Digitaalinen aarrearkku: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Opiskelen peli- ja vuorovaikutustekniikkaa Utrechtin taideyliopistossa. On yksi projekti nimeltä "Jos tämä sitten tuo", jossa sinua pyydetään rakentamaan interaktiivinen tuote. Käytä Arduinoa, suunnittele mielenkiintoinen interaktiivinen elementti ja rakenna mukava ja ammattimaisen näköinen prototyyppi sen ympärille. Minulla oli selkeitä henkilökohtaisia haluja osallistua tähän projektiin: halusin oppia hitsaamaan, halusin oppia ohjelmoimaan C/C ++: ssa ja halusin ajaa 14-segmenttistä näyttöä, joka oli ollut maassani ikuisesti. Minulla kesti pari viikkoa, ennen kuin keksin idean, joka sitoi nämä yhteen, mutta lopulta se tuli mieleeni: aioin tehdä arkun, joka sinun on avattava koodilla, mutta ei millään koodilla. Paineanturia luetaan ja näytetään jatkuvasti näytöllä, sinun on saavutettava oikea numero ja vahvistettava se kolme kertaa, jotta voit avata rintakehän.

Halusin, että rintakehällä on eräänlainen moderni teollinen ilme, joten materiaalivalintani olivat teräs ja puu.

Loppujen lopuksi olen todella tyytyväinen siihen, miten se meni! Kirjoitin alla olevat vaiheet, jotta voit luoda sen uudelleen tai jopa parantaa sitä! Pidä hauskaa!

Vaihe 1: Aineiden kerääminen

Ennen kuin aloitamme, tarvitsemme joitain osia. Tässä on täydellinen luettelo:

Kotelo:

• 350cm neliöteräsputki, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0,9cm vaneripaneelit (tehokkain tapa on leikata levy, joka on suurempi kuin 52x72cm, kuuteen osaan, mutta varmista, että sinulla on jäljellä puuta!)
• 1x 26x22x0,9cm vaneripaneeli
• 90cm 22x30mm puu (leikattu 26cm, 2x 18cm ja 2x 12cm paloiksi)
• Pienet saranat
• 2x sointulenkkiä
• Ruuvit: 4,0x16, 4,0x20, 4,0x25, 3,0x12 (noin kymmenen kutakin, mukaan lukien joitakin varaosia)
• Pultit: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (noin kymmenen kpl, mukaan lukien muutama varaosa)
• Mutterit: M3, M6, M10
• Kahva
• 2x 8 cm 25x4 mm terästangot

Elektroniikka:

• Painike
• LED punainen
• LED sininen
• Voimaherkkä vastus
• Lukitustyyppinen solenoidi (minun on 12V 650mA malli)
• HDSP-A22C 14-segmenttinen näyttö
• MCP23017 Digitaalinen I/O -laajennin
• 15x vastus 470
• 3x vastus 1k
• 6x vastus 10k
• 1N4007 diodi
• 2x BC547B transistori
• 2x BC557B transistori
• TIP31A transistori
• 12V 1A seinäadapteri

Vaihe 2: Rintakehän rakentaminen - teräsrunko

Rintakehä on 30 cm suuri kuutio, joka on valmistettu teräsputkista ja puulevyistä. Autotallista löysin mukavia neliömäisiä 20x20 mm: n putkia, joiden seinät olivat 2 mm paksuja. Seinien on oltava riittävän paksuja hitsaamiseen ja M3 -pulttien kierteitettyjen reikien napauttamiseen. 2 mm on täydellinen paksuus tähän. Tietenkin voit käyttää mitä tahansa teräsputkea tähän, jos sinulla on parempia ideoita.

Tyylikkäin tapa rakentaa runko on tehdä kaksi 30x30 cm: n neliötä ja yhdistää nämä kaksi neliötä 26 cm: n (30 - 2*2) putkilla. Leikkaa neliöt leikkaamalla pitkät teräsputket vinosti kahdeksaan osaan. Kappaleiden päät on leikattava 45 asteen kulmassa toisiaan kohti. Kappaleen pitkät päät ovat 30 cm. Kun käytät sahaa, terää on helppo kääntää 45 astetta ja putkea jokaisen kappaleen jälkeen. Tämä hukkaa vähiten materiaalia. Kun sinulla on kahdeksan vinosti leikattua kappaletta, on aika leikata vielä neljä suoraa. Nämä osat ovat 26 cm pitkiä.

Leikkaa lopuksi kymmenen kappaletta noin 6 cm: n kokoisia 20 x 4 mm: n teräspalkkeja. Nämä ovat puupaneelien kiinnityspisteet.

Kun kaikki metalli on valmis, on aika hitsata. Vaikein osa tässä on leikattujen putkien vuoraaminen. Aloitetaan ylä- ja alaruuduista. Ota diagonaaliset palat ja viivaa ne neliön muotoiseksi puukappaleelle. Vinkki on käyttää karkeasti neliömäistä noin 30 cm: n levyä, jotta voit antaa reunojen kulmien pudota, jos asetat ne 45 asteen kulmaan puuhun verrattuna. Kiinnitä ne joissakin puristimissa ja varmista, että metalli koskettaa kaikkia kulmia, jotta sähkö voi virrata kappaleesta toiseen hitsauksen aikana. Jos et ole koskaan hitsannut ennen, nyt on aika harjoitella hieman, koska jos sotket sen, voit tehdä kaiken toistaiseksi. Joka tapauksessa hitsaa palat yhteen kulmissa (päätin tehdä sen sisäpuolelta) ja olet nyt suorittanut ensimmäisen osan! Toinen neliö on helpompi viivoittaa, koska voit vain asettaa sen ensimmäisen ruudun päälle. Hitsaa myös nämä yhteen. Jos kaikki meni oikein, sinulla pitäisi nyt olla kaksi identtistä teräsruutua.

Tässä vaiheessa haluat kiinnittää puun kiinnityspisteet. Käytin kahta kappaletta kuhunkin paneeliin kuution vastakkaisilla reunoilla. Valitsin tietyn kuvion, jotta mikään kappale ei joutuisi kannen tielle, joten minun ei tarvitsisi asentaa kahta kappaletta samaan reunaan. Voit tehdä sen haluamallasi tavalla, kunhan reunalla, jossa solenoidi lukitaan, ei ole sitä.

Tässä vaiheessa otin myös hiomatyökalun, johon oli kiinnitetty teräsharja teräksen puhdistamiseksi. Baareissa oli ruosteisia täpliä ja huomasin, että se antoi heille mukavan ilmeen.

Teräsrungon rakentamisen lopettamiseksi tarvitsemme vain yhdistää kaksi ruutua, jotka meillä on nyt. Helpoin tapa on asettaa ne pystyyn tasaiselle pinnalle ja asettaa kaksi 26 cm: n putkesta niiden väliin. Ylimääräinen käsipari on erittäin hyödyllinen, kun puristat niitä alas. Hitsaa tämä yhteen ja toista se toiselle puolelle.

Jos kaikki meni oikein, teräsrunko pitäisi tehdä nyt!

Vaihe 3: Rintakehän rakentaminen - sivut ja kansi

Rinnan viimeistelemiseksi meidän on lisättävä puupaneelit sivuille. Muista, että elektroniikka on piilossa kannessa, joten tarvitset hieman enemmän levyä kuin vain 6 kpl 26 x 26 cm: n levyjä. DIY -kaupassa heillä oli 122x61cm, mikä oli täydellistä. Valitsin hieman ohuemman puun kuin alun perin tarkoitin, mutta se näytti lopulta paremmalta kuin paksumpi puu. Kun teräsputki on 2 cm leveä, siinä on pyöristetyt kulmat ja kiinnike on 4 mm leveä, voit jättää paneelille noin 10 mm säilyttäen hyvän ulkonäön. Löysin levyt, joiden paksuus oli 9 mm, joten se oli täydellinen.

Leikkaa levyt kuuteen 26x26 cm: n levyyn. Jos hitsauksesi on hieman suuri, sinun on katkaistava kulmat. Kun sinulla on levyt, aseta ne kehykseen. On kätevää merkitä, kumpi menee minne. Merkitse puun keskelle paikka, jossa kaksi reikää on. Aseta puu runkoon omalle paikalleen ja poraa reikä pultille. Minulla oli M6 -pultit, mutta kaikki pultit ovat hyviä. Isommat pultit saattavat antaa sille rohkeamman ilmeen, mutta jopa M3 voi pitää sen yhdessä hienosti. Varmista, että pultit eivät ole liian pitkiä, koska ne työntyvät runkoon. Sinne laitat tavarasi, joten kun pitkät pultit tulevat ulos, se on hieman hankalaa. Jos käytit täsmälleen samoja materiaalimittoja kuin minä, 20 mm: n pultin pitäisi olla tavoite. Kun reiät on porattu, voit asentaa levyt, mutta varmista, että kiinnität mitään ennen kuin kansi on valmis, et halua lukita itseäsi!

Kannen osalta aloitamme yhdellä levyistä, jotka leikkasimme sivuille. Ajatuksena on tehdä kansi elektroniikan koteloksi. DIY -kaupasta löysin myös 22x30 mm: n puukappaleen, joka tekisi täydellisen etäisyyden. Se tarjoaa kolme senttimetriä, johon voit piilottaa sähkösi. Ennen kuin liimaamme ne kannelle, meidän on tehtävä reikiä puuhun. Ne ovat kaikki pyöreitä reikiä lukuun ottamatta näyttöä. Käytä pyöreitä poraa. Käytä kokoa varten yllä olevien kuvien kaaviota. Näytössä voit käyttää joko sähköistä palapeliä tai jyrsintä, jos haluat olla tarkempi. Kun kaikki reiät on leikattu ja porattu, voit liimata puukappaleet paneelin sivuille pystyasentoon! Ole myös varovainen, että solenoidisi mahtuu edelleen jäljellä olevaan tilaan. Kun kaikki on liimattu, ota tarkat mitat ja leikkaa vielä yksi puupaneeli näihin mittoihin. Haluat jo ruuvata sen puisten välikappaleiden pohjaan, jotta voit leikata kulmat samalla tasolla alustan paneelin kulman kanssa.

Nyt meidän on tehtävä painetunnistimen ja toimintapainikkeen painikkeet. Haluamme piilottaa oikean painikkeen käyttäjältä, joten asennamme ne kannen alle, elektroniikkaosaston sisään. Leikkasin vanerijäännöksistä pari pientä puukappaletta välikappaleiksi. Juotos painike piirilevyyn ja ruuvaa se kiinni puunpalasiin, jotka on liimattu kannen alapuolelle, varmistaen, että painike tulee ulos reiän keskeltä. Paineanturi on hieman erilainen. Käytä tätä varten myös kahta välikappaletta, jotka on liimattu kanteen, mutta ota kolmas osa sillan muodostamiseksi reiän yli. Liimaa anturi tarkasti reiän keskelle.

Jos haluat hallita painikkeita kannen läpi, olisi ihanteellinen 3D-tulostus. Valitettavasti minulla ei ollut aikaa tähän, joten improvisoin. Voit tehdä mitä haluat, mutta tässä on vinkki, että tarvitset jotain estämään painikkeen putoamisen molemmilta puolilta. Käytin lyhennettyjä pultteja, joiden toisessa päässä oli puoliksi leikattu mutteri, ja peitin sen jollakin, jonka löysin makaamassa.

Seuraavaksi asennettava asia on solenoidi. Jokainen solenoidi on hieman erilainen, mutta helpoin tapa asentaa useimmat solenoidit on kerrostaa puuta tiilen ja kannen väliin, kunnes se liukuu täsmälleen rungon taakse, mutta myös riittävän kauas taaksepäin, jotta se ei kosketa puuta, kun sitä laajennetaan. Minulle tämä oli 6 mm. Minun piti sitten jauhaa hieman terästä myöhemmin uudelleen, koska se ei lopulta ollut vielä tarpeeksi kaukana. Minun olisi pitänyt olla noin 7 tai 8 mm.

Kansi on nyt pääosin valmis ja vain elektroniikka on lisättävä. Tämä on oikea hetki kiinnittää kansi ensin runkoon. Yritä hankkia pieniä saranoita lähikaupasta, niiden ei pitäisi olla suurempia kuin teräsputki (~ 18 mm)! Näiden saranoiden koosta ja laadusta riippuen voit käyttää joko kahta tai kolmea. Merkitse niiden sijainti runkoon ja kanteen. Hanki nyt ylimääräinen käsipari, joka pitää kannen paikallaan, kun merkitset reikien poraamisen paikan. Teräsputken reiät on kierrettävä, jotta voit vain ruuvata pultin sisään ilman, että sinun tarvitsee huolehtia sen kiinnittämisestä. Kun saranat on kiinnitetty runkoon, ota ylimääräiset kädet takaisin ja ruuvaa saranojen kansi pienillä ruuveilla. Koska sinun on työskenneltävä kannen kanssa myöhemmin uudelleen, voit myös odottaa tätä vaihetta, kunnes kaikki on tehty.

Nyt olemme valmiita työskentelemään elektroniikan parissa!

Vaihe 4: Elektroniikka

Piiri koostuu viidestä erillisestä piiristä. Useimmat näistä ovat melko yksinkertaisia: yksinkertainen led, jossa on vastus tai painike, joka on liitetty Arduino -nastaan. Kaksi monimutkaisempaa piiriä ovat ne, jotka ohjaavat näyttöä ja magneettilukkoa.

Näytössä on 15 erillistä nastaa, joita on käytettävä. Perus Arduino voi ajaa enintään 19 nastaa. Tarvitsin vielä 5 nastaa muuhun suunnitteluun, joten olin vähissä. Löysin ratkaisun käyttämällä I2C -ohjattua I/O -laajenninta, MCP23017. Yhdessä tämän laitteen Adafruit -kirjaston kanssa sen käyttö on todella helppoa. Piirin osaa, joka on kytketty nastaan GPA0, käytetään vuorottelemaan HDSP-A22C-näytön kahden yleisen anodin välillä. Kun se on korkea, se ajaa merkkiä 1 ja kun se on alhainen, se ajaa merkkiä 2. Tämän laajennuksen haittapuoli on, että se kirjoittaa ulostulonappeihin heti, kun tavu on kirjoitettu. Tämä aiheutti haamukuvia. Valitettavasti en pystynyt ratkaisemaan tätä laitteistolla, joten käytin ohjelmistoa ongelman kiertämiseen.

Koska käyttämääni solenoidia ohjaa 12 V (jolle voit käyttää mitä tahansa 12 V: n virtalähdettä, kytke se Arduinoon ja juota johto siihen), tarvitsin vahvistinpiirin (Darlington) ajamaan sitä Arduino -nastalla. Älä myöskään unohda diodia vaimentamaan solenoidin sähkömagneettien tuottamia huippuvirtoja!

Kun juotat piirejä, muista, mihin sijoitat ne. Pidin pientä reunaa kaikkien levyjeni ympärillä, jotta voisin ruuvata ne joidenkin kanteen liimattujen välikappaleiden (sivupaneelien jäännökset) päälle. LEDeille voit juottaa johtimen vastuksella suoraan LED -valoon ja käyttää kutisteputkia sen peittämiseksi ja varmistaaksesi, ettei se rikkoudu. Käytä kuumaa liimaa, jotta kaikki suoraan levylle juotetut johdot eivät katkea.

Kun kaikki on juotettu, on aika yhdistää kaikki! Sain joitain naarasotsikoita 5V- ja GND -kiskojen laajentamiseksi, joten minun ei tarvitse juottaa kaikkea yhdessä ja voin helposti irrottaa tai vaihtaa jotain, jos se rikkoutuu. Jos käytit samanlaista puukappaletta kannen sivuilla kuin minä, huomaat, että Arduinolle ei ole enää tilaa kytkeä mitään. Yksinkertaisin ratkaisu tähän on taivuttaa tapit 90 asteen kulmassa ja liittää ne tällä tavalla.

Viimeinen osa on yksinkertaisin ja se on koodin lataaminen.

Vaihe 5: Koodi

Kaikki koodit on tehty PlatformIO: lla. Jos et tunne tätä, voit kopioida ja liittää sen Arduino -luonnokseen. Jos olet, voit ladata ohjelman ja ladata sen Arduinoosi. Koodi löytyy Githubistani. Katso ympärillesi ohjelman kokoonpano -osiossa ja muuta arvoja haluamallasi tavalla (erityisen mielenkiintoisia ovat nastat ja yhdistelmä). Oletusyhdistelmä on 43-50 - 99.

Vaihe 6: Viimeistely

Kun kaikki on tehty ja asennettu ja alkanut toimia, olemme valmiita lisäämään viimeiset yksityiskohdat, joiden avulla kaikki toimii.

Voit estää kannen putoamisen kehyksen läpi asentamalla kaksi kannen sivulle asennettua estolevyä. Käytin löytämääni 25x4 mm: n terästankoa, leikkasin sen noin 8 cm: n paloiksi, porasin niihin reikiä ja ruuvasin ne kannen päälle.

Toinen asia, jonka lisäsin kanteen, oli kahva - varsin hyödyllinen, jos haluat koskaan avata sen. Minun piti porata syvälle kannen reunoihin asentaakseni sen, mutta siitä tuli upean näköinen.

Toinen tärkeä kosketus on lisätä pieni sointu, jotta kansi ei putoa liian taakse ja vahingoittaa saranoita. Ratkaisuni oli käyttää ruuveilla kiinnitettäviä koukkuja kannessa ja rinnan sisäpuolella, johon voisin kiinnittää soinnun.

Saadaksesi virtaa kannen sisälle poraa pieni reikä yhteen reunoista ja sahaa se ylhäältä. Laita ruuvi toiseen reunaan ja sido akordi ruuviin, jotta kukaan ei vahingossa vetäisi virtajohtoa ulos ja lukitseisi sinua rinnasta ikuisesti.

Lopulta olet ehkä huomannut, ettet voi vielä sulkea kantta. Tämä johtuu siitä, että tiellä on pähkinöitä. Leikkaa vain vähän puuta täältä, jotta näille pähkinöille olisi tilaa.

Ja siinä se! Näin voit toistaa digitaalisen aarrearkun itse! Älä myöskään unohda käyttää asianmukaisia suojavarusteita käyttäessäsi vaarallisia sähkötyökaluja!