Digital skatkiste: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Jeg studerer spil- og interaktionsteknologi ved Utrecht University of the Arts. Der er et projekt kaldet "If this then that", hvor du bliver bedt om at bygge et interaktivt produkt. Du skal bruge en Arduino, designe et interessant interaktivt element og bygge en flot og professionelt udseende prototype omkring den. Jeg havde nogle klare personlige ønsker om at gå ind i dette projekt: Jeg ville lære at svejse, jeg ville lære at programmere i C/C ++, og jeg ville køre et 14-segment display, der havde ligget rundt om mit sted for evigt. Det tog mig et par uger at komme på en idé, der bandt disse sammen, men så kom det endelig til mig: Jeg skulle lave en kiste, som du skal åbne med en kode, men ikke nogen kode. En trykføler læses kontinuerligt og vises på et display, du skal nå det rigtige nummer og bekræfte det tre gange for at låse brystet op.

Jeg ville have, at brystet skulle have et slags moderne-industrielt look, så mit materialevalg var stål og træ.

I sidste ende er jeg ganske tilfreds med hvordan det blev til hvordan! Jeg skrev trinene herunder, så du kan genskabe eller endda forbedre det! Hav det sjovt!

Trin 1: Indsamling af ingredienser

Inden vi begynder, skal vi bruge nogle dele. Her er hele listen:

Kabinet:

• 350 cm firkantet stålrør, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0.9cm krydsfinerplader (den mest effektive måde er at skære et bræt, der er større end 52x72cm i seks stykker, men sørg for at have noget træ tilbage!)
• 1x 26x22x0.9cm krydsfinerpanel
• 90 cm 22x30 mm træ (skåret i stykker på 26 cm, 2x 18 cm og 2x 12 cm)
• Små hængsler
• 2x akkordsløjfer
• Skruer: 4,0x16, 4,0x20, 4,0x25, 3,0x12 (ca. ti af hver, inklusive nogle ekstra)
• Bolte: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (ca. ti af hver, inklusive nogle ekstra)
• Møtrikker: M3, M6, M10
• Håndtere
• 2x 8cm 25x4mm stålstænger

Elektronik:

• Knap
• LED rød
• LED blå
• Kraftfølsom modstand
• Låsemodul (min er en 12V 650mA model)
• HDSP-A22C 14-segment skærm
• MCP23017 Digital I/O -ekspander
• 15x modstand 470
• 3x modstand 1k
• 6x modstand 10k
• 1N4007 diode
• 2x BC547B transistor
• 2x BC557B transistor
• TIP31A transistor
• 12V 1A vægadapter

Trin 2: Bygning af et kiste - stålrammen

Brystet er en 30 cm stor terning, lavet af stålrør og træpaneler. I garagen fandt jeg flotte firkantede rør på 20x20mm med 2 mm tykke vægge. Væggene skal være tykke nok til at svejse og til at tape gevindhuller til M3 bolte. 2 mm er den perfekte tykkelse til dette. Selvfølgelig kan du bruge enhver form for stålrør til dette, hvis du har nogle bedre ideer.

Den mest elegante måde at bygge rammen på er at lave to firkanter på 30x30cm og derefter forbinde disse to firkanter med 26cm (30 - 2*2) rør. For at lave firkanterne skæres de lange stålrør diagonalt i otte stykker. Enderne på stykkerne skal skæres i en vinkel på 45 grader mod hinanden. Stykkets lange ender er 30 cm. Når du bruger en monteret sav, er det let at rotere bladet ved 45 grader og dreje røret efter hvert stykke. Dette spilder det mindste materiale. Når du har de otte diagonalskårne stykker, er det tid til at skære fire mere lige stykker. Disse stykker er 26 cm lange.

Skær derefter endelig ti stykker på omkring 6 cm af en 20x4 mm stålstang. Disse vil være monteringspunkterne for træpanelerne.

Når alt metal er klar, er det tid til at svejse. Den hårdeste del her er at forme de rør, du har skåret. Lad os starte med de øverste og nederste firkanter. Tag de diagonale stykker og line dem ud i en firkant på et stykke træ. Et tip her er at bruge en nogenlunde firkantet plade på cirka 30 cm, så du kan lade hjørnerne falde af kanterne, hvis du lægger dem ud i en 45 graders vinkel i forhold til træet. Fastgør dem med nogle klemmer og sørg for, at metallet rører i alle hjørner, så elektriciteten kan strømme fra hvert stykke til det næste under svejsning. Hvis du aldrig har svejset før, er det tid til at øve lidt, for hvis du ødelægger det, kan du gøre alt så langt over. Anyway, svejs stykkerne sammen i hjørnerne (jeg valgte at gøre det på indersiden), og du har nu gennemført den første del! Den anden firkant er lettere at line ud, da du bare kan lægge den oven på den første. Svejs også disse sammen. Hvis alt gik rigtigt, skulle du nu have to identiske stålkanter.

På dette tidspunkt vil du gerne montere træets monteringspunkter. Jeg brugte to stykker til hvert panel på de modstående kanter af terningen. Jeg valgte et bestemt mønster, så intet stykke ville komme i vejen for låget, og så jeg ikke skulle montere to stykker på den samme kant. Du kan gøre det, som du vil, så længe kanten, hvor solenoiden vil blive låst, ikke har en.

På dette tidspunkt tog jeg også et slibeværktøj med en stålbørste fastgjort til rengøring af stålet. Stængerne havde nogle rustne pletter på den, og jeg fandt ud af, at den gav dem et flot udseende.

For at færdiggøre bygningen af stålrammen behøver vi kun at forbinde de to firkanter, vi har nu. Den nemmeste måde er at placere dem oprejst på en plan overflade og lægge to af de 26 cm rør mellem dem. Et ekstra par hænder vil være meget nyttige, når du spænder dem fast. Svejs dette sammen og gentag det for den anden side.

Hvis alt gik rigtigt, skulle stålrammen være færdig nu!

Trin 3: Bygning af et kiste - siderne og låget

For at afslutte brystet skal vi tilføje træpaneler til siderne. Husk, at elektronikken vil være skjult i låget, så du får brug for en lille smule mere tallerken end blot 6 stykker på 26x26cm. I byggemarkedet havde de 122x61cm, hvilket var perfekt. Jeg valgte lidt tyndere træ end jeg oprindeligt havde tænkt mig, men det endte med at se bedre ud end tykkere træ ville have. Når stålrøret er 2 cm bredt, har afrundede hjørner og beslaget er 4 mm bredt, står du tilbage med cirka 10 mm til panelet, mens du stadig holder et godt udseende. Pladerne jeg fandt var 9 mm tykke, så det var perfekt.

Skær pladerne i seks paneler på 26x26cm. Hvis din svejsning er lidt stor, skal du afskære hjørnerne. Når du har pladerne, skal du lægge dem ud i rammen. Det er praktisk at mærke, hvilken der går hvor. I midten af træet markeres det sted, hvor de to huller skal være. Placer træet i rammen på sit respektive sted og bor hullet til bolten. Jeg havde M6 bolte liggende, men enhver bolt er god. Større bolte kan give det et dristigere udseende, men selv en M3 kan fint holde det sammen. Sørg for, at boltene ikke er for lange, da de vil stikke ind i rammen. Det er her, du vil lægge dine ting, så når der stikker lange bolte ud, bliver det lidt ubelejligt. Hvis du brugte nøjagtig samme materialedimensioner som mig, burde en 20 mm bolt være det, du sigter mod. Når hullerne er boret, kan du montere pladerne, men sørg for at vente med at fastgøre noget, før låget er færdigt, du vil ikke lukke dig selv ude!

Til låget starter vi med en af de plader, vi skærer til siderne. Ideen er at gøre låget til et etui til elektronikken. I byggemarkedet fandt jeg også et 22x30mm stykke træ, som ville gøre den perfekte distancer. Det giver tre centimeter, hvor du kan skjule din el. Inden vi limer disse på låget, skal vi lave huller i træet. De er alle runde huller undtagen det ene til displayet. Til de runde skal du bruge en boremaskine. For størrelsesreference, brug skematikken i billederne ovenfor. Til displayet kan du enten bruge en elektrisk stiksav eller en fræser, hvis du vil være mere præcis. Når alle huller er skåret og boret, kan du lime træstykker på siderne af panelet i opretstående position! Vær også forsigtig med, at din solenoid stadig passer i det rum, der er til overs. Når det hele er limet, skal du tage de nøjagtige mål og skære et træpanel mere til disse dimensioner. Du vil allerede gerne skrue det på bunden af træafstandsstykkerne, så du kan skære hjørnerne i flugt med hjørnet af panelet, du startede med.

Nu skal vi lave knapperne til tryksensoren og handlingsknappen. Vi vil skjule den faktiske knap for brugeren, så vi monterer dem under låget inde i elektronikrummet. Jeg skar simpelthen et par små stykker træ fra den resterende krydsfiner for at tjene som afstandsstykker. Lod lodret knappen på et printkort, og skru det fast på de træstykker, der er limet til undersiden af låget, og sørg for, at knappen kommer ud nøjagtigt i midten af hullet. Tryksensoren er en smule anderledes. Til dette skal du også bruge to afstandsstykker, der er limet til låget, men tag et tredje stykke for at lave en bro over hullet. Lim sensoren nøjagtigt i midten af hullet.

For at styre knapperne gennem låget ville det være ideelt at 3d-printe noget. Desværre havde jeg ikke tid til dette, så jeg improviserede. Du kan gøre hvad du vil, men et tip her er, at du har brug for noget for at blokere knappen for at falde ud på begge sider. Jeg brugte forkortede bolte med en møtrik skåret i halve i den ene ende, og jeg dækkede det til med noget, jeg fandt liggende.

Den næste ting at montere er solenoiden. Hver solenoid er lidt anderledes, men den nemmeste måde at montere de fleste solenoider på er at lægge træ mellem murstenen og låget, indtil det nøjagtigt glider bag rammen, men også langt nok tilbage til ikke at røre træet, når det forlænges. For mig var dette 6 mm. Jeg måtte derefter slibe noget stål væk senere igen, fordi det i sidste ende stadig ikke var langt nok nede. Jeg skulle nok have haft omkring 7 eller 8 mm.

Låget er nu for det meste gjort, og kun elektronikken skal tilføjes. Dette er det rigtige øjeblik for først at fastgøre låget til rammen. Prøv at få nogle små hængsler i en lokal butik, disse må ikke være større end stålrøret (~ 18 mm)! Afhængigt af størrelsen og kvaliteten af disse hængsler kan du bruge enten to eller tre. Marker deres position på rammen og på låget. Få nu et ekstra par hænder, der holder låget på plads, mens du markerer, hvor du skal bore huller. Hullerne i stålrøret skal være gevind, så du bare kan skrue en bolt i uden at skulle bekymre dig om, hvordan du fastgør det. Når hængslerne er fastgjort til rammen, skal du få de ekstra hænder tilbage og skrue låget på hængslerne ved hjælp af nogle små skruer. Fordi du skal arbejde på låget senere igen, kan du også vente med dette trin, indtil alt er gjort.

Nu er vi klar til at arbejde med elektronikken!

Trin 4: Elektronikken

Kredsløbet består af fem separate kredsløb. De fleste af disse er ret ligetil: en enkel LED med en modstand eller en trykknap forbundet til en Arduino -pin. De to mere komplicerede kredsløb er dem, der driver displayet og magnetlåsen.

Displayet har 15 separate ben, der skal køres. En grundlæggende Arduino kan højst køre 19 pins. Jeg havde brug for 5 flere ben til resten af designet, så jeg var ved at mangle. Jeg fandt løsningen ved at bruge en I2C drevet I/O -ekspander, MCP23017. Kombineret med Adafruit -biblioteket til denne enhed er den virkelig enkel at bruge. Den del af kredsløbet, der er forbundet til pin GPA0, bruges til at skifte mellem de to fælles anoder på HDSP-A22C-skærmen. Når den er høj, driver den karakter 1, og når den er lav, driver den karakter 2. Ulempen ved at bruge denne ekspander er, at den skriver til outputpinnene, så snart en byte er skrevet. Dette forårsagede spøgelse. Desværre kunne jeg ikke løse dette med hardware, så jeg brugte software til at omgå problemet.

Da solenoiden, jeg brugte, drives af 12V (som du bare kan bruge en hvilken som helst 12V strømforsyning til, tilslutte den til Arduino og lodde en ledning til den), havde jeg brug for et forstærkerkredsløb (Darlington) for at drive den med en Arduino pin. Glem heller ikke en diode for at dæmpe spidsstrømme, der genereres af elektromagneterne i solenoiden!

Når du lodder kredsløbene, skal du huske på, hvor du vil placere dem. Jeg holdt en lille kant omkring alle mine brædder, så jeg kunne skrue dem på nogle afstandsstykker (rester fra sidepanelerne) limet til låget. Til lysdioderne kan du lodde en ledning med en modstand direkte til LED'en og bruge krympeslanger til at dække den over og for at sikre, at den ikke går i stykker. Brug varm lim til at holde alle ledninger loddet direkte på et bræt fra at bryde af.

Efter at alt er blevet loddet, er det tid til at forbinde alt! Jeg fik nogle kvindelige overskrifter til at udvide 5V- og GND -skinnerne, så jeg behøver ikke lodde alt sammen, og så kan jeg let afbryde eller udskifte noget, hvis det går i stykker. Hvis du brugte et lignende stykke træ til siderne af låget som mig, vil du bemærke, at der ikke er mere plads til at tilslutte noget til Arduino. Den enkleste løsning på dette er bare at bøje stifterne i en 90 graders vinkel og tilslutte dem på den måde.

Den sidste del er den enkleste, og det er at uploade koden.

Trin 5: Koden

Hele koden blev lavet ved hjælp af PlatformIO. Hvis du ikke er bekendt med dette, kan du blot kopiere og indsætte det i en Arduino -skitse. Hvis du er, kan du bare downloade programmet og uploade det til din Arduino. Koden kan findes på min Github. Tag et kig rundt i programkonfigurationssektionen, og skift værdier, som du finder passende (især stifter og kombinationen er interessante). Standardkombinationen er 43 - 50 - 99.

Trin 6: Efterbehandling

Når alt er gjort og monteret og begyndt at fungere, er vi klar til at tilføje de sidste detaljer, der gør det muligt for alt at fungere.

For at forhindre låget i at falde gennem rammen, kan du montere to blokeringsplader monteret på siden af låget. Jeg brugte en 25x4 mm stålstang, jeg fandt, skar den i stykker på omkring 8 cm, jeg borede huller i dem og skruede dem på låget.

En anden ting, jeg tilføjede låget, var et håndtag - ganske nyttigt, hvis du nogensinde vil åbne det. Jeg var nødt til at bore dybt ned i siderne af låget for at montere det, men det blev flot.

En anden vigtig berøring er at tilføje en lille akkord for at forhindre låget i at falde for langt tilbage og beskadige hængslerne. Min løsning var at bruge skruekroge på låget og på indersiden af brystet, hvor jeg kunne fastgøre en akkord.

For at få strøm inde i låget, bor et lille hul i en af kanterne og sav det ud fra toppen. Sæt en skrue i en anden kant, og bind akkorden fast i skruen for at forhindre, at nogen ved et uheld trækker strømakkorden ud og låser dig ude af brystet for altid.

Endelig har du måske bemærket, at du faktisk ikke kan lukke låget endnu. Dette er fordi der er nødder i vejen. Skær bare lidt træ væk her for at få plads til disse nødder.

Og det er det! Sådan kan du selv gengive den digitale skattekiste! Og glem ikke at bære ordentligt beskyttelsesudstyr, når du bruger farligt værktøj!