Caseta cu comori digitale: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Studiez tehnologia jocului și a interacțiunii la Universitatea de Arte din Utrecht. Există un proiect numit „If this then that” în care vi se cere să construiți un produs interactiv. Trebuie să utilizați un Arduino, să proiectați un element interactiv interesant și să construiți un prototip frumos și cu aspect profesional în jurul acestuia. Am avut niște dorințe personale clare de a intra în acest proiect: am vrut să învăț cum să sudez, am vrut să învăț să programez în C / C ++ și am vrut să conduc un ecran de 14 segmente care stătea întotdeauna în jurul meu. Mi-au trebuit câteva săptămâni să vin cu o idee care să le lege, dar în cele din urmă mi-a venit: aveam să fac o cutie pe care trebuie să o deschideți cu un cod, dar nu cu niciun cod. Un senzor de presiune este citit și afișat continuu pe un afișaj, trebuie să ajungeți la numărul corect și să-l confirmați de trei ori pentru a debloca pieptul.

Am vrut ca lada să aibă un fel de aspect modern-industrial, așa că alegerea mea materială a fost oțelul și lemnul.

În cele din urmă, sunt destul de mulțumit de modul în care sa întâmplat cum! Am scris pașii de mai jos pentru a-l putea recrea sau chiar îmbunătăți! A se distra!

Pasul 1: Adunarea ingredientelor

Înainte de a începe, vom avea nevoie de câteva piese. Iată lista completă:

Carcasă:

• Tub de oțel pătrat de 350cm, 20x20x2mm
• Panouri de placaj de 6x 26x26x0,9cm (cel mai eficient mod este tăierea unei plăci mai mari de 52x72cm în șase bucăți, dar asigurați-vă că aveți resturi de lemn!)
• 1x panou de placaj de 26x22x0,9cm
• Lemn 90cm 22x30mm (tăiat în bucăți de 26cm, 2x 18cm și 2x 12cm)
• Balamale mici
• 2x bucle de acord
• Șuruburi: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (aproximativ zece din fiecare, inclusiv unele de rezervă)
• Șuruburi: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (aproximativ zece din fiecare, inclusiv unele de rezervă)
• Piulițe: M3, M6, M10
• Mâner
• 2x bare de oțel de 8cm 25x4mm

Electronică:

• Buton
• LED roșu
• LED albastru
• Rezistor sensibil la forță
• Solenoid în stil de blocare (al meu este un model de 12V 650mA)
• Afișaj HDSP-A22C pe 14 segmente
• MCP23017 Extensor digital I / O
• Rezistor de 15x 470
• 3x rezistor 1k
• 6x rezistor 10k
• 1N4007 diodă
• 2x tranzistor BC547B
• 2x tranzistor BC557B
• Tranzistor TIP31A
• Adaptor de perete 12V 1A

Pasul 2: Construirea unui cufăr - cadrul din oțel

Pieptul este un cub mare de 30 cm, realizat din tuburi de oțel și panouri din lemn. În garaj am găsit tuburi pătrate frumoase de 20x20mm cu pereți groși de 2mm. Pereții trebuie să fie suficient de groși pentru a sudura și a atinge orificiile filetate pentru șuruburile M3. 2 mm este grosimea perfectă pentru aceasta. Desigur, puteți folosi orice tip de tuburi din oțel pentru asta dacă aveți idei mai bune.

Cel mai elegant mod de a construi cadrul este de a face două pătrate de 30x30cm și apoi conectați aceste două pătrate folosind tuburi de 26cm (30 - 2 * 2). Pentru a face pătratele, tăiați tuburile lungi de oțel în diagonală în opt bucăți. Capetele pieselor trebuie tăiate la un unghi de 45 de grade orientate una față de cealaltă. Capetele lungi ale piesei sunt de 30cm. Când utilizați un ferăstrău montat, este ușor să rotiți lama la 45 de grade și să rotiți tubul după fiecare piesă. Acest lucru risipește cel mai puțin material. După ce aveți cele opt bucăți tăiate în diagonală, este timpul să mai tăiați încă patru drepte. Aceste piese au o lungime de 26cm.

Apoi tăiați în cele din urmă zece bucăți de aproximativ 6cm dintr-o bară de oțel de 20x4mm. Acestea vor fi punctele de montare pentru panourile din lemn.

Când tot metalul este gata, este timpul să sudăm. Cea mai grea parte de aici este căptușirea tuburilor pe care le-ați tăiat. Să începem cu pătratele de sus și de jos. Luați piesele diagonale și aliniați-le într-un pătrat pe o bucată de lemn. Un sfat aici este să folosiți o placă aproximativ pătrată de aproximativ 30 cm, astfel încât să puteți lăsa colțurile să cadă de margini dacă le așezați la un unghi de 45 de grade în comparație cu lemnul. Fixați-le cu niște cleme și asigurați-vă că atingeți metalul în toate colțurile, astfel încât electricitatea să poată curge din fiecare piesă în următoarea în timp ce sudați. Dacă nu v-ați mai sudat niciodată, acum este momentul să vă exersați puțin pentru că, dacă îl deranjați, puteți face totul până acum. Oricum, sudează piesele împreună în colțuri (am ales să o fac în interior) și acum ai finalizat prima parte! Al doilea pătrat este mai ușor de liniat, deoarece îl puteți așeza doar pe primul. Sudează-le și împreună. Dacă totul a mers bine, ar trebui să aveți acum două pătrate de oțel identice.

În acest moment veți dori să atașați punctele de montare pentru lemn. Am folosit două piese pentru fiecare panou de pe marginile opuse ale cubului. Am ales un model specific, astfel încât nici o piesă să nu intre în calea capacului și așa că nu ar trebui să montez două piese pe aceeași margine. O puteți face oricum doriți, atâta timp cât marginea unde va fi blocat solenoidul nu are una.

În acest moment am luat și un instrument de șlefuit cu o perie de oțel atașată pentru a curăța oțelul. Barele aveau niște pete ruginite și am găsit că le dădea un aspect frumos.

Pentru a termina construirea cadrului de oțel, trebuie doar să conectăm cele două pătrate pe care le avem acum. Cel mai simplu mod este să le așezați în poziție verticală pe o suprafață plană și să așezați două dintre tuburile de 26 cm între ele. O pereche suplimentară de mâini va fi foarte utilă atunci când le fixați. Sudați acest lucru împreună și repetați-l pentru cealaltă parte.

Dacă totul a mers bine, cadrul de oțel ar trebui făcut până acum!

Pasul 3: Construirea unui cufăr - laturile și capacul

Pentru a termina cufărul, trebuie să adăugăm lambriuri din lemn pe laturi. rețineți că electronica va fi ascunsă în capac, așa că veți avea nevoie de un pic mai multă farfurie decât doar 6 bucăți de 26x26cm. La magazinul de bricolaj aveau 122x61cm, ceea ce era perfect. Am ales un lemn puțin mai subțire decât intenționasem inițial, dar a ajuns să arate mai bine decât ar fi avut lemnul mai gros. Când tubul de oțel are 2 cm lățime, are colțuri rotunjite și montura are 4 mm lățime, veți rămâne cu 10 mm pentru panou, păstrând în același timp un aspect bun. Plăcile pe care le-am găsit aveau o grosime de 9 mm, așa că a fost perfect.

Tăiați plăcile în șase panouri de 26x26cm. Dacă sudura dvs. este puțin mare, va trebui să tăiați colțurile. Când aveți plăcile, așezați-le în cadru. Este convenabil să etichetați pe cine merge unde. În mijlocul lemnului, marcați locul în care vor fi cele două găuri. Așezați lemnul în cadru la locul său și forați gaura pentru șurub. Am avut șuruburi M6, dar orice șurub este bun. Șuruburile mai mari i-ar putea oferi un aspect mai îndrăzneț, dar chiar și un M3 îl poate ține laolaltă. Asigurați-vă că șuruburile nu sunt prea lungi, deoarece vor ieși în cadru. Aici vă veți pune lucrurile, așa că atunci când vor fi scoase șuruburi lungi, va fi puțin incomod. Dacă ați folosit exact aceleași dimensiuni materiale ca și mine, un șurub de 20 mm ar trebui să fie ceea ce vizați. Când găurile sunt găurite, puteți monta plăcile, dar asigurați-vă că așteptați să fixați orice înainte ca capacul să fie terminat, nu veți dori să vă blocați!

Pentru capac, începem cu una dintre plăcile pe care le tăiem pentru laturi. Ideea este de a transforma capacul într-o carcasă pentru electronice. La magazinul de bricolaj am găsit și o bucată de lemn de 22x30mm, care ar face distanțatorul perfect. Acesta oferă trei centimetri unde vă puteți ascunde electricitatea. Înainte de a lipi acestea pe capac, trebuie să facem găuri în lemn. Toate sunt găuri rotunde, cu excepția celei pentru afișaj. Pentru cele rotunde, folosiți un burghiu. Pentru referință la dimensiune, utilizați schema din imaginile de mai sus. Pentru afișaj puteți utiliza fie un ferăstrău electric, fie o mașină de frezat, dacă doriți să fiți mai preciși. Odată ce toate găurile sunt tăiate și găurite, puteți lipi bucățile de lemn de pe laturile panoului, în poziție verticală! De asemenea, aveți grijă ca solenoidul să se încadreze în spațiul rămas. Când totul este lipit, luați măsurătorile exacte și tăiați încă un panou de lemn la aceste dimensiuni. Veți dori deja să îl înșurubați pe partea inferioară a distanțierelor din lemn, astfel încât să puteți tăia colțurile la același nivel cu colțul panoului cu care ați început.

Acum trebuie să realizăm butoanele pentru senzorul de presiune și butonul de acțiune. Vrem să ascundem butonul propriu-zis utilizatorului, așa că îl vom monta sub capac, în interiorul compartimentului electronic. Pur și simplu am tăiat câteva bucăți mici de lemn din placajul rămas pentru a servi ca distanțiere. Lipiți butonul pe un PCB și înșurubați-l pe bucățile de lemn lipite de partea inferioară a capacului, asigurându-vă că butonul iese exact în centrul găurii. Senzorul de presiune este puțin diferit. Pentru aceasta, utilizați și două bucăți de distanțiere lipite de capac, dar luați o a treia bucată pentru a face o punte peste gaură. Lipiți senzorul exact în centrul găurii.

Pentru a controla butoanele prin capac, ar fi ideal să imprimați 3D ceva. Din păcate nu am avut timp pentru asta, așa că am improvizat. Puteți face orice doriți, dar un sfat aici este că aveți nevoie de ceva care să blocheze butonul să nu cadă de ambele părți. Am folosit șuruburi scurtate cu o piuliță tăiată pe jumătate la un capăt și l-am acoperit cu ceva ce am găsit întins în jur.

Următorul lucru de montat este solenoidul. Fiecare solenoid este ușor diferit, dar cel mai simplu mod de a monta majoritatea solenoizilor este de a acoperi lemnul între cărămidă și capac până când alunecă exact în spatele cadrului, dar și suficient de departe pentru a nu atinge lemnul atunci când este extins. Pentru mine aceasta a fost de 6 mm. Apoi a trebuit să mănânc din nou oțel mai târziu din nou, pentru că până la urmă nu a fost încă suficient de jos. Probabil că ar fi trebuit să am aproximativ 7 sau 8mm.

Capacul este acum în mare parte realizat și trebuie adăugate doar componentele electronice. Acesta este momentul potrivit pentru a atașa mai întâi capacul la cadru. Încercați să obțineți niște balamale mici la un magazin local, acestea nu trebuie să fie mai mari decât tubulatura de oțel (~ 18mm)! În funcție de mărimea și calitatea acestor balamale, puteți utiliza fie două, fie trei. Marcați-le poziția pe cadru și pe capac. Acum, obțineți o pereche suplimentară de mâini care vor ține capacul în loc, în timp ce marcați unde să găuriți. Găurile din tubul de oțel ar trebui să fie filetate, astfel încât să puteți înșuruba un șurub fără a fi nevoie să vă faceți griji cu privire la modul de fixare. Când balamalele sunt atașate de cadru, întoarceți acele mâini suplimentare și înșurubați capacul balamalelor folosind niște șuruburi mici. Deoarece trebuie să lucrați la capac mai târziu, puteți aștepta și cu acest pas până când totul este terminat.

Acum suntem gata să lucrăm la electronică!

Pasul 4: Electronica

Circuitul este format din cinci circuite separate. Cele mai multe dintre acestea sunt destul de simple: un led simplu cu un rezistor sau un buton conectat la un pin Arduino. Cele două circuite mai complicate sunt cele care acționează afișajul și blocarea solenoidului.

Afișajul are 15 pini separați care trebuie acționați. Un Arduino de bază poate conduce cel mult 19 pini. Am mai avut nevoie de încă 5 pini pentru restul designului, așa că am fost scurt. Am găsit soluția folosind un expansor I / O cu I2C, MCP23017. Combinat cu biblioteca Adafruit pentru acest dispozitiv, este foarte simplu de utilizat. Partea circuitului conectată la pinul GPA0 este utilizată pentru alternarea celor doi anodi comuni ai afișajului HDSP-A22C. Când este ridicat, conduce caracterul 1 și când este redus conduce caracterul 2. Dezavantajul utilizării acestui expansor este că scrie pe pinii de ieșire imediat ce este scris un octet. Acest lucru a provocat fantomă. Din păcate, nu am putut rezolva acest lucru cu hardware, așa că am folosit software pentru a ocoli problema.

Deoarece solenoidul pe care l-am folosit este acționat de 12V (pentru care puteți utiliza orice sursă de alimentare de 12V, conectați-l la Arduino și lipiți un fir), am avut nevoie de un circuit de amplificare (Darlington) pentru al conduce cu un pin Arduino. De asemenea, nu uitați o diodă pentru a amortiza curenții de vârf generați de electro-magneții din solenoid!

Când lipiți circuitele, rețineți unde le veți plasa. Am păstrat o mică margine în jurul tuturor scândurilor mele, astfel încât să le pot înșuruba pe niște bucăți de distanțare (resturi de pe panourile laterale) lipite de capac. Pentru LED-uri puteți lipi un fir cu un rezistor direct pe LED și puteți utiliza tuburi termocontractibile pentru a-l acoperi și pentru a vă asigura că nu se rupe. Folosiți adeziv fierbinte pentru a împiedica ruperea tuturor firelor lipite direct pe o placă.

După ce totul a fost lipit, este timpul să conectați totul! Am obținut niște anteturi de sex feminin pentru a extinde șinele de 5V și GND, așa că nu trebuie să lipesc totul împreună și astfel pot deconecta sau înlocui cu ușurință ceva dacă se rupe. Dacă ați folosit o bucată de lemn similară cu mine pentru părțile laterale ale capacului, veți observa că nu mai există spațiu pentru a conecta nimic la Arduino. Cea mai simplă soluție la aceasta este doar să îndoiți știfturile la un unghi de 90 de grade și să le conectați în acest fel.

Ultima parte este cea mai simplă și anume încărcarea codului.

Pasul 5: Codul

Tot codul a fost realizat folosind PlatformIO. Dacă nu sunteți familiarizat cu acest lucru, îl puteți copia și lipi pur și simplu într-o schiță Arduino. Dacă sunteți, puteți descărca programul și încărcați-l pe Arduino. Codul poate fi găsit pe Github. Aruncați o privire în secțiunea de configurare a programului și schimbați valorile după cum doriți (deosebit de interesante sunt pinii și combinația). Combinația implicită este 43 - 50 - 99.

Pasul 6: Atingeri de finisare

După ce totul este făcut și montat și începe să funcționeze, suntem gata să adăugăm ultimele bucăți de detalii care să permită totul să funcționeze.

Pentru a preveni căderea capacului prin cadru, puteți monta două plăci de blocare montate pe partea laterală a capacului. Am folosit o bară de oțel de 25x4mm pe care am găsit-o, am tăiat-o în bucăți de aproximativ 8cm, am făcut găuri în ele și le-am înșurubat pe capac.

Un alt lucru pe care l-am adăugat la capac a fost un mâner - destul de util dacă vreți vreodată să-l deschideți. A trebuit să forez adânc în părțile laterale ale capacului pentru a-l monta, dar mi s-a părut grozav.

O altă atingere importantă este adăugarea unei mici coarde pentru a preveni căderea capacului prea mult înapoi și deteriorarea balamalelor. Soluția mea a fost să folosesc cârlige înșurubabile pe capac și pe interiorul pieptului, unde aș putea atașa o coardă.

Pentru a obține energie în interiorul capacului, găuriți o gaură mică într-una din margini și ați văzut-o de sus. Puneți un șurub într-o altă margine și înfășurați coarda de șurub pentru a împiedica pe cineva să scoată accidental cablul de alimentare și să vă blocheze pentru totdeauna din piept.

În cele din urmă, este posibil să fi observat că încă nu puteți închide capacul. Acest lucru se datorează faptului că există alune în cale. Tăiați un pic de lemn aici pentru a face loc acestor nuci.

Si asta e! Așa puteți reproduce singuri cufărul digital! Și nu uitați să purtați echipament de protecție adecvat atunci când utilizați unelte electrice periculoase!