Box na útek z karantény (Nuda): 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Tento projekt bol mojím osobným karanténnym projektom Arduino. Pracoval som na tom stabilne niekoľko prvých týždňov v karanténe, ale potom som narazil na problémy s použitím servomotorov, ktoré som nedokázal ľahko vyriešiť, a tak som ich na niekoľko týždňov odložil. Ale teraz, keď sa náš štát opäť začína otvárať, rozhodol som sa: Už žiadne odkladanie; je načase, aby som to dokončil!

Cez deň som počítačový programátor a databázový konzultant, ale fascinujú ma únikové miestnosti a hádanky. Aj keď nemám záujem stavať projekty Arduino, ktoré spĺňajú potreby, ktoré už boli komerčne riešené (Prečo by som staval nočné svetlo so svetelným senzorom, keď si ho môžem kúpiť za pár dolárov v obchode?), Keď som sa rozhodol postaviť si vlastný domáca úniková miestnosť pre priateľov koncom minulého roka, naučiť sa používať Arduino vo vlastných hádankách v únikovej miestnosti, sa zrazu stalo niečím, čo ma zaujímalo. To znamená, že nie som žiadny elektrotechnik a učím sa správne spájkovať a používať elektrické súčiastky bola často výzva! Vďaka bohu za množstvo príkladov a dokumentácie k Arduinu na internete!

Takže asi týždeň predtým, ako bola Južná Karolína uzamknutá. Trel som uličkami v mojom miestnom obchode Goodwill a narazil som na predmet z drevenej škatule s policami a dverami a niekoľkými háčikmi. Nebolo mi hneď jasné, na čo bola škatuľa navrhnutá, ale myslel som si, že s Arduinom v nej môže byť dobrá rekvizita v domácej únikovej miestnosti, ktorú som v blízkej budúcnosti plánoval pre niektorých priateľov. Keď som ho však dostal domov, konečne som ho rozpoznal podľa toho, čo to je: nadmerne veľká nabíjacia / poštová / kľúčová stanica. Do týždňa od tejto nákupnej cesty nám bolo povedané, aby sme „zostali doma“, a znova som sa pozrel na škatuľu. Myslel som si, že by sa to mohlo stať viac, ako som si pôvodne myslel. Myslel som si, že so všetkými stranami a oddelenými priehradkami by sa to dalo zmeniť na viacstupňové puzzle, ktoré by bolo možné zdieľať s priateľmi alebo deťmi počas karantény namiesto skutočnej únikovej miestnosti s blízkym kontaktom. Pretože samotná škatuľa je v zásade drevotriesková doska s pekným povrchom, chcel som navrhnúť niečo, čo si vyžadovalo minimálne úpravy škatule, aby na zakrytie dier alebo škrabancov nepotrebovala opravy ani farby. Preto som potreboval, aby moje hádanky pracovali s existujúcou architektúrou strán boxu. Tiež som chcel navrhnúť dostatok hádaniek, aby som mal pocit, že každá strana krabice je zapojená aspoň do jednej hádanky. Pozrel som sa na to niekoľko dní a brainstormingoval … V každej nižšie uvedenej časti sa podelím o svoje prvé myšlienky, plány a konečné riešenia pre rôzne strany škatule. Posledná časť zhrnie postupnosť prehrávania od začiatku do konca a poskytne môj kód Arduino. Nakoniec som bol schopný vytlačiť 8 rôznych hádaniek na krabici, čo som považoval za slušné číslo pre malú škatuľu.

Našťastie, ak je to typ veci, ktorý vás zaujíma, moje poznámky a obrázky vám môžu poskytnúť nápady pre navrhnutie vášho vlastného.

Zásoby

Rôzne komponenty Arduino vrátane:

Doska ELEGOO MEGA 2560 R3 (značková Arduino Mega)

6 -voltová západka solonoidu

2 alebo 3 neuzamknuté Hallove snímače

3 10 mm UV LED žiarovky

2 červené lasery

VISDOLL WS2801 Pixel LED svetlá (individuálne adresovateľné)

3 tlačidlové prepínače (12/17 mm vodotesné uzamykateľné spínače)

HiLetgo mp3 prehrávač Mini (DFPlayer)

Nenákladný reproduktor

6 fotorezistorov / rezistory závislé na svetle 5 mm

5 -voltový reléový modul Tolako

Digitálny snímač hmotnosti snímača zaťaženia AuBreey 5 kg

Nabíjačka Anker PowerCore (na napájanie svetiel a arduina)

9 voltová batéria (na napájanie solonoid)

Drôt (podľa potreby)

Adaptéry (podľa potreby)

Prepojovacie vodiče (podľa potreby)

Dosky plošných spojov (podľa potreby)

Rôzne odpory (podľa potreby)

Ďalšie zásoby:

Malé kombinačné zámky

Malé vrecká na zips (dajú sa uzamknúť pomocou zámkov vyššie)

Plastová fólia rôznych farieb alebo tmavosti

Malé zubné, teleskopické a otočné zrkadlá

Podložky a orechy

UV (neviditeľný atrament) pero

Malý žetón alebo znak slúžiaci na držanie magnetu (použil som prázdny balzam na pery v tvare líšky)

Špagát

Magnety zo vzácnych zemín

Papier

Šrot z látky

Šrot z dreva

Krok 1: Háčiková strana škatule

Môj box obsahoval bok s dvoma háčikmi. Mohol som ich úplne odstrániť, ale ako už bolo spomenuté, samotná škatuľa bola z drevotrieskových dosiek a snažil som sa, aby bola čo najmenej zjazvená. Na čo by teda mohli slúžiť háčiky na boku? Zjavnou odpoveďou bolo niečo im zavesiť. Ako však bolo možné z nich niečo zavesené zmeniť na hádanku? Rozhodol som sa, že to môže byť nejaký druh puzzle s váhou. Pôvodne som plánoval pripojiť každý háčik k individuálnej váhe, ale po skúmaní senzorov hmotnosti a namáhania som zistil, že pravdepodobne nemám priestor pre dva senzory v krabici a iba použitie jedného by značne zjednodušilo programovanie a elektrickú prácu. Takže aj keď som vedel, že v skutočnosti bude fungovať len jeden z háčikov, nechcel som, aby si to hráč uvedomil sám. Plánoval som vyrobiť niekoľko predmetov rôznej hmotnosti. Hráč by musel použiť nejakú logiku alebo hádanie, aby zistil, ako tieto položky rozdeliť rovnomerne medzi dva háčiky. Bolo by pekné mať roztomilé, ale odvážne malé kovové postavičky alebo položky na náhrdelníkoch, ale vybral som sa lacnou cestou a uspokojil som sa s rôznymi podložkami a orieškami na špagáte. Každá slučka hardvéru špagátu je označená hmotnosťou v gramoch. Hráč musí rozdeliť hardvér na dve párne sady a každú sadu zavesiť na samostatný háčik, aby vyriešil hádanku. Senzor hmotnosti, ktorý som použil, je snímač hmotnosti zaťažovacej bunky HX711 s hmotnosťou 5 kg. Jeho rozsah hmotnosti je na túto prácu pravdepodobne skutočne príliš veľký, ale po kalibrácii funguje dostatočne dobre. Trvalo mi dlho, kým som prišiel na to, ako vložiť snímač hmotnosti do škatule, aby jeden háčik mohol ťahať za snímač a mohol registrovať hmotnosť. Nakoniec som prišiel na vyobrazenú konfiguráciu. Statická strana senzora je spojená s blokom, ktorý je zaskrutkovaný do vnútornej časti krabice. Na druhej strane senzora je na vrchu pripevnený menší blok, do ktorého je zaskrutkovaný háčik zvonku škatule (po celej strane krabice). Vyžadovalo to použitie dlhšej skrutky a zväčšenie otvoru, do ktorého bol háčik zvonku pôvodne pevne zaskrutkovaný, oveľa väčším, aby sa skrutka háčika trochu dala, takže napätie snímača hmotnosti bude cítiť.

Z vonkajšej strany háčik vyzerá normálne, ale pohybuje sa dostatočne na to, aby vyvíjal určitý tlak na vnútorný snímač hmotnosti a poskytoval presné údaje (po kalibrácii).

Krok 2: Vysoká bočná vrecková strana schránky

Na strane škatule obsahujúcej vysoké vrecko na poštu som prešiel niekoľkými myšlienkami. Nakoniec som sa rozhodol, že chcem niekde na krabici použiť lasery, a tu boli nakoniec umiestnené. Pretože je vysoká priehradka vložená, mohol som na vrch pridať dva lasery a na ľavú stranu dva fotorezistory. Hráč musí určiť, že musí nájsť spôsob (so zrkadlami) na smerovanie laseru na každý senzor súčasne. Okrem toho, že som hráčom dal iba dve ručné zrkadlá, chcel som, aby boli hráči schopní nájsť spôsob, ako umiestniť zrkadlá jednotlivo, čo nevyžaduje držanie zrkadiel oboma rukami. Dlho som premýšľal, čo by na to mohlo fungovať. Nakoniec som si uvedomil, že otočné zrkadlá pre zubárov môžu robiť to, čo som chcel. Myslel som si, že ak by sa ich hriadele dali držať na mieste, ich teleskopické a otočné funkcie by sa dali použiť na nezávislé nasmerovanie laserových lúčov na senzor.

Do kusu dreva, ktorý som vložil do spodnej časti bočného vrecka, som pomocou vrtáka vyvŕtal vrták sotva nad priemerom zrkadlovej šachty. Zrkadlá sú teda vzpriamené, zatiaľ čo hráč nastavuje hlavy tak, aby mierili na lasery.

Malé teleskopické zrkadlá majú tú výhodu, že sú dostatočne krátke na to, aby sa zmestili horizontálne pod hornú časť vrecka, takže nie je okamžite zrejmé, že na boku sú zrkadlá.

Krok 3: Predná policová strana škatule

Na prednej strane boxu boli dve šikmé police. Vedel som, že tie dve police chcem použiť na rôzne hádanky.

Rozhodol som sa, že jedna hádanka bude používať čierne svetlo na osvetlenie neviditeľného ultrafialového atramentu a druhá hádanka bude používať niekoľko svetelných senzorov (fotorezistorov) za sebou. Po experimentovaní s jedinou žiarovkou UV, ktorá prišla z konca neviditeľného atramentového pera, som zistil, že jeho svetelný lúč nie je uspokojivý. Namiesto toho som objednal väčšie žiarovky (10 mm) a pomocou troch z nich osvetlil hornú poličku, na ktorú som nakreslil tradičný dizajn tangramovej logickej hry atramentom UV. Každé svetlo som zapojil jednotlivo na výstupný kolík Arduino so 100K odporom (zapojené do série by vyžadovalo viac ako 5 voltov, ktorými som zásoboval svoje Arduino). Pre hráča neznámy je Hallov senzor (ktorý sníma prítomnosť silného magnetu) zapojený k odporu a za tepla prilepený na konkrétne miesto za zadným panelom. Keď sa rozsvietia čierne svetlá, hráč musí použiť drevené tangramové figúrky, s ktorými bol dodaný, aby dokončil návrh tangramu. Štvorcový kúsok tangramu má v sebe zabudovaný magnet vzácnych zemín, a keď ho umiestnite na správne miesto (hore), hlavolam je hotový. Nakoniec ma potešilo, ako táto hádanka dopadla. Pre spodnú policu som mal nápad vytvoriť puzzle, ktoré by od hráča vyžadovalo prečítanie niektorých indícií a z nich umiestnenie štyroch postáv v správnom poradí zľava doprava. Myslel som, že by som mohol vytvoriť postavy (vystrihnuté mojím Silhouette Cameo), ktoré majú v sebe priehľadné filmové okná rôznych odtieňov.

Keďže som nevedel príliš veľa o fotorezistoroch, myslel som si, že ak budú postavy umiestnené v správnom poradí, ich filmy spoľahlivo ovplyvnia čítanie svetla na každom zo svetelných senzorov. Našiel som niekoľko rôznofarebných plastových fólií a testoval som ich, aby som určil, ktoré štyri farby filmu sú od seba najviac odlišné. Ale táto myšlienka fungovala teoreticky lepšie ako v skutočnosti.

Svetelné senzory nie sú v konečnom dôsledku také spoľahlivé a zistil som, že najmenší rozdiel v inštalovaných uhloch tiež výrazne ovplyvnil čítanie každého senzora, aj keď svetlo, ktoré na ne všetko svietilo, bolo úplne rovnaké. Ako už bolo povedané, bol som odhodlaný vytvoriť túto prácu a našiel som spôsob, ako objednať postavy a ich filmy pomocou senzorov, ktoré by 1) nikdy nedovolili náhodne vyriešiť hádanku a 2) by sa dali spoľahlivo vyriešiť v miestnosti. zakaždým s dostatočným svetlom. Tieto svetelné senzory sú zapojené presne rovnakým spôsobom ako senzory používané s lasermi na vysokej strane pošty (s odporom oddeľujúcim kladnú jednu nohu na negatívny a vstupný kolík). Existuje veľa dokumentácie o tom, ako tieto veci prepojiť.

Pretože som nevedel, koľko svetla bude okolo, keď sa hráči pokúsia o túto hádanku, namiesto kontroly konkrétnych hodnôt alebo rozdielov medzi meraniami som len skontroloval, či môj najľahší film má vyššie čítanie ako nasledujúci najľahší film, a že film mal vyššiu čítanosť ako ďalší a pod.

Na obrázku sú moje indície na objednanie s referenciami na Covid-19 pre zábavu. Ďalšia vec, na ktorú som sa pôvodne tešil, že s týmto boxom urobím, bolo mať niekoľko skrytých oddelení nad policami, ktoré sa automaticky otvoria, keď hráč vyrieši hádanku, aby mu poskytol zásoby pre ďalšiu hádanku. Nad každou poličkou je na to značné množstvo priestoru. Nainštaloval som dva panely závesov a experimentoval som s pokusom použiť malé servomotory na otvorenie panelov, ale nie som strojný inžinier a len som nemohol správne fungovať. Frustrovane som projekt odložil na niekoľko týždňov.

Po niekoľkých týždňoch som sa rozhodol, že prikazujem ukončiť tento projekt, najlepšie bolo zrušiť myšlienku pohybujúcich sa dverí. Na vyriešenie problému so zásobovaním prehrávača som prišiel s veľmi jednoduchým riešením popísaným v nižšie uvedenom kroku The Top of the Box.

Krok 4: Horná časť škatule

V hornej časti škatule je veko, ktoré sa otvára. Pôvodne som plánoval zamknúť veko a veko odomknúť a otvoriť až po úspešnom dokončení hádanky. Ale potom, čo sa mi myšlienka automatického otvárania tajných oddelení ukázala byť príliš ťažká na implementáciu v primeranom čase, a uvedomil som si, že potrebujem jednoduchšie riešenie. Rozhodol som sa nechať vrchnú stranu odomknutú a použiť ju iba na uloženie „zásob“, ktorými bude hráč ocenený pri plnení každej logickej hry. Ako som však mohol obmedziť hráčov iba na zásoby, ktoré mali dostať, keď dokončili každú hádanku? Moja jednoduchá odpoveď bola, že mám malé tašky s visiacimi zámkami. Zakaždým, keď hráč vyrieši hádanku, ktorá má odmenu, oznámi sa kombinácia zodpovedajúceho zámku a hráč môže vyskúšať zámky, aby zistil, ktoré vrecko môže otvoriť.

Bolo to jednoduché riešenie a výrazne zjednodušilo mechaniku škatule bez toho, aby príliš kompromitovalo zábavu pri riešení hádaniek. A to mi umožnilo konečne dokončiť škatuľu! Ultimate, vrchná časť škatule tiež skončila uložením značného množstva elektrických komponentov zo svetiel, tlačidiel a laserov.

Krok 5: Zadná strana boxu

Vždy som si myslel, že zadné dvere škatule budú obsahovať „cenu“za vyriešenie všetkých hádaniek v škatuli. Ako sa však ukázalo, je tam toľko vodičov, nabíjačiek a ďalších elektrických komponentov, že na veľa iného nie je veľa miesta. Pokiaľ ide o hádanku na tejto strane, pôvodne som si myslel, že by som chcel mať preglejkovú mriežku, ktorá by sa hodila cez zadnú časť dverí, cez ktorú by sa token s magnetom v spodnej časti dostal okolo bludiska, ale nemal som možnosť rezania drevenej mriežky, a rozhodol som sa, že bludisko na kúsku papiera alebo látky môže fungovať rovnako dobre, aj keď nevyzerá tak chladne. Nakoniec som ani nerobil skutočné bludisko. Práve som vyrobil jednoduchú cestu pomocou nažehľovacieho vinylu na kúsku ľanovej látky. Látka sa k dverám prichytáva pomocou magnetov (zapustených do zadnej časti dverí). Hráč presunie svoj žetón (obsahujúci magnet v základni) z „začiatku“na „koniec“a pritom spustí Hallov senzor, ktorý úspešne dokončí logickú hru a odomkne solenoidový zámok na dverách. (Aby bolo trochu ťažšie „podvádzať“na [alebo ísť priamo na koniec], chystal som sa niekde na trase pridať druhý halový senzor, ale keďže cesta je aj tak taká jednoduchá, vyzeralo to ako prehnané.) Môj „token“je len starý kontajner s balzamom na pery, ktorý do svojej základne zmestil magnet vzácnych zemín.

Solenoid je napájaný 9 -voltovou batériou a je pripojený k Arduinu pomocou 5 -voltového relé.

Aj keď je hádanka jednoduchá, dúfajme, že pre niektorých hráčov bude výzvou, že nie je okamžite zrejmé, čo by sa malo robiť s tkaninou, žetónom a magnetmi, keď sa nachádzajú v taške.

Krok 6: Svetlá, tlačidlá a zvuky

Vedel som, že chcem, aby puzzle hra mala svetlá a zvuky. Tiež som si myslel, že keby som mal tlačidlá, mal by som oveľa väčšiu flexibilitu s hádankami, ktoré by som mohol vytvárať. Rozhodol som sa pridať tlačidlá a svetlá okolo hornej časti škatule, aby bola čo najčistejšia. Vyvŕtal som 4 otvory na každej strane. Použitých svetiel je 9 jednotlivo adresovateľných viacfarebných LED na jednom reťazci. Vyžadujú dodatočné napájanie z batérie zvonku Arduina, ale dajú sa ľahko naprogramovať. Toto bol môj prvý experiment s tlačidlami Arduino. Na tlačidlách boli tiež požadované odpory zapojené. Existuje veľa dokumentácie týkajúcej sa tlačidiel. O zvuk sa staral mp3 prehrávač DFPlayer napojený na lacný jeden reproduktor, ktorý som vybral z lacného dokovacieho reproduktora. Mal som problémy s odkazovaním na súbory podľa mien alebo dokonca čísel (pozri kód), ale nakoniec nebolo ťažké zistiť, ako to funguje. S tromi svetlami a 1 tlačidlom na každej z troch strán (vľavo, vpravo a vpredu) som sa pokúsil prísť s nápadmi na hádanky. Nakoniec som sa rozhodol pre farebnú hádanku, hádanku s blikajúcim svetlom a puzzle pre počúvanie. V prípade farebného puzzle sú dve vonkajšie svetlá na každej strane nastavené na základné farby. Vnútorné svetlo je spočiatku vypnuté. Hráč stlačením tlačidla zapne a zmení farbu svetla na správnu sekundárnu farbu. Ak sú napríklad dve vonkajšie červené a modré, vnútorné svetlo je potrebné nastaviť na fialové. Pre blikajúcu hádanku mám dve vonkajšie svetlá na každej strane škatule, ktoré blikajú po dobu zodpovedajúcu ich polohe. Zľava doprava, 1, 3, 4, 6, 7, 9. Stredné svetlo na každej strane musí byť synchronizované s jeho polohou toľkokrát, že stlačíte jeho tlačidlo. V konečnom dôsledku hádanku vyhrá svetlo, ktoré v pozícii 1 zabliká raz, svetlo v pozícii 2 dvakrát zablikne a až na svetlo v pozícii 9 zabliká 9 -krát. Pre puzzle počúvania je prečítaný zaznamenaný príbeh. Príbeh obsahuje viackrát slová VĽAVO a VPRAVO. Na dokončenie hádanky je potrebné stlačiť ľavé a pravé tlačidlo v rovnakom poradí ako príbeh. Svetlá a zvuk sa okrem toho používajú na označenie toho, že hráč úspešne dokončil niektoré hádanky, na poskytnutie hráča kombináciám so zásobnými taškami a na informáciu, že vyriešil celú škatuľu.

Krok 7: Poradie hry a kód

Hra v boxe je sekvenčná. 8 hádaniek je potrebné vyriešiť v poradí. A hoci existuje veľa možností na objednávanie hádaniek, týmto som skončil: Puzzle sa spustí tak, že hráč (alebo sprievodca boxom, AKA ja) stlačí súčasne ľavé a pravé tlačidlo. Svetlá farebných hádaniek sú rozsvietené a hráč musí určiť, že potrebuje nastaviť stredové svetlá na každú z 3 strán správnou sekundárnou farbou (oranžová, zelená, fialová).

Po správnom nastavení farieb sa zapnú lasery nad vreckom na poštu a hráč musí nájsť mimo dosahu zrkadiel a smerovať nimi laserové lúče na laserové senzory.

Ďalej sa spustí puzzle s blikajúcimi svetlami. Hráč stlačí tlačidlo tak, aby stredné svetlo na každej strane blikalo správnym počtom opakovaní, a po dokončení 1) sa načíta číslo pre kombináciu jedného z vreciek so zásobníkom a 2) rozsvietia sa ultrafialové svetlá.

Prvá taška obsahuje drevené tangramové kúsky. Hráč vidí ultrafialovým svetlom obrys tangramovej hádanky a doplní tvar drevenými figúrkami. Po umiestnení horného dielu je hádanka vyriešená a hrá sa v zásade správa, ktorá hovorí hráčovi, aby stlačil predné tlačidlo a pokračoval.

Keď hráč stlačí toto predné tlačidlo, puzzle spustí príbeh VĽAVO-VPRAVO. Príbeh môže znova prehrať opätovným stlačením predného tlačidla. Nakoniec si uvedomí, že musí stlačiť ľavé alebo pravé tlačidlo vždy, keď príbeh hovorí jedným zo smerov.

Keď správne dokončí sekvenciu tlačidiel VLEVO-VPRAVO, oznámi sa ďalšia správa s kombináciou ďalšieho zásobovacieho vaku. Tentokrát taška obsahuje vážené slučky špagátu. Čísla na slučkách hráčovi naznačujú, že ich potrebuje rozdeliť na rovnaké kôpky. Keď je na každý háčik priložená rovnaká hmotnosť (v skutočnosti je to však iba správny háčik, ktorý meria), oznámi sa ďalšia kombinácia.

Tentoraz obsahuje taška na zásoby postavy s farebným filmom a vodítka, ktoré majú hráča poučiť o tom, ako si má postavy objednať. Hráč ich zoradí v správnom poradí a nakoniec sa oznámi posledná kombinácia zásobovacích tašiek.

Posledné vrecko obsahuje ľanovú tkaninu so začiatočnou> koncovou čiarou, 5 malých magnetov a žetón s magnetom ukrytým v základni. Hráč posunie žetón od začiatku do konca a zadné dvere sa konečne odomknú a svetlá a zvuky oznamujú, že hráč je veľkým víťazom.

S toľkými vstupnými snímačmi a výstupmi som potreboval viac pinov, ako by Arduino Uno alebo Nano mohli poskytnúť. Nakoniec som použil značkovú značku Mega. Použil som kombináciu 1) spájkovania priamo na senzory a kladné a záporné vodiče a 2) prepojovacie kolíky zasunuté priamo do Mega. Zvlášť sa mi nepáčilo, ako sa jumperové kolíky v Mega cítia (akési uvoľnené), a tak som použil trochu horúceho lepidla, aby som im poskytol trochu väčšiu oporu. A zatiaľ to funguje a teším sa, že to bude hrať viac ľudí!

Dajte mi vedieť, ak máte nejaké konkrétne otázky týkajúce sa spotrebného materiálu alebo spôsobov, ktoré som použil na vyplnenie tohto poľa, a ja sa pokúsim zodpovedať.

Ak sa vám páči myšlienka používať Arduino na vytváranie hádaniek typu Escape Room, odporúčam vám prihlásiť sa na odber hravej technológie na YouTube. Hostiteľ Alastair je môj hrdina Arduino!

Ak vás to vôbec zaujalo alebo pomohlo, hlasujte za mňa v súťaži Dokonči to už. Vďaka za prečítanie!