Škatla za pobeg iz karantene (dolgčas): 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ta projekt je bil moj osebni projekt karantene Arduino. Prvih nekaj tednov sem v karanteni vztrajno delal na tem, potem pa sem naletel na nekatere težave z uporabo servo motorjev, ki jih nisem mogel zlahka rešiti, zato sem ga za nekaj tednov odložil. Toda zdaj, ko se je naša država spet začela odpirati, sem se odločil: Nič več odlašanja; čas je, da to končam!

Vsak dan sem računalniški programer in svetovalec zbirk podatkov, vendar me fascinirajo sobe za pobeg in uganke. Čeprav me ne zanima gradnja projektov Arduino, ki bi izpolnjevali potrebe, ki so bile že komercialno obravnavane (Zakaj bi zgradil nočno senzor za svetlobo, če ga lahko kupim za nekaj dolarjev v trgovini?), Ko sem se odločil zgraditi svoj domača soba za pobeg za prijatelje konec lanskega leta, učenje uporabe Arduina v ugankah sobe za pobeg po meri je nenadoma postalo nekaj, kar me je zanimalo. To pomeni, da sploh nisem elektrotehnik in da se naučim spajkati in pravilno uporabljati električne komponente je bil pogosto izziv! Hvala bogu za obilo primerov in dokumentacije Arduino na internetu!

Torej približno teden dni, preden je bila Južna Karolina zaprta. Trolala sem po prehodih v lokalni trgovini dobre volje in naletela na predmet iz lesene škatle s policami, vrati in nekaj kljukami. Ni mi bilo takoj jasno, za kaj je škatla namenjena, vendar sem mislil, da bo z Arduinom v njej lahko dober rekvizit v domači sobi za pobeg, ki sem jo v bližnji prihodnosti načrtoval za nekaj prijateljev. Ko sem ga dobil domov, sem ga končno spoznal, kaj je to: prevelika polnilna postaja / pošta / ključna postaja. V enem tednu po nakupovanju so nam rekli, naj ostanemo doma, in še enkrat sem pogledal škatlo. Mislil sem, da bi morda lahko postalo več, kot sem sprva mislil. Z vsemi stranicami in ločenimi predelki sem mislil, da bi ga morda lahko spremenili v večstopenjsko sestavljanko, ki bi jo lahko delili s prijatelji ali otroki med karanteno namesto dejanske sobe za pobeg v tesnem stiku. Ker je škatla v osnovi iverna plošča s precej lepim zaključkom, sem želel oblikovati nekaj, kar bi zahtevalo minimalne spremembe škatle, tako da ne bi potreboval dotikov ali barve za prekrivanje lukenj ali prask. Zato sem potreboval svoje uganke za delo z obstoječo arhitekturo stranic škatle. Želel sem oblikovati tudi dovolj ugank, da se mi zdi, da je vsaka stran škatle vključena v vsaj eno uganko. Tako sem si ga ogledal nekaj dni in se zamislil … V vsakem spodnjem razdelku bom delil svoje začetne misli, načrte in končne rešitve za različne strani škatle. Zadnji razdelek bo povzel zaporedje predvajanja in zagotovil mojo kodo Arduino. Na koncu mi je uspelo v škatlo vtisniti 8 različnih ugank, kar se mi je zdelo spodobno število za majhno škatlico.

Upajmo, da če vas to zanima, vam moje opombe in slike lahko dajo nekaj idej za oblikovanje lastnega.

Zaloge

Različne komponente Arduino, vključno z:

Plošča ELEGOO MEGA 2560 R3 (Arduino Mega izven blagovne znamke)

6 -voltni solonoidni zapah

2 ali 3 hodniška senzorja brez zapiranja

3 10 mm UV LED žarnice

2 rdeča laserja

LED nizne svetilke VISDOLL WS2801 Pixel (posamezno naslovljive)

3 stikalna stikala (vodoodporna stikala brez ključavnic 12/17 mm)

HiLetgo mp3 predvajalnik mini (DFPlayer)

Poceni zvočnik

6 foto -uporov / svetlobno odvisnih uporov 5 mm

Tolako 5 -voltni relejni modul

AuBreey digitalni senzor za obremenitev celic 5 kg

Polnilnik Anker PowerCore (za napajanje luči in arduina)

9 -voltna baterija (za napajanje solonoida)

Žica (po potrebi)

Adapterji (po potrebi)

Mostične žice (po potrebi)

PCB plošče (po potrebi)

Različni upori (po potrebi)

Druge potrebščine:

Majhne kombinirane ključavnice

Majhne vrečke na zadrgo (ki jih je mogoče zakleniti s ključavnicami zgoraj)

Plastična folija različnih barv ali temnosti

Mala zobozdravniška teleskopska in vrtljiva ogledala

Podložke in matice

UV (nevidno črnilo) pisalo

Majhen žeton ali znak, ki se uporablja za držanje magneta (uporabil sem prazno posodo z balzamom za ustnice v obliki lisice)

Vrvica

Redki zemeljski magneti

Papir

Odpadki iz tkanin

Lesni ostanki

Korak 1: Kavlji na strani škatle

Moja škatla je vsebovala stran z dvema kljukama. Lahko bi jih popolnoma odstranil, toda, kot je bilo omenjeno, je bila škatla sama iz iverne plošče in poskušal sem jo ohraniti čim bolj brez brazgotin. Za kaj bi torej lahko uporabili trnke ob strani? Očiten odgovor je bil, da jim nekaj obesimo. Kako pa bi lahko obesil nekaj zanje v uganko? Odločil sem se, da bi to lahko bila neka težavna uganka. Sprva sem nameraval vsak kavelj pritrditi na posamezno tehtnico, vendar sem po preučevanju senzorjev za težo in obremenitev spoznal, da verjetno nimam prostora za dva senzorja v škatli in bi samo uporaba enega močno olajšala programiranje in električno delo. Torej, čeprav sem vedel, da bo samo ena kljuka dejansko delovala, nisem želel, da bi se igralec tega zavedal sam. Načrtoval sem izdelavo več predmetov različne teže. Igralec bi moral uporabiti nekaj logike ali ugibanj, da bi ugotovil, kako te predmete enakomerno razdeliti med dve kljuki. Lepo bi bilo, če bi na ogrlicah imeli srčkane, a tehtne male kovinske like ali predmete, vendar sem šel na poceni pot in se odločil za različne podložke in matice na vrvici. Vsaka zanka strojne opreme je označena z utežjo v gramih. Igralec mora strojno opremo razdeliti na dva enaka sklopa in vsak niz obesiti na ločen kavelj, da reši uganko. Senzor teže, ki sem ga uporabil, je 5 -kilogramski senzor za obremenitev celice HX711. Njegov razpon teže je verjetno res prevelik za delo, vendar ob umerjanju deluje dovolj dobro. Potreboval sem kar nekaj časa, da sem ugotovil, kako naj senzor teže vstavim v škatlo, tako da lahko en kavelj potegne senzor in da lahko zabeleži težo. Končno sem prišel do prikazane konfiguracije. Statična stran senzorja je povezana z blokom, ki je privit v notranjost škatle. Na drugi strani senzorja je na vrh pritrjen manjši blok, v katerega je privit kavelj z zunanje strani škatle (vse do strani škatle). Za to je bilo potrebno uporabiti daljši vijak in narediti luknjo, v katero je bil kavelj sprva tesno privit od zunaj, veliko večjo, tako da je vijak trnca nekoliko dal, tako da je senzor teže zaznal obremenitev.

Od zunaj je kavelj videti normalen, vendar se premakne dovolj, da pritisne na notranji senzor teže in daje natančne odčitke (ko je umerjen).

Korak 2: Visoka poštna žepna stran škatle

Za stran škatle, v kateri je visok poštni žep, sem prebral številne ideje. Nazadnje sem se odločil, da želim uporabiti laserje nekje na škatli, in tu so jih končno postavili. Ker je visok predel vstavljen, sem lahko dodal dva laserja na vrhu in dva fotorezistorja na levi strani. Igralec mora ugotoviti, da mora najti način (z ogledali) za usmerjanje laserja na vsak senzor hkrati. Razen tega, da igralcem podarim samo dve ročni ogledali, sem želel, da bi igralci našli način, kako ogledala posamično postaviti, pri čemer za ogledal ni treba uporabljati obeh rok. Dolgo sem razmišljal o tem, kaj bi lahko naredilo za to. Nazadnje sem spoznal, da bi vrtljiva zobozdravniška ogledala lahko naredila, kar sem hotel. Mislil sem, da če bi njihove gredi lahko držali pri miru, bi lahko njihove teleskopske in vrtljive funkcije uporabili za samostojno usmerjanje laserskih žarkov proti senzorju.

Kos lesa sem s svedrom, ki je komaj čez premer zrcalne gredi, izvrtal v odpadni kos lesa, ki sem ga položil na dno stranskega žepa. Tako so ogledala podprta pokonci, medtem ko igralec prilagodi glavo, da usmeri laserje.

Majhna teleskopska ogledala imajo tudi prednost, da so dovolj kratka, da se vodoravno prilegajo pod vrh žepa, zato ni takoj očitno, da so ob strani ogledala.

3. korak: Sprednja stran škatle s policami

Na sprednji strani škatle sta bili dve poševni polici. Vedel sem, da želim uporabiti obe polici za različne uganke.

Odločil sem se, da bo ena uganka s črno svetlobo osvetljevala nevidno, UV črnilo, druga uganka pa bo uporabljala več svetlobnih senzorjev (fotorezistorjev) zapored. Po eksperimentiranju z eno samo UV žarnico, ki je prišla s konca nevidnega peresa, se mi je zdel svetlobni žarek nezadovoljiv. Namesto tega sem naročil večje žarnice (10 mm) in s tremi od njih osvetlil zgornjo polico, na katero sem z UV črnilom narisal tradicionalno tangram sestavljanko. Vsako luč sem posebej ožičil na izhodni zatič Arduino s 100K uporom (za serijsko ožičenje bi bilo potrebno več kot 5 voltov, s katerimi sem napajal svoj Arduino). Igralcu neznano je senzor Hall (ki zazna prisotnost močnega magneta) povezan z uporom in vroče prilepljen na določeno mesto za zadnjo ploščo. Ko svetijo črne luči, mora igralec za dokončanje zasnove tangrama uporabiti lesene koščke tangrama, ki jih je dobil. Kvadratni kos tangrama ima v sebi vgrajen redkozemeljski magnet, in ko je postavljen na pravo mesto (na vrh), je sestavljanka dokončana. Na koncu sem bil zadovoljen, kako se je ta uganka razpletla. Za spodnjo polico sem imel idejo, da bi ustvaril uganko, ki bi od igralca zahtevala, da prebere nekaj namigov in od njih štiri znake razporedi v pravilnem vrstnem redu od leve proti desni. Mislil sem, da bi lahko ustvaril like (izrezane z mojim Silhouette Cameo), ki bi imel v sebi prozorna filmska okna različnih odtenkov.

Ker nisem vedel preveč o fotorezistorjih, sem pomislil, če bi bili liki postavljeni v pravilnem vrstnem redu, bi njihovi filmi zanesljivo vplivali na odčitke svetlobe na vsakem od senzorjev svetlobe. Našel sem več različnih barvnih plastičnih folij in jih preizkusil, da sem ugotovil, katere štiri barve filma se med seboj najbolj razlikujejo. Toda ta ideja je v teoriji delovala bolje kot v resnici.

Svetlobni senzorji na koncu niso tako zanesljivi in ugotovil sem, da je tudi najmanjša razlika v nameščenih kotih močno vplivala na branje, ki ga je dal vsak senzor, čeprav je svetloba, ki sije na vse, popolnoma enaka. Ob tem sem bil odločen, da bom to uresničil in našel sem način, da junake in njihove filme naročim preko senzorjev, ki 1) nikoli ne bi dovolili, da bi se uganka rešila po naključju in 2) bi lahko zanesljivo rešili v sobi vsakič z dovolj svetlobe. Ti svetlobni senzorji so povezani na enak način kot senzorji, ki se uporabljajo z laserji na visoki poštni strani (z uporom, ki odcepi negativno eno nogo do negativnega in vhodnega zatiča). Obstaja veliko dokumentacije o tem, kako te stvari povezati.

Ker nisem vedel, koliko svetlobe bo okoli, ko bodo igralci poskušali to uganko, namesto da preverim določene vrednosti ali razlike med meritvami, samo preverim, ali ima moj najlažji film višjo branje kot naslednji najlažji film, in to film je imel višjo branje kot naslednji itd.

Na sliki so moji naročniški namigi z referencami Covid-19 za zabavo. Druga stvar, ki sem jo sprva pričakoval s to škatlo, je bila imeti nekaj skritih predelkov nad policami, ki bi se samodejno odprli, ko bi igralec rešil uganko, da bi mu zagotovil zaloge za naslednjo uganko. Za to je nad vsako polico veliko prostora. Tako sem namestil dve tečajni plošči in nekaj eksperimentiral, ko sem poskušal z majhnimi servo motorji odpreti plošče, vendar nisem strojni inženir in enostavno mi ni uspelo. Projekt sem za nekaj tednov razočaran.

Po nekaj tednih sem se odločil, da naročim, da se ta projekt konča, zato je bilo najbolje, da odmislim idejo o premikanju vrat. Da bi rešil vprašanje pridobivanja zalog za predvajalnik, sem prišel do precej preproste rešitve, opisane v spodnjem koraku Na vrhu škatle.

4. korak: Vrh škatle

Na vrhu škatle je pokrov, ki se odpira. Sprva sem nameraval zakleniti pokrov in ga odkleniti in odpreti šele, ko je bila neka uganka uspešno zaključena. Toda potem, ko se mi je ideja o samodejnem odpiranju skrivnih oddelkov pretežko izpeljala v razumnem času, sem spoznal, da potrebujem enostavnejšo rešitev. Odločil sem se, da zgornji del ostane odklenjen in ga preprosto uporabim za shranjevanje "zalog", s katerimi bi bil igralec nagrajen pri izpolnjevanju vsake uganke. Toda kako bi lahko igralce omejili le na zaloge, ki naj bi jih prejele, ko so rešile vsako uganko? Moj preprost odgovor je bil imeti majhne vrečke z ključavnicami. Vsakič, ko igralec reši uganko, ki ima nagrado, se objavi kombinacija ustrezne ključavnice in igralec lahko preizkusi ključavnice, da ugotovi, katero vrečko lahko odpre.

To je bila enostavna rešitev, ki je močno poenostavila mehaniko škatle, ne da bi preveč ogrozila zabavno reševanje ugank. In to mi je omogočilo, da sem končno dokončal škatlo! Ultimate je na vrhu škatle shranil tudi precej električne komponente iz luči, gumbov in laserjev.

5. korak: Stranska stran škatle z zadnjimi vrati

Vedno sem mislil, da bodo zadnja vrata škatle nosila "nagrado" za reševanje vseh ugank škatle. Kot se je izkazalo, je tam toliko žic in polnilnikov ter drugih električnih komponent, da ni veliko prostora za kaj drugega. Za uganko na tej strani sem sprva mislil, da bi rad imel mrežo iz vezanega lesa, ki bi se prilegala na zadnjo stran vrat, skozi katero bi se žeton z magnetom na dnu prebil okoli labirinta, vendar nisem imel možnosti rezanja lesene mreže in odločil sem se, da bi lahko labirint na kosu papirja ali tkanine deloval prav tako dobro, tudi če ne bi bil tako kul videza. Na koncu sploh nisem naredil pravega labirinta. Naredil sem preprosto pot z uporabo železa na vinilu na kosu lanene tkanine. Tkanina se z magneti pritrdi na vrata (vdrta v zadnjo stran vrat). Igralec premakne žeton (ki vsebuje magnet na dnu) od "začetka" do "konca" in med tem sproži hodnikov senzor, da uspešno dokonča uganko in odklene elektromagnetno ključavnico na vratih. (Da bi bilo malo težje "goljufati" na [ali iti neposredno na konec], sem nameraval dodati senzor za drugo dvorano nekje na poti, a ker je pot vseeno tako preprosta, se mi je zdelo pretirano.) Moj "žeton" je samo stara posoda z balzamom za ustnice, ki v svojo podlago prilega magnet iz redke zemlje.

Solenoid napaja 9 -voltna baterija in je priključen na Arduino preko 5 -voltnega releja.

Čeprav je uganka preprosta, upajmo, da bo za nekatere igralce izziv to, da ni takoj razvidno, kaj je treba storiti s tkanino, žetonom in magneti, ko jih najdemo v vrečki za dobavo.

6. korak: Luči, gumbi in zvoki

Vedel sem, da želim, da ima sestavljanka luči in zvoke. Mislil sem tudi, da bi imel, če bi imel gumbe, veliko več prožnosti pri ugankah, ki bi jih lahko ustvaril. Odločim se, da dodam gumbe in lučke na vrhu škatle, da bo kar se da čeden. Na vsaki strani sem izvrtal 4 luknje. Uporabljene luči je 9 posamezno naslovljivih, večbarvnih LED na enem nizu. Od zunaj Arduina potrebujejo dodatno baterijo, vendar jih je enostavno programirati. To je bil moj prvi poskus z gumbi Arduino. Gumbi so zahtevali tudi upore, povezane z njimi. Obstaja veliko dokumentacije o gumbih. Za zvok je poskrbel mp3 predvajalnik DFPlayer, priključen na poceni enojni zvočnik, ki sem ga vzel iz poceni priklopnega zvočnika. Imel sem nekaj težav s sklicevanjem na datoteke po imenih ali celo številkah (glej kodo), vendar na koncu ni bilo težko ugotoviti, kako to narediti. S tremi lučkami in 1 gumbom na vsaki od treh strani (levo, desno in spredaj) sem poskušal priti do idej za uganke. Končno sem se odločil za barvno uganko, utripajočo svetlobo in uganko za poslušanje zgodb. Za barvno uganko sta dve zunanji luči na vsaki strani nastavljeni na primarne barve. Notranja luč sprva ugasne. Predvajalnik pritisne gumb, da se vklopi in spremeni barvo svetlobe v pravilno sekundarno barvo. Če sta na primer rdeča in modra, morata biti notranja svetloba nastavljena na vijolično. Za utripajočo sestavljanko imam dve zunanji luči na vsaki strani škatle, ki utripata, koliko časa ustrezata njihovemu položaju. Od leve proti desni, 1, 3, 4, 6, 7, 9. Srednjo luč na vsaki strani je treba sinhronizirati s svojim položajem tako, da tolikokrat pritisnete njen gumb. Na koncu uganko osvoji lučka na položaju 1, ki enkrat utripa, lučka na položaju 2 dvakrat utripa, vse do lučke na položaju 9 pa 9 -krat utripa. Za poslušalno uganko se prebere posneta zgodba. Zgodba večkrat vsebuje besede LEVO in DESNO. Za dokončanje uganke je treba levi in desni gumb pritisniti v istem vrstnem redu kot zgodba. Poleg tega se luči in zvok uporabljata za označevanje, da je igralec uspešno rešil določene uganke, za podajanje kombinacij igralcem v zalogo in mu sporočiti, da je rešil celotno škatlo.

7. korak: Zaporedje predvajanja in koda

Predvajanje v škatli je zaporedno. 8 ugank je treba rešiti po vrsti. Čeprav obstajajo številne možnosti za naročanje ugank, sem s tem zaključil: Škatlo z ugankami se zažene tako, da igralec (ali vodnik po škatli, AKA jaz) hkrati pritisne levi in desni gumb. Barvne lučke sestavljanke svetijo in igralec mora ugotoviti, da mora na vsaki od treh strani postaviti sredinske luči s pravilno sekundarno barvo (oranžna, zelena, vijolična).

Po pravilni nastavitvi barv se laserji nad poštnim žepom vklopijo, igralec pa mora poiskati ogledala zunaj vida in jih uporabiti za usmerjanje laserskih žarkov na laserske senzorje.

Nato se začne uganka utripajočih luči. Igralec pritisne gumb tako, da srednja luč na vsaki strani utripa pravilno število krat, po zaključku pa se 1) odčita številka za kombinacijo ene od vrečk za dobavo in 2) svetijo UV luči.

Prva vrečka vsebuje lesene koščke tangrama. Igralec vidi UV-osvetljen obris sestavljanke tangram in dopolni obliko z lesenimi kosi. Ko je zgornji del postavljen, je uganka rešena in v bistvu se prikaže sporočilo, ki igralcu pove, naj pritisne sprednji gumb za nadaljevanje.

Ko igralec pritisne sprednji gumb, se uganka začne zgodba LEVO-DESNO. Zgodbo lahko znova predvaja tako, da znova pritisne sprednji gumb. Sčasoma spozna, da mora pritisniti levi ali desni gumb vsakič, ko zgodba pove eno od smeri.

Ko je pravilno zaključil zaporedje gumbov LEVO-DESNO, se objavi drugo sporočilo s kombinacijo druge vreče za dobavo. Tokrat vrečka vsebuje obtežene zanke za vrvice. Številke na zankah dajejo igralcu namige, da jih mora razdeliti na enake kupe. Ko na vsak trnek damo enako težo (pravzaprav meri le pravi trnek), se napoveduje druga kombinacija.

Tokrat zaloga vsebuje like z barvnim filmom in namige, da igralca pouči, kako naj like naroči. Igralec jih razporedi v pravilnem vrstnem redu, na koncu pa je objavljena zadnja kombinacija vrečke za dobavo.

Zadnja vreča vsebuje laneno tkanino z začetno-> končno črto, 5 drobnih magnetov in žeton z magnetom, skritim v dnu. Igralec premika žeton od začetka do konca, zadnja vrata pa so končno odklenjena, luči in zvoki pa sporočajo, da je igralec veliki zmagovalec.

S toliko vhodnimi senzorji in izhodi sem potreboval več zatičev, kot bi jih lahko zagotovili Arduino Uno ali Nano. Ultimate sem uporabil Mega zunaj blagovne znamke. Uporabil sem kombinacijo 1) spajkanja neposredno na senzorje in pozitivnih in negativnih žic ter 2) mostičnih zatičev, ki so bili potisnjeni neposredno v Mega. Ni mi bilo posebej všeč, kako se skakalni zatiči počutijo v Megi (nekako ohlapno), zato sem uporabil nekaj vročega lepila, da sem jim dal malo več podpore. In zaenkrat deluje in veselim se, da bo igralo več ljudi!

Sporočite mi, če imate kakšna posebna vprašanja o zalogah ali metodah, ki sem jih uporabil pri izpolnjevanju tega polja, in potrudil se bom odgovoriti.

Če vam je všeč ideja o uporabi Arduina za ustvarjanje ugank tipa Escape Room, priporočam, da se naročite na Playful Technology v YouTubu. Gostitelj, Alastair, je moj junak iz Arduina!

Če se vam je to zdelo zanimivo ali koristno, glasujte zame v natečaju Končaj že. Hvala za branje!