Noppageneraattori: 12 vaihetta (kuvilla)

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-13 06:57

Tämä ohje on tarkoitettu suurprojektilleni, jonka olen suorittanut osana IGCSE -järjestelmien ja -ohjauskurssiani. Se sai A* -arvosanan, ja opastan sinua tekemään tämän ohjeen. Tämän projektin loppuun saattamiseen tarvitaan kunnollinen elektroniikan tausta sekä kokemus Arduinosta ja sen IDE: stä.

Tausta

Lautapelien suosion vähentyessä ja elektroniikan kukoistessa saattaa tuntua vaikealta istua alas ja pelata ilman gadgetien häiriöitä. Tässä nimenomaisessa tapauksessa asiakkaani, Warhammer -klubin opettaja, käyttää mieluummin fyysistä noppaa kuin online -peliä klubissaan. Ongelmana on, että hänellä ei voi olla noppaa, jossa on 100 puolta, minkä vuoksi hänen on turvauduttava online -noppasimulaattorin käyttöön. Tässä on mahdollisuus tälle tuotteelle.

Vaikka tämän tuotteen markkinoiden koko pienenee, tarve sille on edelleen olemassa. Lautapeleistä on tulossa menneisyyden ominaisuus, kun taas online- ja elektronisia pelejä tulee esiin. Tässä tapauksessa tuotteeni vähentää puhelimien tai Internetin tarvetta lautapelin aikana, jolloin pelaajat tuntevat olevansa vähemmän irrotettuja todellisesta pelistä. Järjestelmä, jota se käyttää, ovat 4511 IC ja Arduino Nano -mikro -ohjain. Tässä projektissa on käytettävä mikro -ohjainta, koska ilman sitä piiri olisi liian tehoton.

Toiminto

Tuotteen avulla käyttäjä voi valita numeron välillä 0 ja 100 käyttämällä kahta kiertokytkintä laitteen vasemmalla puolella. Tämä numero näytetään käyttäjälle kahden 7 segmenttinäytön kautta suoraan kiertokytkimien yläpuolelta palautteena. Sitten kun käyttäjä painaa rullauspainiketta, satunnaisluku 0 ja valitun numeron välillä rullataan ja näytetään laitteen oikealla puolella olevassa 7 segmenttinäytössä.

Vaihe 1: Piiri

Yllä oleva yksinkertaistettu piirikaavio näyttää kaikki tarvittavat Arduino -tulot ja -lähdöt, joita käytetään viitteenä projektin myöhempiin vaiheisiin.

Kuinka piiri toimii?

Käyttäjä syöttää ensin haluamansa nopan sivujen määrän käyttämällä kahta kiertokytkintä, joista toinen ohjaa 10 -numeroista paikkaa ja toinen 1 -numeroista paikkaa. Tämä numero näkyy 7 ensimmäisen segmentin piirilevyn palautteen kautta, jolloin käyttäjän on helpompi ymmärtää valitsemansa numero.

Käyttäjän desimaalitulo muunnetaan binaarimuotoon pyörivällä piirilevyllä ja lähetetään Arduino Nano -laitteeseen. Nano valitsee sitten satunnaisluvun 0 ja valitun numeron välillä. Nämä tiedot lähetetään sitten binäärimuodossa 2. 7-segmenttiselle piirilevylle, kun Push-To-Make (Roll) -kytkintä painetaan alas.

Olen liittänyt Arduino -koodin viitteeksi alla, jotta tämän tuotteen toiminta olisi helpompaa ymmärtää.

Vaihe 2: Piirilevyt

Materiaaliluettelo:

• 470 ohmin vastukset x28
• 10K ohmin vastukset x22
• CD 4511BE x4
• 7 Segmenttinäyttö (vihreä, CC) x4
• Diodi 1N4002 x44
• Kiertokytkin (1P12T) x2
• Keinukytkin (päälle / pois) x2
• Push To Make x1
• Arduino Nano x1
• Vihreä LED x2

Käyttämällä Autodesk Eaglea tietokoneessani suunnittelin kunkin piirilevyn kaavion yllä olevan kuvan mukaisesti. Kaavamaisesta suunnittelusta lähtien PCB: t (2x 7 -segmenttinen PCB, 1x pyörivä PCB) valmistettiin Kiinassa ja lähetettiin.

Gerber Files löytyy täältä (Eagle -tiedostot ovat liitteenä alla)

Juotoskomponentit

Varmista ennen juottamista, että sinulla on hyvä ilmanvaihto ja suojalasit. Sinun on myös varmistettava, että kaikki komponentit on suunnattu ja sijoitettu oikeille paikoilleen ennen juottamista levyyn. Ole nopea silitysraudan kanssa, koska pitämällä sitä tapin päällä liian pitkään, IC voi palaa. Varmista, että jokainen kosketuspiste on kiinnitetty tiukasti levyyn juotoksella ja ettei siinä ole kuivia liitoksia.

Reikien leikkaaminen

Ensin merkitsin reikät jokaiseen piirilevyyn ja kohdistin ne varmistaakseni, että ne on merkitty oikein. Tämä tehtiin käyttämällä try -neliötä, merkkiä ja viivainta. Reikien merkitsemisen jälkeen pidin piirilevyn paikallaan teräspuristimella ja porasin jokaiseen piirilevyyn 4 x 2 mm reikää ja sen jälkeen tarvittavat 3 mm: n reiät TRFE -materiaalin halkeilun estämiseksi.

Tämä vaihe on tärkeä, koska sen avulla voit kiinnittää piirilevyt kunnolla koteloon myöhemmin.

Vaihe 3: Piiri + testaus

Tehtävät

• Tarkista kaikki PCB -liitännät.
• Aseta koko piiri.
• Suorita koodi piirin läpi testausta varten.
• Jos se ei toimi, korjaa ongelma ja toista.

Laadunvalvonta: Käyttämällä yleismittarin jatkuvuusasetusta tarkistin jokaisen raidan ja komponentin havaitakseni ja eliminoidaksesi oikosulut, jotka voivat vaikuttaa piirin toimintaan. Jos oikosulku havaittiin, ratkaistiin seuraavat toimenpiteet.

1. Tunnista oikosulku - varmista, että oikosulku on todellakin ongelma ja että se on olemassa, koska mitä useammin lämpöä levitetään kuparityynyille, sitä todennäköisemmin ne joko sulavat, vaurioituvat tai eivät johda.

2. Lämmitä liitos varovasti juotosimulaitteella ja ime nestemäinen juotos. Toista, kunnes kaikki juote on poistettu. Jos juote ei irtoa, käytä juotoskärkiä ja yritä imeä osa siitä.

3. Lopuksi juota molemmat liitokset huolellisesti ja vähäisellä juotoksella, mutta juuri niin paljon, että liitos on turvallinen ja johtava.

Koodin lataaminen:

Lataa koodi Arduino Nano -laitteeseen lataamalla ensin Arduino IDE. Lataa seuraavaksi tämä Arduino Nano -ohjain ja tämä FTDI -ohjain.

Käytä sitten vaiheen 1 koodia ja lataa se USB-kaapelilla Micro-USB-kaapelilla Arduino Nano -laitteeseen. Piirin pitäisi nyt olla toiminnassa. Jos se ei toimi, aloita vianmääritys tarkistamalla kaikki komponentit ja liitännät.

Lisä -LED

Jos katsot 7 -segmenttistä piirilevyä huolellisesti, huomaat, että LED -valolle on paikka. Tämä LED -valo syttyy, kun numero 100 näytetään ja kaksi 7 -segmenttinäyttöä näyttävät kaksi 0: ta. Jotta tämä toimisi, käytä kahta NOT -porttia ja kahta AND -porttia konfiguraatiossa, joka laukaisee LED -valon, kun ne eivät ole tuloja 4511 IC: hen.

Vaihe 4: Käyttöliittymä

Tehtävät

• Suunnittele käyttöliittymä Adobe Illustratorilla.
• Leikkaa käyttöliittymä laserilla ja varmista, että se sopii piirikomponentteihin. Kaivertaa Warhammer -kotkan malli käyttöliittymään.
• Spraymaali muotoilu harmaa/hopea.

Materiaali: musta akryyli

Suunnittelin käyttöliittymän yllä olevan kuvan mittojen mukaisesti Adobe Illustratorin avulla (napsauta nähdäksesi lisää kuvia). Sitten vienin tämän suunnittelutiedoston laserleikkuriin ja leikkasin akryylipalan irti.

Sitten jättäen muovilevyn akryylille, ruiskutin maalatut akryylin kaiverretut osat hopea/harmaalla värillä. Tämä tehtiin useita kertoja (4 kertaa 10 minuutin välein), jotta kuva olisi rohkea ja selkeä. Kun olin jättänyt kaiken kuivumaan, irrotin muovikerroksen ja varmistin, ettei siinä ollut epäsäännöllisyyksiä.

Vaihe 5: Sivulevyt

Tehtävät

• Kokoelma tuhkapuuta.
• Piirrä kaikki leikkausviivat puukappaleeseen ohjausta varten leikattaessa. Leikkaa kotelon vasemmalta ja oikealta puolelta.

Materiaalit

1. Saarni Puu 135 mm (l) x 300 mm (l) x 10 mm (s)

Tämän projektin seuraava vaihe ja ehkä kotelon monimutkaisin osa ovat sivulevyt. Merkitse ensin edellä annetut mitat käyttäen molemmat sivukappaleet 10 mm paksuun tuhkapuun palaan. Leikkaa kappaleiden yleinen muoto vannesahalla.

Leikkaa seuraavaksi reitittimellä (jyrsinkoneella) yllä olevat kaaviot. Siinä on kaksi 10 mm leveää x 5 mm paksua uraa. ja yksi 3 mm (leveä) x 150 mm (pitkä) x 5 mm (syvä) ura 50 asteen kulmassa.

Viimeistely

Korjataksesi mahdolliset pienet virheet pinnan kohdistuksessa tai terävissä reunoissa, käytä hienojakoista hiekkapaperia näiden osien yli tasoittaaksesi niitä ja antaa niille kauniin esteettisen ulkonäön. Ammattitaito on avainasemassa.

Vaihe 6: Ylä-, ala- ja takalevyt

Tehtävät

• Leikkaa yläpalkki pois.
• Leikkaa pohjalevy pois.
• Leikkaa takalevy laserilla, kun olet luonut Adobe Illustrator -tiedoston laserleikkurille.

Päällyslevy (materiaali: tuhka)

Ylälevy on hankala valmistaa, koska se sisältää 50 asteen kulman toisella puolella. Tämän kappaleen leikkaamiseksi merkitse ensin lohkon yleinen muoto käyttämällä yllä annettuja mittoja ja kokeile neliötä. Luo seuraavaksi kulma asettamalla vannesaha -alustan kallistuskulma 50 asteeseen. Leikkaa sieltä suorakulmion toista puolta pitkin, jotta saadaan aikaan viisto pinta.

Lisäksi tasoita taso, jotta voit käyttää vannesahaa leikkaamaan suorakulmaisen päätykappaleen kolme muuta puolta.

Pohjalevy (materiaali: tuhka)

Pohjalevy on helppo leikata pois vannesahalla, koska se on suorakulmainen Ashwood -lohko, jonka mitat ovat 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Takalevy (materiaali: akryyli)

Suunnittelin Adobe Illustratorin avulla takalevyn (135 mm x 230 mm) sekä aukon virtajohdolle ja virtakytkimelle sekä ruuvien reiät yllä olevien kaavioiden mukaisesti. Sitten vienin tämän tiedoston laserleikkuriin ja leikkasin sen.

Merkitse kynällä ja viivoitimella 4 reikää (2 kummallakin puolella) ruuvien reikiä varten (halkaisija riippuu käyttämästäsi ruuvista). Tee keskireiän ja vasaran avulla kolhu näiden reikien päälle ja poraa lopuksi kaikki 4 reikää sopivalla poranterällä ja käsiporalla.

Seuraavaksi noudatin samoja vaiheita ruiskumaalauskirjeiden levittämiselle akryylille kuin vaiheessa 4. Lopuksi käytin upotusporanterää jokaisen ruuvinreiän läpi varmistaakseni, että ruuvinpäät ovat akryylipinnan tasalla. koottu.

Tehoelektroniikka:

Tulovirran tulee olla noin 5V. Kun positiivinen johto on johdettu takalevyn virta -aukon läpi, se on johdettava virtakytkimen läpi, jotta käyttäjä voi ohjata tuotteen virtaa. Kytkimen positiivinen napa on sitten kytkettävä Arduinon V (tulo) -nastaan ja negatiivinen/GND -johto Arduino GND (sisään) -nastaan.

Vaihe 7: Liimaus ja kiinnitys

Nyt kun kaikki kotelon osat on leikattu pois, meidän on koottava ne yhteen. Kaikki osat on lueteltu alla:

• 2x Sivulevyt
• 1x yläpalkki
• 1x pohjapaikka
• 1x käyttöliittymä
• 1x takalevy

Tässä vaiheessa liimatut kappaleet ovat:

• 1x yläpalkki
• 2x Sivulevyt

On erittäin tärkeää, että nämä kappaleet ja VAIN nämä osat liimataan toisiinsa. Pohjalevy näkyy yllä olevissa kuvissa, mutta EI ole liimattu sivulevyihin. Se on sijoitettu sinne vain oppaana ja paikannusta varten.

Askeleet:

1. Järjestä kappaleet järjestyksessä ja varmista, että ne voidaan sijoittaa ja sovittaa oikein yhteen. Jos näin ei ole, joko arkistoi ongelmallinen kappale, kunnes se toimii, tai tee se uudelleen.

2. Levitä pieni mutta kohtuullinen kerros PVA -liimaa tärkeimpien kosketuspisteiden päälle. Tässä tapauksessa nämä kohdat olisivat molempien sivukappaleiden ylin alennusliitos.

3. Yhdistä kaikki palat yhteen käyttämällä pohjalevyä oppaana, joka auttaa pitämään sivulevyjä ja yläpalkkia pystyssä.

4. Kiinnitä kappale tässä kokoonpanossa yhdellä tai kahdella puristimella, kunnes liima on kuivunut ja liitokset ovat kunnolla kiinni.

Vaihe 8: Poraus

Yhteensä Ashwoodiin on porattava 8 reikää. Kaikki reiät on porattava 2,5 mm: n poranterällä.

Puristin ensin kotelon alas varmistaakseni, että se ei liiku porausprosessin aikana laadunvalvontaa varten. Sitten merkitsin viivaimella ja lyijykynällä kaikki 8 reikää, jotka oli porattava takana ja alareunassa. Käytä keskipistettä ja kuulakärkivasaraa, sisennän jokaisen pisteen poranterän ohjaamiseksi. Lopuksi porasin jokaisen reiän käsiporauksella ja 2,5 mm: n poranterällä.

Porattuani reiät akryylitakakappaleen ja puisen pohjakappaleen läpi käytin upotusporanterää luodakseni upotuksen jokaiselle reiälle. Tämä oli tarpeen, koska käytin itsekelausruuveja taka- ja alakappaleiden liittämiseen koteloon. Tämä tarkoitti sitä, että näillä upotetuilla sisennyksillä ruuvin pää olisi samalla tasolla sen materiaalin pinnan kanssa, johon se ruuvattiin, jolloin se näyttäisi mukavalta ja turvalliselta.

Vaihe 9: Hionta ja viimeistely

Epäpuhtauksien hiominen

Kun kotelo oli liimattu yhteen, käytin ensin karkeaa hiekkapaperia eroon liiallisesta kuivuneesta liimasta tai ilmeisistä virheistä. Sitten laadunvalvontaan. Vaihdoin hienompaan hiekkapaperiin ja kävin jokaisen pinnan läpi tasaisen viimeistelyn varmistamiseksi.

Viimeistely: Huonekaluvaha

Lopuksi, jotta tuhkapuulle saataisiin mukava viimeistely ja tunne, päätin vahata pinnan. Kiillotusliinalla levitin huonekaluvahaa puun jokaiselle ulkopinnalle 4 kertaa ja 30 minuutin kuivauskertojen välillä laadunvalvontaa varten. Tämä oli laadunvalvontaa, joka varmisti, että jokainen tuuma puusta oli päällystetty oikein ja sillä oli sama rakenne.

Vaihe 10: Kiinnitä elektroniikka koteloon

Materiaalit

• 12x M4 ruuvia
• 12x M4 -mutterit
• 12x M4 Nylon aluslevyt

Yllä, kiinnitän piirilevyt käyttöliittymään ruuveilla, muttereilla ja nailonlevyillä. Käytin Nylon-aluslevyjä, koska ne eivät ole johtavia eivätkä siksi aiheuta oikosulkuja kosketuksessa PCB: n kanssa. Piirilevyjen liittämisen jälkeen käytin poraa ja ruuvimeisseliä kiinnittääkseni selkä- ja pohjalevyt lopulliseen koteloon. Suorita tämä prosessi varovasti, koska elektroniikka voi olla melko herkkää.

Jos juotosliitokset rikkoutuvat tai hajoavat, on ehdottomasti korjattava ne siellä ja jatkettava sitten b4. Muista testata virtapiiri ennen koteloon kiinnittämistä ja sen jälkeen, jotta kaikki pysyy toimintakunnossa.

Vaihe 11: Laita kotelo yhteen

Ota tässä viimeisessä vaiheessa käyttöliittymä ja liu'uta se sivulevyn uria pitkin koteloon. Aseta sitten pohjalevy kotelon alle kahden sivulevyn kiskon välissä. Kohdista ruuvinreiät ja kiristä ruuvitaltalla kaikki 4 ruuvia (2 kummallakin puolella), jotta levy kiinnittyy paikalleen.

Viimeinen vaihe on kiinnittää taustalevy koteloon. Suorita tämä kohdistamalla ruuvinreiät ja aseta sitten 4 itsekelautuvaa puuruuvia jokaiseen asentoon tarkistaaksesi, että se on tiukka ja uppoasentuva.

Lopuksi voit tasoittaa virheet hienoilla hiekkapaperilla ja huonekaluvahalla. Jos kohdistuksessa on virheitä, palaa edellisiin vaiheisiin. Jos tarvitset apua tämän prosessin aikana, lähetä kysymyksesi alla olevaan kommenttiosaan.

Vaihe 12: Olet valmis

Onnea projektin loppuunsaattamisesta! Nauttia!