Opvoubare, blink, ligte ding: 15 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Inspirasie

'N Paar jaar gelede het my broer 'n briljante idee gehad vir 'n produk wat hy Blinky Light Thing genoem het. Dit was 'n byna nuttelose gadget wat die eienaar net vermaak het met flikkerende ligte, trillings en 'n soort primitiewe beweging (soos 'n enkele voet waarop hy kon skommel). Dit sou soos Pet Rock vir die nuwe millennium gewees het. Dit is nooit gemaak nie.

Flits vorentoe tot nou. Ek het 'n idee gehad vir 'n speletjie met flitsende ligte, piep en aanraaksensors. Dit het meer prakties gelyk, maar nog steeds 'n 'ding' met 'flikkerende ligte', en daarom is die naam vir hierdie toestel toegepas!

Wat is Blinky Light Thing?

Hierna BLT genoem, is dit 'n klein voorwerp (tans 'n kubus) waarop u 'n aantal speletjies kan speel. Elke kant van die kubus kan lig word en ook aanraak. Die kubus weet ook in watter rigting dit gerig is en kan beweging voel.

Maar hier is die koel deel (wel, behalwe die blink ligte en alles anders..). Dit het die vermoë om met ander BLT's te kommunikeer! Dit word gedoen deur middel van Bluetooth Low Energy, of BLE. Dit maak speletjies met meer as een kubus moontlik, en speletjies met meer as een speler.

Evolusie

Oorspronklik, toe die inspirasie my tref, het ek my veel kleiner blokkies voorgestel en 'n aantal daarvan gehad. Ek het vinnig tot die gevolgtrekking gekom dat dit as 'n eerste prototipe te ingewikkeld was, en ek het besluit om net 2 groter blokkies te hê om die konsep te bewys. Die eerste ontwerp sou gebou word as 'n harde kubus met akriel kante, met 'n insetsel wat elektronika en panele op 'n binneste raam bevat. Ook in die oorspronklike ontwerp, sou die ingeboude LED's op die Circuit Playground die kubus se sye verlig via 'ligte pype' gemaak van gebuig akriel. Oor die algemeen was dit baie slim, maar waarskynlik ook te veel ontwerp! Ek het die kubus, die panele en die binneste struktuur gemaak voordat ek besef het dat dit te ingewikkeld was.

Tik: papier

Op 'n stadium vroeg in my sketse het ek al die komponente op 'n plat skets van die kubus se kante neergelê, net om dinge beter te visualiseer. Baie later het ek teruggekeer na hierdie idee en gedink: miskien kan ek dit eintlik plat maak en dit dan "vou". Ek het gedink ek kan dit met die akrielpanele doen deur dit plat te lê, al die dele te monteer en dit dan in posisie te "vou".

Toe, later, het ek gedink, wel, hoekom moet u nie net 'n prototipe van papier/karton maak en dit letterlik opvou nie? Ek het al met die idees van 'n opvoubare rekenaar en 'n opvoubare robot gespeel, so hoekom ook nie?

Stap 1: Onderdele lys

Onderdele om 'n enkele Blinky Light Thing te maak. Die NeoPixels kom gewoonlik as 'n strook van 1 meter, wat genoeg is om 2 blokkies met 'n bietjie oor te bou.

2 reflekterende metaalfoelieband - $ 3,38

Akrielblad 8 "x 10" - $ 3,38

2 velle kartonvoorraad, 8,5 "x 11" - $ 3,99. Ek het blou gebruik, maar enige donker kleur sal goed werk.

Circuit Playground Classic - $ 20

HM -10 BLE -module - $ 4

Klein maatdraad. Ek het 'n herwinde lintkabel gebruik - $ 1,77 van 'n ou disketteraansluiting.

1 meter NeoPixel -strook - $ 6 (30 LED's, ons benodig slegs 12)

3x AAA batteryhouer - $ 140

Klewerige gom - $ 1,29 of ander gom vir papier

Warm gom

Gereedskap benodig

Draadstroppers of versigtig gebruik van 'n skeermeslem..

Akriel-puntgereedskap of toepaslike x-acto-lem

Gereedskap vir karton of 'n goeie balpen

Klampe (maak die sny van akriel makliker)

Graveerder of ander Dremel-agtige hulpmiddel.

Fyn sandpapier

Bic aansteker (as jy die akriel wil vlam poets)

Gaatjiepons

Stap 2: Die kubus

Die voltooide BLT is 'n kubus van 2,5 "vierkant. Hierdie grootte is 'n goeie kompromie om die Circuit Playground ('n 2" sirkel) en die akrielpanele, die batteryhouer, ens.

Die sye van 'n kubus kan plat op 'n vel karton gelê word. Het u geweet dat daar 11 verskillende maniere is om dit te doen? Ek het nie! Ek het egter verdere beperkings gehad. Dit moes op 'n standaard papier/karton (8,5 "x 11") van standaardformaat pas, en dit moes so gevou word dat die draaie in die bedrading tot 'n minimum beperk word. Die patroon wat ek gekies het, pas byna perfek by die 2,5 "-blokkie. Dit laat ook toe dat elke kant van die kubus 'n buitekant en 'n vou het, wat die agterkant van elke akrielpaneel vorm.

Ek het dit afgedruk-p.webp

Stap 3: Glanspanele

Elke kant van die kubus het 'n randverligte gloeilamp. Dit is elk vierkante groot, met 'n 1/4 "ekstra aan die een kant. Hierdie ekstra bietjie is waar die LED's gemonteer is. Ek het.08" dik akriel gebruik van Plaskolite, wat ek by Lowes in 8 gekoop het. x 10 velle. Op een vel kry u al die dele vir een kubus. U kan hierdie dele laser sny van 'n diens soos Ponoko, maar ek het dit met die hand gedoen.

Om die dele te sny, benodig u 'n puntinstrument. Ek het een van die lemme van my x-acto kit gebruik. Ek het 'n afdruk van die dele onder die plastiek geplaas en dan langs die lyne bo -op geteken. U moet eers nadink oor watter lyne u eers moet afbreek, omdat u die plastiek van die een rand na die ander moet breek. U kan dit byvoorbeeld nie doen om 'n gat te maak nie. Ek beveel aan dat die plastiek aan die rand van 'n tafel vasgemaak word met die puntlyn regs op die rand van die tafelblad. Dan, met 'n vinnige afwaartse druk, sal die plastiek breek. Dit laat 'n relatief gladde rand, maar u sal dit dan so plat as moontlik wil skuur.

Alle rande word dan met fyn sandpapier geskuur om dit so glad as moontlik te maak, en ook effens afgerond, wat die lig in die plastiek weerkaats. Uiteindelik het ek die rande met 'n eenvoudige Bic -aansteker 'vlam gepoleer'. Aan die een kant (die lang afmeting, IE, die ekstra 1/4 duim) het ek 'n afgeronde skuur geskuur, wat die lig na die res van die paneel kan weerkaats. In plaas daarvan om die LED's aan die rand vas te maak, wat in hierdie ontwerp moeilik sou wees, sal die LED's aan die ander kant van die afskorting vasgemaak word, gelyk met die oppervlak van die paneel.

Die patrone word in die plastiek gegraveer met 'n Dremel -werktuig en 'n klein ronde slypboor. Dit sorg vir oppervlaktes waar die lig afgebuig kan word, wat die gloeiende patrone oplewer. Om die beste glans te kry, wil u die patrone aan die agterkant van die bord hê. Die plate word dan met 'n omslag toegedraai om die gloeiende kenmerke meer kontras te gee. Vir ekstra beligting gebruik ek 'n paar van die foelieband rondom die buiggebied en rondom die LED.

U sou waarskynlik beter resultate kry as u 'n diens soos Ponoko -lasersnit sny en die panele graveer, maar ek was nie geduldig genoeg vir hierdie prototipe nie, so ek het dit met die hand gedoen.

Vir my eerste kubus het ek 'n patroon van Galifreyan -woorde vir elke kant gebruik. As u 'n sci-fi-fan is, sal u onmiddellik herken wat dit is, selfs al weet u nie wat dit sê nie …:)

Stap 4: vou om

Nou wil ons die panele heg. Ek het agtergekom dat klewerige gom nie regtig by die akriel hou nie. Ek het uiteindelik dubbelzijdige band gebruik. Ek het eers besef nadat ek die kubus voltooi het dat die dubbelzijdige band ook geneig is om te gloei, dus dit was nie 'n goeie idee om dit aan die agterkant van die paneel te gebruik nie; u moet dit slegs aan die vier hoeke heg.

Let op die rangskikking van die panele sodat u kan omvou en uiteindelik op die regte plek sit. Ek het om die rande van die panele gedruk om dit met die kaartbord te sluit. Tacky Glue werk hier uitstekend, want dit gryp die papier vinnig en hou dit vas.

Stap 5: Sensors

Om aanraking op te spoor, het elke kant van die kubus 'n kapasitiewe sensor. Dit is gemaak van foelieband wat u maklik by 'n huiswinkel soos Lowes kan koop. Dit word normaalweg in lugbuise gebruik om die stukke van die kanaal te verseël. 'N Enkele draad word aan die een kant gestroop en naby die rand van die sensor geplaas en daarna met nog 'n klein vierkant foelie vasgemaak. Die band is 2 breed, wat die perfekte grootte is, en gebruik drie lengtes om twee raaksensors elk te kry.

Al die sensors is aanmekaar gekoppel en gegrond met 'n sirkel in die middel van elke paneel en met 'n draad verbind.

Eksperimentering was hier belangrik. My eerste keer het ek 'n eenvoudige vierkant foelie gebruik. Dit werk goed as u die foelie direk raak, maar dit werk glad nie of glad nie agter die akriel nie. Vir my volgende poging sny ek 'n sirkel in die middel van die foelie met 'n gaping van ongeveer 2 mm van die oorblywende buitefoelie. Die sensordraad verbind met die middel terwyl die buitefoelie gegrond is. Dit werk aansienlik beter en was sensitief agter selfs twee lae plastiek.

5 sensors is almal dieselfde, maar die sesde sensor is waar die Circuit Playground is. Ek wou nog steeds die interne LED's op hierdie bord kon gebruik, daarom is 'n patroon gemaak om sirkels in die foelie sowel as die agterkant van die karton te sny.

Stap 6: Blinky Light String

In my oorspronklike ontwerp het ek individuele 5050 SMT LED's en soldeerdrade daaraan gekoop. Dit was ongemaklik en ingewikkeld, en die gevolglike tou pas nie by die opgevoude weergawe van papier wat ek uiteindelik gemaak het nie. Ek het dus 'n lengte van 1 meter NeoPixels gekoop met 30 pixels per meter. Dit was amper die perfekte afstand om twee pixels per paneel te kry. Die probleem is dat ek die tou om 'n hoek moet buig, ongeag hoe ek die kubus uitgelê het. Die buiging sou ook 'n saamgestelde buiging wees, nie net 'n eenvoudige vou nie.

U kan stroke bestel met 'n "S" -vorm wat bedoel is om op so 'n manier gevou te word, maar ek wou nie 'n maand wag om dit uit China te bestel nie. Ek het dus die standaard stroke gekry en drie gate versigtig gesny om 'n meer buigsame strook te kry. Wees versigtig hier, want u wil genoeg van die koper spore agterlaat sodat dit steeds werk. Ek het bereken hoeveel krag die strook sou gebruik en dus hoe breed die spore moes wees, so solank dit nog steeds ongeveer 2 millimeter breed is, moet dit goed gaan.

Selfs met die gate, is dit 'n bietjie moeilik om die strook op sy plek te kry. Dit word halfpad tussen elke LED deur 'n klomp warm gom vasgehou. Omdat die strook glansend is, kan u dit maklik van die warm gom verwyder, dus wees versigtig. Dit is moeilik om te sien, maar vir elke vou het ek die ledstrook 'n effense opwaartse "kuiltjie" gegee sodat die kubus na binne vou wanneer dit gevou word. Dit is nodig, want anders sal dit dit moeilik maak om op te vou, aangesien die strook te styf is.

Maak ook seker dat u die strook oriënteer sodat die ingang naby die paneel is waar die kringbaan gespeel sal word. Hier moet u drie drade aan die einde van die strook soldeer.

Stap 7: Krag

Ek het 3 AAA -batterye gebruik om 4.5V te kry, wat meer as genoeg is om Circuit Playground (wat dit tot 3.3v vir die BLE -module sal reguleer) en net genoeg vir die LED -strook (verkieslik 5V, sodat hulle moontlik nie wees so helder as wat hulle kan wees, maar dit is goed genoeg).

Met nog 'n paar groen kaarte (net vir die plesier) het ek 'n eenvoudige boks om die batteryhouers geskep. Ek het 'n 2 x AAA houer en nog 'n enkele AAA houer gebruik, want dit was wat ek byderhand gehad het. Die houerhouerhouer hou 'n veilige bevestiging vir die batterye en gee ook 'n ekstra sterkte aan die laaste kubus.

Stap 8: Die stroombane

Om die kubus te beheer, het ek 'n Adafruit Circuit Playground gebruik. Dit is duurder as 'n Arduino Nano of Pro Mini, maar daar is baie ingeboude goed soos die versnellingsmeter en luidspreker, mikrofoon en twee knoppies. Dit het ook 10 NeoPixels aan boord. Oorspronklik het ek beplan om akriel te gebruik om ligte pype te maak wat in die kubus sou buig om die lig na al ses kante te lei. Dit het te ingewikkeld geraak en in toetse het dit gelyk asof die lig nie helder genoeg sou eindig nie, so ek het met die NeoPixel -strook gegaan. Die ingeboude pixels sal vir ander aanwysers gebruik word.

Die HM-10-module wil 3.3v-vlakke vir die seriële kommunikasie hê, en aangesien die Circuit Playground ook op 3.3v werk, is daar geen probleem om dit direk aan te sluit nie. As ons 'n ander soort Arduino sou gebruik, soos 'n Nano of Pro Mini wat op 5V werk, sou ons die spanning op die RX-ingang op die HM-10 wil verminder met 'n paar weerstande ('n spanningsverdeler).

Omdat ons 'n bluetooth -module gebruik om tussen kubusse te kommunikeer, het ons net ses I/O -lyne, een vir elke kapasitiewe sensor aan die kante van die kubus. Dit laat geen I/O oor vir die eksterne NeoPixels nie. As gevolg van die streng tydsberekening wat nodig is om die NeoPixels te kan programmeer, kan ons wegkom met die gebruik van een pen vir beide die pixels en 'n sensor. Ons kontroleer gereeld die sensor en gebruik dan die pen, indien nodig, om die pixels te programmeer. Die pixels sien die sensor nie regtig raak nie, en die sensor gee natuurlik nie om vir die programmeringspulse nie. In teorie voeg die sensor kapasitansie by die lyn wat die pixels kan beïnvloed, maar dit blyk nie genoeg te wees om 'n probleem te veroorsaak nie.

Wat wel gebeur, is 'n koderingskwessie. Aangesien die kapasitiewe sensor 'n invoer is, stel die kode die pen in die invoermodus. As u dan probeer om die NeoPixels te beheer, werk dit nie. Deur die pen handmatig terug te plaas in die uitvoermodus, word die probleem opgelos.

Die Fritzing-diagram toon 'n HC-05-bluetooth-module, maar ons gebruik regtig 'n HM-10 BLE-module met dieselfde pinout. Dit bevat ook 4 AAA -batterye, maar ons het net 3. Dit is uiteindelik nodig dat die kapasitiewe sensors nie vooraf vervaardigde sensors is nie, maar gemaak van foelieband … die diagram toon hoofsaaklik aan hoe dit alles kan aansluit. Die drade is gegroepeer om aan te toon hoe die lintkabel gebruik is.

Stap 9: BLE -module

Ons moet die BLE -draadlose module opstel. Die maklikste manier om dit te doen is met 'n eenvoudige FTDI -programmeerder, wat ook gereeld gebruik word om Arduino's te programmeer wat nie 'n ingeboude USB het nie (byvoorbeeld 'n Pro Mini). U kan dit vir slegs 'n paar dollar kry. U wil die Gnd- en Vcc -verbindings na die BLE -module en die RX- en TX -verbindings verbind, maar dit word omgeruil. Dus gaan die RX op die een bord na die TX op die ander bord. Dit maak sin, want die een bord stuur na die ander bord ontvang.

As u die USB van die FTDI op u rekenaar aansluit, moet u dit via die seriële monitor in die Arduino IDE kan koppel (ek gebruik die aanlyn weergawe op https://create.arduino.cc/editor). U moet die Baud op 9600 stel as dit nog nie die geval is nie.

Om seker te maak dat dit werk, tik:

BY+NAAM?

en druk die Stuur -knoppie. U moet 'n antwoord kry met die huidige naam van die toestel (+NAAM = wat ook al). Myne was aanvanklik die naam BT-05, wat 'n ander module (AT-09 *) is as die standaard HM-10, maar op die foto kan jy sien dat ek dit reeds BLT hernoem het (die naam is beperk tot 12 karakters. "Blinky Light Thing" gaan nie werk nie). Om dit te hernoem, tik:

BY+NAAM = BLT

En dan moes ek dit herstel sodat die naam verskyn:

BY+RESET

Omdat ons veelvuldige kubusse maak wat met mekaar moet praat, moet een van die kubusse die 'meester' (of 'sentraal' in die BLE -spesifikasies) wees en met die ander kubusse ('slawe' of 'randapparatuur') beheer/praat). Om dit te kan doen, moet ons vir die meester hierdie opdragte stuur (die modules is standaard na slaaf/perifere).

BY+IMM0

BY+ROL1

Dit vertel die module om outomaties aan te sluit (die eerste opdrag) en dan 'n 'sentrale' toestel (die tweede opdrag) te wees.

* let op

My module (s) was AT-09 modules (die groter "breakout" -bord) met 'n HM-10 (die kleiner bord) wat daarop vasgeplak is. Die werklike chip wat al die werk doen, is 'n Texas Instruments CC2541. Daar is baie variasies van hierdie modules, dus wees versigtig wat u bestel. U wil regte modules van Jinan Huamao vind.

Myne bevat ook 'n firmware wat ek nie kon identifiseer nie, en dit reageer dus nie op byna al die interessante AT -opdragte nie. Ek moes dit herlaai na die firmware van Jinan Huamao (https://www.jnhuamao.cn/download_rom_en.asp?id=). As u een hiervan kry, is die proses om dit te "regmaak" (https://forum.arduino.cc/index.php?topic=393655.0)

Stap 10: Finale bedrading

Vir die laaste bedrading het ek 'n herwinde lintkabel gebruik van 'n ou disketteraansluiting. Enige dun draad sou hier werk, maar die lintkabel het dit makliker gemaak om dinge skoon en georganiseerd te hou. Die lintkabel is buigsaam genoeg om te buig en vas te maak waar nodig.

Ek het stukkies warm gom gebruik om dinge vas te hou, of op sommige plekke net meer film. Die Circuit Playground word vasgehou met nog 'n gevoude stuk karton.

Stap 11: Toets

Toets altyd dinge voordat u iets afhandel om te sien hoe dit werk (as dit werk!).

Selfs voordat ek iets bymekaargemaak het, wou ek die sensors en ook die LED -string toets. Omdat een pen tussen die LED -string en een sensor gedeel moet word, was dit die eerste ding wat ek getoets het. Dit is waar ek ontdek het dat dit nie werk nie, maar dat die rede slegs was dat die gedeelde pen na die gebruik van die sensor na 'n uitsetpen teruggestel moes word.

Die eerste sensor wat ek getoets het, was net 'n eenvoudige vierkante foelie. Dit het gewerk, maar nie regtig sensitief nie. Die Circuit Playground is ingestel om kapasitiewe aanraking direk aan sy pads toe te laat (deur middel van 'n kleiner weerstand). Ongelukkig het u 'n groter weerstand nodig om meer sensitiwiteit te kry, maar ons kan nie verander wat op die bord is nie. In my tweede toets het ek 'n sirkelsensor in die middel van die foelievierkant gebruik met ongeveer 2 mm verwyderde foelie, terwyl die res van die foelie gegrond was. Dit was 'n baie meer sensitiewe sensor wat selfs agter die akrielpanele werk.

Ongelukkig het ek die sensors weer getoets nadat ek die hele ding bymekaargemaak het, maar nog steeds in '' plat 'vorm, en dit werk nie goed nie, wat 'n direkte aanraking met die foelie vereis. Ek glo dat dit die gevolg is van parasitiese kapasitansie in die lintkabel, iets wat ek nie oorweeg het nie.

Stap 12: Sensorherontwerp

Die eerste ding wat ek probeer het, was om die gevolge van parasitiese kapasitansie te versag. Ek het besef met behulp van die lintkabel dat al die sensordrade langs mekaar is, wat meer kapasitansie skep. Dit het daartoe gelei dat die verste twee sensors saamwerk. Terugskouend kon ek meer drade in die lintkabel gebruik het, met 'n gronddraad tussen elke sensordraad. Ek wou nie die hele ding op die oomblik herlei nie, en ek het 'n slim oplossing gekry.

In plaas van 'n spesiale gronddraad, kan ek al die sensorpenne verander na uitsette met 'n logiese waarde van 0, wat beteken dat hulle geaard sal wees. Dan is die enigste sensor wat ek wou lees, die enigste invoer. Dit word herhaal om elke sensor te lees. Dit het baie gehelp net met 'n bietjie ekstra programmering!

Boonop het ek die drade van die BLE -module van die sensordrade geskei sodat dit nie inmeng nie.

Tog sal die sensor nie raak raak agter die akriel skerm. Uiteindelik het ek besluit dat die ingeboude kapasiteitsmeting van die Circuit Playground net nie werk nie. Dit is ontwerp vir direkte aanraking, en dit het dus 'n weerstand van 1 megohm op elke ingang. Aangesien ek dit nie kan verander nie en daar nie meer penne beskikbaar was nie, moes ek kapasiteit met slegs een pen en 'n eksterne weerstand opspoor.

Ek het 'n weerstand van 10 megohm by elke ingang gevoeg, gekoppel aan 'n 3.3v -pen, en oorgeskakel na 'n kapasitiewe sensorbiblioteek wat op 'n enkele pen werk. Die rede waarom dit die sensor meer sensitief maak, is omdat die hoër weerstand dit stadiger laat laai, wat 'n meer akkurate meting moontlik maak.

Stap 13: Kodeer

Dit is natuurlik die kode wat alles laat werk. Ek het verskeie speletjies in gedagte vir hierdie kubus sowel as vir verskeie kubusse. Tans het ek net die simonagtige speletjie geïmplementeer. U kan die kode hier vind:

Stap 14: Die finale vou

Noudat ons alles aangeheg en getoets het, kan ons die laaste voue doen wat hierdie 2D -skepping in 'n 3D -kubus verander. Begin met die lang afmeting van die samestelling, vou die drie binneste voue en plaas die oortjie in die gleuf en vorm die hoofliggaam van die kubus. Plak dit met kleeflijm. Vou dan die boonste paneel (die een met die Circuit Playground) op die kubus en plaas die oortjies in die gleuwe. U moet dit op die plakband plak, want u sal dit waarskynlik moet heropen vir herprogrammeringsdoeleindes.

Die laaste kant, wat die omhulsel van die batterye dien, moet nie vasgeplak word nie, maar dit benodig 'n band of iets om dit vas te hou. In 'n daaropvolgende ontwerp kan dit 'n sluitblad hê wat in die hoofoortjie kan pas om dit vas te hou, soos baie produkpakkette gebruik.

U behoort nou 'n ten volle funksionele Blinky Light Thing te hê!

Stap 15: Die toekoms

Dit was die prototipe van die Blinky Light Thing. Die doel is om nog 'n paar blokkies te maak. Die kubusse sal in staat wees om met mekaar te kommunikeer en speletjies wat met verskeie kubusse gespeel word, en / of met meer as een speler moontlik te maak. Die finale ontwerp moet 'n mooi laser gesnyde akrielblokkie wees, of moontlik 'n 3D -gedrukte liggaam met akrielpanele. Ek sou dit graag as 'n stel wou maak, en dit sou eenvoudig genoeg wees om vir 'n kind te bou. Die LED's, sensorkringe kan op 'n buigsame PCB gebou word om dit baie makliker te maak.

Of wie weet, miskien kan dit as 'n speelding vervaardig word? Ek moet dit met mense toets om te sien wat hulle dink. As prototipe het ek al verskeie kinders en volwassenes wat daarmee wil speel en vra wat dit is.