Zložljiva Blinky Light stvar: 15 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Navdih

Pred nekaj leti je imel brat briljantno idejo za izdelek, ki ga je poimenoval Blinky Light Thing. To je bil skoraj neuporaben pripomoček, ki je lastnika zabaval le s utripajočimi lučmi, vibracijami in nekakšnimi primitivnimi gibi (kot ena sama noga, na kateri bi se lahko zibal). V novem tisočletju bi bil podoben Pet Rocku. Nikoli ni uspelo.

Flash naprej do zdaj. Imel sem idejo za igro, ki vključuje utripajoče luči, piske in senzorje na dotik. Zdelo se je bolj praktično, a vseeno "stvar" z "utripajočimi lučmi", zato je bilo ime temu aparatu prisvojeno!

Kaj je Blinky Light Thing?

V nadaljevanju BLT je majhen ročni predmet (trenutno kocka), na katerem lahko igrate številne igre. Vsaka stran kocke lahko zasveti in zazna tudi dotik. Kocka tudi ve, v katero smer je usmerjena in lahko zazna gibanje.

Ampak tukaj je kul del (no, poleg utripajočih luči in vsega drugega..). Ima možnost komuniciranja z drugimi BLT -ji! To počne prek Bluetooth Low Energy ali BLE. To omogoča igre, ki vključujejo več kot eno kocko, in igre z več igralci.

Evolucija

Na začetku, ko me je navdihnil, sem si predstavljal veliko manjše kocke in jih je bilo kar nekaj. Hitro sem sklenil, da je to preveč zapleteno, da bi ga lahko uporabili kot prvi prototip, in se odločil za idejo, da bi imeli samo 2 večji kocki za dokazovanje koncepta. Prva zasnova je bila zgrajena kot trda kocka z akrilnimi stranicami, z vložkom, ki vsebuje elektroniko in plošče, nameščene na notranjem okvirju. Tudi v prvotni zasnovi bi vgrajene LED diode na igrišču za vezje osvetljevale stranice kocke s 'svetlobnimi cevmi' iz ukrivljenega akrila. Na splošno je bilo to zelo pametno, a verjetno tudi preveč zasnovano! Prišel sem do izdelave kocke, plošč in notranje strukture, preden sem spoznal, da je preveč zapleteno.

Vnesite: papir

V nekem trenutku na začetku skic sem vse komponente postavil na ravno risbo stranic kocke, samo zato, da bi si bolje predstavljal stvari. Veliko kasneje sem se vrnil k tej ideji in pomislil, morda bi jo dejansko lahko poravnal in jo nato "zložil". Mislil sem, da bi to lahko naredil z akrilnimi ploščami tako, da jih položim na ravno površino, pritrdim vse dele in nato vse skupaj "zložim" na svoje mesto.

Potem sem si kasneje mislil, zakaj ne bi le naredil prototipa iz papirja/kartona in ga dobesedno prepognil? Jaz sem se že igral z idejami o zložljivem računalniku in zložljivem robotu, zakaj ne bi tudi to?

1. korak: Seznam delov

Deli za eno samo Blinky Light Thing. NeoPixels je običajno na voljo kot 1 -metrski trak, kar zadostuje za izdelavo 2 kock z malo več.

2 odsevni trak iz kovinske folije - 3,38 USD

Akrilna folija 8 "x 10" - 3,38 USD

2 lista zaloge kartic, 8,5 "x 11" - 3,99 USD. Uporabil sem modro, vendar bi vsaka temna barva dobro delovala.

Circuit Playground Classic - 20 USD

Modul HM -10 BLE - 4 USD

Žica z majhnim premerom. Uporabil sem recikliran tračni kabel - 1,77 USD iz starega priključka za disketni pogon.

1 meter traku NeoPixel - 6 USD (30 LED, potrebujemo le 12)

3x držalo za baterije AAA - 140 USD

Tacky Glue - 1,29 USD ali drugo lepilo za papir

Vroče lepilo

Potrebna orodja

Odstranjevalci žice ali previdna uporaba britvice.

Akrilno točkovalno orodje ali ustrezno rezilo x-acto

Točkovalno orodje za karton ali dober kemični svinčnik

Sponke (olajša rezanje akrila)

Graver ali drugo orodje, podobno Dremelu.

Brusni papir z drobnim peskom

Bic vžigalnik (če želite ognjeno polirati akril)

Luknjač

2. korak: Kocka

Dokončani BLT je kocka, 2,5 "kvadratna. Ta velikost je bila dosežena kot dober kompromis, da je vsebovala Circuit Playground (2" krog) in akrilne plošče, držalo za baterije itd.

Strani kocke se lahko položijo na list kartona. Ali ste vedeli, da obstaja 11 različnih načinov za to? Nisem! Imel sem pa dodatne omejitve. Namestiti ga je bilo treba na list papirja/kartona standardne velikosti (8,5 "x 11") in zložiti se je tako, da se čim manj zmanjšajo ovinki v ožičenju. Vzorec, ki sem ga izbral, se skoraj popolnoma prilega pri izdelavi 2,5 -palčne kocke. Prav tako omogoča, da ima vsaka stran kocke zunanjost in pregib, ki tvori hrbtno stran vsake akrilne plošče.

To sem natisnil (vključno s png-jem in svg-jem za urejanje) na brizgalnem tiskalniku (ki lahko tiska do robov, za razliko od laserskega tiskalnika) in z nožem x-acto previdno izrezal. Lahko imate lasersko rezanje ali rezanje s Cricutom, če imate do njega dostop. Z enostavnim kemičnim svinčnikom sem označil črte, kjer se bo zložil.

Korak: Zažarevanje plošč

Vsaka stran kocke ima robno osvetljeno sijočo ploščo. Vsak je velikosti 2 -palčnih kvadratov, s približno 1/4 "dodatkom na eni strani. Ta dodatni del bo nameščen LED. Uporabil sem 0,08" debel akril iz Plaskolite, ki sem ga kupil pri Lowesu 8. x 10 listov. Na enem listu boste dobili vse dele za eno kocko. Te dele bi lahko lasersko odrezali pri servisu, kot je Ponoko, vendar sem to naredil ročno.

Za rezanje delov potrebujete orodje za točkovanje. Uporabil sem eno rezilo iz kompleta x-acto. Pod plastiko sem dal odtis delov in nato zarezal po črtah na vrhu. Najprej morate razmisliti, katere črte prekiniti, ker morate plastiko zlomiti od enega do drugega roba. Na primer, tega ne morete narediti, da naredite luknjo. Priporočam, da plastiko pritrdite na rob mize s črtno črto na robu mize. Potem se bo s hitrim pritiskom navzdol plastika zlomila. To pušča razmeroma gladek rob, vendar ga boste potem želeli čim bolj ravno obrusiti.

Vse robove nato obrusimo z brusnim papirjem s finim zrnatim peskom, da postanejo čim bolj gladki, prav tako pa rahlo zaobljeni, kar bo pripomoglo k temu, da se svetloba odbija v plastiki. Končno sem "plamensko poliral" robove s preprostim vžigalnikom Bic. Na enem robu (dolga dimenzija, IE, dodatnih 1/4 palca) sem brušil okrogel poševni rob, ki bo pomagal odsevati svetlobo proti preostali plošči. Namesto da bi LED pritrdili na rob, kar bi bilo pri tej zasnovi težko izvedljivo, se bodo svetleče diode pritrdile na drugo stran poševnine, poravnane s površino plošče.

Vzorci so vgravirani v plastiko z orodjem Dremel in majhnim okroglim brusom. Tako nastanejo površine, na katerih je mogoče odkloniti svetlobo, s čimer nastanejo žareči vzorci. Za najboljši sijaj želite vzorce na zadnji strani plošče. Plošče so nato podložene s preklopom, ki daje žarečim lastnostim večji kontrast. Za dodatno zadrževanje svetlobe sem uporabil nekaj folijskega traku okoli območja upogiba in okoli LED.

Verjetno bi dobili boljše rezultate s storitvijo, kot je lasersko rezanje in graviranje plošč Ponoko, vendar nisem bil dovolj potrpežljiv za ta prototip, zato sem to storil ročno.

Za svojo prvo kocko sem za vsako stran uporabil vzorec galifrejskih besed. Če ste ljubitelj znanstvene fantastike, boste takoj prepoznali, kaj je to, tudi če ne veste, kaj piše …:)

4. korak: Preklopite

Zdaj želimo pritrditi plošče. Ugotovil sem, da se lepljivo lepilo res ne drži na akrilu. Na koncu sem uporabil dvostranski trak. Šele ko sem dokončal kocko, sem spoznal, da se dvostranski trak prav tako sveti, zato ga ni dobro uporabiti na celotni hrbtni strani plošče, le pritrditi ga je treba na štiri vogale.

Upoštevajte razporeditev plošč tako, da jih lahko zložite in se na koncu pravilno namestijo. Pritiskala sem se okoli robov plošč, da sem jih zaprla s kartonom. Tacky Glue se tukaj odlično obnese, saj hitro zgrabi papir in ga drži.

5. korak: Senzorji

Za zaznavanje dotika ima vsaka stran kocke kapacitivni senzor. Ta je narejen iz folijskega traku, ki ga lahko preprosto kupite v trgovini z gospodinjskimi pripomočki, kot je Lowes. Običajno se uporablja v zračnih kanalih za tesnjenje kosov kanalov. Eno žico odstranimo na enem koncu in jo postavimo blizu roba senzorja, nato pa jo pritrdimo z drugim majhnim kvadratom folijskega traku. Trak je 2 cm širok, kar je popolne velikosti, in uporabite tri dolžine, da dobite vsak po dva senzorja na dotik.

Vsi senzorji so povezani skupaj in ozemljeni s krogom, izrezanim na sredini vsake plošče, in povezani z žico.

Tu je bilo pomembno eksperimentiranje. Najprej sem uporabil preprost kvadrat iz folije. To je delovalo v redu, ko se je neposredno dotikalo folije, vendar ni delovalo dobro ali sploh, ko je bilo za akrilom. Za naslednji poskus sem izrezal krog na sredini folije z razmikom približno 2 mm do preostale zunanje folije. Senzorska žica se poveže s središčem, medtem ko je zunanja folija ozemljena. To je delovalo precej bolje in je bilo občutljivo tudi za dve plasti plastike.

Vseh 5 senzorjev je enako, toda šesti senzor je tam, kjer je igrišče za vezje. Želel sem, da bi lahko še vedno uporabljali notranje LED diode na tej plošči, zato je bil narejen vzorec, ki je bil uporabljen za rezanje krogov v foliji in podloge za kartice.

Korak 6: Blinky svetlobni niz

V svoji prvotni zasnovi sem kupil posamezne LED 5050 SMT in jim spajkal žice. To je bilo nerodno in zapleteno, zato nastali niz ni ustrezal zloženi različici papirja, ki sem jo naredil. Tako sem kupil 1 meter dolžine NeoPixels s 30 slikovnimi pikami na meter. To je bil skoraj popoln razmik za dve slikovni piki na ploščo. Težava je v tem, da bi moral upogniti vrvico za vogalom, ne glede na to, kako sem postavil kocko. Upogib bi bil tudi sestavljen ovinek, ne le preprost pregib.

Lahko naročite trakove v obliki črke "S", ki naj bi bili tako zloženi, vendar nisem hotel čakati mesec dni, da bi jih naročil s porcelana. Tako sem dobil standardne trakove in previdno izrezal tri luknje, da sem dobil prožnejši trak. Tukaj bodite previdni, ker želite pustiti dovolj bakrenih sledi, da še vedno deluje. Izračunal sem, koliko moči bi trak porabil in s tem, kako široke morajo biti sledi, tako da moraš biti v redu, če je še vedno široka približno 2 milimetra.

Tudi z luknjami je malo težko postaviti trak na svoje mesto. Na polovici med vsako LED diodo ga zadrži blok vročega lepila. Ker je trak sijajen, ga lahko enostavno odstranite z vročega lepila, zato bodite previdni. Težko ga je videti, toda za vsako gubo sem vodilnemu traku dal rahlo navzgor "jamico", tako da se bo kocka zložila navznoter. To je potrebno, ker bi se sicer težko zložili, saj je trak preveč tog.

Tudi trak usmerite tako, da bo vhodni konec blizu plošče, kjer bo nameščeno igrišče za vezje. Tu boste morali spajati tri žice do konca traku.

7. korak: Napajanje

Uporabil sem 3 baterije AAA, da sem dobil 4,5 V, kar je več kot dovolj za napajanje Circuit Playground (ki bo to reguliralo na 3,3 V za modul BLE) in ravno dovolj za LED trak (v idealnem primeru 5 V, zato morda ne bodo biti čim bolj svetle, vendar dovolj dobre).

Z nekaj več zaloge kartic v zeleni barvi (samo za zabavo) sem okoli nosilcev baterij ustvaril preprosto škatlo. Uporabil sem 2 x AAA držalo in še en sam AAA nosilec, ker sem imel to pri roki. Škatla z držalom za baterijo bo varno pritrdila baterije in končni kocki dodala še nekaj moči.

8. korak: Vezja

Za nadzor kocke sem uporabil igrišče Adafruit Circuit. Ti so dražji od Arduino Nano ali Pro Mini, vendar imajo veliko vgrajenih dobrot, kot sta merilnik pospeška in zvočnik, mikrofon in dva gumba. Na krovu je tudi 10 NeoPixels. Prvotno sem nameraval uporabiti akril za ustvarjanje svetlobnih cevi, ki bi se upogibale v notranjosti kocke, da bi svetlobo preusmerile na vseh šest strani. To se je preveč zakompliciralo in na testih se je zdelo, da svetloba ne bo dovolj svetla, zato sem se odločil za trak NeoPixel. Vgrajene slikovne pike bodo uporabljene za druge kazalnike.

Modul HM-10 za serijsko komunikacijo potrebuje 3,3v ravni, in ker Circuit Playground deluje tudi pri 3.3v, ni težav pri neposredni povezavi. Če bi uporabili drugo vrsto Arduina, kot sta Nano ali Pro Mini, ki deluje pri 5V, bi želeli to napetost na vhodu RX na HM-10 zmanjšati z nekaj upori (delilnikom napetosti).

Ker za komunikacijo med kockami uporabljamo modul Bluetooth, nam ostane le šest V/I linij, po ena za vsak kapacitivni senzor za stranice kocke. To ne pušča nobenega V/I za zunanje NeoPixels. Zaradi strogega časa, ki je potreben za programiranje NeoPixels, se lahko izognemo uporabi enega zatiča za slikovne pike in senzor. Senzor občasno preverjamo in po potrebi z zatičem programiramo slikovne pike. Piksli senzorja v resnici ne opazijo, senzorju pa seveda ni mar za programske impulze. Teoretično senzor liniji doda kapacitivnost, ki bi lahko vplivala na slikovne pike, vendar se zdi, da ni dovolj, da bi povzročila težave.

Kaj pa se zgodi, je vprašanje kodiranja. Ker je kapacitivni senzor vhod, koda nastavi pin na način vnosa. Ko poskusite nadzorovati NeoPixels, ne deluje. Preprosta ročna nastavitev nožice v način izhoda odpravi težavo.

Diagram Fritzing prikazuje modul bluetooth HC-05, v resnici pa uporabljamo modul HM-10 BLE, ki ima enak pinout. Prikazuje tudi 4 baterije AAA, vendar smo potrebovali le 3. Končno, kapacitivni senzorji niso vnaprej izdelani, ampak so narejeni iz folijskega traku … diagram služi predvsem za prikaz, kako se vse poveže. Žice so združene, da prikažejo, kako je bil tračni kabel uporabljen.

9. korak: Modul BLE

Konfigurirati moramo brezžični modul BLE. Najlažji način za to je preprost programer FTDI, ki se običajno uporablja tudi za programiranje Arduinovih, ki nimajo vgrajenega USB -ja (na primer Pro Mini, na primer). Te lahko kupite za le nekaj dolarjev. Povezave Gnd in Vcc boste želeli povezati z modulom BLE ter povezavami RX in TX, vendar sta ti zamenjani. Torej RX na eni plošči gre na TX na drugi plošči. To je smiselno, ker ena plošča na drugo ploščo prejema.

Ko priključite USB FTDI v računalnik, bi se morali povezati z njim prek serijskega monitorja v Arduino IDE (uporabljam spletno različico na naslovu https://create.arduino.cc/editor). Baud morate nastaviti na 9600, če še ni.

Če želite zagotoviti, da deluje, vnesite:

NA+IME?

in pritisnite gumb Pošlji. Morali bi dobiti odgovor s trenutnim imenom naprave (+IME = karkoli). Moj se je sprva imenoval BT-05, ki je drugačen modul (AT-09 *) kot standardni HM-10, vendar na fotografiji vidite, da sem ga že preimenoval v BLT (ime je omejeno na 12 znakov. "Blinky Light Thing" ne bo delovala). Če ga želite preimenovati, vnesite:

NA+IME = BLT

In potem sem ga moral ponastaviti, da se je prikazalo ime:

AT+RESET

Ker izdelujemo več kock, ki se morajo med seboj pogovarjati, mora biti ena od kock "glavni" (ali "osrednji" v specifikacijah BLE) in nadzirati/govoriti z drugimi kockami ("sužnji" ali "zunanje naprave")). Če želite to narediti, moramo za glavno enoto poslati te ukaze (moduli so privzeto podrejeni/periferni).

AT+IMM0

PRI+VLOGI1

To pove modulu, da se samodejno poveže (prvi ukaz) in nato postane "osrednja" naprava (drugi ukaz).

* Opomba

Moji moduli so bili moduli AT-09 (večja "prelomna" plošča) z nalepljenim HM-10 (manjša plošča). Dejanski čip, ki opravlja vse delo, je Texas Instruments CC2541. Teh modulov je veliko različic, zato bodite previdni pri naročanju. Želite najti pristne module Jinan Huamao.

Moja je vsebovala tudi vdelano programsko opremo, ki je nisem mogel prepoznati, zato se ni odzvala na skoraj vse zanimive ukaze AT. Moral sem ga znova namestiti na vdelano programsko opremo Jinan Huamao (https://www.jnhuamao.cn/download_rom_en.asp?id=). Če imate enega od teh, je tukaj postopek, kako ga "popraviti", (https://forum.arduino.cc/index.php?topic=393655.0)

10. korak: Končno ožičenje

Za končno ožičenje sem uporabil recikliran tračni kabel iz starega priključka za disketni pogon. Tu bi delovala vsaka tanka žica, vendar je s tračnim kablom lažje vzdrževati stvari čiste in organizirane. Tračni kabel je dovolj prilagodljiv, da se po potrebi upogne in zapogne.

Uporabil sem pike vročega lepila, da sem zadrževal stvari, ponekod pa le še folijski trak. Krožno igrišče je pritrjeno z drugim zloženim kosom kartona.

11. korak: Testiranje

Preden kaj dokončate, vedno preizkusite stvari, da vidite, kako deluje (če deluje!).

Še preden sem sploh kaj sestavil, sem hotel preizkusiti senzorje in tudi LED niz. Ker je treba en pin deliti med nizom LED in enim senzorjem, sem to prvo preizkusil. Tu sem odkril, da ne deluje, ampak da je bil razlog le v tem, da je bilo treba po uporabi senzorja deljeni pin nastaviti nazaj na izhodni pin.

Prvi senzor, ki sem ga preizkusil, je bil preprost kvadrat iz folije. To je delovalo, vendar ni občutljivo. Krožno igrišče je konfigurirano tako, da omogoča kapacitivni dotik neposredno na blazinice (z manjšim uporom). Na žalost za večjo občutljivost potrebujete večjega upora, vendar ne moremo spremeniti tega, kar je že na plošči. Pri drugem testu sem uporabil krožni senzor na sredini kvadrata folije s približno 2 mm odstranjene folije, preostanek folije pa ozemljen. Tako je nastalo veliko bolj občutljivo tipalo, ki je delovalo tudi za akrilnimi ploščami.

Žal sem po tem, ko sem vse sestavil, a še vedno v "ploski" obliki, znova preizkusil senzorje in niso delovali dobro, kar je zahtevalo neposreden dotik folije. Verjamem, da je to posledica parazitske kapacitivnosti v tračnem kablu, česar nisem upošteval.

12. korak: Preoblikovanje senzorja

Prva stvar, ki sem jo poskušal, je bila ublažiti učinke parazitske kapacitivnosti. S tračnim kablom sem spoznal, da so vse žice senzorja tik ena poleg druge, kar ustvarja večjo kapacitivnost. To je povzročilo, da sta najdaljša dva senzorja delovala skupaj, IE sem lahko pritisnil na enega in dobil enako odčitavanje na katerem koli vhodnem zatiču. Če pogledam nazaj, bi lahko uporabil več žic v tračnem kablu z ozemljeno žico med vsako žico senzorja. Na tej točki nisem želel vsega ponovno povezati, zato sem prišel do pametne rešitve.

Namesto namenske ozemljitvene žice bi lahko vse nožice senzorja spremenil v izhode z logično vrednostjo 0, kar pomeni, da bi bili ozemljeni. Potem bi bil tisti senzor, ki sem ga želel prebrati, edini vhod. To bi ponovili za branje vsakega senzorja. To je zelo pomagalo le z malo dodatnega programiranja!

Poleg tega sem ločil žice od modula BLE stran od žic senzorja, tako da niso motile.

Kljub temu senzor ne bi zaznal dotika za akrilnim zaslonom. Nazadnje sem se odločil, da vgrajeno zaznavanje kapacitivnosti vezja igrišča preprosto ne bo delovalo. Zasnovan je bil za neposreden dotik, zato ima na vsakem vhodu upor z 1 megom. Ker tega ne morem spremeniti in ni bilo na voljo več nožic, sem moral zaznati kapacitivnost le z enim zatičem in zunanjim uporom.

Vsakemu vhodu sem dodal upor 10 megahmov, priključen na pin 3.3V in preklopil na knjižnico kapacitivnega senzorja, ki deluje na enem samem pinu. Senzor je zato občutljivejši, ker se zaradi višjega upora počasneje polni, kar omogoča natančnejše merjenje.

13. korak: Koda

Koda je tisto, zaradi česar vse to deluje. V mislih imam več iger za to kocko, pa tudi za več kock. Trenutno imam implementirano samo simon podobno igro. Kodo najdete tukaj:

Korak 14: Zadnji pregib

Zdaj, ko imamo vse priloženo in preizkušeno, lahko naredimo zadnje gube, ki to 2D stvaritev spremenijo v 3D kocko. Začenši z dolgo dimenzijo sklopa, zložite tri notranje gube in nato jeziček vstavite v režo, ki tvori glavno telo kocke. To lepite s Tacky lepilom. Nato zgornjo ploščo (tisto s krožnim igriščem) zložite na kocko in jezičke vstavite v reže. To morate posneti, ker jo boste verjetno morali odpreti za namene ponovnega programiranja.

Zadnje strani, ki deluje kot pokrov za baterije, ne bi smeli lepiti, vendar za pritrditev potrebuje nekaj traku ali kaj podobnega. V poznejši zasnovi bi lahko imel zaklepni jeziček, ki bi se vstavil v glavni jeziček, da bi ga držal na svojem mestu, tako kot uporablja veliko paketov izdelkov.

Zdaj bi morali imeti popolnoma funkcionalno Blinky Light Thing!

Korak 15: Prihodnost

To je bil prototip Blinky Light Thing. Cilj je narediti več kock. Kocke bodo lahko komunicirale med seboj in omogočile igre z več kockami in / ali več igralci. Končna zasnova bi morala biti lepa lasersko izrezana akrilna kocka ali po možnosti 3D tiskano ohišje z akrilnimi ploščami. To bi rad naredil kot komplet in naj bo dovolj preprost za izdelavo za otroka. LED, senzorska vezja bi lahko vgradili na prilagodljivo tiskano vezje, da bi bilo njihovo izdelavo veliko lažje.

Ali kdo ve, morda bi ga lahko izdelali kot igračo? Moram se preizkusiti z ljudmi, da vidim, kaj mislijo. Že kot prototip imam več otrok in odraslih, ki se želijo igrati z njim in sprašujejo, kaj je to.