Digitale skatkis: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Ek studeer spel- en interaksietegnologie aan die Universiteit van die Kunste in Utrecht. Daar is 'n projek met die naam "As dit dan die geval is" waar u gevra word om 'n interaktiewe produk te bou. U moet 'n Arduino gebruik, 'n interessante interaktiewe element ontwerp en 'n mooi en professioneel uitstaande prototipe daar rondom bou. Ek het 'n paar duidelike persoonlike begeertes vir hierdie projek gehad: ek wou leer om te sweis, ek wou leer om in C/C ++ te programmeer, en ek wou 'n 14-segment-skerm vertoon wat vir ewig by my gelê het. Dit het my 'n paar weke geneem om 'n idee te kry wat dit saamgevoeg het, maar uiteindelik het ek by my opgekom: ek gaan 'n kissie maak wat u moet oopmaak met 'n kode, maar nie 'n kode nie. 'N Druksensor word deurlopend gelees en op die skerm vertoon; u moet die regte nommer bereik en dit drie keer bevestig om die bors te ontsluit.

Ek wou hê dat die bors 'n soort moderne-industriële voorkoms moes hê, so my materiaalkeuse was staal en hout.

Uiteindelik is ek baie tevrede met hoe dit verander het! Ek het die stappe hieronder geskryf sodat u dit kan herskep of selfs verbeter! Hê pret!

Stap 1: Versamel bestanddele

Voordat ons begin, benodig ons 'n paar dele. Hier is die volledige lys:

Omhulsel:

• 350 cm vierkantige staalbuis, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0.9cm laaghoutpanele (die doeltreffendste manier is om 'n bord wat groter is as 52x72cm in ses stukke te sny, maar maak seker dat u oorblywende hout het!)
• 1x 26x22x0.9cm laaghoutpaneel
• 90 cm 22x30 mm hout (in stukke van 26 cm, 2x 18 cm en 2x 12 cm gesny)
• Klein skarniere
• 2x akkoordlusse
• Skroewe: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (ongeveer tien van elk, insluitend 'n paar ekstra)
• Boute: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (ongeveer tien van elk, insluitend 'n paar ekstra)
• Neute: M3, M6, M10
• Hanteer
• 2x 8cm 25x4mm staalstawe

Elektronika:

• Knoppie
• LED rooi
• LED blou
• Force sensitiewe weerstand
• Slot-solenoïde (myne is 'n 12V 650mA-model)
• 14-segment HDSP-A22C vertoning
• MCP23017 Digitale I/O -uitbreider
• 15x weerstand 470
• 3x weerstand 1k
• 6x weerstand 10k
• 1N4007 diode
• 2x BC547B transistor
• 2x BC557B transistor
• TIP31A transistor
• 12V 1A muuradapter

Stap 2: Bou 'n kis - die staalraam

Die bors is 'n 30 cm groot kubus, gemaak van staalpype en houtpanele. In die motorhuis vind ek mooi vierkantige buise van 20x20mm met 2mm dik mure. Die mure moet dik genoeg wees om te sweis en om gate vir M3 -boute vas te maak. 2 mm is die perfekte dikte hiervoor. U kan natuurlik hiervoor enige staalbuis gebruik as u beter idees het.

Die mees elegante manier om die raam te bou, is om twee vierkante van 30 x 30 cm te maak en dan hierdie twee vierkante met 26 cm (30 - 2*2) buise te verbind. Om die vierkante te maak, sny die lang staalbuise skuins in agt stukke. Die punte van die stukke moet in 'n hoek van 45 grade na mekaar geknip word. Die lang ente van die stuk is 30 cm. As u 'n gemonteerde saag gebruik, is dit maklik om die lem teen 45 grade te draai en die buis na elke stuk te draai. Dit mors die minste materiaal. Nadat u die agt stukkies skuins gesny het, is dit tyd om nog vier reguit stukke te sny. Hierdie stukke is 26 cm lank.

Sny dan uiteindelik tien stukke van ongeveer 6 cm van 'n 20x4mm staalstaaf. Dit sal die bevestigingspunte vir die houtpanele wees.

As al die metaal gereed is, is dit tyd om te sweis. Die moeilikste hier is om die buise wat u gesny het, uit te voer. Kom ons begin met die boonste en onderste vierkante. Neem die diagonale stukke en voer dit in 'n vierkant op 'n stuk hout uit. 'N Wenk hier is om 'n ongeveer vierkantige bord van ongeveer 30 cm te gebruik, sodat u die hoeke van die rande kan laat val as u dit in 'n hoek van 45 grade in vergelyking met die hout lê. Maak dit vas met 'n paar klampe en maak seker dat die metaal in alle hoeke raak, sodat die elektrisiteit van elke stuk na die volgende kan vloei terwyl dit gelas word. As u nog nooit voorheen gesweis het nie, is dit nou die tyd om 'n bietjie te oefen, want as u dit deurmekaar maak, kan u alles tot dusver doen. In elk geval, las die stukke saam in die hoeke (ek het besluit om dit aan die binnekant te doen) en u het die eerste deel voltooi! Die tweede vierkant is makliker om uit te voer, aangesien u dit bo -op die eerste een kan lê. Las dit ook saam. As alles reg verloop, behoort u nou twee identiese staalvierkante te hê.

Op hierdie punt wil u die bevestigingspunte vir die hout heg. Ek het twee stukke vir elke paneel op die teenoorgestelde rande van die kubus gebruik. Ek het 'n spesifieke patroon gekies, sodat geen stuk die deksel in die weg sou val nie, en ek hoef dus nie twee stukke aan dieselfde rand te monteer nie. U kan dit doen soos u wil, solank die rand waar die solenoïde gesluit word nie een het nie.

Op hierdie stadium het ek ook 'n slypgereedskap geneem met 'n staalborsel om die staal skoon te maak. Daar was 'n paar roes kolle op die tralies, en ek het gevind dat dit 'n mooi voorkoms gee.

Om die staalraamwerk te bou, hoef ons slegs die twee vierkante wat ons nou het, aan te sluit. Die maklikste manier is om dit regop op 'n gelyke oppervlak te plaas en twee van die 26 cm buise tussen hulle te lê. 'N Ekstra paar hande sal baie handig wees as jy dit vasdruk. Las dit saam en herhaal dit vir die ander kant.

As alles reg verloop, moet die staalraamwerk nou klaar wees!

Stap 3: Bou 'n kis - die kante en die deksel

Om die bors af te handel, moet ons houtpanele aan die kante voeg. Hou in gedagte dat die elektronika in die deksel versteek is, dus u benodig 'n bietjie meer bord as slegs 6 stukke van 26 x 26 cm. By die DIY -winkel het hulle 122 x 61 cm gehad, wat perfek was. Ek het 'n bietjie dunner hout gekies as wat ek oorspronklik bedoel het, maar dit lyk uiteindelik beter as dikker hout. As die staalbuis 2 cm breed is, afgeronde hoeke en die houer 4 mm breed is, sal u ongeveer 10 mm vir die paneel oorbly, terwyl u steeds mooi lyk. Die borde wat ek gevind het, was 9 mm dik, so dit was perfek.

Sny die plate in ses panele van 26x26cm. As u sweislas effens groot is, moet u die hoeke afsny. As u die plate het, lê dit in die raam. Dit is gerieflik om te merk watter een waarheen gaan. Merk in die middel van die hout die plek waar die twee gate sal wees. Plaas die hout op die betrokke plek in die raam en boor die gat vir die bout. Ek het M6 boute laat lê, maar enige bout is goed. Groter boute kan dit 'n sterker voorkoms gee, maar selfs 'n M3 kan dit goed bymekaar hou. Maak seker dat die boute nie te lank is nie, want dit sal in die raam uitsteek. Dit is waar u u goed sal plaas, so as dit lang boute uitsteek, is dit 'n bietjie ongemaklik. As u presies dieselfde materiaalafmetings as ek gebruik het, behoort 'n 20 mm -bout te wees waarna u mik. As die gate geboor is, kan u die plate monteer, maar u moet wag totdat u die deksel vasmaak, u wil u nie sluit nie!

Vir die deksel begin ons met een van die borde wat ons aan die kante gesny het. Die idee is om van die deksel 'n omhulsel vir elektronika te maak. By die DIY -winkel vind ek ook 'n stuk hout van 22 x 30 mm, wat die perfekte afstand sou maak. Dit bied drie sentimeter waar u u elektrisiteit kan wegsteek. Voordat ons dit op die deksel plak, moet ons gate in die hout maak. Hulle is almal ronde gate, behalwe die een vir die vertoning. Gebruik 'n boor vir die rondes. Gebruik die skematiese skets in die afbeeldings hierbo vir grootteverwysing. As u meer presies wil wees, kan u 'n elektriese figuursaag of 'n frees gebruik vir die skerm. Sodra al die gate gesny en geboor is, kan u die stukke hout aan die kante van die paneel regop plak! Wees ook versigtig dat u solenoïde nog steeds in die ruimte wat oorbly, pas. As dit alles vasgeplak is, neem die presiese afmetings en sny nog 'n paneel hout tot hierdie afmetings. U sal dit reeds aan die onderkant van die houtafstandhouers wil vasskroef, sodat u die hoeke gelyk kan sny met die hoek van die paneel waarmee u begin het.

Nou moet ons die knoppies vir die druksensor en die aksieknoppie maak. Ons wil die werklike knoppie vir die gebruiker verberg, sodat ons dit onder die deksel in die elektroniese kompartement kan monteer. Ek het eenvoudig 'n paar stukke hout uit die oorblywende laaghout gesny om as afstandhouers te dien. Soldeer die drukknop op 'n PCB en skroef dit vas op die stukke hout wat aan die onderkant van die deksel vasgeplak is, en maak seker dat die knoppie presies in die middel van die gat uitkom. Die druksensor is 'n bietjie anders. Gebruik hiervoor ook twee afstandhouers wat op die deksel vasgemaak is, maar neem 'n derde stuk om 'n brug oor die gat te maak. Plak die sensor presies in die middel van die gat.

Om die knoppies deur die deksel te beheer, is dit ideaal om iets in 3D te druk. Ongelukkig het ek nie tyd hiervoor nie, so ek het geïmproviseer. U kan doen wat u wil, maar 'n wenk hier is dat u iets nodig het om te keer dat die knoppie aan beide kante val. Ek gebruik verkorte boute met 'n moer in die helfte aan die een kant, en ek bedek dit met iets wat ek gevind het.

Die volgende ding om te monteer is die solenoïde. Elke solenoïde is effens anders, maar die maklikste manier om die meeste solenoïede te monteer, is om hout tussen die baksteen en die deksel te plaas totdat dit presies agter die raam gly, maar ook ver genoeg om nie aan die hout te raak as dit verleng word nie. Vir my was dit 6 mm. Ek moes later weer 'n bietjie staal slyp, want dit was uiteindelik nog nie ver genoeg nie. Ek moes seker so 7 of 8 mm gehad het.

Die deksel is nou meestal gedoen en slegs die elektronika moet bygevoeg word. Dit is die regte oomblik om die deksel eers aan die raam vas te maak. Probeer 'n paar klein skarniere by 'n plaaslike winkel kry; dit moet nie groter wees as die staalbuis nie (~ 18mm)! Afhangende van die grootte en kwaliteit van hierdie skarniere, kan u twee of drie gebruik. Merk hul posisie op die raam en op die deksel. Kry nou 'n ekstra paar hande wat die deksel op sy plek hou terwyl u merk waar u gate moet boor. Die gate in die staalbuis moet geskroef word, sodat u net 'n bout kan vasskroef sonder om bekommerd te wees oor hoe om dit vas te maak. As die skarniere aan die raam geheg is, kry u die ekstra hande terug en skroef die deksel op die skarniere vas met 'n paar klein skroewe. Omdat u later weer aan die deksel moet werk, kan u ook met hierdie stap wag totdat alles klaar is.

Nou is ons gereed om aan die elektronika te werk!

Stap 4: Die elektronika

Die stroombaan bestaan uit vyf afsonderlike stroombane. Die meeste hiervan is redelik eenvoudig: 'n eenvoudige LED met 'n weerstand of 'n drukknop wat aan 'n Arduino -pen gekoppel is. Die twee meer ingewikkelde kringe is die wat die skerm aandryf en die solenoïdeslot.

Die skerm het 15 aparte penne wat aangedryf moet word. 'N Basiese Arduino kan hoogstens 19 penne ry. Ek het nog 5 penne nodig gehad vir die res van die ontwerp, sodat ek te kort was. Ek het die oplossing gevind deur 'n I2C -aangedrewe I/O -uitbreider, die MCP23017, te gebruik. Gekombineer met die Adafruit -biblioteek vir hierdie toestel, is dit baie eenvoudig om te gebruik. Die deel van die stroombaan wat aan pin GPA0 gekoppel is, word gebruik om te wissel tussen die twee algemene anodes van die HDSP-A22C-skerm. As dit hoog is, dryf dit karakter 1 en as dit laag is, dryf dit karakter 2. Die nadeel van die gebruik van hierdie uitbreiding is dat dit na die uitvoerpenne skryf sodra 'n greep geskryf is. Dit het spook veroorsaak. Ongelukkig kon ek dit nie met hardeware oplos nie, en ek het sagteware gebruik om die probleem te omseil.

Aangesien die solenoïde wat ek gebruik, aangedryf word deur 12V (waarvoor u net 'n 12V -kragtoevoer kan gebruik, die Arduino kan aansluit en 'n draad daaraan moet soldeer), het ek 'n versterkerkring nodig gehad (Darlington) om dit met 'n Arduino -pen te dryf. Vergeet ook nie 'n diode om piekstrome wat deur die elektromagnete in die solenoïde opgewek word, te demp nie!

Hou by die soldering van die stroombane in gedagte waar u dit gaan plaas. Ek het 'n klein randjie om al my planke gehou sodat ek dit op 'n paar afstandstukke (oorskot van die sypanele) vasgeplak kon vasskroef. Vir die LED's kan u 'n draad met 'n weerstand direk aan die LED soldeer en krimpbuise gebruik om dit toe te maak en te verseker dat dit nie breek nie. Gebruik warm gom om te voorkom dat al die drade wat direk aan 'n bord gesoldeer is, geskeur word.

Nadat alles gesoldeer is, is dit tyd om alles aan te sluit! Ek het 'n paar koptekste gekry om die 5V- en GND -rails uit te brei, so ek hoef nie alles saam te soldeer nie, sodat ek maklik iets kan ontkoppel of vervang as dit breek. As u 'n soortgelyke stuk hout aan die kante van die deksel as ek gebruik het, sal u agterkom dat daar nie meer ruimte is om die Arduino aan te sluit nie. Die eenvoudigste oplossing hiervoor is om die penne net in 'n hoek van 90 grade te buig en op die manier in te sluit.

Die laaste deel is die eenvoudigste en dit is om die kode op te laai.

Stap 5: Die kode

Al die kode is gemaak met behulp van PlatformIO. As u dit nie ken nie, kan u dit eenvoudig in 'n Arduino -skets kopieer en plak. As u dit is, kan u die program net aflaai en dit na u Arduino laai. Die kode kan op my Github gevind word. Kyk rond in die programkonfigurasie -afdeling en verander waardes soos u dit goedvind (veral die penne en die kombinasie is interessant). Die standaard kombinasie is 43 - 50 - 99.

Stap 6: afwerking

Nadat alles klaar en gemonteer is en begin werk, is ons gereed om die laaste stukkies detail by te voeg waarmee alles kan werk.

Om te verhoed dat die deksel deur die raam val, kan u twee blokkeerplate aan die kant van die deksel monteer. Ek gebruik 'n 25x4mm staalstaaf wat ek gevind het, sny dit in stukke van ongeveer 8 cm, ek boor gate daarin en skroef dit op die deksel vas.

Nog 'n ding wat ek by die deksel gevoeg het, was 'n handvatsel - baie handig as u dit ooit wil oopmaak. Ek moes diep in die kante van die deksel boor om dit te monteer, maar dit het pragtig gelyk.

Nog 'n belangrike aanraking is om 'n klein akkoord by te voeg om te verhoed dat die deksel te ver agteroor val en die skarniere beskadig. My oplossing was om skroefhake op die deksel en aan die binnekant van die bors te gebruik, waar ek 'n koord kon heg.

Om krag in die deksel te kry, boor 'n gaatjie in een van die rande en sien dit van bo af. Steek 'n skroef in 'n ander rand en draai die koord vas aan die skroef om te keer dat iemand per ongeluk die kragkoord uittrek en u vir ewig uit die bors sluit.

Uiteindelik het u moontlik opgemerk dat u nog nie die deksel kan toemaak nie. Dit is omdat daar neute in die pad is. Sny net 'n bietjie hout hier weg om plek te maak vir hierdie neute.

En dit is dit! Dit is hoe u die digitale skatkis self kan reproduseer! En moenie vergeet om die regte beskermende uitrusting te dra as u gevaarlike werktuie gebruik nie!