Giant Pressure Sensitive Color Bubble - Spectra Bauble ™: 10 trin (med billeder)

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

En ven ville have noget sjovt lys til en fest, og af en eller anden grund kom dette til at tænke på:

En kæmpe squishy ballonbold, der når du trykker på den ændrer sin farve og skaber lyde

Jeg ville lave noget originalt og sjovt. Den bruger en lufttrykssensor til at bestemme, hvor meget ballondelen bliver klemt og er ganske følsom. Det er programmerbart, så det kan have interessant opførsel som at sidde stille og roligt cykle gennem en regnbue af farver, indtil nogen trykker ind i bolden, derefter kan ændre farver eller endda spille et spil som at få brugeren til at prøve at matche (ved at trykke/trykke) på en farve, der vises på en eller flere af LED'erne. Fremtidige tilføjelser kan omfatte en bevægelsesdetekteringschip, så den begynder at lave støj og farver, når nogen bevæger sig i nærheden, og en lille oppustningsmotor, da ballondelen kan tømmes over et par/flere dage.

Jeg prøvede flere variationer, før jeg besluttede mig for dette design, og et par af billederne vil antyde det, men jeg vil fokusere på at lave den endelige version.

Jeg gjorde også meget af bygningen, før jeg tænkte på at lave en instruerbar til det, da jeg ikke så Make It Glow -konkurrencen før senere. Jeg har ikke så mange billeder, som jeg gerne vil, men vil forsøge at dække de vigtigste punkter i opbygningen af det, så du selv kan lave et. Alligevel er det bedre at have nok forståelse for, at du kan "vinge det" under byggeriet og vide, hvor grænserne er, så du kan bygge uden slavisk at følge en opskrift.

Navnet er bare for sjov, Spectra Bauble ™.

Trin 1: Dele og værktøjer

Værktøjer

• skruetrækker
• båndsav eller bearbejdningssav
• router (ikke absolut nødvendigt)
• loddejern & lodning
• saks
• lineal
• 3D -printer (du kan også lave LED -holderen på en anden måde; se nedenfor)
• bor og sæt bor
• fil
• Forstner bits
• Pen (sølvfarvet blæk)
• kompas (for at tegne cirkler)
• wire cutter og stripper
• gennemføringstang og nogle gennemføringer (ikke helt afgørende)
• spray på lim
• dobbeltsidet tape
• Dupont crimps og crimper (f.eks. PA-09, men der er masser af andre muligheder; tjek denne anden Instructable)
• en slags luftpumpe med høj volumen
• Vaselin (til luftled)
• en printer er nyttig til at udskrive nogle skabeloner, men ikke afgørende

Dele

* Jeg inkluderer priser, hvis jeg har dem ved hånden

* Jeg har ikke altid linket til den nøjagtige vare, jeg brugte, men kan linke et lignende element ved hjælp af "som dette" eller "f.eks."

• 5 ring af adresserbare LED'er (men du kan virkelig bruge et sortiment af WS2812 LED'er) $ 8.55
• MS5611 trykføler (BMP280, $ 0,69, burde være et fald i udskiftning, men lidt mindre følsom) $ 4,72
• slange, ~ 50 cm
• slangekonnektor (som denne "pagodesamling")
• kugle luftindføringsnål (den fulgte med 60 cm/medium ballon/kugle-men ikke med den 120 cm)
• strømforsyning 5V, 6A, 30W $ 5,50
• brødbrætstråd
• lille brødbræt (som dette) $ 1
• strandet ledning, f.eks. 22 eller 24AWG
• lille højttaler (jeg reddede den fra en højttaler, jeg fandt junked på gaden)
• Arduino Pro Mini (f.eks. Atmega328, men jeg afhænger af dit program, kan også være atmega168 eller endnu bedre et trådløst kort som en ESP8266) ~ $ 2
• strømkabel med vægstik (findes i min uønskede samling)
• skrueterminalstik (som denne)
• rund pin kvindelig header
• falsk uldpels (fra lokal stofbutik) ~ $ 5
• falsk læder (fra lokal læderbutik) ~ $ 3
• MDF -plade ~ $ 5
• træskruer
• lufttæt beholder (jeg brugte en gammel vitaminflaske med en tæt forseglet top)
• fugemasse (sandsynligvis ville lim også virke, men jeg havde tilfældigvis et fugemasse)
• et par gamle vinflaskepropper
• plastikspand ~ $ 3
• store squishy bolde (jeg prøvede både en 60cm/M og 120cm) ~ $ 10
• elastiksnor, ~ 3 mm diameter x 1 meter ~ $ 1
• metal skruekroge
• stykke super elastisk stof (jeg har lige søgt i den lokale stofbutik, men det fungerer måske endnu bedre) Den dyreste del! $ 14

/////////////////////

Så hvad kostede delene samlet? Måske i størrelsesordenen $ 75, som ikke inkluderer de ting, jeg fandt i mine uønskede/skattebunker-propper, strømkabel, højttaler, slanger, luftstik, lufttæt beholder, ledninger, skruer, fugemasse-alt dette kan tilføj yderligere $ 15 eller deromkring, hvis du har købt nyt.

Trin 2: Tryksensorkammer

Jeg skulle på en eller anden måde have en tryksensor forbundet til bolden. Jeg overvejede andre muligheder som at mærke trykket på kuglens nedre overflade, der skubbede på en slags sensor, eller at have sensoren inde i bolden eller på boldens overflade, men den mest rimelige mulighed, jeg fandt, var at vedhæfte en separat luft- tæt kammer med sensoren i det til bolden via et rør.

Kammeret

Jeg brugte faktisk et stykke tid på et 3D-trykt trykkammerdesign, som teoretisk set stadig ville fungere, men løb ind i en fejl i forseglingen af det og besluttede så bare at gå mano-a-mano med min uønskede bunke og bruge det, jeg havde ved hånden, som var en gammel vitaminbeholder med et lufttæt låg, der giver en "pop" lyd, når du tager den af.

Nogle billeder af det kasserede 3D -trykte kammer inkluderet også, en del af det usynlige 'fejl' arbejde, der går ind i de fleste projekter.

Konstruktion

To huller boret i vitaminbeholder, et til ledninger (strøm og data), et til et rørstik.

Ledninger og stik blev limet ind med noget undersøisk tætningsmiddel, jeg havde ved hånden, men du kunne sandsynligvis bruge silikone eller noget, der ville være lufttæt og ikke udvikle en revne mellem tætningsmiddel-beholdergrænsefladen efter langvarig bøjning frem og tilbage (hvad sker der, når du er tude rundt under konstruktion og test).

Jeg savede vitaminrøret af til den mindste tilstrækkelige længde til, at ledninger og sensor stadig ville passe ind, da jeg vidste, at rummet ville være stramt i den endelige konstruktion.

Jeg krympede Dupont -stik på ledningerne, så jeg let kunne tilslutte enten MS5611 højfølsom tryksensor eller den billigere BMP280 (jeg har desværre ikke haft tid til at teste BMP280 endnu).

Gør ledningerne lange nok til, at det er let at fastgøre sensorbrættet uden for beholderen, og stop det hele i og sæt hætten på.

Slangen vist på billedet var kun til første test og senere udskiftet med en meget længere længde, måske 30-40 cm, så du kan holde ballondelen og stikke nåleenden af røret ind i ballonen uden at skulle arbejde i den trange plads i spandbeholderen.

Trin 3: Base

Jeg tænkte oprindeligt på bare at bruge det elastiske stof til at holde ballondelen ned på en platform af en eller anden art, muligvis lavet af frigolit, så hele konstruktionen kunne monteres på væggen (dette er stadig muligt for en anden version). Selvom jeg forestillede mig stoffet som at være 'usynlig', da det strakte sig undervist overalt, samler det sig i virkeligheden. Hvis basen var enorm, kunne du strække stoffet helt ud til siderne, og det ville ikke samle sig, men jeg ville undgå en enorm base. Jeg havde tanken om at øge basis omkredsen til at optage stof slap ved at gøre det lidt crenellated/stellate (se billeder af pap prototype med 5 fremspring) og den slags fungerede, men besluttede endelig at lave en tung base med en spand.

I den konkrete sektion af isenkræmmeren fandt jeg en meget billig, forfærdeligt plastlugtende spand, der var næsten perfekt (og kun ~ $ 3). Jeg hældte oprindeligt en flok gammelt gips i bunden for at lave en tung base, og det ville have været enden af basen, men det gamle gips satte aldrig op, og jeg havde bare et stort lerlignende rod, jeg måtte grave ud af spanden. Så endnu en fiasko.

Billeder af 5-lobe pap og gipsfejl inkluderet ovenfor.

Ved anden tanke kunne jeg godt lide tanken om en adskillelig base og heller ikke så ekstremt tung. Jeg besluttede mig for at prøve MDF.

For at undgå at skulle arbejde i spandens rammer, skar jeg bunden af spanden af og udviklede et system til at klemme en bund på bunden mellem to stykker MDF. Et cirkulært stykke MDF, der er lidt større end hullet i spandens bund, skrues ned på de andre stykker af bunden herunder, så klemmer spanden tæt, så du kan bære hele konstruktionen ved spanden, og bunden vil hæng i.

Andre konstruktionsnotater:

Skærebøtte:

Jeg kiggede med øjne, hvor jeg kunne skære spanden af og efterlade nok plads til elektronikken under ballonens nedre radius/overflade, da den pressede ned. Jeg tegnede en streg på ydersiden af spanden i den højde med en sølvmarkør (fordi spanden er sort) og brugte en æskeskærer/værktøjskniv til at skære (forsigtigt) gennem spanden. Plasten var meget blød, og det gik rimelig let.

Skæring af MDF:

Jeg lagde den afskårne spand på MDF'en og tegnede rundt i den indvendige bund af spanden for at lede en kanal, som den nederste spandkant kunne sidde i. Dette er nok ikke absolut nødvendigt, da pelsen dækker denne kant, men jeg syntes det så pænere ud.

Basen er lavet af tre skiver MDF, to under spandens nederste kant og en inde i spanden, der klemmer spanden ned på de to andre stykker. De to nederste er lidt større i diameter end spandens bund-det er vilkårligt, men jeg lavede dem et par cm større ud fra hvad jeg syntes ville se godt ud. De kunne virkelig have enhver størrelse.

Jeg skar MDF med en lille båndsav (som jeg fik for $ 20!) Og dirigerede den øverste synlige kant rundt, igen ikke absolut nødvendigt, men jeg synes, det ser pænere ud. Du kunne skære MDF'en med en klingsav; god armtræning.

Jeg førte MDF "pincher" diskens nederste kant, så det var lidt mere en kileform, der passede til de skrå skovlesider, da den blev skruet ned. Det er nok ikke kritisk, men jeg tror, det hjalp med at centrere den indre MDF -disk lidt lettere.

Du kan se på et af billederne, hvordan de nederste spandvægge bukker lidt ud, da den indvendige MDF -knivskive presses ned og låser spanden på bunden.

Trin 4: Fødder til basen

Fordi jeg besluttede at føre strømkablet ud af bunden frem for siden, ville jeg tilføje nogle fødder for at løfte hele konstruktionen lidt op for at give kablet plads til at komme ud. Jeg brugte en gammel kork og et par skruer til at lave tre fod (tre punkter definerer et plan, så det ikke ville vakle).

Der var ikke noget for kompliceret her:

- skær kork i tre lige store sektioner med en kniv

- målte hver sektion og arkiverede den, indtil de alle var omtrent i samme højde

- boret forsænket hul omhyggeligt gennem midten af hver kork

- skruet ind i bundpladen af MDF ved 120 ° fra hinanden ved hjælp af en skabelon trykt på papir

Trin 5: LED -holdere

Jeg gik lidt over bord på denne del, da jeg havde mange visioner om variationer af belysning og ønskede noget generisk. Jeg endte med noget semi-generisk, som du kan justere rotation og vinkel på, og som kan sættes i ethvert 10 mm hul (jeg brugte en Forstner-bit til at lave et meget rent hul). Jeg havde andre designs, hvor lysdioderne gled langs en skinne eller gjorde andre ting, men det begyndte at tage for meget tid. Faktisk behøver du ikke at have denne holder, du kunne sandsynligvis skære bunden af en papirkop og sætte LED -ringen på den og derefter lime kopenden ned.

Billede af nogle af de mange fejlslagne versioner. Jeg må have haft 20-30 versioner og forskellige geometrier, men valgte til sidst den splittede base, der klemte ågdelen. Kunne være bedre, men det fungerer godt.

Se billeder for printerindstillinger.

Den mindste del af LED -beslagene klikker på plads som på billedet og forhindrer LED -ringen i at vakle.

Det er en tæt pasform for at få LED'en til at glide ind i det halvcirkelformede ågstykke, men det går (klik de små anti-wobble-dele ind først).

Trin 6: Pelsfrakke

Da det er et taktilt legetøj, ville jeg også have, at basen var noget behageligt at røre ved, så jeg besluttede mig for falsk pels og falsk læder, hvid, da enheden selv skulle give farven.

Jeg havde noget falsk pels tilbage fra et andet projekt, ikke stort nok til at klippe det, jeg havde brug for, i en enkelt strimmel, så jeg skar det i to stykker, men det var ikke svært at skjule sømmene ved at trykke kanterne sammen.

Bunden dækkede jeg med et stykke karton (fra en pizzaboks) og sprøjtede klæbemiddel på siderne og påførte derefter forsigtigt strimlen af falsk hvidt læder. Det kom overraskende godt ud, og læderet passede også ret godt til den øverste kantkurve. Jeg trimmede enderne af læderstrimlen med en kniv og trak dem simpelthen for at lukke hullet, da materialet var ret elastisk. Fugen er næsten ikke synlig på afstand.

Trin 7: Indsætning af elektronik

Jeg "tørrer" dele ofte under hele processen for at prøve at undgå overraskelser senere, at noget ikke ville passe, eller at der ikke ville være clearance, eller at det ikke ville se rigtigt ud eller hvad som helst. Jeg synes, det er en god vane, når man laver ting, da det hjælper med at undgå mange fejl.

Jeg loddet nogle 24AWG (22?) Gauge -ledning, som jeg fandt i min boks med tilfældig ledning på lysdiodernes strømforbindelser. Jeg loddet nogle runde kvindelige header pin -stik på ind og ud datakanalerne. Jeg ville have en vis evne til at fjerne lysdioderne uden at have dem forbundet til et stort rod af ledninger. Denne løsning er ikke fantastisk, men den virkede. Hver ring har en +/- strømforbindelse plus en data ind/ud-forbindelse. De gulbrune ledninger (se billeder) er strømmen, og de lilla (brødbrætstråde) forbinder fra Arduino på brødbrættet helt til den sidste LED-ring ved daisy chaining fra en ring til den næste med en lilla brødbrætstråd til IN -stikket fra den sidste LED og en lilla ledning, der kommer fra OUT -stikket. Jeg brugte de kvindelige runde benhoveder på IN/OUT, så brødbrætstråden ville passe godt ind. Den sidste LED -ring i kæden har ingen ledning tilsluttet sin OUT -pin.

LED -ringene tager ikke en enorm mængde strøm, men det er 5 x 16 = 80 lysdioder og alt i alt estimerede jeg op til 4A maksimum med alle på fuld effekt (tilsyneladende er hver omkring 50mA fuld, sammenlignet med lignende produkt https://www.pololu.com/product/2537). Derfor 6A strømforsyning. Da strømmen gik til hver LED -ring individuelt, troede jeg, at 24AWG ville være tilstrækkeligt (sammenlign med ampacitetsvurderinger for forskellige AWG's https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm). Jeg brugte lidt tykkere ledning (jeg tror, det var 22AWG) fra strømforsyningen til stikblokken, der fordelte strøm til LED'erne, da der var færre ledninger, mere strøm pr. Ledning. Jeg var ikke ekstremt forsigtig, da jeg ikke havde tænkt mig at køre alle LED'er med fuld effekt i en væsentlig lang tid. Jeg gætter på, at hvis det var sådan, du ville køre det, vil du måske tjekke trådmåleren nærmere for at se, om den understøtter denne strøm uden overophedning.

Jeg printede en strømkabelstrækning fra Thingiverse, "rtideas"

Jeg skruede 5V 6A strømforsyningen ned med to små skruer. Den første strømforsyning, jeg brugte, sprængte, da nogle ledninger kortsluttede, da strømkabeltrådene ikke var fast fastgjort, så jeg var mere forsigtig efter at have bestilt en ny forsyning. Jeg strammede virkelig input- og output -strømkablerne til denne forsyning.

Jeg brugte en stikblok til at bringe 5V -strømmen til lysdioderne og til brødbrættet for at få en aflastning mellem strømforsyningen og komponenterne og en slags fordelingspunkt for strømmen andet end lige fra forsyningen (måske ikke absolut nødvendigt).

Brødbrættet har et stykke dobbeltsidet tape til at holde det på plads. Kan arbejde løs i et meget varmt klima? Det holder ret godt for mig.

Ledningsnotater:

MS5611-ledningerne er ikke helt indlysende-med det bibliotek, der blev brugt, forventer det, at dets SDA-pin er forbundet til A4 på Arduino, og at SCL er forbundet til A5 på Arduino.

Beklager at ledningsdiagrammet er lidt grimt, men jeg ville i det mindste lægge en slags diagram ind.

Trin 8: Beskyttende og diffunderende stofskærm og monteringsballon

Jeg kan godt lide boldens udseende uden stof på, men der er nogle problemer med det:

- det kan bare skubbes af, hvilket ville rive røret ud af det

- i en fest/leg indstilling, hvor folk kan blive revet med og skubbe ting ind i bolden, øger det risikoen for, at bolden bliver punkteret.

- lysene er ikke så diffuse … hvilket egentlig ikke er et problem, bare et valg af æstetik og begge måder kan være gode

Jeg forestillede mig et super elastisk stof, der ville gå glat over det, men i virkeligheden bukker stoffet på undersiden op. Det er muligvis, at strømpe/nylonstof kan strække mere og flok mindre, men det har jeg ikke lige ved hånden. Jeg kunne have klippet stoffet som en basketball tror jeg og syet det på de sømme, så det passede til ballondelen, men det har grimme sømme derefter, selvom det muligvis gør det på den nederste del, hvor stoffet bundtede op, kunne være en god løsning. Jeg havde ikke tid til at prøve det og besluttede mig for at trække stoffet ned ved at tilføje huller på undersiden og trække dem til basen med metalkroge. Ikke fantastisk visuelt, men farbar set fra lidt ovenfra.

Jeg overvejede at sprede LED'erne med den specielle plastfolie, der var designet til at sprede lys i lysbokse (se billeder), men besluttede at ballonen plus stof gjorde det diffust nok.

Tilføjelse af stoffet:

- klip stof til nogenlunde firkantet form

- markeret 8 groft ligeværdige punkter langs en cirkel forskudt fra kanten med et par cm (for at give ankerpunkter en vis buffer mod at rive ud)

- Sæt grommets i (efter meget forsøg og fejl for at finde en måde at få dem til at klemme stoffet); brugte en lille ring tynd pap for at hjælpe med at klemme stoffet bedre.

- draperet stof, centreret, over spand

- læg en oppustet ballon på spanden med stof

- trådet elastisk snor gennem huller og skruet den op omkring ballonen (vanskelig at gøre som en person)

- strammet og afbundet snor

Derefter er det bare at indsætte ballonnålen (læg lidt vaselin på den for at hjælpe med at forsegle leddet fra utætheder; ditto for vitaminbeholderhætte) og derefter sætte ballonen på spanden og nå ned for at sløjfe elastikbåndet over metalkrogene som stikker ud omkring basen.

Dette forankrer ballonen ned, så den ikke kan skubbes af brugeren, men efterlader tilstrækkelig elastisk skråning til, at den let kan afkroges og også kan modstå alvorlige skub af berusede revelers eller skøre børn højt på sukker.

Ballon noter:

Jeg havde svært ved at puste det op. Først og fremmest var der tilsyneladende intet hul, og derfor stak jeg meget forsigtigt et hul i, hvor det skulle være med en stor nål (~ 1 mm diameter). Så har du på en måde brug for en højvolumenpumpe af en eller anden art for at pumpe den op. Jeg havde tilfældigvis en luftkompressor. Jeg tror, at med en cykelpumpe ville det tage uendeligt lang tid at pumpe op (mindst en time).

Trin 9: Software

Det handler om det.

Åh, software. Gør det levende.

(i dette sidste billede af samlingen i spanden kan du måske se en ekstra chip, der hænger på ledninger fra brødbrættet. Det er en lydforstærker, PAM8403, som jeg tester. Du kan få lyd ud af højttaleren uden den, men forstærkeren gør det meget højere. Det virker, men med en frygtelig brummer (uden tvivl i betragtning af ledningssituationen), så jeg beskriver det ikke for nu). Videoen øverst i dette trin viser lyden uden PAM8403, og du kan se, at den er rimelig høj.

Hjernen i Spectra Bauble er en Arduino Pro Mini 368.

Koden er et 'igangværende arbejde'. Jeg havde indtil videre kun tid til at kode denne adfærd:

Når du tænder for strømmen, giver det et slags R2D2 -bip. Når du skubber på bolden og trykket stiger, afgiver den en tone, hvis tonehøjde stiger med boldtryk. Når du når et bestemt maksimumstryk, går lysene amok, der får tilfældige lyse blink og til sidst laver en ulvefløjte. Ideen bag max. trykudløseren var at forhindre folk i at trykke så langt ind i ballonen, at den kunne blive punkteret. Så lidt negativ feedback.

Tak til Connor Nishijima for Arduino lydbibliotek (og lydeffekter), som lader dig udsende lyd på højttaleren uden ekstra hardware. LED'erne drives med Adafruit_NeoPixel.h biblioteket, men jeg tror, at der også er andre libs, der også vil fungere (libs for WS2812 LEDs). Trykchippen styres med MS5611.h lib.

Koden vist i videoen er vedhæftet.

Der er masser af adfærd, der kan programmeres, nogle af de ideer, jeg havde, "todo":

- tryk på et trykmønster for at låse op for hemmelige farvedisplays eller brug bruger-push-mønster til at skifte adfærd

- ændre adfærd/respons over tid, så brugeren ikke keder sig eller 'finder ud af det'

- rullende/hvirvlende: lys hvirvler på individuelle ringe en efter en og "slukker" lyset til den næste ring

- øge superfølsomheden over for bare atmosfæriske ændringer (så vil det flimre, sandsynligvis udvide farveområdet)

- forsinkelse af respons (mere forvirring/uventet adfærd for at holde interaktionen frisk)

- spilletilstand:

- flash en farve, og brugeren skal skubbe med det helt rigtige tryk for at matche farve

- brugeren skal følge en farve (nogle ringe viser målfarve, andre viser brugerens aktuelle trykfarve)

- vælg yndlingsfarve fra farvefejning, så vil følgende lysshow være i den farve

-farve hopper mellem ringe modsat, og hvis brugeren 'rammer' ved midtpunktet (tidspunktet), skal du udføre ny adfærd

- gentager brugerinput, lokker brugeren til at lege med forskellige inputmønstre

- kan trykføler opfange råben?

- standard til 'vejrtrækning' lys, blinker lejlighedsvis for at tiltrække opmærksomhed; hvis tilføjet radarchip reagerer, når folk nærmer sig

Trin 10: Det er alt, hvad hun skrev

Så det er det. Det er ikke så udført, som jeg ville have ønsket, men jeg løb tør for tid.

Jeg ville gerne have tilføjet forstærkeren for at gøre lyden højere (selvom lyden ved hjælp af den mindre kugle, der var oppustet til samme størrelse, var meget højere … Jeg tror, at den ekstra gummi i den store kugle dæmpede lyden enormt).

Jeg har et mp3 -kort og ville have tilføjet tale -lydeffekter eller musik.

Jeg ville tilføje en radarchip (RCWL-0516), så den ved, hvornår nogen er i nærheden, og vil begynde at handle.

Jeg har en lille blodtrykspumpe og ville tilføje den til ballonrørkredsløbet, så Arduino'en kan tænde den for at puste ballonen op, hvis den måler for meget af et trykfald (deflation af ballonen).

Jeg tænkte på at bruge det som en controller til andre ting, som en lille flammekaster fremstillet af en plantevandende tryk-mister, flammestørrelsen er relateret til trykværdi eller husholdningsartikler som en lys- eller stereoanlæg volumenkontrol

Lydudgangen kan også dirigeres via bluetooth til eksterne højttalere.

Bolden skulle blæse op til over 1,2 meter, men det har jeg ikke prøvet endnu. Måske en interessant oplevelse.

Så mange ideer og så lidt tid..

Nå, her er i hvert fald noget. Giv det et skud.

Særlig tak til Tom for at have testet Bauble og vist hvor sjovt det kan være.:)