Vlastné Arduino (Lacnejšie MakeyMakey): 5 krokov (s obrázkami)

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

Ahoj - mám 14 rokov (aspoň som to mal, keď som písal tento návod) a tento projekt som postavil pre profesora na miestnej univerzite a tiež pre moju babičku, ktorá pracuje s deťmi s postihnutím.

Ak sa vám páči tento návod alebo podporujete vec, pre ktorú to robím (deti so zdravotným postihnutím), pokračujte a zanechajte komentár!

Makey Makey je doska založená na Arduine, ktorú navrhli a vyvinuli dvaja absolventi MIT, Jay Silver a Eric Rosenbaum, v spolupráci so spoločnosťou SparkFun Electronics. Funguje ako klávesnica a myš, v podstate k počítaču pridáva sekundárnu klávesnicu a myš. Skutočnou inováciou, ktorú Silver a Rosenbaum predstavili, bola schopnosť „dotykového snímania“. Použitím výsuvných odporov s vysokou hodnotou dokázali použiť každodenné predmety ako tlačidlá.

Existuje mnoho schopností a nápadov pre MakeyMakey, ale jednou z mojich obľúbených je používanie pre deti so zdravotným postihnutím. Tí, ktorí nedokážu používať prsty dostatočne dobre na používanie štandardnej klávesnice QWERTY, môžu použiť MakeyMakey ako emulátor klávesnice. Deti so zdravotným postihnutím môžu používať každodenné predmety ako klávesy pre klávesnicu a ako predmet môžu používať napríklad ovocie (banány, jablká alebo pomaranče), cesto na hranie alebo čokoľvek mierne vodivé.

Tento projekt začal skôr ako vzdelávacia skúsenosť. Moja teta práve skončila špeciálnu triedu, ktorá používala MakeyMakeys. Ona a ďalších 15 študentov si každý kúpil svoje vlastné MakeyMakeys za 50 dolárov. Ponúkol som, že jeden môžem vyrobiť za menej ako 40 dolárov a zvyšok je história.

Rýchla poznámka: tento projekt je založený na pôvodnom dizajne, ktorý láskavo poskytli prostredníctvom hardvérovej licencie Open Source Jay Silver a Eric Rosenbaum. Plne im ďakujem a ďakujem im za ich štedrosť.

Krok 1: Výskum

Prvým krokom je zistiť, ako funguje tradičný MakeyMakey, potom nájsť diely a dodávateľov, ktorí si ho sami vyrobia. Našťastie pre vás som urobil toľko, koľko som mohol, a skrátil som to na to, čo potrebujete vedieť.

Po prvé, MakeyMakey využíva použitie výsuvných rezistorov. Stručne povedané, pull-up odpor je súčiastka, ktorá zaručuje, že počítač zaregistruje „bezdotykový“dotyk, kým sa kolíka skutočne nedotknete. Bez pull-up rezistora počítač netuší, či je pin dotknutý alebo nedotknutý.

Pokiaľ ide o objasnenie, odpory sú fyzické súčasti, ktoré môžete vidieť a cítiť. Vyťahovací odpor je normálny odpor, zapojený len na vykonanie určitej úlohy (touto úlohou je „vytiahnutie“kolíka).

Odpory majú mnoho hodnôt meraných v ohmoch. Všetko má odpor, ale odpory sú vyrobené so špecifickou hodnotou odporu. Typický pull-up odpor je zvyčajne asi 10 000 Ω (ohmov). Tie, ktoré sú na MakeyMakey, majú 22 000 000 (22 miliónov) ohmov, čo umožňuje, aby akýkoľvek predmet, ktorý má menej ako 22 M Ω, fungoval ako prepínač.

Od prsta k prstu máte odpor kdekoľvek od 1 000 Ω do 100 000 Ω, v závislosti od vlhkosti vašej pokožky. Na akýkoľvek objekt, ktorý chcete použiť, vám teda zostane asi 21,9 M Ω (22 M - 100 K = 21,9 M). Kov, soľ a dokonca aj olovo z ceruzky budú fungovať, pokiaľ je odpor menší ako 22 M Ω.

Ak by ste chceli základnejšie vysvetlenie, ako MakeyMakey funguje, MakeyMakey má skvelú odpoveď.

Krok 2: Plánovanie/nákup

Na tento krok použijeme softvér Eagle CAD, ktorý v súčasnosti vlastní spoločnosť Autodesk. Ak tento softvér nemáte, môžete si stiahnuť bezplatnú ročnú skúšobnú verziu. Keď odkazujem na úpravy alebo na použitie konkrétneho nástroja, používam softvér Eagle. Podelím sa však o svoj konečný návrh.

Teraz, keď máte základné znalosti o tom, ako MakeyMakey funguje, môžete začať objednávať veci. Stiahol som si dizajn SparkFun pre MakeyMakey a upravil som ho, aby bola montáž jednoduchšia. Pôvodný dizajn používal SMD (Surface Mount Devices) vo veľkosti 0402. Tieto kúsky sú malé, asi 0,4 mm x 0,2 mm. Skúsil som to, ale stratil som takmer polovicu všetkých kúskov.

Aby to bolo pre vás jednoduchšie, zmeňte veľkosti komponentov na veľkosť 0603 alebo väčšiu. Ak chcete tieto veci vymeniť, stačí použiť nástroj „Nahradiť“. Pretože toto nie je návod na Eagle, budem predpokladať, že viete, ako pracovať s Eagle.

Aby som si objednal DPS (plošných spojov) alebo dosku, na ktorej je všetko umiestnené, išiel som do OSHPark. Vyrábajú vysokokvalitné DPS veľmi rýchlo a veľmi lacno. Majú minimálne objednané množstvo tri, ale cenu nemôžete poraziť. Tu je odkaz na môj návrh.

Pokiaľ ide o diely, budete sa musieť obrátiť na spoločnosť DigiKey alebo iného dodávateľa elektroniky. Košík bohužiaľ nemôžem zdieľať, ale dokončenie a objednanie košíka by nemalo trvať dlhšie ako 20 minút. Zahrnul som však hárok programu Excel s odkazmi. Pred objednávkou však len pár poznámok:

• Keď vložíte ATMEGA32u4 do košíka, uistite sa, že sa jedná o balík 44TQFP
• Doprava DigiKey je drahá. Je lepšie získať viac, ako potrebujete, aby ste v prípade straty alebo poškodenia mali doplnky.
• DigiKey má hromadné zľavy. Napríklad jeden odpor je 0,10 dolára, ale 10 z nich stojí 0,11 dolára. Využite zľavu!
• Poistky sú o niečo drahšie, ale kúpte si aspoň jednu navyše. Neskôr mi môžeš poďakovať.
• Na DigiKey som nenašiel žiadne LED diódy, tak som ich jednoducho nepoužil. Ak to však urobíte, budete k nim potrebovať odpory 330 Ω.

Okrem toho je to celkom priamočiare. Tu je list programu Excel, ktorý som použil na objednanie:

Krok 3: Postavte to

Teraz prichádza zábavná časť: dať to všetko dohromady. Toto nie je návod na spájkovanie na povrchovú montáž, ale tu je skvelý návod. Pokiaľ ide o spájkovanie komponentov rôznych veľkostí, všetky by mali nakoniec fungovať rovnako. Tento krok je pravdepodobne najťažší a vyžaduje si najviac času, ale nemal by vás zabiť (pre istotu vám však odporúčam prekrížiť prsty). Tu je niekoľko tipov, z ktorých som vychádzal pri práci na tomto:

• Pokiaľ ide o mikrokontrolér ATMEGA32u4, najlepší spôsob, ktorý som našiel, bolo pocínovať jednu podložku na rohu dosky a potom položiť čip navrchu so správnou orientáciou. Potom, čo ho zaistíte na mieste roztavením rohovej podložky, nabite všetky kolíky spájkou. Mali by existovať obrovské spájkovacie mosty. Potom pomocou spájkovacieho knôtu spájku znova roztavte, aby ste ju odstránili. To zanecháva pekný výsledok bez skratov.
• Predtým, ako sa pokúsite zapojiť kábel USB, skontrolujte kolíky pod konektorom USB Mini-B. Môj prvý pokus mal malý mostík pod konektorom, ktorý spôsobil poškodenie čipu.
• Čo sa týka poradia dielov, začnite s mikrokontrolérom AMTEGA32u4, potom prejdite na kondenzátory, odpory, hodiny a nakoniec zásuvku s konektorom USB.

Krok 4: Kód

Teraz prichádza posledný, najuspokojivejší krok (iba keď funguje, je uspokojujúci). Na kódovanie vlastného Arduina musíte najskôr napáliť bootloader. Bootloader je malý kúsok kódu, ktorý je naprogramovaný do každého Arduina v továrni, aby Arduinu povedal, čo má robiť pri prvom spustení a čo má robiť s kódom, pomocou ktorého ho naprogramujete. Pretože sa to robí v továrni Arduino, musíme to urobiť aj my. Na to môžeme použiť iné, vopred pripravené Arduino, na jeho naprogramovanie. Na to je potrebné Arduino s čipom ATMEGA328 (napríklad Uno alebo Nano). Za týmto účelom sa budeme riadiť sprievodcom SparkFun. Zapojte kolíky podľa obrázku:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - RESET

Potom choďte do Arduino IDE a vyberte dosku Arduino, ktorú používate na programovanie svojho MakeyMakey. V príkladoch otvorte skicu „Arduino ako ISP“. Nahrajte ho do svojho Arduina, ako obvykle. Potom v časti Nástroje vyberte v časti Board „Arduino/Genuino Micro“. Potom v časti Nástroje> Programátor vyberte „Arduino ako ISP“(nesmie sa zamieňať s „ArduinoISP“). Potom ešte raz v časti Nástroje vyberte položku „Burn Bootloader“. Po niekoľkých minútach by IDE malo povedať „Hotovo, bootloader“je hotový. Váš MakeyMakey je teraz pripravený fungovať ako každé iné Arduino.

Ďalším krokom je prejsť na GitHub MakeyMakey a do sekcie „firmvér“. Stačí skopírovať a vložiť súbory „makey_makey.ino“a „settings.h“do programu Poznámkový blok a uložiť ich podľa príslušných rozšírení. Teraz otvorte novo uložený súbor „makey_makey.ino“, otvorte ho pomocou Arduino IDE a nahrajte ho na dosku MakeyMakey. Teraz by ste mali mať plne funkčný MakeyMakey! Gratulujem

Krok 5: Hrajte

Čo by ste mohli robiť s novým MakeyMakey? Existuje toľko možností, pričom na webe MakeyMakey je uvedených niekoľko zábavných aplikácií alebo webových stránok, ktoré môžete použiť. Ak máte nápad na zdieľanie, urobte to! Ja a mnoho ďalších by som rád počul vaše nápady! Priložil som niekoľko obrázkov toho, čo som videl alebo na čo som prišiel.

Na okraj: Ak máte k tomuto pokynu akúkoľvek spätnú väzbu, dobrú alebo zlú, zanechajte ho v komentároch. Snažil som sa stať lepším spisovateľom, takže si vážim každú kritiku. Vďaka!