Kocky dúhy: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Vďaka tomu je hracia kocka s 5 kockami vyrobená z LED diód smd v 5 farbách. Softvér, ktorý ho ovláda, umožňuje rôzne herné režimy so zapojením viacerých kociek.

Jeden hlavný prepínač umožňuje výber hry a kocky. Jednotlivé prepínače vedľa každej kocky umožňujú výber alebo ovládanie podľa typu hry.

Náklady na stavbu sú veľmi nízke, ale vyžadujú si poriadny čas na stavbu, dobrú spájkovačku a pevnú ruku.

Elektronika je založená na module ESP8266 (ESP-12F), na ktorom je spustený webový server, ktorý umožňuje jednoduchú aktualizáciu firmvéru a možnosť monitorovania / rozšírenia hier.

Krabica je napájaná batériou s nabíjateľnou batériou, a pretože súčasná spotreba je pomerne malá, bude fungovať mnoho hodín na jedno nabitie.

Krok 1: Diely a nástroje

Komponenty

Sú potrebné nasledujúce komponenty. Všetky sú k dispozícii na eBay

1. Modul na spracovanie wifi ESP-12F ESP8266. (1,50 GBP)
2. Batéria a držiak 18650 (3,00 GBP)
3. LED diódy SMD x 7 červenej, modrej, zelenej, žltej, bielej (balenie po 20 kusov každej farby 0,99 GBP)
4. Tlačidlové prepínače 6 mm x6 (0,12 GBP)
5. Vypínač mini 8x4 mm (0,10 GBP)
6. Modul nabíjačky batérií LIPO USB (0,20 GBP)
7. n kanálové MOSFETY - AO3400 x6 (0,20 GBP)
8. Regulátor nízkeho výpadku 3,3 V - XC6203E (0,20 GBP)
9. 220uF elektrolytický (0,15 GBP)
10. Rezistor 220R x5 (0,05 GBP)
11. Rezistor 4K7 x 6 (0,06)
12. Izolované dvojité bočné otvory na prototypovej doske (0,50 GBP)
13. Flexibilný zapojovací drôt
14. Smaltovaný medený drôt 32
15. Kolíky záhlavia 40 kolíkových pásikov x3 (0,30 GBP)

Okrem toho je potrebný kryt. Navrhol som 3D tlačenú škatuľu, aby držala všetko a nechala diódy LED presvitať. Toto je k dispozícii na Thingiverse.

Nástroje

1. Jemná bodová spájkovačka
2. Jemné pinzety
3. Strihač káblov
4. Juniorská píla na píly
5. Užitočné sú súbory ihiel
6. Živicové lepidlo
7. Prístup k 3D tlačiarni, ak používate dodaný dizajn škatule.

Krok 2: Popis obvodu

Schéma zobrazuje modul ESP-12F poháňajúci 5 polí LED tvoriacich kocky.

Každá kocka je vyrobená zo 7 diód LED usporiadaných do 3 párov (2 uhlopriečky a stred) a jednej centrálnej diódy LED. Na výber diód LED, ktoré sa majú zobraziť, sú potrebné 4 piny GPIO. Na stanovenie prúdu sa používajú odpory 220R a 2 sa používajú v sérii pre stredovú LED, aby bol prúd rovnaký.

5 kociek je multiplexovaných 5 líniami GPIO poháňajúcimi prepínače MOSFET. Súčasne je povolený iba jeden prepínač. Tento softvér umožňuje 1 ms na kostku, takže celková doba obnovenia je 200 Hz a nedochádza k žiadnemu blikaniu.

Ku každej matrici je priradených 5 spínačov. Pretože je GPIO obmedzené, čítajú sa pomocou rovnakých riadkov, aké sa používajú na multiplexovanie matrice. Počas sekvencie multiplexu sú tieto riadiace linky nastavené ako vstupy s vyťahovaním a čítaním stavu spínačov. Potom sa vrátia na výstupy pre zvyšok sekvencie multiplexu.

Šiesty prepínač pre celkové ovládanie je prečítaný radou GPIO16. Môže to mať iba potiahnutie, takže spínač je zapojený na 3,3 V. Keď je spínač otvorený, nízka hodnota a pri zatvorenom stave vysoká hodnota.

Krok 3: Konštrukcia DIe

Je to časovo najnáročnejšia časť práce a vyžaduje si starostlivosť.

Každá matrica je postavená na kuse štvorcovej prototypovej dosky so 6 dierami a 6 dierami. Prvým krokom je vyrezať 5 z nich z jednej dosky pomocou mini píly. Pokúste sa ponechať čo najmenšiu hranicu mimo dier.

Ďalšou fázou je pridať 2 6 kolíkové záhlavia na každú stranu a 2 sady 3 izolovaných kolíkov vedľa nich a potom ďalší pár v strede. Práve tie budú držať LED diódy SMD. Považujem za dobré odstrániť 2 nepoužité kolíky z každého vonkajšieho stĺpca. Horná strana dosky, na ktorú sa majú namontovať svetelné diódy, by mala mať odrezané kolíky, aby vyčnievali asi 1 mm. Skúste ich udržať všetky na úrovni. To umožňuje LED diódam vyčnievať nad povrch dosky.

7 LED diód SMD je teraz spájkovaných na vrchu každého páru pinov. Toto je najzložitejšia časť celkovej konštrukcie, ale po troche cvičenia to netrvá dlho. Technika, ktorú som použil, bolo pocínovanie hornej časti polovice kolíkov, takže už tam bola nejaká spájka. Potom držte LED diódu v pinzete, znova roztopte spájku a vložte do nej LED diódu. V tejto fáze sa príliš nezaoberajte kvalitou spoja. Dôležitejšie je dosiahnuť čo najlepšie zarovnanie LED, horizontálne a naprieč kolíkmi. Akonáhle je LED dióda na svojom mieste, môže byť na druhom konci správne spájkovaná na svojom kolíku a potom v prípade potreby rozpojená prvá spojka.

Polarita diód musí byť správna. Usporiadam všetky vonkajšie kolíkové kolíky na pripojenie k anódam. Stredová LED dióda má rovnakú orientáciu ako ľavý stĺpik (pri pohľade z tváre a s náhradným radom v spodnej časti. Diódy majú na katóde slabú značku, ale je tiež dobré ich skontrolovať pomocou merača. Diódy budú v skutočnosti sa rozsvieti pri použití rozsahu odporu (povedzme 2K) a červeného vodiča na anóde a čierneho na katóde. Zostanú nerozsvietené naopak. Je to tiež dobrý spôsob kontroly farieb, ak sa zmiešajú.

Akonáhle sú LED diódy namontované, je možné dokončiť zvyšok dosky.

Na spodnej strane dosky.

1. Všetky katódy spojte dohromady tenkým jednovláknovým drôtom neizolovaným.
2. Spájkujte mosfet s vypúšťacím kolíkom pripojeným k katódovej šnúre
3. Pripojte zdroj mosfetu k jeho kolíkovému kolíku, ktorý bude nakoniec 0V
4. Pripojte bránu cez odpor 4K7 k jeho kolíkovému kolíku. Je dobré to zakoreniť cez ďalší spodný otvor, ako je znázornené na obrázku, pretože tu sa prepínač pripojí.

Na prednej strane dosky krížom spojte 3 páry anód.

1. Aby bol profil nízky, použite spájkovateľný smaltovaný drôt.
2. Jeden koniec každého drôtu vopred pocínujte
3. Spájkujte ho na jednu anódu.
4. Veďte ho a skráťte na dĺžku.
5. Predbežne cínujte a spájkujte s ním na zodpovedajúci pár anód.

V tomto mieste je dobré vykonať predbežný test každej matrice pomocou multimetra. S čiernym káblom na bežných katódach (odtok Mosfet) je možné červený kábel presunúť na 3 páry anód a jednu anódu. Príslušné LED diódy by sa mali rozsvietiť.

Krok 4: Konštrukcia skrinky

To predpokladá, že sa používa verzia 3D tlačeného boxu. Krabica má zarážky pre každú matricu a každú LED diódu. Spodná vrstva pod každou diódou LED je veľmi tenká (0,24 mm), takže s bielym plastom umožňuje veľmi dobré presvitanie svetla a funguje ako difúzor. K dispozícii sú výrezy pre všetky prepínače a nabíjací bod. Batéria má vlastnú priehradku.

Najprv namontujte 6 mini tlačidlových spínačov a posuvný spínač na miesto. Uistite sa, že sú v jednej rovine s vonkajším povrchom. Tlačidlové spínače majú dva páry paralelne zapojených kontaktov. Orientujte ich tak, aby spínacie kontakty susedili s ich matricou. Na zaistenie na mieste použite živicu s rýchlym tuhnutím.

Teraz namontujte batériu a jej krabicu na určené miesto. Malo by to byť celkom pohodlné, ale v prípade potreby použite trochu lepidla.

Prilepte nabíjačku LIPO na stenu vybavenú konektorom micro USB prístupným cez jej otvor.

Dokončite základné napájacie vedenie prevlečením uzemnenia batérie cez všetky tlačidlové spínače a pripojenie LIPO B- a ponechaním pigtailu pre pripojenie k elektronike. Batéria + by mala ísť B + na nabíjačku LIPO a na prepínač. Na druhej strane posuvného spínača by mal ísť šiesty spínač a prasací chvost pre elektroniku. Uistite sa, že je prepínač v polohe vypnuté a dočasne izolujte chvosty ošípaných. Nechcete skratovať batériu!

Spájkujte dva krátke neizolované chvosty ošípaných na každý z 5 spínačov matrice. Tieto musia byť trochu flexibilné.

Umiestnite a zaistite každú matricu v jej polohe spájkovaním dvoch prepínacích pigtailov na dosku matrice a uistite sa, že 0 V prepínača je pripojený k zdroju mosfet / bod 0 V a živá strana spínača cez 4K7 / bránu mosfet. LED diódy na doske by mali zapadnúť do výklenkov v puzdre a spínacie vodiče by mali byť dostatočné na to, aby držali matricu v polohe.

Potom spojte všetky bežné anódy 5 kociek. Toto je jednoduchšie, pretože diódové páry sú k dispozícii na oboch stranách matrice, ale majte na pamäti, že sú krížené na uhlopriečkach. Nenechajte sa zmiasť červeným drôtom na obrázku, ktorý zrejme ide na smrť. Je to len pigtail a v tejto fáze nie je s ničím spojený.

Make-up ESP-12F

Upozorňujeme, že pred montážou budete možno chcieť modul ESP-12F naprogramovať. Hneď ako to začne blikať, je možné všetky ostatné aktualizácie vykonať pomocou wifi OTA.

Doplňte regulátor 3,3 V na kúsok zvyšnej karty protype. Má na sebe regulátor LDO a oddeľovací kondenzátor. Aj keď je stratový výkon veľmi nízky, spájam niekoľko kontaktov dohromady, aby pôsobil ako chladič zariadenia. Dva drôty môžu vyčnievať von a vytvoriť priame pripojenie k 3,3 V / 0 V ESP-12F.

Spájkujte vodiče na piny GPIO pre 5 multiplexných vedení a prepínač 6. 4 anódové riadiace diódy LED vyžadujú zapojené odpory série 220R / 440R. Na to je možné na ESP-12F použiť malé odpory s priechodným otvorom, alebo som to urobil s SMD práve naskladaným na otvory, čo je tiež dosť robustné.

Nakoniec prepojte multiplexné vedenia k jednotlivým kolíkom záhlavia matrice a vedenia anódového vodiča do ich zodpovedajúceho reťazca.

Krok 5: Softvér

Softvér na to je založený na prostredí ESP8266 Arduino. Je k dispozícii na github.

Kód je k dispozícii tu

Existuje knižnica diceDriver, ktorá poskytuje funkcie nízkej úrovne používané na multiplexovanie diód LED a čítanie prepínačov. Toto je riadené prerušením, takže akonáhle sú nastavené hodnoty kociek, potom sa už samo udržiava.

Celkové načasovanie je rozdelené do intervalu 1 mSec na raznicu. Dobu, počas ktorej sú LED diódy zapnuté, je možné nastaviť pre každú matricu nezávisle. To umožňuje vyváženie osvetlenia medzi rôznymi farbami a tiež umožňuje stmievanie a blikanie ako súčasť ovládania hry.

Knižnica tiež číta prepínače kociek ako súčasť multiplexu a má rutiny na „hodenie“jednej alebo viacerých kociek súbežne.

Náčrt používa knižnicu na poskytnutie výberu režimov hry s kockami a na spustenie týchto hier. Poskytuje tiež funkcie údržby na počiatočné nastavenie wifi, na stiahnutie nového firmvéru OTA a poskytuje niektoré základné webové funkcie na testovanie a kontrolu stavu zariadenia.

Softvér je zostavený v IDE Arduino. Rovnako ako ino používa na poskytovanie základných funkcií knižnicu BaseSupport. Toto je nakonfigurované v miestnom súbore BaseConfig.h. Na pripojenie k nastaveniu siete Wi -Fi sa používa predvolené heslo „heslo“. Možno to budete chcieť zmeniť na niečo iné. Ak nechcete používať vstavané zariadenie, môžete ho tiež nakonfigurovať pomocou pevných poverení wifi. Podobne existuje rovnaké predvolené heslo pre proces aktualizácie firmvéru OTA, ktoré možno budete chcieť zmeniť. Po prvýkrát je potrebné firmvér načítať cez sériové pripojenie k Arduino IDE. Musí sa riadiť bežnými pravidlami blikania s vypnutým GPIO0 počas resetovania, aby sa dostal do sériového režimu flash. To sa praktickejšie robí predtým, ako je modul konečne zapojený, ale je to možné vykonať in situ, ak sú k príslušným kolíkom pripevnené svorky.

Pri prvom spustení firmvéru sa nepodarí pripojiť k miestnej sieti Wi -Fi a automaticky prejde do režimu nastavenia vytvorením vlastnej prístupovej siete. Môžete sa k tomu pripojiť z wifi zariadenia (napr. Telefónu) a potom prejsť na 192.168.4.1, ktorý vám umožní vybrať skutočnú miestnu wifi a zadať heslo. Ak je to v poriadku, reštartuje sa a použije túto sieť.

OTA sa vykonáva tak, že exportujete binárne súbory do Arduino IDE a potom prejdete na ip/firmvér, kde ip je ip poľa po pripojení. To vás vyzve / vyhľadá nový binárny súbor.

Ďalšie webové funkcie sú

• setpower - nastaví silu pre kocku (ip/setpower? kocky = 3 a výkon = 50)
• setflash - nastaví blesk pre kocky (ip/setflash? maska = 7 a interval = 300)
• setdice - nastaví jednu hodnotu kocky (ip/setdice? kocky = 3 a hodnota = 2)
• parametre - nastavuje parametre rolky (ip/parametre? maska = 7 & čas = 4000 & interval = 200)
• status - vráti hodnoty kociek a prepne stav

Krok 6: Hry

Tento softvér umožňuje výber hry a beh hry ovládaný hlavným vypínačom.

Spočiatku je systém v režime nastavenia hry, pričom iba prvá kocka ukazuje „1“. Krátkym stlačením tohto tlačidla prejdete okolo 12 rôznych herných režimov. Prvá kocka ide 1 - 6 a potom zostáva na 6, zatiaľ čo druhá matrica ukazuje 1-6.

Ak chcete vybrať konkrétnu hru, podržte tlačidlo (> 1 sekundu) a tým sa dostanete do režimu spustenia hry.

V rámci hry sa hod obvykle spustí krátkym stlačením tohto prepínača. Ak sa chcete dostať späť do režimu výberu hry z režimu spustenia, dlhým stlačením tohto prepínača sa zobrazí číslo hry ako predtým a umožní ďalší výber.

Momentálne je definovaných 9 herných režimov s 3 náhradnými.

Hry 1 až 5 sú jednoduché hody z tohto počtu kociek. Každý hod hodí všetkými kockami. Prepínač kocky nemá v týchto hrách žiadny účinok.

Hra 6 je dynamické množstvo kociek. Stlačením jedného z prepínačov kociek zvoľte počet kociek a potom hlavným vypínačom kocky hodte. Počet kociek je možné zmeniť pred každým hodom.

Hra 7 je hod na viacero hodov. Zahrnutých je všetkých 5 kociek. Stlačenie hlavného vypínača hodí všetkými kockami. Stlačením každého spínača matrice začne blikať. Po stlačení hlavného vypínača sa bude otáčať iba blikajúca matrica, ibaže pokiaľ žiadna nebliká, potom sa budú otáčať všetky. Je to ako pokerové kocky alebo Yahtzee. Všimnite si, že nie je vynucovaný počet povolených hodov. To závisí od integrity hráča.

Hra 8 je ako hra 7, ibaže na označenie vybranej matrice nebliká, sa používa dim.

Hra 9 používa na určovanie hodov prepínače. Ak je vybraná jedna z prvých troch, potom to určuje počet kociek, ktoré hodia 1, 2 alebo 3). Ak potom stlačíte jeden z dolných 2 spínačov, horný rad sa ponechá a tým sa vyberie počet kociek, ktoré sa majú hodiť v dolnom rade (1 alebo 2). Toto sa používa v hrách ako Risk.