Digital Treasure Chest: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Jeg studerer spill- og interaksjonsteknologi ved Utrecht University of the Arts. Det er ett prosjekt som heter "If this then that" hvor du blir bedt om å bygge et interaktivt produkt. Du skal bruke en Arduino, designe et interessant interaktivt element og bygge en fin og profesjonell prototype rundt den. Jeg hadde noen klare personlige ønsker om å gå inn i dette prosjektet: Jeg ønsket å lære å sveise, jeg ønsket å lære å programmere i C/C ++ og jeg ønsket å kjøre en 14-segmenters skjerm som hadde ligget rundt stedet mitt for alltid. Det tok meg et par uker å komme på en idé som knyttet disse sammen, men til slutt kom det til meg: Jeg skulle lage en kiste som du må åpne med en kode, men ikke noen kode. En trykksensor leses kontinuerlig og vises på et display, du må nå riktig nummer og bekrefte det tre ganger for å låse opp brystet.

Jeg ville at brystet skulle ha et slags moderne-industrielt utseende, så materialvalget mitt var stål og tre.

Til slutt er jeg ganske fornøyd med hvordan det ble hvordan! Jeg skrev trinnene nedenfor slik at du kan gjenskape eller til og med forbedre det! Ha det gøy!

Trinn 1: Samle ingredienser

Før vi begynner, trenger vi noen deler. Her er hele listen:

Hylster:

• 350 cm firkantet stålrør, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0.9cm kryssfinerplater (den mest effektive måten er å kutte et brett som er større enn 52x72cm i seks deler, men sørg for at du har litt treverk igjen!)
• 1x 26x22x0.9cm kryssfinerpanel
• 90cm 22x30mm tre (kuttet i stykker på 26cm, 2x 18cm og 2x 12cm)
• Små hengsler
• 2x akkordløkker
• Skruer: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (rundt ti av hver, inkludert noen ekstra)
• Bolter: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (rundt ti av hver, inkludert noen ekstra)
• Nøtter: M3, M6, M10
• Håndtak
• 2x 8cm 25x4mm stålstenger

Elektronikk:

• Knapp
• LED rød
• LED blå
• Kraftfølsom motstand
• Låsestil (min er en 12V 650mA modell)
• HDSP-A22C 14-segmenters skjerm
• MCP23017 Digital I/O -ekspander
• 15x motstand 470
• 3x motstand 1k
• 6x motstand 10k
• 1N4007 diode
• 2x BC547B transistor
• 2x BC557B transistor
• TIP31A transistor
• 12V 1A veggadapter

Trinn 2: Bygg en kiste - stålrammen

Brystet er en 30 cm stor kube, laget av stålrør og trepaneler. I garasjen fant jeg fine firkantrør på 20x20mm med 2mm tykke vegger. Veggene må være tykke nok til å sveise og til å tappe gjengede hull for M3 -bolter. 2 mm er den perfekte tykkelsen for dette. Selvfølgelig kan du bruke alle slags stålrør til dette hvis du har noen bedre ideer.

Den mest elegante måten å bygge rammen på er å lage to firkanter på 30x30cm og deretter koble disse to rutene med 26cm (30 - 2*2) rør. For å lage firkanter, kutt de lange stålrørene diagonalt i åtte stykker. Endene på brikkene skal kuttes i en vinkel på 45 grader som vender mot hverandre. De lange endene på stykket er 30 cm. Når du bruker en montert sag, er det enkelt å rotere bladet i 45 grader og snu røret etter hvert stykke. Dette sløser med minst materiale. Etter at du har de åtte diagonalt kuttede bitene, er det på tide å kutte fire rette. Disse brikkene er 26 cm lange.

Skjær deretter til slutt ti stykker på rundt 6 cm av en 20x4 mm stålstang. Dette vil være monteringspunktene for trepanelene.

Når alt metallet er klart, er det på tide å sveise. Den tøffeste delen her er å fôre ut rørene du har kuttet. La oss starte med de øverste og nedre rutene. Ta de diagonale brikkene og strek dem ut i en firkant på et treverk. Et tips her er å bruke en grovt firkantet plate på ca 30cm slik at du kan la hjørnene falle av kantene hvis du legger dem ut i en 45 graders vinkel sammenlignet med treverket. Fest dem med noen klemmer og sørg for at metallet berører i alle hjørner, slik at elektrisiteten kan strømme fra hvert stykke til det neste mens du sveiser. Hvis du aldri har sveiset før, er det på tide å øve litt, for hvis du roter det, kan du gjøre alt så langt. Uansett, sveis brikkene sammen i hjørnene (jeg valgte å gjøre det på innsiden), og du har nå fullført første del! Den andre ruten er lettere å legge ut, da du bare kan legge den på toppen av den første. Sveis disse sammen også. Hvis alt gikk riktig, skulle du nå ha to identiske stålkanter.

På dette tidspunktet vil du feste festepunktene for treet. Jeg brukte to stykker for hvert panel på de motsatte kantene av kuben. Jeg valgte et bestemt mønster, slik at ingen brikke skulle komme i veien for lokket, og så jeg ikke måtte montere to stykker på samme kant. Du kan gjøre det som du vil, så lenge kanten der solenoiden skal låses, ikke har en.

På dette tidspunktet tok jeg også et slipeverktøy med en stålbørste festet for å rengjøre stålet. Barene hadde noen rustne flekker på den, og jeg fant at den ga dem et fint utseende.

For å fullføre byggingen av stålrammen trenger vi bare å koble de to rutene vi har nå. Den enkleste måten er å plassere dem oppreist på et plant underlag og legge to av de 26 cm rørene mellom dem. Et ekstra par hender vil være veldig nyttig når du klemmer dem ned. Sveis dette sammen og gjenta det for den andre siden.

Hvis alt gikk som det skulle, skulle stålrammen være ferdig nå!

Trinn 3: Bygg et kiste - sidene og lokket

For å fullføre brystet må vi legge til trepanel på sidene. Husk at elektronikken vil være skjult i lokket, så du trenger litt mer tallerken enn bare 6 stykker på 26 x 26 cm. På byggemarkedet hadde de 122x61cm, noe som var perfekt. Jeg valgte litt tynnere tre enn jeg opprinnelig hadde tenkt, men det endte med å se bedre ut enn tykkere treverk ville ha. Når stålrøret er 2 cm bredt, har avrundede hjørner og festet er 4 mm bredt, vil du sitte igjen med noen 10 mm for panelet mens du fortsatt ser godt ut. Platene jeg fant var 9 mm tykke, så det var perfekt.

Skjær platene i seks paneler på 26x26cm. Hvis sveisen din er litt stor, må du kutte hjørnene. Når du har platene, legger du dem ut i rammen. Det er praktisk å merke hvilken som går hvor. I midten av treet, merk stedet der de to hullene skal være. Plasser treet i rammen på sitt respektive sted og bor hullet til bolten. Jeg hadde M6 bolter liggende, men enhver bolt er bra. Større bolter kan gi den et dristigere utseende, men selv en M3 kan holde den godt sammen. Sørg for at boltene ikke er for lange, da de vil stikke inn i rammen. Det er her du vil sette tingene dine, så når det er lange bolter som stikker ut, blir det litt upraktisk. Hvis du brukte nøyaktig samme materialdimensjoner som meg, bør en 20 mm bolt være det du sikter mot. Når hullene er boret kan du montere platene, men sørg for å vente med å feste noe før lokket er ferdig, du vil ikke låse deg selv ute!

For lokket starter vi med en av platene vi kutter til sidene. Tanken er å gjøre lokket til et etui for elektronikken. I byggemarkedet fant jeg også et 22x30 mm treverk, som ville gjøre den perfekte distansen. Den gir tre centimeter der du kan skjule elektrisiteten din. Før vi limer disse på lokket, må vi lage hull i treverket. De er alle runde hull bortsett fra det for displayet. For de runde, bruk en drill. For størrelsesreferanse, bruk skjematikken på bildene ovenfor. For displayet kan du enten bruke en elektrisk stikksag eller en fresemaskin hvis du vil være mer presis. Når alle hullene er kuttet og boret, kan du lime trebitene på sidene av panelet, i oppreist posisjon! Vær også forsiktig med at solenoiden din fortsatt passer i plassen som er til overs. Når alt er limt, må du ta de nøyaktige målingene og kutte enda et trepanel til disse dimensjonene. Du vil allerede skru det på bunnen av avstandsstykkene i tre, slik at du kan kutte hjørnene i flukt med hjørnet på panelet du begynte med.

Nå må vi lage knappene for trykksensoren og handlingsknappen. Vi vil gjemme den faktiske knappen for brukeren, så vi monterer dem under lokket, inne i elektronikkrommet. Jeg kuttet rett og slett et par små trebiter fra den kryssfiner som ble igjen for å tjene som avstandsstykker. Lodd trykknappen på en PCB og skru den på trebitene som er limt på undersiden av lokket, og sørg for at knappen kommer ut akkurat i midten av hullet. Trykkføleren er litt annerledes. For dette, bruk også to avstandsstykker limt på lokket, men ta et tredje stykke for å lage en bro over hullet. Lim sensoren nøyaktig i midten av hullet.

For å kontrollere knappene gjennom lokket, ville det være ideelt å 3d-skrive ut noe. Dessverre hadde jeg ikke tid til dette, så jeg improviserte. Du kan gjøre hva du vil, men et tips her er at du trenger noe for å hindre at knappen faller ut på begge sider. Jeg brukte forkortede bolter med en mutter i to i den ene enden, og jeg dekket det til med noe jeg fant liggende.

Den neste tingen å montere er solenoiden. Hver solenoid er litt annerledes, men den enkleste måten å montere de fleste solenoider på er å legge tre mellom mursteinen og lokket til det glir nøyaktig bak rammen, men også langt nok tilbake til ikke å berøre treverket når det er forlenget. For meg var dette 6 mm. Jeg måtte deretter slipe bort litt stål senere igjen fordi det til slutt fortsatt ikke var langt nok ned. Jeg burde nok ha hatt 7 eller 8 mm.

Lokket er nå stort sett ferdig, og bare elektronikken må legges til. Dette er det rette øyeblikket for å først feste lokket til rammen. Prøv å få tak i noen små hengsler i en lokal butikk, disse skal ikke være større enn stålrøret (~ 18 mm)! Avhengig av størrelsen og kvaliteten på disse hengslene, kan du bruke enten to eller tre. Merk posisjonen på rammen og på lokket. Få et ekstra par hender som holder lokket på plass mens du merker hvor du skal bore hull. Hullene i stålrøret bør gjenges slik at du bare kan skru inn en bolt uten å bekymre deg for hvordan du skal feste den. Når hengslene er festet til rammen, får du tilbake de ekstra hendene og skru lokket på hengslene med noen små skruer. Fordi du må jobbe med lokket senere igjen, kan du også vente med dette trinnet til alt er gjort.

Nå er vi klare til å jobbe med elektronikken!

Trinn 4: Elektronikken

Kretsen består av fem separate kretser. De fleste av disse er ganske enkle: en enkel LED med en motstand eller en trykknapp som er koblet til en Arduino -pinne. De to mer kompliserte kretsene er de som driver displayet og magnetlåsen.

Displayet har 15 separate pinner som må kjøres. En grunnleggende Arduino kan maksimalt kjøre 19 pins. Jeg trengte ytterligere 5 pinner for resten av designet, så jeg gikk for kort. Jeg fant løsningen ved å bruke en I2C drevet I/O -ekspander, MCP23017. Kombinert med Adafruit -biblioteket for denne enheten er den veldig enkel å bruke. Den delen av kretsen som er koblet til pin GPA0 brukes til å veksle mellom de to vanlige anodene på HDSP-A22C-skjermen. Når den er høy, driver den karakter 1, og når den er lav, driver den karakter 2. Ulempen med å bruke denne ekspanderen er at den skriver til utgangspinnene så snart en byte er skrevet. Dette forårsaket spøkelse. Dessverre klarte jeg ikke å løse dette med maskinvare, så jeg brukte programvare for å omgå problemet.

Siden solenoiden jeg brukte drives av 12V (som du bare kan bruke hvilken som helst 12V strømforsyning til, koble den til Arduino og lodde en ledning til den), trengte jeg en forsterkerkrets (Darlington) for å drive den med en Arduino -pinne. Ikke glem en diode for å dempe toppstrømmer som genereres av elektromagneter i solenoiden!

Når du lodder kretsene, må du huske på hvor du skal plassere dem. Jeg holdt en liten kant rundt alle brettene mine, slik at jeg kunne skru dem på noen avstandsstykker (rester fra sidepanelene) limt på lokket. For lysdiodene kan du lodde en ledning med en motstand direkte til lysdioden og bruke krympeslanger for å dekke den til og for å sikre at den ikke går i stykker. Bruk varmt lim for å holde alle ledningene loddet direkte på et brett fra å bryte av.

Etter at alt er loddet, er det på tide å koble til alt! Jeg fikk noen kvinnelige overskrifter til å utvide 5V- og GND -skinnene, så jeg trenger ikke lodde alt sammen, og så kan jeg enkelt koble fra eller bytte ut noe hvis det går i stykker. Hvis du brukte et lignende treverk på sidene av lokket som meg, vil du legge merke til at det ikke er mer plass til å koble til noe til Arduino. Den enkleste løsningen på dette er å bare bøye pinnene i en 90 graders vinkel og plugge dem på den måten.

Den siste delen er den enkleste, og det er å laste opp koden.

Trinn 5: Koden

All koden ble laget ved hjelp av PlatformIO. Hvis du ikke er kjent med dette, kan du ganske enkelt kopiere og lime det inn i en Arduino -skisse. Hvis du er det, kan du bare laste ned programmet og laste det opp til Arduino. Koden finner du på min Github. Ta en titt rundt i programkonfigurasjonsdelen og endre verdier som du synes (spesielt interessant er pinnene og kombinasjonen). Standardkombinasjonen er 43 - 50 - 99.

Trinn 6: Etterbehandling

Etter at alt er gjort og montert og begynner å fungere, er vi klare til å legge til de siste detaljene som lar alt fungere.

For å forhindre at lokket faller gjennom rammen, kan du montere to blokkeringsplater montert på siden av lokket. Jeg brukte en 25x4 mm stålstang jeg fant, kuttet den i biter på rundt 8 cm, jeg boret hull i dem og skrudde dem på lokket.

En annen ting jeg la til lokket var et håndtak - ganske nyttig hvis du noen gang vil åpne det. Jeg måtte bore dypt ned i sidene av lokket for å montere det, men det ble flott.

En annen viktig berøring er å legge til en liten akkord for å forhindre at lokket faller for langt bakover og skader hengslene. Løsningen min var å bruke skruekroker på lokket og på innsiden av brystet hvor jeg kunne feste et akkord.

For å få strøm inne i lokket, bor et lite hull i en av kantene og så det ut fra toppen. Sett en skrue i en annen kant og bind akkordet til skruen for å forhindre at noen ved et uhell trekker ut strømkordet og låser deg ut av brystet for alltid.

Til slutt har du kanskje lagt merke til at du faktisk ikke kan lukke lokket ennå. Dette er fordi det er nøtter i veien. Bare kutt bort litt tre her for å få plass til disse nøttene.

Og det er det! Slik kan du reprodusere den digitale skattekisten selv! Og ikke glem å bruke riktig verneutstyr når du bruker farlige elektroverktøy!