E-Book FeatherWing (en adelante simplemente "FeatherWing") es la versión más simple de un libro electrónico creado dentro del proyecto. Desde un punto de vista funcional, se trata de una placa de expansión que se acopla a la plataforma Adafruit Feather M4 Express, lo que le da al dispositivo un microcontrolador y un sistema de carga de baterías. Casi todos los componentes de montaje en superficie FeatherWing son lo suficientemente grandes como para soldarse a la placa a mano. Esto hace que FeatherWing sea un gran proyecto para cualquiera que busque aprender a montar componentes electrónicos en superficie mediante soldadura.
Un libro electrónico creado por el proyecto Open Book
Esta guía le mostrará cómo construir su propio lector de papel electrónico FeatherWing con una pantalla de papel electrónico de 4.2 pulgadas y siete botones en el panel frontal. El resultado es un dispositivo ideal para leer libros electrónicos. Pero las capacidades de la plataforma utilizada en este proyecto no se limitan a esto. En particular, la plataforma permite reproducir audio a través de la salida de auriculares. Permite trabajar con información procedente de sensores conectados a puertos STEMMA. Y si lo conecta al dispositivo Adafruit AirLift FeatherWing, incluso puede conectarlo a Internet de forma inalámbrica.
1. Preparación para el trabajo
Necesitará una PCB FeatherWing para libros electrónicos. Puedes pedir uno en Tindie. También puede solicitar la fabricación de PCB a un fabricante de PCB como OSH Park enviándoles los archivos necesarios para hacer la placa.
Además, deberá solicitar que los componentes se coloquen en la placa. Casi todos ellos se pueden encontrar en Digi-Key; puede utilizar el formulario para realizar pedidos rápidos de materiales en Kitspace (proyecto eBook-Wing). La pantalla vendrá directamente del fabricante: Good Display.
Necesitará el IDE de Arduino junto con el paquete de soporte de la placa Adafruit SAM, que necesita para trabajar con el Feather M4 Express. Además, se necesitarán las siguientes bibliotecas de Arduino:
- Adafruit gfx
- Adafruit BusIO
- Adafruit MCP23008
- Adafruit EPD
- Adafruit SPIFlash
- SDFat - Tenedor Adafruit
- sistema de menús arduino
- El libro abierto
- Babel
Una vez que tenga todo organizado, configurado el software y el hardware seleccionado, deberá prepararse para comenzar. Es decir, imprima una lista de componentes en la que puede marcar los que ya ha soldado a la placa. También es útil tener a mano una copia impresa de la parte posterior de la pizarra. Será útil si no puede leer las especificaciones de los componentes impresas en la propia placa. Tenga a mano un removedor de soldaduras y fundente. Le serán útiles si tiene que volver a soldar algo. Incluso antes de comenzar a trabajar, será útil que veas mi video sobre la construcción de FeatherWing, que se puede encontrar en el repositorio del proyecto.
2. Soldar componentes pasivos
Si nunca ha soldado componentes electrónicos en miniatura y no confía en sus habilidades, le sugiero que no se preocupe por nada. Esto es mucho más fácil de lo que parece a primera vista. Comencemos con resistencias y condensadores. Aquí se utilizan piezas de tamaño estándar 0805. Por supuesto, son pequeñas, pero no tan grandes que no se puedan soldar a mano, sin utilizar dispositivos especiales de aumento.
Figura A
Busque la primera pieza que desea soldar a la placa. Sea R1. Primero, coloque una gota de soldadura en una de las dos almohadillas (Figura A).
Figura B
A continuación, con unas pinzas, debe colocar la pieza cerca de la gota de soldadura. Ahora calentamos la soldadura y movemos la pieza en la dirección deseada, hacia donde está la soldadura calentada. A continuación, la pieza se bloqueará donde debería estar (Figura B).
Figura C
Finalmente, suelde el otro lado de la pieza a la otra almohadilla (Figura C).
Figura D ¡
Eso es! El detalle R1 ha ocupado su lugar en el tablero (Figura D).
Haga lo mismo con todas las resistencias y condensadores de la lista de piezas. Suelde la bobina L1 de la misma forma.
Figura E
Se puede utilizar una estrategia muy similar con los diodos D1-D5. Solo tenga en cuenta que los diodos deben montarse, teniendo en cuenta la dirección de su ubicación en la placa. Hay una pequeña línea gris en la carcasa de plástico del diodo. El diodo debe colocarse de manera que esta línea esté del mismo lado que la línea del símbolo del diodo dibujada en la placa (Figura E).
Aquí, además, se utilizan dos tipos de diodos. Se deben colocar dos diodos Zener en el bloque de puertos adicionales y tres diodos Schottky en el bloque de pantalla de papel electrónico.
Figura F
Ahora que estamos trabajando en los componentes pasivos, también podemos soldar los botones a la placa. Se sueldan de la misma manera que las resistencias y los condensadores: se coloca una gota de soldadura en una almohadilla de contacto, uno de los contactos del botón se suelda a esta almohadilla y luego el segundo contacto se suelda a la segunda almohadilla (Figura F).
El mismo enfoque se puede utilizar al montar MOSFET Q1. Sin embargo, esta parte tiene tres contactos, así que tenga cuidado y asegúrese de que todos estén bien sujetos a las almohadillas de contacto en la placa.
3. Soldar circuitos integrados
Figura G
El proyecto utiliza tres circuitos integrados: un chip de memoria flash, un chip SRAM y un expansor de puerto GPIO. Al soldarlos a la placa, debe prestar atención a su orientación, como es el caso de los diodos. Hay un pequeño punto en la caja de plástico de cada microcircuito. Su ubicación debe corresponder al punto dibujado en la pizarra (Figura G).
Figura H
La estrategia de soldadura es la misma que para los diodos. Es decir, primero coloque una gota de soldadura en una de las almohadillas de las esquinas (Figura H).
Figura I
Luego, una vez derretida esta soldadura, debe colocar el microcircuito en el lugar destinado para ello (Figura I).
Antes de soldar el resto de los pines a la placa, vale la pena verificar la alineación del chip. Es decir, todas sus salidas deben ubicarse exactamente en las almohadillas de contacto. Si este no es el caso, debe volver a fundir la soldadura en el contacto ya soldado y mover el chip hasta que esté correctamente alineado. Luego, debe soldar la salida del chip, ubicado en su esquina opuesta, a la placa. Esto fijará el chip en la posición correcta.
Figura J
Si en esta etapa de trabajo está claro que el chip está colocado correctamente, puede soldar el resto de sus salidas a las almohadillas de contacto (Figura J).
Figura K
Figura L
Figura M
Figura N
Si resulta que la soldadura ha conectado dos pines adyacentes, ¡no se asuste! A esto se le llama puente. Este defecto es fácil de arreglar. Si el puente está formado por una pequeña cantidad de soldadura, puede intentar arreglar todo usando un fundente y calentando los cables (Figuras K, L, M, N). El fundente ayuda a que la soldadura se adhiera a los cables metálicos.
Figura O
Figura P
Si no puede deshacerse del puente con métodos simples, puede recurrir a un removedor de soldadura. La soldadura debe calentarse y recogerse con este medio (Figuras O y P).
4. Soldar la ranura para tarjetas microSD
Dibujar Q
Soldar esta pieza puede parecer una tarea abrumadora, pero en realidad no es tan malo. Para empezar, como hicimos la última vez, coloque una gota de soldadura en una de las almohadillas de montaje y, manteniendo la soldadura en un estado fundido, coloque la ranura para tarjetas microSD en la placa correctamente (Figura Q).
Figura R
Esta ranura tiene aberturas grandes y convenientes en la parte superior. Se pueden utilizar para comprobar la alineación correcta de los contactos (Figura R). Si no están alineados correctamente, debe calentar la soldadura en la almohadilla utilizada para fijar la ranura y mover la pieza hasta que los contactos coincidan con las almohadillas. Entonces necesitas soldar todo lo que aún no está soldado.
Figura S El
truco principal aquí es el siguiente: se presiona un alambre de soldadura delgado contra el contacto, se lo pasa a través del orificio en la parte superior de la ranura, y la punta del soldador se introduce por un lado. Aquí es donde el soporte para PCB resulta útil. La tabla se puede colocar simplemente en el borde de la mesa, por lo que es conveniente trabajar con un soldador.
Figura T Puede
comprobar la correcta soldadura de los contactos con una lupa (Figura T).
5. Soldar conectores utilizando componentes de tecnología de montaje en superficie
Necesitamos soldar siete conectores a nuestra placa. Este es un conector para auriculares, tres puertos STEMMA, dos puertos Feather y un conector de pantalla de 24 pines.
La forma más sencilla es soldar la toma de auriculares. Tiene dos guías de plástico, para las cuales hay un par de agujeros en el tablero. El conector debe instalarse donde debería estar. Después de eso, solo necesita soldar sus cuatro pines a la placa.
Soldar puertos STEMMA es similar a soldar circuitos integrados. Es decir, puede colocar algo de soldadura en el punto de pivote, alinear el puerto con las líneas dibujadas en la placa y luego soldar el resto de los pines. Tenga en cuenta que el puerto de 4 pines debe estar en el medio y los puertos de 3 pines deben estar a ambos lados de la placa.
Lo mismo ocurre con los puertos Feather. Primero, se fija una de las esquinas del puerto, luego la otra, luego se verifica la posición correcta de la pieza, y solo después de eso se sueldan los contactos restantes. Es útil presionar ligeramente el puerto desde arriba para que al final quede bien fijado a la placa.
Figura U
Finalmente, comenzamos a soldar el conector de 24 pines. Quizás esto sea lo más difícil de todo nuestro trabajo. Pero, si tiene un removedor de soldadura y un fundente a mano, puede hacer frente fácilmente a la soldadura de este conector. Primero, como de costumbre, coloque una gota de soldadura en una de las dos almohadillas de montaje grandes, sin importar cuál. Luego, caliente la soldadura y alinee el conector (Figura U).
Figura V
A continuación, con una lupa, debe verificar la alineación correcta de los 24 pines. Es bastante fácil averiguar si están alineados correctamente. Si la superficie azul del tablero es visible entre todos los contactos, entonces todo se hace como debería. ¡Entonces necesita estirar el soldador y soldar a lo largo de estos pines y soldarlos! No está de más usar un poco de fundente para que la soldadura se adhiera donde debería adherirse (Figura V).
Figura W
Figura X Es
casi inevitable que algunos de los pines terminen conectados mediante correas de soldadura. Pero esto es perfectamente normal. Para deshacerse de ellos, debe limpiar la punta del soldador, colocar un poco de fundente en el área del problema (Figura W) y quitar el puente de los contactos (Figura X). Si el puente es lo suficientemente grande, un removedor de soldadura ayudará a quitarlo.
Quizás, en el primer intento, no soldaste este conector, pero cuando después de un tiempo resulta que no hay puentes entre los contactos y que todos están bien soldados a la placa, esto significará que nuestro negocio está cerca de completarse.
6. Prueba de la placa
Para protegernos, usaremos multímetros para verificar las líneas de 3V y GND en busca de un cortocircuito. Cambie el multímetro al modo Continuidad y toque los pines 3V y GND en el puerto Feather con las sondas. Si escucha un pitido, compruebe la placa para ver si hay puentes de soldadura en ella, que pueden conectar las líneas 3V y GND. Si no hay sonido, significa que estamos listos para conectarnos a la placa Feather M4.
Figura Y
Retire con cuidado la frágil pantalla de papel electrónico del embalaje protector. Conecte el cable flexible de la pantalla a través del orificio de la placa al conector apropiado (Figura Y).
Dé la vuelta a la placa, teniendo cuidado de no dañar la pantalla. Para que pueda verlo cuando trabaje con el dispositivo. Enciende la pluma.
Descargue el boceto
Open_Book_Screen_Test
de los ejemplos de Open Book. Asegúrese de que la placa Feather M4 esté seleccionada y luego ejecute el boceto. Debería ver que la pantalla se enciende y muestra el logotipo del proyecto Open Book en ella.
7. Soldar las partes restantes
Desconecte la alimentación de la placa, desconecte el cable de la pantalla del conector de 24 pines y mueva la pantalla a algún lugar.
Hay un puente que debe cerrarse con soldadura. Esto habilita el chip Flash. Encuentre el puente BCS que está cerca de la parte superior del puerto Feather largo y córtelo con una gota de soldadura.
¡Ahora vayamos a los botones! Insértelos en los orificios pasantes correspondientes de la placa, colóquelos en la parte frontal de la placa y luego suelde sus pines en la parte posterior de la placa.
Ahora coloque el interruptor en la parte posterior de la placa insertándolo en el orificio correspondiente y luego suéldelo al frente de la placa.
Figura Z
Ahora, por última vez, pase el cable plano de la pantalla a través del orificio de la placa y conéctelo al conector de 24 pines. Asegure la pantalla a la parte frontal de la placa con cinta adhesiva de doble cara. Felicitaciones: el montaje está completo (Figura Z).
8. Escribir una imagen de Babel en un chip Flash
Uno de los chips flash E-Book FeatherWing está diseñado para almacenar información sobre el idioma y la fuente. Ahora está vacío. Cuando descargó Babel, también descargó un archivo BLOB de 2 MB que contiene información sobre cómo mostrar texto en todos los idiomas existentes. Vamos a copiar este archivo a la tarjeta microSD y luego ejecutaremos un boceto que escribirá la imagen en el chip Flash.
Figura Aa
Figura Bb
Busque el archivo
babel.bin
. Se encuentra en la carpeta
babelconvert
que se incluye en la biblioteca de Babel que descargó (Figura Aa). Copie este archivo en la tarjeta microSD y luego extráigalo del lector de tarjetas. Ahora conecte la tarjeta a FeatherWing. Ejecute el boceto de
BurnBabelBurn
ejemplo de Babel, abra Serial Monitor y siga las instrucciones para escribir datos en el chip (Figura Bb).
Si el sistema ha confirmado la exactitud de la grabación de datos, ¡todo está listo! Ahora puede eliminar el archivo
babel.bin
de la tarjeta microSD. Los datos ahora se almacenan permanentemente en el chip correspondiente.
9. Leer libros
¡Finalmente llegamos a este punto! Aquí se utiliza un lector de libros electrónicos muy sencillo. Este es un MVBook que se utiliza para leer archivos de texto convertidos al formato MVBook (es de esperar que el dispositivo admita archivos .txt simples en el futuro).
Hay un archivo
books.zip
en la carpeta MVBook que contiene un pequeño conjunto de libros disponibles públicamente. Copie el contenido de este archivo a una tarjeta microSD y conecte la tarjeta a FeatherWing.
Figura Cc
Siga la ruta
File > Examples > Open Book
y ejecute el boceto
Open_Book_MVBook
. En la pantalla debería aparecer una lista de títulos de libros y autores. El indicador de selección de libros debe estar visible a la izquierda (Figura Cc). Use los botones de flecha hacia arriba y hacia abajo para seleccionar un libro, confirme su selección con el botón central. En el modo de lectura (Figura Dd a continuación), use los botones ubicados en las esquinas inferiores izquierda y derecha del tablero para pasar las páginas. Utilice el botón central para volver al menú principal.
Figura Dd
Expansión de E-Book FeatherWing
El sistema E-Book FeatherWing le permite leer libros electrónicos, pero esto no se limita a sus capacidades.
- , . SAMD51, Feather M4, JPEG-.
- E-Book FeatherWing FeatherWing. , Wi-Fi- (AirLift), (DS3231), GPS (Adafruit Ultimate GPS).
- STEMMA, , E-Book FeatherWing — , NeoPixel.
- , Adafruit #3898 400 .
?
El proyecto Open Book ha creado dos dispositivos. Acabamos de hablar de montar uno de ellos, que es más sencillo. Si cree que necesita algo más, tal vez debería echar un vistazo a un dispositivo más sofisticado: Open Book Feather. Entre sus características se encuentran la ubicación del microcontrolador SAMD51 en la placa principal, la presencia de una salida de audio estéreo y entrada de micrófono, una mayor cantidad de contactos para conectar placas compatibles adicionales.
Ambas placas son compatibles con CircuitPython, una maravillosa rama de MicroPython de Adafruit que es ideal para aprender y experimentar.
Detalles adicionales sobre el proyecto, incluida información sobre cómo hacer un corpus para un libro electrónico, puede encontrarlos en esterepositorios.
¿Planea armar un E-Book FeatherWing?
