A Quarantine Escape (the Boredom) Box: 7 Steps (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Dette prosjektet har vært mitt personlige Arduino Quarantine Project. Jeg jobbet jevnt og trutt med det de første ukene i karantene, men så fikk jeg problemer med å bruke servomotorer som jeg ikke lett kunne løse, så jeg satte det til side i noen uker. Men nå som staten vår begynte å åpne seg igjen, bestemte jeg meg: Ikke mer utsett; på tide at jeg er ferdig med dette!

Jeg er en dataprogrammerer og databasekonsulent om dagen, men jeg har en fascinasjon for rømningsrom og gåter. Selv om jeg ikke har interesse av å bygge Arduino -prosjekter som oppfyller behov som allerede har blitt adressert kommersielt (Hvorfor skulle jeg bygge et lyssensor nattlys når jeg kan kjøpe et for et par dollar i butikken?), Da jeg bestemte meg for å bygge mitt eget hjemmelaget rømningsrom for venner sent i fjor, å lære å bruke en Arduino i egendefinerte rømningsromoppgaver ble plutselig noe jeg var interessert i. Når det er sagt, er jeg slett ikke elektroingeniør og lærer å lodde og bruke elektriske komponenter riktig har ofte vært en utfordring! Takk og lov for mengden Arduino -eksempler og dokumentasjon på internett!

Så omtrent en uke før South Carolina ble låst. Jeg trollet midtgangene i min lokale Goodwill -butikk, og jeg kom over et treboksobjekt med hyller og en dør og noen kroker. Det var ikke umiddelbart klart for meg hva boksen var designet for, men jeg tenkte at med en Arduino i, kan det være en god rekvisitt i det hjemmelagde rømningsrommet som jeg planla for noen venner i nær fremtid. Etter at jeg fikk det hjem, skjønte jeg det endelig for hva det var: en overdimensjonert ladestasjon / post / nøkkelstasjon. Innen en uke etter handleturen fikk vi beskjed om å "bli hjemme", og jeg tok en ny titt på esken. Jeg tenkte at det kanskje kunne bli mer enn jeg opprinnelig hadde trodd. Jeg tenkte med alle sidene og separate rom, kanskje den kunne gjøres om til en flertrinns puslespillboks som kunne deles med venner eller barn under karantene i stedet for et faktisk rømningsrom med nærkontakt. Siden selve boksen i utgangspunktet er sponplater med en pen finish, ønsket jeg å designe noe som krevde minimale endringer i esken, slik at den ikke trengte berøring eller maling for å dekke hull eller riper. Derfor trengte jeg gåtene mine for å jobbe med den eksisterende arkitekturen på boksens sider. Jeg ønsket også å designe nok gåter til å føle at hver side av esken var involvert i minst ett puslespill. Så jeg så på det i et par dager og brainstormet … I hver seksjon nedenfor vil jeg dele mine første tanker, planer og ultimate løsninger for de forskjellige sidene av boksen. Den siste delen vil summere begynnelsen til slutten av avspillingssekvensen og gi min Arduino -kode. Til syvende og sist var jeg i stand til å presse inn 8 forskjellige gåter på esken, som jeg følte var et anstendig tall for en liten boks.

Forhåpentligvis hvis dette er den typen ting du er interessert i, kan notatene og bildene mine gi deg noen ideer for å designe dine egne.

Rekvisita

Ulike Arduino -komponenter, inkludert:

ELEGOO MEGA 2560 R3 Board (off-brand Arduino Mega)

6 volt solonoidlås

2 eller 3 ikke-låsende hallsensorer

3 10 mm UV LED -pærer

2 røde lasere

VISDOLL WS2801 Pixel LED-strengelys (kan adresseres individuelt)

3 trykknappbrytere (12/17mm vanntette låsfrie brytere)

HiLetgo mp3 -spiller Mini (DFPlayer)

Billig høyttaler

6 fotoresistorer / lysavhengige motstander 5 mm

Tolako 5 Volt relemodul

AuBreey digital lastcellevektssensor 5 kg

Anker PowerCore -lader (til strømlys og arduino)

9 Volt batteri (for å drive solonoid)

Wire (etter behov)

Adaptere (etter behov)

Jumper Wires (etter behov)

PCB -kort (etter behov)

Ulike motstander (etter behov)

Andre rekvisita:

Små kombinasjonslåser

Små glidelåsposer (som kan låses med låser ovenfor)

Plastfilm med forskjellige farger eller mørker

Små tannlegetype, teleskopiske og svingbare speil

Skiver og nøtter

UV (usynlig blekk) penn

Liten symbol eller karakter som brukes til å holde magnet (jeg brukte en tom leppebalsambeholder formet som en rev)

Hyssing

Sjeldne jordmagneter

Papir

Skrap av stoff

Trebiter

Trinn 1: Krokene på esken

Boksen min inneholdt en side med to kroker. Jeg kunne ha fjernet dem helt, men som nevnt var selve esken sponplater, og jeg prøvde å holde den så arrfri som mulig. Så hva kan krokene på siden brukes til? Det åpenbare svaret var å henge noe fra dem. Men hvordan kan det å henge noe fra dem bli til et puslespill? Jeg bestemte meg for at det kunne være en slags vektoppgave. Opprinnelig planla jeg å feste hver krok til en individuell skala, men etter å ha undersøkt vekt- og belastningssensorer, innså jeg at jeg sannsynligvis ikke hadde plass til to sensorer i esken, og bare å bruke en ville gjøre programmering og elektrisk arbeid mye enklere. Så selv om jeg visste at bare en av krokene faktisk ville fungere, ville jeg ikke at spilleren skulle innse det selv. Jeg planla å lage flere varer i forskjellige vekter. Spilleren må bruke litt logikk eller gjetninger for å finne ut hvordan han deler disse elementene jevnt mellom de to krokene. Det hadde vært fint å ha søte, men tungtveiende små metallkarakterer eller gjenstander på halskjeder, men jeg gikk en billig rute og nøyde meg med forskjellige skiver og nøtter på hyssing. Hver hyssing av maskinvare er merket med en vekt i gram. Spilleren må dele maskinvaren i to jevne sett og henge hvert sett på en egen krok for å løse oppgaven. Vektføleren jeg brukte er en 5 kg HX711 lastcellevektssensor. Vektområdet er sannsynligvis for stort for jobben, men det fungerer godt nok når det er kalibrert. Det tok meg en god stund å finne ut hvordan jeg skulle sette vektføleren inn i esken slik at en krok kunne trekke på sensoren og den kunne registrere vekt. Til slutt kom jeg på den avbildede konfigurasjonen. Den statiske siden av sensoren er koblet til en blokk som er skrudd inn i boksen. Den andre siden av sensoren har en mindre blokk festet på toppen som kroken fra utsiden av esken er skrudd fast i (helt gjennom bokssiden). Dette krevde å bruke en lengre skrue og gjøre hullet som kroken opprinnelig ble skrudd tett i fra utsiden mye større for å gi krokens skrue et lite gir slik at belastningen på den kunne føles av vektføleren.

Utenfra ser kroken normal ut, men den beveger seg nok til å legge litt press på den indre vektføleren og gi en nøyaktig avlesning (når den er kalibrert).

Trinn 2: Den lange postlommen på esken

På siden av esken som inneholdt en høy postlomme, gikk jeg gjennom en rekke ideer. Til slutt bestemte jeg meg for at jeg ville bruke lasere et sted på esken, og det var her de endelig ble plassert. Siden det høye rommet er innfelt, kunne jeg legge til to lasere øverst og to fotoresistorer på venstre side. Spilleren må bestemme at han må finne en måte (med speil) å rette en laser mot hver sensor samtidig. Annet enn å bare gi spillerne to håndholdte speil, ønsket jeg at spillerne kunne finne en måte å plassere speil individuelt som ikke krevde å bruke begge hender for å holde speilene. Jeg tenkte på hva som kan fungere for å gjøre dette lenge. Til slutt innså jeg at svingbare tannlege speil kan gjøre det jeg ville. Jeg tenkte at hvis akslene deres kunne holdes i ro, kunne deres teleskop- og svingfunksjoner brukes til å lede laserstrålene mot sensoren uavhengig.

Jeg boret et treverk ved hjelp av en boreknapp så vidt over diameteren på speilskaftet til et treverk som jeg la i bunnen av sidelommen. Dermed støttes speilene oppreist mens spilleren justerer hodet for å sikte laserne.

De små, teleskopiske speilene har også fordelen av å være korte nok til å passe horisontalt under toppen av lommen, så det er ikke umiddelbart tydelig at det er speil i siden.

Trinn 3: Den fremre hyllesiden av esken

På forsiden av esken var det to skrånende hyller. Jeg visste at jeg ønsket å bruke de to hyllene til forskjellige gåter.

Jeg bestemte meg for at det ene puslespillet ville bruke et svart lys for å belyse usynlig UV -blekk, og det andre puslespillet ville bruke flere lyssensorer (fotoresistorer) på rad. Etter å ha eksperimentert med en enkelt UV -lyspære som kom fra enden av en usynlig blekkpenn, fant jeg at lysstrålen var utilfredsstillende. I stedet bestilte jeg større pærer (10 mm) og brukte tre av dem til å belyse den øverste hyllen som jeg hadde tegnet et tradisjonelt tangrampuslespilldesign i UV -blekk. Jeg koblet hvert lys individuelt til en Arduino -utgangspinne med en 100K motstand (seriekoblet ville ha krevd mer enn de 5 volt jeg forsynt min Arduino med). Ukjent for spilleren, en hallsensor (som registrerer tilstedeværelsen av en sterk magnet) er koblet til en motstand og varmlimt til et bestemt sted bak bakpanelet. Når de svarte lysene er opplyst, må spilleren bruke tangrambiter av tre som han har fått med seg for å fullføre tangramdesignet. Den firkantede tangrambiten har en innebygd sjelden jordmagnet i den, og når den er plassert på riktig sted (på toppen), er puslespillet fullført. Til syvende og sist var jeg fornøyd med hvordan dette puslespillet ble. For den nedre hyllen hadde jeg ideen om å lage et puslespill som krever at en spiller leser noen ledetråder og, fra dem, plasserer fire tegn i riktig rekkefølge fra venstre til høyre. Jeg trodde jeg kunne lage tegn (kuttet ut med min Silhouette Cameo) som hadde gjennomsiktige filmvinduer i forskjellige nyanser.

Uten å vite for mye om fotoresistorer, tenkte jeg at hvis tegnene ble plassert i riktig rekkefølge, ville filmene deres påvirke lysavlesningene på hver av lyssensorene på en pålitelig måte. Jeg fant flere plastfarger i forskjellige farger, og jeg testet dem for å finne ut hvilke fire filmfarger som var de mest forskjellige fra hverandre. Men denne ideen fungerte bedre i teorien enn i virkeligheten.

Lyssensorer er til syvende og sist ikke så pålitelige, og jeg fant ut at den minste forskjellen i installerte vinkler også i stor grad påvirket lesingen hver sensor ga, selv om lyset som skinner på dem alle var nøyaktig det samme. Når det er sagt, var jeg fast bestemt på å få dette til å fungere, og jeg fant en måte å bestille karakterene og filmene deres over sensorene som 1) aldri ville tillate oppgaven å bli løst ved et uhell og 2) pålitelig kunne løses i et rom med tilstrekkelig lys hver gang. Disse lyssensorene er koblet nøyaktig på samme måte som sensorene som brukes med laserne på den høye postsiden (med en motstand som deler det ikke-positive ene benet til en negativ og inngangspinne). Det er rikelig med dokumentasjon om hvordan du kobler disse tingene der ute.

Fordi jeg ikke visste hvor mye lys det ville være når spillerne prøvde dette puslespillet, i stedet for å se etter spesifikke verdier eller forskjeller mellom målingene, sjekker jeg bare for å sikre at den letteste filmen min hadde en høyere avlesning enn den neste letteste filmen, og det filmen hadde en høyere lesing enn den neste, og så videre.

Mine bestillingsspor, med covid-19-referanser for moro skyld, er avbildet. En annen ting jeg først hadde gledet meg til å gjøre med denne boksen, var å ha noen skjulte rom over hyllene som automatisk åpnet seg når en spiller løste et puslespill for å gi ham forsyninger til neste puslespill. Det er en betydelig plass over hver hylle for å gjøre dette. Så jeg installerte to hengslede paneler og eksperimenterte med å prøve å bruke små servomotorer for å skyve panelene, men jeg er ingen mekanisk ingeniør, og jeg kunne bare ikke få det til å fungere godt. Jeg la prosjektet til side i noen uker i frustrasjon.

Etter noen uker bestemte jeg meg for at jeg skulle avslutte dette prosjektet, det var best å skrape tanken på å flytte dører. For å løse problemet med å skaffe rekvisita til spilleren, kom jeg med en mye enkel løsning beskrevet i The Top of the Box Step nedenfor.

Trinn 4: Toppen av esken

Øverst på esken har et lokk som kan åpnes. Opprinnelig planla jeg å låse lokket og bare få lokket til å låse opp og åpne når noen puslespill ble fullført. Men etter at ideen om å åpne hemmelige rom viste seg for vanskelig for meg å implementere på rimelig tid, skjønte jeg at jeg trengte en mer enkel løsning. Jeg bestemte meg for å holde toppen ulåst og bare bruke den til å lagre “rekvisita” som spilleren ville bli belønnet med når han fullførte hvert puslespill. Men hvordan kunne jeg begrense spillerne til bare forsyningene de skulle motta når de fullførte hvert puslespill? Mitt enkle svar var å ha små poser med hengelåser. Hver gang en spiller løser et puslespill som har en belønning, blir kombinasjonen av den tilhørende låsen kunngjort, og spilleren kan teste låsene for å finne ut hvilken pose han kan åpne.

Dette var en enkel løsning, og det forenklet mekanikken i esken sterkt uten å gå på kompromiss med puslespill-moroa for mye. Og det gjorde at jeg endelig kunne få boksen ferdig! Ultimate på toppen av esken endte også opp med å lagre en god del elektriske komponenter fra lysene, knappene og laserne.

Trinn 5: Bakdørssiden av esken

Jeg har alltid trodd at bakdøren til esken ville inneholde "premien" for å løse alle oppgavene i esken. Som det viste seg, er det imidlertid SÅ mange ledninger og ladere og andre elektriske komponenter der inne at det ikke er mye plass til mye annet. For puslespillet på denne siden tenkte jeg i utgangspunktet at jeg ville ha et kryssfinerrutenett som passet over baksiden av døren, gjennom hvilket et tegn med en magnet i basen ville komme seg rundt en labyrint, men jeg hadde ingen mulighet av å klippe et tregitter, og jeg bestemte meg for at en labyrint på et stykke papir eller stoff kunne fungere like bra selv om det ikke var like kult. Til slutt lagde jeg ikke engang en faktisk labyrint. Jeg har nettopp laget en enkel sti med jern-på-vinyl på et stykke linstoff. Stoffet festes til døren med magneter (innfelt bak på døren). Spilleren flytter brikken (som inneholder en magnet i basen) fra "start" til "slutt" og utløser i prosessen en hallsensor for å fullføre puslespillet og låse opp magnetlåsen på døren. (For å gjøre det litt vanskeligere å "jukse" på [eller gå direkte til slutten], skulle jeg legge til en andre hallsensor et sted på ruten, men siden stien uansett er så enkel, virket det som overkill.) Min "token" er bare en gammel leppebalsambeholder som passer til en sjelden jordmagnet i basen.

Magnetventilen drives av et 9 volt batteri og kobles til Arduino via et 5 volt relé.

Selv om puslespillet er enkelt, vil forhåpentligvis utfordringen for noen spillere være at det ikke umiddelbart er tydelig hva som bør gjøres med stoffet, tokenet og magneter når det finnes i forsyningsposen.

Trinn 6: Lys, knapper og lyder

Jeg visste at jeg ville at puslespillboksen skulle ha lys og lyder. Jeg tenkte også at hvis jeg hadde knapper, ville jeg ha mye mer fleksibilitet med gåtene jeg kunne lage. Jeg bestemmer meg for å legge til knappene og lysene rundt toppen av esken for å holde det så pent som mulig. Jeg boret 4 hull på hver side. Lysene som brukes er 9 individuelt adresserbare, flerfargede lysdioder på en enkelt streng. De krever ekstra batteristrøm utenfor Arduino, men de er enkle å programmere. Dette var mitt første eksperiment med Arduino -knapper. Knappene krevde motstander som også var koblet til dem. Det er rikelig med dokumentasjon om knapper der ute. Lyden ble levert av en DFPlayer mp3 -spiller koblet til en billig enkelt høyttaler som jeg tok ut av en billig dokkinghøyttaler. Jeg hadde noen problemer med å referere filene til navn eller til og med tall (se kode), men til slutt var det ikke så vanskelig å finne ut hvordan jeg skulle få det til å fungere. Med tre lys og en knapp på hver av tre sider (venstre, høyre og foran), prøvde jeg å komme med ideer til gåter. Til slutt bestemte jeg meg for et fargepuslespill, et blinkende lyspuslespill og et puslespill med lyttehistorie. For fargepuslespillet er de to utelysene på hver side satt til primærfarger. Det indre lyset er først slukket. Spilleren trykker på knappen for å slå på og endre lysets farge til riktig sekundærfarge. For eksempel, hvis de to utsiden er rød og blå, må det indre lyset settes til lilla. For det blinkende puslespillet har jeg de to ytre lysene på hver side av boksen som blinker antall ganger som tilsvarer posisjonen deres. Fra venstre til høyre, 1, 3, 4, 6, 7, 9. Midtlyset på hver side må synkroniseres med posisjonen ved å trykke på knappen så mange ganger. Til syvende og sist vinner puslespillet ved at lyset på posisjon 1 blinker en gang, lyset i posisjon 2 blinker to ganger, helt opp til lyset i posisjon 9 som blinker 9 ganger. For lytteoppgaven blir en innspilt historie lest opp. Historien inneholder ordene VENSTRE og HØYRE flere ganger. Venstre og høyre knapp må skyves i samme rekkefølge som historien for å fullføre puslespillet. I tillegg brukes lys og lyd begge til å angi at spilleren har fullført visse gåter, for å gi spilleren kombinasjonene til forsyningsposene og for å fortelle ham at han har løst hele esken.

Trinn 7: Spillesekvensen og koden

Bokspillet er sekvensielt. De åtte gåtene må løses i rekkefølge. Og selv om det er mange muligheter for å bestille oppgavene, er dette det jeg avsluttet med: Puslespillboksen starter ved at spilleren (eller boksguiden, AKA meg) trykker på venstre og høyre knapp samtidig. Fargepuslespillene lyser og spilleren må bestemme at han må sette senterlysene på hver av de 3 sidene med riktig sekundærfarge (oransje, grønn, lilla).

Etter at fargene er riktig innstilt, slås laserne over postlommen på, og spilleren må finne speilene som ikke er synlige og bruke dem til å lede laserstrålene mot lasersensorene.

Deretter starter puslespillet med blinkende lys. Spilleren trykker på knappen slik at midtlyset på hver side blinker riktig antall ganger, og etter ferdigstillelse, 1) leses det opp et tall for kombinasjonen av en av forsyningsposene og 2) UV -lysene lyser.

Den første posen inneholder tangrambitene i tre. Spilleren ser den UV-belyste konturen til tangrampuslespillet og fullfører formen med trebitene. Når den øverste brikken er plassert, er puslespillet løst, og en melding spiller i utgangspunktet som forteller spilleren å trykke på den fremre knappen for å fortsette.

Når spilleren trykker på den fremre knappen, starter puslespillet VENSTRE-HØYRE historien. Han kan spille historien på nytt ved å trykke på frontknappen igjen. Etter hvert innser han at han må trykke på venstre eller høyre knapp hver gang historien sier en av retningene.

Når han har fullført VENSTRE-HØYRE-knappesekvensen riktig, blir en annen melding annonsert med kombinasjonen av en annen forsyningspose. Denne gangen inneholder posen de vektede hyssingløkkene. Tallene på løkkene gir spilleren hint om at han trenger å dele dem i like hauger. Når den samme vekten legges på hver krok (faktisk er det bare den riktige kroken som måler), annonseres en annen kombinasjon.

Denne gangen inneholder forsyningsposen tegnene med farget film og ledetråder for å instruere spilleren i hvordan de skal bestille karakterene. Spilleren plasserer dem i riktig rekkefølge, og til slutt blir kunngjøringen gjort for den siste kombinasjonsposen.

Den siste posen inneholder linstoffet med start-> sluttlinje, 5 små magneter og et tegn med en magnet gjemt i basen. Spilleren flytter brikken fra start til slutt, og bakdøren låses endelig opp og lys og lyder melder at spilleren er den store vinneren.

Med så mange inngangssensorer og utganger trengte jeg flere pins enn Arduino Uno eller Nano kunne gi. Ultimate Jeg brukte en Mega uten merke. Jeg brukte en kombinasjon av 1) lodding direkte til sensorer og positive og negative ledninger og 2) jumper pins presset direkte inn i Mega. Jeg likte ikke spesielt hvordan jumperpinnene føles i Mega (litt løs), så jeg brukte litt varmt lim for å gi dem litt mer støtte. Og foreløpig fungerer det, og jeg gleder meg til å få flere til å spille det!

Gi meg beskjed hvis du har noen spesifikke spørsmål om rekvisita eller metoder jeg brukte for å fullføre denne boksen, så skal jeg gjøre mitt beste for å svare.

Hvis du liker tanken på å bruke en Arduino til å lage gåter av Escape Room -type, anbefaler jeg å abonnere på Playful Technology på YouTube. Verten, Alastair, er min Arduino -helt!

Hvis du synes dette er interessant eller nyttig, kan du stemme på meg i Finish it already -konkurransen. Takk for at du leste!