel 庫。