Generator kock: 12 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

Ta navodila so za moj večji projekt, ki sem ga zaključil v okviru svojega tečaja IGCSE Sistemi in kontrole. Prejel je oceno A* in vodil vas bom skozi to, kako to narediti v tem navodilu. Za dokončanje tega projekta je potrebno dostojno znanje o elektroniki in izkušnje z Arduinom in njegovim IDE.

Ozadje

Zaradi zmanjšanja priljubljenosti družabnih iger in razcveta elektronike se morda zdi težko sedeti in igrati brez vmešavanja pripomočkov. V tem konkretnem primeru bi moja stranka, učiteljica kluba Warhammer, raje uporabila fizične kocke kot spletno v svojem klubu. Težava je v tem, da ne more imeti kock s 100 stranicami, zato se mora zateči k uporabi spletnega simulatorja kock. Tu se odpre priložnost za ta izdelek.

Čeprav se velikost trga, na katerega je namenjen ta izdelek, zmanjšuje, potreba po njem še vedno obstaja. Družabne igre postajajo značilnost preteklosti, pojavljajo pa se spletne in elektronske igre. V tem primeru moj izdelek zmanjša potrebo po telefonih ali internetu med igranjem na mizi, zaradi česar se igralci manj počutijo ločene od dejanske igre. Sistema, ki jih bo uporabljal, sta 4511 IC in mikrokrmilnik Arduino Nano. Ta projekt bo moral uporabiti mikrokrmilnik, ker bi bilo brez njega vezje preveč neučinkovito.

Funkcija

Izdelek uporabniku omogoča izbiro številke med 0 in 100 z uporabo dveh vrtljivih stikal na levi strani naprave. Ta številka je uporabniku prikazana preko dveh 7 segmentnih prikazov neposredno nad vrtljivimi stikali kot povratne informacije. Potem, ko uporabnik pritisne gumb za premik, se naključno število med 0 in izbrano številko zvije in prikaže na 7 segmentnih zaslonih na desni strani naprave.

1. korak: vezje

Zgornji poenostavljeni diagram vezja prikazuje vse potrebne vhode in izhode Arduino, ki jih je treba uporabiti kot referenco za poznejše korake v projektu.

Kako deluje vezje?

Uporabnik najprej vnese število strani, ki jih želijo imeti kocke, tako da uporabi dve vrtljivi stikali, od katerih ena nadzoruje 10 -mestno mesto, druga pa 1 -mestno mesto. Ta številka je prikazana s povratnimi informacijami na prvih 7 segmentnih tiskanih vezjih, kar uporabniku olajša razumevanje izbranega števila.

Uporabnikov decimalni vnos se na rotacijskem tiskanem vezju pretvori v binarni format in pošlje v Arduino Nano. Nano bo nato izbral naključno število med 0 in izbrano številko. Te informacije bodo nato poslane v binarnem formatu na drugo 7-segmentno tiskano vezje, ko pritisnete stikalo Push-To-Make (Roll).

Za lažje razumevanje, kako ta izdelek deluje, sem spodaj priložil kodo Arduino.

2. korak: tiskana vezja

Račun za materiale:

• 470 ohmski upori x28
• 10K ohmski upori x22
• CD 4511BE x4
• 7 segmentni zaslon (zelen, CC) x4
• Dioda 1N4002 x44
• Vrtljivo stikalo (1P12T) x2
• Preklopno stikalo (vklop-izklop) x2
• Potisni za izdelavo x1
• Arduino Nano x1
• LED zelena x2

Z uporabo Autodesk Eagle v računalniku sem oblikoval shemo vsakega tiskanega vezja, kot je prikazano na zgornji fotografiji. Po shematski zasnovi sem dal PCB -je (2x 7 -segmentno PCB, 1x rotacijsko PCB) izdelati na Kitajskem in jih odpremiti.

Gerberjeve datoteke najdete tukaj (spodaj priložene datoteke Eagle)

Spajkalne komponente

Pred spajkanjem poskrbite za dobro prezračevanje in zaščitna očala. Prav tako se morate prepričati, da vse komponente usmerite in postavite v pravilen položaj, preden jih spajkate na ploščo. Z likalnikom bodite hitri, saj predolgo držanje na čepu lahko povzroči izgorevanje IC. Prepričajte se, da je vsaka kontaktna točka varno pritrjena na ploščo s spajkanjem in da ni suhih spojev.

Izrezovanje lukenj

Najprej sem označil luknje na vsakem tiskanem vezju in jih poravnal, da se prepričam, da so pravilno označene. To je bilo storjeno z uporabo kvadrata try, markerja in ravnila. Po označevanju lukenj sem uporabil jekleno objemko, da sem pritrdil tiskano vezje in izvrtal 4x 2 mm luknje v vsaki plošči, nato pa potrebne 3 mm luknje, da preprečim razpokanje materiala TRFE.

Ta korak je pomemben, saj vam bo kasneje omogočil ustrezno pritrditev tiskanih vezij na ohišje.

3. korak: Vezje + Testiranje

Naloge

• Preverite vse povezave tiskanega vezja.
• Nastavite celotno vezje.
• Za preskus preizkusite kodo skozi vezje.
• Če ne deluje, odpravite težavo in ponovite.

Nadzor kakovosti: Z uporabo nastavitve kontinuitete na multimetru sem preveril vsako skladbo in komponento, da bi odkril in odpravil vse kratke stike, ki bi lahko vplivali na delovanje vezja. Če je bila ugotovljena kratka napaka, so bili za rešitev težave sprejeti naslednji koraki.

1. Prepoznajte kratko - prepričajte se, da je kratka res težava in da obstaja, saj večkrat, ko se toplota nanaša na bakrene blazinice, večja je verjetnost, da se bodo stopili, poškodovali ali neprevedli.

2. S spajkom za spajkanje nežno segrejte spoj in sesajte tekoči spajk. Ponavljajte, dokler ni odstranjena vsa spajka. Če spajka ne odlepi, uporabite spajkalni stenj, da ga poskusite absorbirati.

3. Na koncu oba spoja ponovno spajkajte previdno in z minimalnim spajkanjem, vendar dovolj, da je spoj varen in prevoden.

Nalaganje kode:

Če želite naložiti kodo v Arduino Nano, najprej prenesite Arduino IDE. Nato prenesite ta gonilnik Arduino Nano in ta gonilnik FTDI.

Nato s kodo iz 1. koraka jo naložite prek kabla USB na mikro-USB v Arduino Nano. Vezje bi moralo zdaj delovati. Če ne deluje, začnite odpravljati težave tako, da dvakrat preverite vse komponente in povezave.

Dodatna LED

Če pozorno pogledate 7 -segmentno ploščo PCB, boste opazili, da obstaja reža za LED. Ta LED dioda sveti, ko je prikazana številka 100 in bi na sedmih segmentnih zaslonih prikazala dva 0. Če želite to narediti, uporabite dva vrata NE in dva vrata IN v konfiguraciji, ki bo sprožila LED, ko nista vhoda v IC 4511.

4. korak: uporabniški vmesnik

Naloge

• Oblikujte uporabniški vmesnik s programom Adobe illustrator.
• Lasersko izrežite uporabniški vmesnik in se prepričajte, da se ujema s komponentami vezja. Na uporabniški vmesnik vgravirajte obliko orla Warhammer.
• Spray barve design siva/srebrna.

Material: Črni akril

S programom Adobe Illustrator sem oblikoval uporabniški vmesnik v skladu z dimenzijami, navedenimi na zgornji sliki (kliknite za več slik). Nato sem to oblikovalsko datoteko izvozil v laserski rezalnik in izrezal kos akrila.

Potem, ko sem pustil plastično folijo na akrilu, sem razpršeno pobarval vgravirane dele akrila v srebrno/sivo barvo. To je bilo storjeno večkrat (4-krat z 10-minutnimi intervali), da bi zagotovili krepko in jasno sliko. Ko sem vse pustila, da se posuši, sem odlepila plastično plast in se prepričala, da ni nepravilnosti.

5. korak: Stranske plošče

Naloge

• Zbirka jasenovega lesa.
• Pri rezanju potegnite vse rezalne črte na kos lesa za vodilo. Za ohišje izrežite levo in desno stran.

Materiali

1. Jasenov les 135 mm (š) x 300 mm (d) x 10 mm (d)

Naslednji korak tega projekta in morda najbolj zapleten del ohišja so stranske plošče. Najprej z zgornjimi meritvami označite oba stranska kosa na 10 mm debelem kosu jasenovega lesa. S tračno žago izrežite splošno obliko kosov.

Nato z usmerjevalnikom (usmerjevalnim strojem) izrežite utore, prikazane na zgornjih shemah. Obstajata dva žleba širine 10 mm x debeline 5 mm. in en utor 3 mm (širok) x 150 mm (dolg) x 5 mm (globok) pod kotom 50 stopinj.

Dokončanje

Za odpravo manjših napak pri poravnavi površin ali ostrih robov uporabite drobni brusni papir, da jih prelepite, da jih zgladite, kar jim daje lepo estetsko privlačnost. Profesionalnost je ključna.

Korak 6: Zgornje, spodnje in zadnje plošče

Naloge

• Izrežite zgornjo palico.
• Izrežite spodnjo ploščo.
• Lasersko izrežite hrbtno ploščo, potem ko ustvarite datoteko adobe illustrator za laserski rezalnik.

Zgornja plošča (material: pepel)

Zgornja plošča je zapleten kos, saj vključuje kot 50 stopinj na eni strani. Če želite izrezati ta kos, najprej označite splošno obliko bloka z uporabo zgornjih dimenzij in poskusnega kvadrata. Nato ustvarite kot, tako da nastavite kot nagiba platforme tračne žage na 50 stopinj. Od tam prerežite vzdolž ene strani pravokotnika, da dobite poševno stran.

Poleg tega izravnajte ploščad, da lahko s tračno žago izrežete ostale tri strani pravokotnega zgornjega dela.

Spodnja plošča (material: pepel)

Spodnjo ploščo je enostavno izrezati s tračno žago, saj je pravokoten blok iz lesa Ashwood z dimenzijami 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Zadnja plošča (material: akril)

Z Adobe Illustratorjem sem oblikoval hrbtno ploščo (135 mm x 230 mm) skupaj z režo za kabel za napajanje in stikalo za vklop / izklop skupaj z luknjami za vijake, kot je prikazano na zgornjih shemah. Nato sem to datoteko izvozil v laserski rezalnik in jo dal izrezati.

S svinčnikom in ravnilom označite 4 luknje (po 2 na vsaki strani) za luknje za vijake (premer je odvisen od vijaka, ki ga uporabljate). S sredinskim udarcem in kladivom naredite vdolbino nad vsako od teh lukenj in na koncu z ustreznim svedrom z ročnim svedrom izvrtajte vse 4 luknje.

Nato sem sledil istim korakom za brizganje črk na akril kot v 4. koraku. Nazadnje sem s svedrom za umivalnik šel skozi vsako luknjo za vijak, da sem zagotovil, da bodo glave vijakov poravnane z akrilno površino, ko sestavljen.

Močna elektronika:

Vhodno napajanje mora biti okoli 5V. Ko je napeljava skozi luknjo za napajanje na zadnji plošči, mora biti pozitivna žica speljana skozi stikalo za vklop, tako da lahko uporabnik nadzoruje napajanje izdelka. Pozitivni priključek stikala je treba nato priključiti na V (v) zatič na Arduinu, negativni kabel/GND pa na Arduino GND (v).

7. korak: Lepljenje in vpenjanje

Zdaj, ko so vsi kosi ohišja izrezani, jih moramo sestaviti. Vsi deli so navedeni spodaj:

• 2x stranske plošče
• 1x zgornja palica
• 1x spodnje mesto
• 1x uporabniški vmesnik
• 1x zadnja plošča

V tem koraku so kosi, ki jih bomo zlepili skupaj:

• 1x zgornja palica
• 2x stranske plošče

Zelo pomembno je, da so ti kosi in ti kosi le zlepljeni drug na drugega. Spodnja plošča je prikazana na zgornjih slikah, vendar NI prilepljena na stranske plošče. Nameščen je samo kot vodilo in za pozicioniranje.

Koraki:

1. Kose razporedite po vrsti in zagotovite, da jih je mogoče vse skupaj pravilno namestiti in namestiti. Če temu ni tako, bodisi zapišite problematičen del, dokler ne deluje, ali ga predelajte.

2. Na ključne kontaktne točke nanesite majhen, vendar primeren sloj PVA lepila. V tem primeru bi bile te točke zgornji popustni spoj na obeh stranskih delih.

3. Združite vse kose z uporabo spodnje plošče kot vodila, ki pomaga držati stranske plošče in zgornjo palico.

4. Za pritrditev kosa v tej konfiguraciji uporabite eno ali dve sponki, dokler se lepilo ne posuši in spoji niso varni.

8. korak: Vrtanje

Skupaj je v Ashwoodu izvrtanih 8 lukenj. Vse luknje je treba izvrtati s svedrom 2,5 mm.

Najprej sem pritrdil ohišje, da bi zagotovil, da se med vrtanjem ne premakne za nadzor kakovosti. Nato sem z ravnilom in svinčnikom označil vseh 8 lukenj, ki jih je bilo treba izvrtati zadaj in spodaj. S sredinskim udarcem in kladivom s kemičnim svinčnikom sem vsako točko vdolbel, da sem vodil sveder. Na koncu sem z ročnim vrtalnikom in 2,5 -milimetrskim svedrom izvrtal vsako luknjo.

Ko sem izvrtal luknje skozi akrilno zadnjo stran in leseni spodnji del, sem s svedrom za umivalnik ustvaril odprtino za vsako luknjo. To je bilo potrebno, saj sem s samoreznimi vijaki spojila zadnje in spodnje dele z ohišjem. To je pomenilo, da bi bila s temi vdolbinami v umivalniku glava vijaka poravnana s površino materiala, v katerega je bila privita, kar ji daje lep videz in varno zunanjost.

9. korak: Brušenje in zaključna obdelava

Brušenje nečistoč

Ko smo ohišje zlepili skupaj, sem najprej uporabil grob brusni papir, da sem se znebil morebitnega presežka posušenega lepila ali očitnih težav s poravnavo. Nato za nadzor kakovosti. Prešel sem na drobnejši brusni papir in pregledal vse površine, da bi zagotovil gladko končno obdelavo.

Nanos zaključka: pohištveni vosek

Nazadnje, da bi les iz pepela dobila lep zaključek in občutek, sem se odločila, da površino povoskam. S krpo za poliranje sem 4 -krat večkrat nanesel pohištveni vosek na vsako zunanjo površino lesa in vmes 30 -minutno sušenje za kontrolo kakovosti. To je bilo za nadzor kakovosti, ki je zagotovil, da je bil vsak centimeter lesa pravilno prevlečen in imel enako teksturo.

10. korak: Zavarujte elektroniko na ohišju

Materiali

• 12x vijaki M4
• 12x matice M4
• 12x najlonske podložke M4

Zgoraj pritrdim tiskane vezje na uporabniški vmesnik z vijaki, maticami in najlonskimi podložkami. Uporabil sem najlonske podložke, ker niso prevodne in zato ob stiku z mojim tiskanim vezjem ne bodo ustvarile kratkih hlač. Po priključitvi tiskanih vezij sem z vrtalnikom in izvijačem pritrdil hrbtne in spodnje plošče na zadnje ohišje. Ta postopek izvajajte previdno, saj je elektronika lahko precej občutljiva.

Če se spajkalni spoji zlomijo ali razpadejo, jih morate nujno popraviti in nato nadaljevati. Pred in po pritrditvi na ohišje obvezno preizkusite vezje, da zagotovite, da je vse v brezhibnem stanju.

11. korak: Postavite stanovanje skupaj

V tem zadnjem koraku vzemite uporabniški vmesnik in ga potisnite navzgor po utorih stranskih plošč v ohišje. Nato postavite spodnjo ploščo pod ohišje med sponi dveh stranskih plošč. Poravnajte luknje za vijake in z izvijačem vstavite vse 4 vijake (po 2 na vsaki strani), da pritrdite ploščo.

Zadnji korak je pritrditev zadnje plošče na ohišje. To naredite tako, da poravnate luknje za vijake, nato pa v vsako lego vstavite 4 samorezne vijake za les in preverite, ali so tesno prilegajoči.

Na koncu lahko z drobnim brusnim papirjem in pohištvenim voskom odpravite vse napake. Če je pri poravnavi prišlo do napak, obiščite prejšnje korake. Če med tem postopkom potrebujete pomoč, lahko svoja vprašanja objavite v spodnjem razdelku za komentarje.

12. korak: Končali ste

Bravo pri zaključku projekta! Uživajte!