Mavrične kocke: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Tako je narejena škatla za igre s kockami s 5 matricami iz smd LED v 5 barvah. Programska oprema, ki jo poganja, omogoča različne načine igranja z več kockami.

Eno glavno stikalo omogoča izbiro igre in metanje kock. Posamezna stikala poleg vsake matrice omogočajo izbiro ali nadzor glede na vrsto igre.

Stroški gradnje so zelo skromni, vendar zahtevajo precej časa gradnje, dober spajkalnik in mirno roko.

Elektronika temelji na modulu ESP8266 (ESP-12F), ki poganja spletni strežnik, ki omogoča enostavne posodobitve vdelane programske opreme in možnost spremljanja / razširitve iger.

Škatla se napaja iz baterije z baterijo za ponovno polnjenje in ker je trenutna poraba precej skromna, bo z enim polnjenjem delovala več ur.

Korak: Deli in orodja

Sestavni deli

Potrebne so naslednje komponente. Vsi so na voljo na eBayu

1. ESP-12F ESP8266 modul za obdelavo WiFi. (1,50 GBP)
2. 18650 baterija in držalo (3,00 €)
3. SMD LED x7 rdeče, modre, zelene, rumene, bele (pakiranje po 20 za vsako barvo 0,99 £)
4. Gumb 6 mm s stikalom x6 (0,12 €)
5. Drsno stikalo za vklop/izklop mini 8x4 mm (0,10 €)
6. LIPO modul za polnjenje baterij USB (0,20 €)
7. n kanal MOSFETS - AO3400 x6 (0,20 €)
8. Regulator nizkega izpada 3.3V - XC6203E (0,20 €)
9. 220uF elektrolitski (0,15 €)
10. 220R upor x5 (0,05 €)
11. 4K7 upor x 6 (0,06)
12. Izolirane dvojne stranske luknje prototipne plošče (0,50 £)
13. Prilagodljiva žica za priklop
14. Emajlirana bakrena žica 32
15. Zatiči glave 40 pinskih trakov x3 (0,30 €)

Poleg tega je potrebno ohišje. Zasnoval sem 3D tiskano škatlo, ki drži vse in omogoča, da LED svetijo. To je na voljo v Thingiverse.

Orodja

1. Spajkalnik s fino konico
2. Fine pincete
3. Rezalniki žice
4. Mlajša žaga za žago
5. Datoteke z iglami so uporabne
6. Smolno lepilo
7. Dostop do 3D tiskalnika, če uporabljate priložen dizajn škatle.

2. korak: Opis vezja

Shema prikazuje modul ESP-12F, ki poganja 5 LED nizov, ki sestavljajo kocke.

Vsaka kocka je sestavljena iz 7 LED, razporejenih v 3 pare (2 diagonali in na sredini) ter eno osrednjo LED. Za izbiro LED za prikaz potrebujejo 4 zatiča GPIO. Upori 220R se uporabljajo za določanje toka, 2 pa se uporabljata zaporedno za osrednjo LED, tako da je tok enak.

5 kock je multipleksiranih s 5 linijami GPIO, ki poganjajo stikala MOSFET. Naenkrat je omogočeno samo eno stikalo. Programska oprema omogoča 1mSec na matrico, zato je celotno obdobje osveževanja 200Hz in ni utripanja.

Z vsako matrico je povezanih 5 stikal. Ker je GPIO omejen, jih beremo z uporabo istih vrstic, kot jih uporabljamo za multipleksiranje matrice. Med zaporedjem multipleksa so te krmilne vrstice nastavljene kot vhodi z vlečnimi dvigi in stanjem odčitanih stikal. Nato se vrnejo na izhode za preostalo zaporedje multipleksa.

Linija GPIO16 odčita 6. stikalo za celoten nadzor. To je lahko samo navzdol, zato je stikalo ožičeno na 3,3 V. Ta se odčita nizko, ko je stikalo odprto, in visoko, ko je zaprto.

3. korak: Izdelava DIe

To je najbolj zamuden del dela in potrebuje nego.

Vsaka matrica je izdelana na kosu kvadratne prototipske plošče s 6 luknjami x 6 lukenj. Prvi korak je, da jih izrežete z ene plošče z mini žago. Poskusite pustiti čim manj meja zunaj lukenj.

Naslednja faza je, da na vsako stran dodate 2 6 -polni glavi in 2 kompleta po 3 izolirane zatiče poleg teh, nato pa še en par na sredini. To je tisto, kar bo držalo LED SMD. Zdi se mi dobro odstraniti 2 neuporabljena zatiča iz vsakega zunanjega stolpca. Na zgornji strani plošče, na katero naj bodo nameščene LED diode, morajo biti odrezani zatiči glave, tako da štrli približno 1 mm. Poskusite jih obdržati na ravni. To omogoča, da LED diode štrlijo nad površino plošče.

7 SMD LED je zdaj spajkanih na vrhu vsakega para zatičev. To je najtežji del celotne konstrukcije, vendar po malo vaje ne traja predolgo. Tehnika, ki sem jo uporabil, je bila, da sem polovico zatičev kosil, tako da je že bilo nekaj spajkanja. Nato držite LED v pinceti, spajkalnik spet stopite in LED vanj zaženite. Na tej stopnji ne skrbite preveč glede kakovosti spoja. Bolj pomembno je, da je LED osvetlitev čim boljša, vodoravna in čez nožice. Ko je LED nameščena, jo je mogoče na drugem koncu pravilno spajkati na njen zatič, nato pa prvi spoj po potrebi ponovno spajkati.

Polarnost diod mora biti pravilna. Uredim vse zunanje zatiče glave, ki so povezani z anodami. Osrednja LED I je bila enako usmerjena kot levi stolpec (gledano od spredaj in z rezervno vrstico na dnu. Diode imajo na katodi šibko oznako, vendar je dobro preveriti tudi z merilnikom. Diode bodo dejansko zasvetijo pri uporabi območja upora (recimo 2K) in rdečega kabla na anodi in črnega na katodi. Obratno ostanejo osvetljene. To je tudi dobra metoda za preverjanje barv, če se pomešajo.

Ko so LED diode nameščene, lahko preostanek plošče dokončate.

Na spodnji strani deske.

1. Vse katode povežite skupaj z neizolirano tanko enoverično žico.
2. Spajkajte MOSFET z odtočnim zatičem, povezanim s katodnim nizom
3. Priključite vir MOSFET -a na njegov zatič glave, ki bo na koncu 0V
4. Ožičite vrata skozi upor 4K7 na zatič glave. To je dobro izkoreniniti skozi drugo spodnjo luknjo, kot je prikazano, saj se tu stikalo poveže.

Na sprednji strani križne plošče povežite 3 pare anod.

1. Za vzdrževanje nizkega profila uporabite spajkano emajlirano žico.
2. En konec vsake žice predhodno pokosite
3. Spajkajte ga na eno anodo.
4. Potegnite ga skozi in ga razrežite na dolžino.
5. Vnaprej kositrite in ga spajkajte na ustrezen par anod.

Na tej točki je dobro opraviti predhodni preskus vsake matrice z uporabo multimetra. S črnim kablom na skupnih katodah (odtok Mosfet) se lahko rdeči kabel premakne na 3 anodne pare in eno anodo. Ustrezne LED diode naj zasvetijo.

4. korak: Konstrukcija škatle

To predvideva, da se uporablja različica 3D natisnjene škatle. Škatla ima vdolbine za vsako matrico in vsako LED. Spodnja plast pod vsako LED je zelo tanka (0,24 mm), zato z belo plastiko omogoča, da svetloba zelo dobro sije in deluje kot razpršilec. Za vsa stikala in polnilno mesto so izrezi. Baterija ima svoj predal.

Najprej namestite 6 stikalnih stikal mini in drsno stikalo na svoje mesto. Prepričajte se, da so poravnani z zunanjostjo. Stikalna stikala imajo dva para kontaktno povezanih kontaktov. Usmerite jih tako, da so stikalni kontakti v bližini njihove matrice. Za pritrditev uporabite nekaj hitro nastavljive smole.

Sedaj namestite baterijo in njeno škatlo na predvideni prostor. Moral bi biti precej tesno prilegajoč, vendar po potrebi uporabite malo lepila.

Polnilnik LIPO prilepite na steno z mikro USB priključkom, ki je dostopen skozi njegovo luknjo.

Dokončajte osnovno napajanje tako, da ozemljite akumulator skozi vsa stikalna stikala in povezavo LIPO B ter pustite prašičji rep za povezavo z elektroniko. Baterija + mora iti z B + na polnilniku LIPO in na drsno stikalo. Na drugi strani drsnega stikala naj bi šlo šesto stikalo in prašičji rep za elektroniko. Prepričajte se, da je drsno stikalo v izklopljenem položaju in začasno izolirajte prašičje repove. Ne želite skrajšati baterije!

Spajkajte na dva kratka neizolirana prašičja repa na vsako od petih stikal. Ti morajo biti nekoliko prilagodljivi.

Postavite in pritrdite vsako matrico na njeno mesto tako, da na dve plošči za spajkanje spajkate na ploščo matrice in se prepričate, da je 0V stikala priključeno na vir MOSFET / 0V točko in stran stikala pod napetostjo do 4K7 / vrata MOSFET. Svetleče diode na plošči morajo biti nameščene v vdolbine v ohišju, žice stikala pa morajo zadostovati, da matrico držijo v položaju.

Nato povežite vse skupne anode 5 kock. To je olajšano, saj so povezave par diod na voljo na obeh straneh matrice, vendar ne pozabite, da so te prekrižane na diagonalah. Naj vas rdeča žica na sliki očitno ne zavede. To je samo prašič in na tej stopnji ni povezan z ničemer.

Make up ESP-12F

Upoštevajte, da boste morda morali pred montažo programirati modul ESP-12F. Ko je utripano, lahko vse druge posodobitve izvedete z uporabo WiFi OTA.

Pripravite regulator napetosti 3,3 V na levi proti kartici. Na njem je samo regulator LDO in kondenzator za ločevanje. Čeprav je poraba energije zelo nizka, sem nekaj stikov spajkala skupaj, da bi delovala kot hladilnik za napravo. Dve žici lahko izstopata in vzpostavita neposredno povezavo z 3.3V / 0V ESP-12F.

Spajkajte žice na zatiče GPIO za 5 multipleksnih linij in stikalo 6. Za 4 vodilne anodne anodne vodnike potrebujete upornike serije 220R / 440R. Za to lahko na ESP-12F uporabite majhne uporne luknje ali pa sem to storil s SMD-jem, ki je pravkar zložen na luknje, kar je tudi precej robustno.

Končno ožičite multipleksne vodi do posameznih zatičev glave matrice in anodnih gonilnih vodov do ustrezne verige marjetice.

5. korak: Programska oprema

Programska oprema za to temelji na okolju ESP8266 Arduino. Na voljo je na githubu.

Koda na voljo tukaj

Obstaja knjižnica diceDriver, ki ponuja nizke funkcije, ki se uporabljajo za multipleksiranje LED in branje stikal. To je prekinjeno, zato se, ko so vrednosti kock nastavljene, samodejno vzdržuje.

Celoten čas je razdeljen na 1 mSec interval na matrico. Obdobje znotraj tega 1 mSec, v katerem svetijo LED, lahko nastavite za vsako matrico ločeno. To omogoča uravnoteženo osvetlitev v različnih barvah, prav tako pa omogoča zatemnitev in utripanje kot del nadzora igre.

Knjižnica bere tudi stikala za kocke kot del multipleksa in ima rutine, da vzporedno "zvrne" eno ali več kock.

Skica uporablja knjižnico za izbiro načinov igre s kockami in za izvajanje teh iger. Omogoča tudi vzdrževalne funkcije za prvo nastavitev WiFi, za prenos nove vdelane programske opreme OTA in nekatere osnovne spletne funkcije za testiranje in preverjanje stanja naprave.

Programska oprema je sestavljena v Arduino IDE. Poleg ino uporablja knjižnico BaseSupport za zagotavljanje osnovnih funkcij. To je konfigurirano v lokalni datoteki BaseConfig.h. Privzeto geslo za geslo se uporablja za povezavo z nastavitvijo wifi. Morda boste želeli to spremeniti v nekaj drugega. Prav tako ga lahko konfigurirate s fiksnimi poverilnicami za WiFi, če ne želite uporabljati vgrajene nastavitve. Podobno obstaja isto privzeto geslo za postopek posodabljanja vdelane programske opreme OTA, ki ga boste morda želeli spremeniti. Prvič, ko je treba vdelano programsko opremo naložiti prek serijske povezave z Arduino IDE. To mora upoštevati običajna pravila utripanja, ko je GPIO0 med ponastavitvijo nizko nastavljen, da preide v serijski način bliskavice. To je bolj priročno narediti, preden je modul končno priključen, vendar je to mogoče storiti na mestu, če so sponke pritrjene na ustrezne zatiče.

Ko se prvič zažene vdelana programska oprema, se ne bo uspela povezati z lokalnim brezžičnim omrežjem in bo samodejno vstopila v nastavljen način z nastavitvijo lastnega dostopnega omrežja. Na to se lahko povežete iz naprave WiFi (npr. Telefona) in nato poiščete 192.168.4.1, ki bo omogočila izbiro pravega lokalnega wifi in vnos gesla. Če je to v redu, se bo znova zagnal in uporabil to omrežje.

OTA se izvede z izvozom binarnih datotek v Arduino IDE in nato brskanjem v ip/firmware, kjer je ip ip polja, ko je povezan. To bo zahtevalo / poiskalo novo binarno datoteko.

Druge spletne funkcije so

• setpower - nastavi moč za matrico (ip/setpower? dice = 3 & power = 50)
• setflash - nastavi bliskavico za kocke (ip/setflash? mask = 7 & interval = 300)
• setdice - nastavi eno vrednost matrice (ip/setdice? dice = 3 & value = 2)
• parametri - nastavi parametre zvitka (ip/parametri? mask = 7 & čas = 4000 & interval = 200)
• status - vrne vrednosti kock in stanje stikala

6. korak: Igre

Programska oprema omogoča izbiro iger in izvajanje iger pod nadzorom glavnega stikala.

Sprva je sistem v načinu nastavitve igre, samo prva matrica prikazuje "1". S kratkimi pritiski na ta gumb se sprehodite po 12 različnih načinih igre. Prva matrica gre 1 - 6, nato pa ostane pri 6, medtem ko druga matrica pokaže 1-6.

Če želite izbrati določeno igro, z dolgim pritiskom na gumb (> 1 sekundo) preklopite v način delovanja igre.

Znotraj igre se običajno začne s kratkim pritiskom na to stikalo. Če se želite vrniti v način izbire igre iz načina delovanja, nato dolgo pritisnite to stikalo in prikazalo se bo število iger kot prej in omogočilo nadaljnjo izbiro.

Trenutno je definiranih 9 načinov igre s tremi rezervnimi.

Igre od 1 do 5 so preprosti zgibi tega števila kock. Vsak zvitek samo vrže vse kocke. Stikala za kocke v teh igrah nimajo učinka.

6. igra je dinamično število kock. Pritisnite eno od stikal, da izberete število kock, nato pa glavno stikalo, da zvrnete kocke. Število kock se lahko spremeni pred vsakim metom.

7. igra je zvišanje več meta. Vključenih je vseh 5 kock. S pritiskom na glavno stikalo se vržejo vse kocke. S pritiskom na vsako stikalo utripa. Ko pritisnete glavno stikalo, se zavrtne le utripajoča matrica, razen če nobena ne utripa, se bodo zvrtele vse. To je kot poker ali Yahtzee. Upoštevajte, da število dovoljenih metov ni uveljavljeno. To je odvisno od integritete igralca.

Igra 8 je podobna igri 7, le da se dim uporablja za označevanje izbrane matrice, ki ne utripa.

Igra 9 uporablja stikala za določanje zvitkov. Če je izbran eden izmed treh najboljših, potem to določa število kock, ki jih je treba baciti 1, 2 ali 3). Če pritisnete eno od spodnjih dveh stikal, se zadrži zgornja vrstica in s tem se izbere število kock, ki jih je treba spustiti v spodnjo vrstico (1 ali 2). To se uporablja v igrah, kot je Risk.