Digitális kincsesláda: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Játék és interakció technológiát tanulok az Utrechti Művészeti Egyetemen. Van egy „If this then that” elnevezésű projekt, amelyben felkérnek egy interaktív termék készítésére. Egy Arduino-t használ, érdekes interaktív elemet tervez, és szép és professzionális megjelenésű prototípust épít köré. Világos személyes kívánságaim voltak ezzel a projekttel kapcsolatban: meg akartam tanulni a hegesztést, meg akartam tanulni C/C ++ nyelven programozni, és egy 14 szegmenses kijelzőt akartam vezetni, amely örökre a helyemen hevert. Pár hétbe telt, mire eszembe jutott egy ötlet, amely összekapcsolta ezeket, de végül ez jutott eszembe: Ládát fogok készíteni, amelyet meg kell nyitni egy kóddal, de nem bármilyen kóddal. A nyomásérzékelőt folyamatosan olvassák és megjelenítik a kijelzőn, el kell érnie a megfelelő számot, és háromszor meg kell erősítenie a mellkas feloldásához.

Azt akartam, hogy a láda egyfajta modern-ipari megjelenésű legyen, így az anyagválasztásom acél és fa volt.

Végül nagyon örülök, hogy milyen lett! Az alábbiakban leírtam a lépéseket, így újrateremtheti vagy akár javíthatja is! Érezd jól magad!

Lépés: Az összetevők összegyűjtése

Mielőtt elkezdenénk, szükségünk lesz néhány alkatrészre. Itt a teljes lista:

Ház:

• 350 cm -es négyzet alakú acélcső, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0,9cm rétegelt lemez (a leghatékonyabb módszer az 52x72 cm -nél nagyobb deszka vágása hat részre, de ügyeljen arra, hogy maradjon fája!)
• 1x 26x22x0,9cm rétegelt lemez
• 90cm 22x30mm fa (26cm, 2x 18cm és 2x 12cm darabokra vágva)
• Kis zsanérok
• 2x akkordhurok
• Csavarok: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (mindegyikből körülbelül tíz, néhány tartalékkal együtt)
• Csavarok: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (mindegyikből körülbelül tíz, néhány tartalékkal együtt)
• Anyák: M3, M6, M10
• Fogantyú
• 2x 8 cm -es 25x4 mm -es acélrúd

Elektronika:

• Gomb
• LED piros
• LED kék
• Erőérzékeny ellenállás
• Zárszerű mágnesszelep (az enyém 12V 650mA modell)
• HDSP-A22C 14 szegmenses kijelző
• MCP23017 Digitális I/O bővítő
• 15x 470 ellenállás
• 3x 1k ellenállás
• 6x 10k ellenállás
• 1N4007 dióda
• 2x BC547B tranzisztor
• 2x BC557B tranzisztor
• TIP31A tranzisztor
• 12V 1A fali adapter

2. lépés: Láda építése - acél keret

A láda 30 cm nagy kocka, acélcsőből és fa panelekből. A garázsban találtam szép, négyzet alakú, 20x20 mm -es csöveket, 2 mm vastag falakkal. A falaknak elég vastagnak kell lenniük a hegesztéshez és az M3 csavarok menetes lyukainak megcsapolásához. 2 mm a tökéletes vastagság ehhez. Természetesen bármilyen acélcsövet használhat ehhez, ha van jobb ötlete.

A keret felépítésének legelegánsabb módja, ha két 30x30 cm -es négyzetet készít, majd ezt a két négyzetet 26 cm -es (30 - 2*2) csövek segítségével összeköti. A négyzetek elkészítéséhez vágja át a hosszú acélcsöveket átlósan nyolc részre. A darabok végeit 45 fokos szögben kell vágni egymással szemben. A darab hosszú vége 30 cm. Rögzített fűrész használatakor könnyű a fűrészlapot 45 fokban elforgatni és a csövet minden darab után elforgatni. Ez pazarolja a legkevesebb anyagot. Miután megvan a nyolc átlósan vágott darab, ideje még négy egyenest vágni. Ezek a darabok 26 cm hosszúak.

Ezután végül vágjon le tíz darab, körülbelül 6 cm -es 20x4 mm -es acélrudat. Ezek lesznek a fa panelek rögzítési pontjai.

Ha minden fém kész, ideje hegeszteni. A legnehezebb rész itt a kivágott csövek bélelése. Kezdjük a felső és alsó négyzetekkel. Vegye ki az átlós darabokat, és sorolja őket négyzetre egy fadarabon. Egy tipp, hogy használjon egy nagyjából négyzet alakú, körülbelül 30 cm -es tányért, így hagyhatja, hogy az élek sarkai lehulljanak, ha a fához képest 45 fokos szögben helyezik el őket. Rögzítse őket néhány szorítóval, és győződjön meg arról, hogy a fém minden sarkában hozzáér, hogy hegesztés közben áramot áramolhasson az egyes darabokról a másikra. Ha még soha nem hegesztett, akkor itt az ideje, hogy gyakoroljon egy kicsit, mert ha elrontja, mindent megtehet. Mindenesetre hegesztse össze a darabokat a sarkokban (én úgy döntöttem, hogy belülről csinálom), és most befejezte az első részt! A második négyzetet könnyebb kirajzolni, mivel csak ráhelyezheti az elsőre. Ezeket is össze kell hegeszteni. Ha minden jól ment, akkor most két azonos acél négyzetet kell kapnia.

Ezen a ponton szeretné rögzíteni a fa rögzítési pontjait. Mindkét panelhez két darabot használtam a kocka szemközti szélein. Egy konkrét mintát választottam, hogy egyetlen darab se kerüljön a fedél útjába, és ne kelljen két darabot ugyanarra a szélre szerelnem. Bármilyen módon megteheti, amíg a szélén, ahol a mágnesszelep zárva lesz, nincs ilyen.

Ezen a ponton vettem egy köszörűszerszámot is, amelyhez acélkefét rögzítettem az acél tisztítására. A rudakon rozsdás foltok voltak, és azt találtam, hogy szép megjelenést kölcsönöznek nekik.

Az acélváz építésének befejezéséhez csak a két négyzetet kell összekapcsolnunk. A legegyszerűbb módszer, ha egyenes felületre helyezi őket, és a 26 cm -es csövek közül kettőt fektet közéjük. Egy extra pár kéz nagyon hasznos lesz, ha leszorítja őket. Ezt hegesztjük össze, és ismételjük meg a másik oldalon is.

Ha minden rendben ment, akkor az acél keretet már el kell készíteni!

3. lépés: Mellkas építése - az oldalak és a fedél

A mellkas befejezéséhez fa burkolatot kell hozzáadnunk az oldalakhoz. ne feledje, hogy az elektronika a fedélben lesz elrejtve, így egy kicsivel több lemezre lesz szüksége, mint 6 darab 26x26 cm -es darabra. A barkácsáruházban 122x61 cm volt, ami tökéletes volt. Kicsit vékonyabb fát választottam, mint eredetileg terveztem, de végül jobban nézett ki, mint a vastagabb fa. Ha az acélcső 2 cm széles, lekerekített sarkokkal és 4 mm széles rögzítéssel rendelkezik, akkor marad 10 mm a panel számára, miközben továbbra is jó megjelenésű. A lemezek, amelyeket találtam, 9 mm vastagok, így tökéletes volt.

Vágja le a lemezeket hat 26x26 cm méretű panelre. Ha a hegesztés kissé nagy, le kell vágnia a sarkokat. Ha megvannak a lemezek, tegye ki őket a keretbe. Kényelmes feliratozni, hogy melyik hova megy. A fa közepén jelölje meg azt a helyet, ahol a két lyuk lesz. Helyezze a fát a keretbe a megfelelő helyre, és fúrja ki a lyukat a csavarhoz. M6 csavarok hevertek, de minden csavar jó. A nagyobb csavarok merészebb megjelenést kölcsönözhetnek, de még az M3 is remekül összetartja. Győződjön meg arról, hogy a csavarok nem túl hosszúak, mert ki fognak nyúlni a keretbe. Ide fogja helyezni a dolgait, így ha hosszú csavarok állnak ki, ez kissé kényelmetlen lesz. Ha pontosan ugyanazokat az anyagméreteket használta, mint én, akkor egy 20 mm -es csavarnak kell lennie. Amikor a lyukakat fúrták, felszerelheti a lemezeket, de a fedél befejezése előtt várjon a rögzítéssel, és nem akarja bezárni magát!

A fedélnél kezdjük az egyik tányérral, amelyet az oldalakhoz vágunk. Az ötlet az, hogy a fedelet az elektronika tokjává alakítsuk. A barkácsáruházban találtam egy 22x30 mm -es fadarabot is, ami tökéletes távolságtartót jelentene. Három centimétert biztosít, ahol elrejtheti elektromos elemeit. Mielőtt ezeket a fedélre ragasztanánk, lyukakat kell készítenünk a fába. Ezek mind kerek lyukak, kivéve a kijelzőt. A kerekekhez használjon fúrót. Méretreferenciaként használja a fenti képek sematikáját. A kijelzőhöz elektromos szúrófűrészt vagy marógépet használhat, ha pontosabb akar lenni. Miután az összes lyukat kivágták és fúrták, ragaszthatja a fadarabokat a panel oldalára, függőleges helyzetben! Ügyeljen arra is, hogy a mágnesszelep még mindig beleférjen a megmaradt helyre. Ha minden ragasztva van, végezze el a pontos méréseket, és vágjon le még egy falemezt ezekre a méretekre. Érdemes már a fa távtartók aljára csavarni, így a sarkokat a panel sarkával egybevágva vághatja le.

Most el kell készítenünk a nyomásérzékelő és az akciógomb gombjait. El akarjuk rejteni a tényleges gombot a felhasználó elől, így a fedél alá, az elektronikai rekesz belsejébe rögzítjük. Egyszerűen kivágtam pár apró fadarabot a maradék rétegelt lemezből, hogy távtartóként szolgálhassanak. Forgassa a nyomógombot egy NYÁK-ra, és csavarja rá a fedél aljára ragasztott fadarabokra, ügyelve arra, hogy a gomb pontosan a furat közepén kerüljön ki. A nyomásérzékelő kicsit más. Ehhez használjon két, a fedélre ragasztott távtartó darabot is, de vegyen egy harmadik darabot, hogy hidat készítsen a lyukon. Ragassza az érzékelőt pontosan a furat közepére.

A gombok fedelén keresztül történő vezérléséhez ideális lenne valamit 3D-ben nyomtatni. Sajnos erre nem volt időm, ezért improvizáltam. Bármit megtehet, amit akar, de itt egy tipp, hogy szüksége van valamire, amely megakadályozza, hogy a gomb mindkét oldalon kiessen. Rövidített csavarokat használtam, egyik végükön félbevágott anyával, és lefedtem valamivel, amit fekve találtam.

A következő dolog, amit fel kell szerelni, a mágnesszelep. Minden mágnesszelep kissé más, de a legtöbb mágnesszelep felszerelése a legegyszerűbb módja annak, ha fát rétegez a tégla és a fedél közé, amíg az pontosan el nem csúszik a keret mögött, de elég messze hátra ahhoz, hogy ne érintse meg a fát, amikor ki van húzva. Nálam ez 6 mm volt. Később megint le kellett őrölnöm egy kis acélt, mert végül még mindig nem volt elég messze. Valószínűleg 7 vagy 8 mm kellett volna.

A fedél most már többnyire kész, és csak az elektronikát kell hozzáadni. Ez a megfelelő pillanat ahhoz, hogy először rögzítse a fedelet a kerethez. Próbáljon beszerezni néhány kis zsanért egy helyi üzletben, ezek nem lehetnek nagyobbak, mint az acélcsövek (~ 18 mm)! E pántok méretétől és minőségétől függően kettőt vagy hármat is használhat. Jelölje meg helyzetüket a kereten és a fedélen. Most szerezzen be egy további kézpárt, amely a helyén tartja a fedelet, miközben megjelöli, hol kell lyukakat fúrni. Az acélcső lyukait menetesen kell csavarozni, hogy csak csavarokat csavarjon be anélkül, hogy aggódnia kellene a rögzítés módján. Amikor a csuklópántok a kerethez vannak rögzítve, vegye vissza azokat a további kezet, és csavarja le a fedelet a csuklópántokra néhány kis csavar segítségével. Mivel később ismét dolgoznia kell a fedélen, ezzel a lépéssel is várhat, amíg minden elkészül.

Most már készen állunk az elektronikára!

4. lépés: Az elektronika

Az áramkör öt különálló körből áll. Ezek többsége meglehetősen egyszerű: egy egyszerű led ellenállással vagy nyomógombbal az Arduino csaphoz csatlakoztatva. A két bonyolultabb áramkör hajtja a kijelzőt és a mágnesszelepet.

A kijelzőnek 15 külön csapja van, amelyeket meg kell hajtani. Egy alap Arduino legfeljebb 19 érintkezőt tud vezetni. Szükségem volt még 5 csapra a tervezés többi részéhez, így elfogytam. A megoldást egy I2C meghajtású I/O bővítő, az MCP23017 használatával találtam meg. Ennek az eszköznek az Adafruit könyvtárával kombinálva nagyon egyszerű a használata. Az áramkör azon része, amely a GPA0 érintkezőhöz van csatlakoztatva, a HDSP-A22C kijelző két közös anódja közötti váltásra szolgál. Ha magas, akkor az 1. karaktert hajtja, és amikor alacsony, akkor a 2. karaktert. A bővítő hátránya, hogy a bájt beírása után a kimeneti tüskékbe ír. Ez szellemképzést okozott. Sajnos ezt nem tudtam hardverrel megoldani, ezért szoftvert használtam a probléma megkerüléséhez.

Mivel az általam használt mágnesszelepet 12 V hajtja (ehhez bármilyen 12 V -os tápegységet használhat, csatlakoztathatja az Arduino -hoz, és forraszthat rá egy vezetéket), szükségem volt egy erősítő áramkörre (Darlington), hogy meghajtjam egy Arduino -tűvel. Ne felejtsen el egy diódát sem, amely csillapítja a mágnesszelep elektromágnesei által generált csúcsáramokat!

Az áramkörök forrasztásakor ne feledje, hol fogja elhelyezni őket. Tartottam egy kis szegélyt az összes tábla körül, hogy felcsavarhassam őket a fedélre ragasztott néhány távtartó darabra (az oldalsó panelek maradványai). A LED -ekhez egy vezetéket ellenállással közvetlenül a LED -hez forraszthat, és zsugorcsövekkel fedheti le, és biztosíthatja, hogy ne szakadjon el. Forró ragasztóval távolítsa el az összes közvetlenül a táblához forrasztott vezetéket.

Miután mindent forrasztott, itt az ideje mindent csatlakoztatni! Kaptam néhány női fejlécet az 5V és GND sínek bővítéséhez, így nem kell mindent összeforrasztanom, és így könnyen le tudom választani vagy kicserélni valamit, ha eltörik. Ha hasonló fadarabot használt a fedél oldalaihoz, mint én, akkor észre fogja venni, hogy nincs több hely az Arduino csatlakoztatásához. A legegyszerűbb megoldás erre az, ha a csapokat csak 90 fokos szögben hajlítjuk, és így bedugjuk őket.

Az utolsó rész a legegyszerűbb, és a kód feltöltése.

5. lépés: A kód

Az összes kód a PlatformIO használatával készült. Ha nem ismeri ezt, egyszerűen másolja és illessze be egy Arduino vázlatba. Ha igen, egyszerűen töltse le a programot, és töltse fel az Arduino -ra. A kód megtalálható a Github -on. Nézzen körül a program konfigurációs szakaszában, és változtassa meg az értékeket, ahogy jónak látja (különösen érdekesek a csapok és a kombináció). Az alapértelmezett kombináció 43 - 50 - 99.

6. lépés: Utolsó simítások

Miután mindent elvégeztünk és szereltünk, és elkezdtünk dolgozni, készen állunk arra, hogy hozzáadjuk az utolsó részleteket, amelyek lehetővé teszik minden működését.

Annak érdekében, hogy a fedél ne essen át a kereten, két zárólemezt szerelhet fel a fedél oldalára. Az általam talált 25x4 mm -es acélrudat használtam, 8 cm körüli darabokra vágtam, lyukakat fúrtam belé, és a fedélre csavartam.

Egy másik dolog, amit hozzáadtam a fedélhez, egy fogantyú - nagyon hasznos, ha valaha is ki akarja nyitni. Mélyen be kellett fúrnom a fedél oldalait, hogy felszerelhessem, de nagyszerűnek bizonyult.

Egy másik fontos érintés egy kis akkord hozzáadása, hogy a fedél ne essen vissza túlságosan és ne károsítsa a csuklópántokat. Az én megoldásom az volt, hogy csavaros horgokat használtam a fedélre és a mellkas belső oldalára, ahol egy akkordot rögzíthettem.

Ahhoz, hogy áramot kapjon a fedél belsejében, fúrjon egy kis lyukat az egyik szélébe, és fűrészelje ki felülről. Tegyen egy csavart egy másik élbe, és kösse be az akkordot a csavarba, hogy valaki véletlenül ne húzza ki a tápkábelt, és ne zárja ki örökre a mellkasból.

Végül talán észrevette, hogy még nem tudja becsukni a fedelet. Ez azért van, mert dió van az útban. Vágjon itt egy kicsit fát, hogy legyen helye ezeknek a dióknak.

És ez az! Így maga is reprodukálhatja a digitális kincsesládát! És ne felejtse el viselni a megfelelő védőfelszerelést veszélyes elektromos szerszámok használatakor!