Digitaalne aardelaegas: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Õpin mängu- ja interaktsioonitehnoloogiat Utrechti kunstiülikoolis. On üks projekt nimega "Kui see siis see", kus teil palutakse luua interaktiivne toode. Peate kasutama Arduinot, kujundama huvitava interaktiivse elemendi ja ehitama selle ümber kena ja professionaalse välimusega prototüübi. Mul oli sellesse projekti minnes selgeid isiklikke soove: tahtsin õppida keevitamist, tahtsin programmeerida C/C ++ programmis ja tahtsin juhtida 14-segmendilist ekraani, mis oli minu ümber igavesti lebanud. Mul kulus paar nädalat, enne kui jõudsin ideeni, mis need kokku sidus, kuid lõpuks jõudis see minuni: ma kavatsen teha rindkere, mille peate avama koodiga, kuid mitte ühegi koodiga. Rõhuandurit loetakse pidevalt ja näidatakse ekraanil, rindkere avamiseks peate jõudma õigele numbrile ja kolm korda seda kinnitama.

Ma tahtsin, et rinnal oleks mingi kaasaegne-tööstuslik välimus, nii et minu materjalivalik oli teras ja puit.

Lõppkokkuvõttes olen ma väga rahul sellega, kuidas see muutus! Kirjutasin allpool toodud sammud, et saaksite seda uuesti luua või isegi täiustada! Lõbutse hästi!

Samm: Koostisosade kogumine

Enne alustamist vajame mõningaid osi. Siin on täielik nimekiri:

Korpus:

• 350 cm ruudukujuline terastoru, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0,9cm vineerpaneelid (kõige tõhusam viis on lõigata laud, mis on suurem kui 52x72cm kuueks tükiks, kuid veenduge, et teil oleks puidujääke!)
• 1x 26x22x0,9cm vineerpaneel
• 90cm 22x30mm puit (lõigatud tükkideks 26cm, 2x 18cm ja 2x 12cm)
• Väikesed hinged
• 2x akordsilmused
• Kruvid: 4,0x16, 4,0x20, 4,0x25, 3,0x12 (igaühest umbes kümme, sealhulgas mõni varuosa)
• Poldid: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (igaühest umbes kümme, sealhulgas mõni varuosa)
• Pähklid: M3, M6, M10
• Käepide
• 2x 8 cm 25x4 mm terasvardad

Elektroonika:

• Nupp
• LED punane
• LED sinine
• Jõutundlik takisti
• Lukustiilis solenoid (minu oma on 12V 650mA mudel)
• HDSP-A22C 14-segmendiline ekraan
• MCP23017 Digitaalne I/O laiendaja
• 15x takisti 470
• 3x takisti 1k
• 6x takisti 10k
• Diood 1N4007
• 2x BC547B transistor
• 2x transistor BC557B
• TIP31A transistor
• 12V 1A seinaadapter

2. samm: rindkere ehitamine - terasraam

Rindkere on 30 cm suur kuubik, mis on valmistatud terasest torudest ja puitpaneelidest. Garaažist leidsin toredad ruudukujulised torud suurusega 20x20 mm 2 mm paksuste seintega. Seinad peavad olema piisavalt paksud keevitamiseks ja M3 poltide keermestatud aukude koputamiseks. 2 mm on selleks ideaalne paksus. Loomulikult võite selle jaoks kasutada mis tahes terastorusid, kui teil on paremaid ideid.

Kõige elegantsem viis raami ehitamiseks on teha kaks ruutu 30x30 cm ja seejärel ühendada need kaks ruutu, kasutades 26 cm (30 - 2*2) torusid. Ruutude tegemiseks lõigake pikad terastorud diagonaalselt kaheksaks tükiks. Tükkide otsad tuleks lõigata 45 -kraadise nurga all üksteise poole. Tüki pikad otsad on 30 cm. Paigaldatud sae kasutamisel on tera lihtne 45 kraadi pöörata ja toru iga detaili järel pöörata. See raiskab kõige vähem materjali. Kui teil on kaheksa diagonaalselt lõigatud tükki, on aeg lõigata veel neli sirget. Nende tükkide pikkus on 26 cm.

Seejärel lõigake kümme tükki umbes 6 cm läbimõõduga 20x4 mm terasvardast. Need on puitpaneelide kinnituskohad.

Kui kogu metall on valmis, on aeg keevitada. Kõige raskem osa on siin lõigatud torude vooderdamine. Alustame ülemise ja alumise ruuduga. Võtke diagonaaltükid ja joondage need puutükile ruudukujuliseks. Näpunäide on kasutada umbes ruudukujulist umbes 30 cm suurust plaati, et saaksite servade nurkadel langeda, kui asetate need puiduga võrreldes 45 -kraadise nurga alla. Kinnitage need mõne klambriga ja veenduge, et metall puutuks kokku kõikides nurkades, et elekter saaks keevitamise ajal voolata igast tükist teise. Kui te pole kunagi varem keevitanud, on nüüd aeg natuke harjutada, sest kui te selle sassi ajate, saate kõik seni tehtud. Igatahes keevitage tükid nurkades kokku (ma otsustasin seda teha seestpoolt) ja olete nüüd esimese osa lõpetanud! Teist ruutu on lihtsam joonistada, kuna saate selle lihtsalt esimese peale asetada. Keevitage need ka kokku. Kui kõik läks õigesti, peaks teil nüüd olema kaks identset terasruutu.

Siinkohal tahate kinnitada puidu kinnituskohad. Ma kasutasin iga paneeli jaoks kahte tükki kuubi vastaskülgedel. Valisin konkreetse mustri, et ükski tükk ei jääks kaane teele ja et ma ei peaks kahte serva samale servale paigaldama. Saate seda teha mis tahes meelepärasel viisil, kui serv, kus solenoid lukustatakse, puudub.

Siinkohal võtsin ka terasest puhastamiseks kinnitatud terasharjaga lihvimisvahendi. Baaridel oli roostes laike ja ma leidsin, et see andis neile kena välimuse.

Terasraami ehitamise lõpetamiseks peame ühendama ainult need kaks ruutu, mis meil praegu on. Lihtsaim viis on asetada need püsti tasasele pinnale ja panna nende vahele kaks 26 cm torust. Täiendav kätepaar on nende kinnitamisel väga kasulik. Keevitage see kokku ja korrake seda teise poole jaoks.

Kui kõik läks õigesti, peaks terasraam olema juba tehtud!

3. samm: rindkere ehitamine - küljed ja kaas

Rindkere viimistlemiseks peame külgedele lisama puitpaneelid. pidage meeles, et elektroonika on kaanesse peidetud, nii et vajate natuke rohkem plaati kui ainult 6 tükki 26x26 cm. Isetegemise poes oli neil 122x61cm, mis oli ideaalne. Valisin natuke õhema puidu, kui algselt kavatsesin, kuid see nägi lõpuks parem välja kui paksem puit. Kui terastoru on 2 cm lai, ümarate nurkadega ja kinnitus on 4 mm lai, jääb teile paneeli jaoks umbes 10 mm, säilitades samal ajal hea välimuse. Leitud plaadid olid 9 mm paksused, nii et see oli täiuslik.

Lõika plaadid kuueks 26x26 cm suuruseks paneeliks. Kui keevisõmblus on pisut suur, peate nurgad ära lõikama. Kui teil on plaadid, asetage need raami. Mugav on sildistada, kumb kuhu läheb. Märkige puidu keskele koht, kus kaks auku asuvad. Asetage puit vastavasse kohta raami ja puurige poldi jaoks auk. Mul olid M6 poldid ümber, kuid kõik poldid on head. Suuremad poldid võivad anda sellele julgema välimuse, kuid isegi M3 suudab seda hästi hoida. Veenduge, et poldid ei oleks liiga pikad, kuna need ulatuvad raami. See on koht, kuhu panete oma asjad, nii et kui pikad poldid paistavad välja, on see natuke ebamugav. Kui kasutasite täpselt samu materjali mõõtmeid nagu mina, peaks 20 mm polt olema see, mida te sihite. Kui augud on puuritud, saate plaate paigaldada, kuid oodake, kuni midagi kinnitatakse, enne kui kaan on valmis, te ei taha end lukustada!

Kaane jaoks alustame ühe plaadiga, mille külgede jaoks lõikasime. Idee on teha kaas elektroonika korpuseks. Isetegijapoest leidsin ka 22x30mm puutüki, mis oleks ideaalne distantseerija. See pakub kolme sentimeetrit, kus saate oma elektrit peita. Enne nende kaanele liimimist peame puitu tegema augud. Need on kõik ümmargused augud, välja arvatud ekraani jaoks mõeldud augud. Ümarate jaoks kasutage puurit. Suuruse vaatamiseks kasutage ülaltoodud piltide skemaatikat. Ekraani jaoks võite kasutada kas elektrilist pusle või freesi, kui soovite olla täpsem. Kui kõik augud on lõigatud ja puuritud, saate liimida puutükid paneeli külgedele püstiasendisse! Samuti olge ettevaatlik, et teie solenoid mahuks endiselt ruumi, mis üle jääb. Kui kõik on liimitud, tehke täpsed mõõtmised ja lõigake veel üks puitpaneel nende mõõtmetega. Sa tahad seda juba puidust vahetükkide põhja kruvida, et saaksite nurgad lõigata samale tasemele paneeli nurgaga, millega alustasite.

Nüüd peame valmistama rõhuanduri ja tegevusnupu nupud. Tahame tegelikku nuppu kasutaja eest varjata, nii et paigaldame need kaane alla, elektroonikakambrisse. Lõikasin allesjäänud vineerist lihtsalt paar väikest puutükki, et neid vaheseinteks kasutada. Jootke nupp trükkplaadile ja keerake see kaane alumisele küljele liimitud puutükkide külge, veendudes, et nupp tuleb täpselt augu keskelt välja. Rõhuandur on natuke erinev. Selleks kasutage ka kahte kaanele liimitud vahetükki, kuid võtke kolmas osa, et teha auk üle silla. Liimige andur täpselt augu keskele.

Nuppude juhtimiseks kaane kaudu oleks ideaalne midagi 3D-printida. Kahjuks polnud mul selleks aega, nii et improviseerisin. Võite teha mida iganes soovite, kuid näpunäide on see, et vajate midagi, mis takistab nupu kukkumist mõlemalt poolt. Kasutasin lühendatud polte, mille ühes otsas oli pooleks lõigatud mutter ja katsin selle millegagi, mille leidsin lebamas.

Järgmine asi, mida paigaldada, on solenoid. Iga solenoid on pisut erinev, kuid lihtsaim viis enamiku solenoidide paigaldamiseks on puidu kiht tellise ja kaane vahele, kuni see täpselt raami taha libiseb, kuid ka piisavalt kaugele, et puitu pikendamisel mitte puudutada. Minu jaoks oli see 6 mm. Pidin siis terast hiljem uuesti lihvima, sest lõpuks ei olnud see ikkagi piisavalt kaugel. Mul oleks ilmselt pidanud olema umbes 7 või 8 mm.

Kaas on nüüd enamjaolt tehtud ja lisada tuleb vaid elektroonikat. See on õige hetk kaane esmalt raami külge kinnitamiseks. Proovige kohalikus kaupluses hankida mõned väikesed hinged, need ei tohiks olla suuremad kui terastorud (~ 18 mm)! Sõltuvalt nende hingede suurusest ja kvaliteedist saate kasutada kahte või kolme. Märkige nende asukoht raamile ja kaanele. Nüüd hankige täiendav kätepaar, mis hoiab kaant paigal, kui märgite aukude puurimise koha. Terastoru augud tuleks keermestada, nii et saate lihtsalt poldi sisse keerata, ilma et peaksite muretsema selle kinnitamise pärast. Kui hinged on raami külge kinnitatud, võtke need lisakäed tagasi ja keerake hingede kaas mõne väikese kruviga kinni. Kuna peate kaanega hiljem uuesti tegelema, võite ka selle sammuga oodata, kuni kõik on tehtud.

Nüüd oleme valmis elektroonikaga tegelema!

Samm: elektroonika

Vooluahel koosneb viiest eraldi vooluringist. Enamik neist on üsna lihtsad: lihtne LED, millel on takisti või Arduino tihvtiga ühendatud nupp. Kaks keerulisemat vooluahelat juhivad ekraani ja solenoidlukku.

Ekraanil on 15 eraldi tihvti, mida tuleb juhtida. Tavaline Arduino suudab sõita kõige rohkem 19 tihvtiga. Ülejäänud kujunduse jaoks vajasin veel 5 tihvti, nii et mul hakkas nappima. Leidsin lahenduse, kasutades I2C juhitud I/O laiendit MCP23017. Koos selle seadme Adafruit raamatukoguga on seda tõesti lihtne kasutada. Vooluahela osa, mis on ühendatud tihvtiga GPA0, kasutatakse HDSP-A22C ekraani kahe ühise anoodi vaheldumiseks. Kui see on kõrge, juhib see märki 1 ja kui see on madal, siis märki 2. Selle laiendi kasutamise negatiivne külg on see, et see kirjutab väljundtihvtidele kohe, kui bait on kirjutatud. See tekitas kummitusi. Kahjuks ei suutnud ma seda riistvaraga lahendada, nii et kasutasin probleemi vältimiseks tarkvara.

Kuna minu kasutatavat solenoidi juhib 12 V (mille jaoks saate lihtsalt kasutada mis tahes 12 V toiteallikat, ühendage see Arduinoga ja jootke juhe selle külge), vajasin Arduino tihvtiga juhtimiseks võimendusahelat (Darlington). Ärge unustage ka dioodi solenoidi elektromagnetite tekitatud tippvoolude summutamiseks!

Vooluahelate jootmisel pidage meeles, kuhu need paigutate. Hoidsin kõigi laudade ümber väikest piiri, et saaksin need mõne kaanele liimitud vahepala (külgpaneelide jäänused) külge keerata. Valgusdioodide puhul saate joodata takistiga juhtme otse LED -i külge ja kasutada termokahanevaid torusid selle katmiseks ja veendumaks, et see ei puruneks. Kasutage kuuma liimi, et kõik otse plaadile joodetud juhtmed ei puruneks.

Kui kõik on joodetud, on aeg kõik ühendada! Sain küll mõned naissoost päised 5V ja GND rööbaste laiendamiseks, nii et ma ei pea kõike kokku jootma ja nii saan katkise asja korral hõlpsalt lahti ühendada või asendada. Kui kasutasite kaane külgede jaoks sarnast puutükki nagu mina, märkate, et Arduinoga pole enam ruumi midagi ühendada. Lihtsaim lahendus sellele on lihtsalt tihvtide painutamine 90-kraadise nurga all ja nende ühendamine.

Viimane osa on kõige lihtsam ja see on koodi üleslaadimine.

Samm: kood

Kogu kood tehti PlatformIO abil. Kui te pole sellega tuttav, saate selle lihtsalt Arduino visandisse kopeerida ja kleepida. Kui olete, saate programmi lihtsalt alla laadida ja oma Arduinole üles laadida. Koodi leiate minu Githubist. Vaadake ringi programmi konfiguratsiooniosas ja muutke oma äranägemise järgi väärtusi (eriti huvitavad on tihvtid ja kombinatsioon). Vaikimisi kombinatsioon on 43 - 50 - 99.

6. samm: viimistlus

Kui kõik on tehtud ja paigaldatud ning tööle hakanud, oleme valmis lisama viimased detailid, mis võimaldavad kõigel töötada.

Kaane raamist läbi kukkumise vältimiseks võite paigaldada kaks kaane küljele kinnitatud blokeerimisplaati. Kasutasin leitud 25x4 mm terasvarda, lõikasin selle umbes 8 cm suurusteks tükkideks, puurisin nendesse augud ja keerasin kaane külge.

Teine asi, mille kaanele lisasin, oli käepide - üsna kasulik, kui soovite seda kunagi avada. Paigaldamiseks pidin kaane külgedesse sügavalt puurima, kuid see osutus suurepäraseks.

Teine oluline puudutus on väikese akordi lisamine, et vältida kaane liiga kaugele kukkumist ja hingede kahjustamist. Minu lahendus oli kasutada keeratavaid konkse kaanel ja rindkere siseküljel, kuhu sain akordi kinnitada.

Kaane sisse voolu saamiseks puurige ühte serva väike auk ja saagige see ülevalt välja. Pange kruvi teise serva ja keerake akord kruvi külge, et keegi ei saaks kogemata toitejuhet välja tõmmata ja teid igavesti rinnast välja lukustada.

Lõpuks olete võib -olla märganud, et te ei saa veel kaant sulgeda. Seda seetõttu, et teele jäävad pähklid. Lõika lihtsalt natuke puitu siit ära, et neile pähklitele ruumi teha.

Ja see ongi kõik! Nii saate ise digitaalset aardelaeka paljundada! Ja ärge unustage ohtlike elektritööriistade kasutamisel kanda korralikku kaitsevarustust!