Primer prototipo del tablero de juego electrónico Helvetios

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Diseño del circuito:

El primer prototipo del tablero electrónico Helvetios es el circuito que corresponde uno de los brazos con sensores y leds. En cada celda hay un sensor magnético de efecto Hall y tres leds RGB, lo que permite detectar si existe una pieza o no sobre la celda y mostrar el color correspondiente según se programe la mecánica del juego. Este es el diseño de bloques del circuito:

Componentes en cada celda.
Bloques del circuito con n celdas.

En este prototipo solo hay montadas 5 celdas, pero el diseño final del tablero Helvetios tendrá 8 celdas por circuito. En cada tablero habrá 21 circuitos de leds, lo que hace 169 celdas contando la celda central. Este tamaño está elegido para que cada circuito de leds sólo contenga un integrado TLC5947, pero podría incrementarse en un futuro conectando varios de estos integrados en cascada. La distribución de estos circuitos queda tal que así:

Distribución de circuitos de leds en el tablero.

El esquema de este prototipo del circuito de leds contiene unos pocos componentes: los sensores Hall DRV5032 en formato SOT32, el driver de leds TLC5946, los leds RGB y el registro de desplazamiento SN74HC165:

El diseño del PCB y el renderizado 3D del circuito quedarían tal que así:

Diseño del PCB
Render 3D de la capa superior
Render 3D de la capa inferior
PCB montado

Prototipo de desarrollo:

Para poder desarrollar el firmware de control he usado una placa de evaluación de Cortex M3 de ST NUCLEO-F103RB, en verdad era una placa de Cortex M0 pero la modifiqué cambiando el micro y añadiendo un cuarzo de 8MHz para poder hacer que funcione correctamente el periférico de USB. Tengo previsto volverla a modificar y cambiar el micro por un STM32F103RC y así disponer de 3 periféricos SPI que me ayudarán a controlar tres ramas de circuitos de leds a la vez. Está montada en una placa de topos en la que he incluido un conector macho para el circuito de leds y una Raspberri Pi Zero W con una pequeña pantalla Oled. En la siguiente fase del proyecto el microcontrolador estará conectado vía USB a la Raspberry e incluirá el software de control de la mecánica de juego.

Y algunos ejemplos de animaciones que se pueden conseguir con este prototipo:

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