Kostkový generátor: 12 krokov (s obrázkami)

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

Tento návod je pre môj hlavný projekt, ktorý som dokončil v rámci svojho kurzu systémov a ovládania IGCSE. Získal stupeň A* a ja vás prevediem tým, ako to zvládnuť v tomto návode. Na dokončenie tohto projektu je potrebné slušné znalosti v oblasti elektroniky, ako aj skúsenosti s Arduino a jeho IDE.

Pozadie

Keďže popularita stolných hier klesá a elektronika je na vzostupe, môže sa zdať ťažké sadnúť si a hrať bez rušenia prístrojov. V tomto konkrétnom prípade môj klient, učiteľ klubu Warhammer, použil vo svojom klube radšej fyzické kocky ako online. Problém je v tom, že nemôže mať kocky so 100 stranami, a preto sa musí uchýliť k online simulátoru kociek. Tu sa otvára príležitosť pre tento produkt.

Aj keď veľkosť trhu, na ktorý je tento produkt zameraný, klesá, jeho potreba stále existuje. Stolné hry sa stávajú prvkom minulosti, zatiaľ čo vznikajú online a elektronické hry. V tomto konkrétnom prípade môj produkt znižuje potrebu telefónov alebo internetu počas doskovej hry, vďaka čomu sa hráči cítia menej odpojení od skutočnej hry. Systémy, ktoré bude používať, sú 4511 IC a mikrokontrolér Arduino Nano. Tento projekt bude musieť využívať mikrokontrolér, pretože bez neho by bol obvod príliš neefektívny.

Funkcia

Produkt umožňuje užívateľovi vybrať číslo medzi 0 a 100 pomocou dvoch otočných prepínačov na ľavej strane zariadenia. Toto číslo sa používateľovi zobrazuje prostredníctvom dvoch 7 segmentových displejov priamo nad otočnými prepínačmi ako spätná väzba. Potom, keď používateľ stlačí tlačidlo posúvania, sa roluje náhodné číslo od 0 do zvoleného čísla a zobrazí sa na 7 segmentových displejoch na pravej strane zariadenia.

Krok 1: Okruh

Vyššie uvedená zjednodušená schéma zapojenia zobrazuje všetky potrebné vstupy a výstupy Arduino, ktoré sa majú použiť ako referencia pre neskoršie kroky projektu.

Ako funguje obvod?

Užívateľ najskôr zadá počet strán, ktoré chcú mať jeho kocky, pomocou dvoch otočných prepínačov, z ktorých jeden ovláda 10 -miestne miesto a druhý 1 -miestne miesto. Toto číslo sa zobrazuje prostredníctvom spätnej väzby na prvých 7 segmentových DPS, čo užívateľovi uľahčuje porozumenie číslu, ktoré si vybral.

Desatinný vstup používateľa je prevedený do binárneho formátu na rotačnej doske a je odoslaný do Arduino Nano. Nano potom vyberie náhodné číslo medzi 0 a zvoleným číslom. Tieto informácie budú potom odoslané v binárnom formáte na 2. 7-segmentovú PCB po stlačení spínača Push-To-Make (Roll).

Priložil som kód Arduino ako referenciu nižšie, aby som lepšie porozumel tomu, ako tento produkt funguje.

Krok 2: Dosky s plošnými spojmi

Kusovník:

• Rezistory 470 ohmov x28
• Rezistory 10K ohm x22
• CD 4511BE x4
• 7 -segmentový displej (zelený, CC) x4
• Dióda 1N4002 x44
• Otočný spínač (1P12T) x2
• Kolískový prepínač (zapnutý / vypnutý) x2
• Push To Make x1
• Arduino Nano x1
• LED zelená x2

Pomocou programu Autodesk Eagle v počítači som navrhol schému každého DPS, ako je vidieť na fotografii vyššie. Podľa schematického návrhu som nechal PCB (2x 7 segmentové PCB, 1x rotačné PCB) vyrobiť v Číne a odoslať.

Súbory Gerber nájdete tu (súbory Eagle sú priložené nižšie)

Spájkovacie súčiastky

Pred spájkovaním sa uistite, že máte dobré vetranie a ochranné okuliare. Pred spájkovaním s doskou sa tiež musíte uistiť, že sú všetky súčiastky orientované a umiestnené v správnych polohách. Buďte so žehličkou rýchli, pretože jej držanie nad špendlíkom príliš dlho môže spôsobiť vyhorenie IC. Uistite sa, že každý kontaktný bod je bezpečne pripevnený k doske spájkou a že nie sú žiadne suché spoje.

Vyrezávanie dier

Najprv som vyznačil otvory na každom PCB a zarovnal ich, aby som sa uistil, že sú označené správne. To sa uskutočnilo pomocou skúšobného štvorca, značky a pravítka. Po označení otvorov som pomocou oceľovej svorky držal DPS na mieste a do každej dosky DPS vyvŕtal 4x 2 mm otvory, po ktorých nasledovali požadované otvory 3 mm, aby sa zabránilo praskaniu materiálu TRFE.

Tento krok je dôležitý, pretože vám umožní neskôr riadne zaistiť dosky plošných spojov k puzdru.

Krok 3: Obvod + testovanie

Úlohy

• Skontrolujte všetky spoje DPS.
• Nastavte celý okruh.
• Spustite kód v obvode na testovanie.
• Ak to nefunguje, opravte problém a zopakujte to.

Kontrola kvality: Použitím nastavenia kontinuity na multimetri som skontroloval každú stopu a komponent, aby som zistil a odstránil všetky skraty, ktoré by mohli ovplyvniť funkciu obvodu. Ak bol nájdený skrat, na vyriešenie problému boli podniknuté nasledujúce kroky.

1. Identifikujte skrat - uistite sa, že skrat je skutočne problém a existuje, pretože čím viac krát je teplo aplikované na medené podložky, tým je väčšia pravdepodobnosť, že sa buď roztavia, poškodia alebo sú nevodivé.

2. Pomocou prísavky na spájku jemne zahrejte spoj a nasajte tekutú spájku. Opakujte, kým sa neodstráni všetka spájka. Ak sa spájka neodlepí, pomocou spájkovacieho knôtu sa pokúste časť z nej absorbovať.

3. Nakoniec oba spoje znova opatrne spájkujte opatrne a s minimálnym spájkovaním, ale len toľko, aby bol spoj bezpečný a vodivý.

Odovzdanie kódu:

Ak chcete nahrať kód do Arduino Nano, najskôr si stiahnite Arduino IDE. Ďalej si stiahnite tento ovládač Arduino Nano a tento ovládač FTDI.

Potom pomocou kódu z kroku 1 ho nahrajte pomocou kábla USB na Micro-USB do Arduino Nano. Okruh by teraz mal byť funkčný. Ak to nefunguje, začnite riešenie problémov dvojitou kontrolou všetkých komponentov a pripojení.

Prídavná LED dióda

Ak sa pozorne pozriete na 7 segmentovú dosku s plošnými spojmi, všimnete si, že je tu slot pre diódu LED. Táto dióda LED sa rozsvieti, keď je zobrazené číslo 100 a dva 7 segmentové displeje zobrazujú dve 0 s. Aby to fungovalo, použite dve brány NOT a dve brány AND v konfigurácii, ktorá spustí LED, ak nie sú vstupmi do IC 4511.

Krok 4: Používateľské rozhranie

Úlohy

• Navrhnite používateľské rozhranie pomocou programu Adobe Illustrator.
• UI laserom vyrežte a uistite sa, že sa zhoduje s komponentmi obvodu. Vyryte dizajn orla Warhammer do používateľského rozhrania.
• Nastriekajte dizajn sivou/striebornou farbou.

Materiál: čierny akryl

Pomocou programu Adobe Illustrator som navrhol používateľské rozhranie v súlade s rozmermi uvedenými na obrázku vyššie (kliknutím zobrazíte ďalšie obrázky). Tento súbor s návrhom som potom exportoval do laserovej rezačky a vystrihol kus akrylu.

Potom, keď som nechal plastovú fóliu na akryle, nastriekol som vyryté časti akrylu striebornou/sivou farbou. To sa vykonalo niekoľkokrát (4 krát v 10-minútových intervaloch), aby sa zaistil odvážny a jasný obraz. Potom, čo som to všetko nechal uschnúť, som odlepil plastovú vrstvu a uistil sa, že nie sú žiadne nezrovnalosti.

Krok 5: Bočné dosky

Úlohy

• Zbierka jaseňového dreva.
• Nakreslite všetky rezné čiary na kus dreva, ktoré vám pomôžu pri rezaní. Vyrežte ľavú aj pravú stranu krytu.

Materiály

1. Jaseňové drevo 135 mm (š) x 300 mm (d) x 10 mm (d)

Ďalším krokom tohto projektu a možno najzložitejšou časťou bývania sú bočné dosky. Najprv pomocou vyššie uvedených meraní označte obidva bočné diely na 10 mm hrubom kusu jaseňového dreva. Pomocou pásovej píly vyrežte všeobecný tvar kusov.

Ďalej pomocou routera (smerovacieho stroja) vyrežte drážky znázornené na vyššie uvedených diagramoch. K dispozícii sú dve drážky široké 10 mm x 5 mm. a jedna3 mm (široká) x 150 mm (dlhá) x 5 mm (hlboká) drážka pod uhlom 50 stupňov.

Dokončovanie

Aby ste opravili všetky drobné chyby v zarovnaní povrchu alebo ostré hrany, jemnými brúsnymi papiermi prejdite po týchto častiach, aby ste ich vyhladili a dodali im pekný estetický vzhľad. Profesionalita je kľúčová.

Krok 6: Horná, dolná a zadná doska

Úlohy

• Vystrihnite hornú lištu.
• Vystrihnite spodný plát.
• Po vytvorení súboru adobe illustrator pre laserovú rezačku laserom vyrežte zadnú dosku.

Horná doska (materiál: popol)

Výroba hornej dosky je náročný, pretože na jednej strane obsahuje uhol 50 stupňov. Aby ste mohli tento kus vystrihnúť, najskôr označte všeobecný tvar bloku pomocou vyššie uvedených rozmerov a skúšobného štvorca. Ďalej vytvorte uhol nastavením uhla náklonu plošiny pásovej píly na 50 stupňov. Odtiaľ odstrihnite jednu stranu obdĺžnika, aby ste vytvorili šikmú tvár.

Ďalej plošinu vyrovnajte, aby ste pomocou pásovej píly vyrezali ďalšie tri strany obdĺžnikového horného dielu.

Spodná doska (materiál: popol)

Spodnú dosku je možné ľahko vystrihnúť pomocou pásovej píly, pretože ide o obdĺžnikový blok z jaseňového dreva s rozmermi 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Zadná doska (materiál: akryl)

Pomocou programu Adobe Illustrator som navrhol zadnú dosku (135 mm x 230 mm) spolu so štrbinou pre napájací kábel a vypínačom spolu s otvormi pre skrutky, ako je vidieť na vyššie uvedených diagramoch. Tento súbor som potom exportoval do laserovej rezačky a nechal som ho rezať.

Ceruzkou a pravítkom vyznačte 4 otvory (2 na každej strane) pre otvory pre skrutky (priemer závisí od skrutky, ktorú použijete). Stredovým razníkom a paličkou urobte priehlbinu nad každým z týchto otvorov a nakoniec pomocou vhodného vrtáka ručnou vŕtačkou vyvŕtajte všetky 4 otvory.

Ďalej som postupoval podľa rovnakých krokov pri striekaní písmen na akrylát ako v kroku 4. Nakoniec som pomocou vŕtačky so zahĺbením prešiel každým z otvorov pre skrutky, aby som zaistil, že hlavy skrutiek budú v jednej rovine s akrylovým povrchom. zostavený.

Výkonová elektronika:

Vstupné napájanie musí byť okolo 5V. Keď je kladný vodič vedený cez napájací otvor v zadnej doske, musí byť vedený cez vypínač, aby bol používateľ schopný ovládať napájanie produktu. Kladný pól zo spínača potom musí byť pripojený k kolíku V (in) na Arduino a negatívny/GND vodič musí byť pripojený k kolíku Arduino GND (in).

Krok 7: Lepenie a upínanie

Teraz, keď sú všetky časti krytu vyrezané, musíme ich dať dohromady. Všetky kusy sú uvedené nižšie:

• 2x bočné plechy
• 1x Horná lišta
• 1x dolné miesto
• 1x užívateľské rozhranie
• 1x zadná doska

V tomto kroku kusy, ktoré budeme lepiť dohromady, sú:

• 1x Horná lišta
• 2x bočné plechy

Je veľmi dôležité, aby tieto kusy a IBA tieto kusy boli navzájom prilepené. Spodná doska je zobrazená na obrázkoch vyššie, ale NIE JE nalepená na bočné dosky. Je tam umiestnený iba ako vodidlo a na určovanie polohy.

Kroky:

1. Usporiadajte figúrky v poriadku a zaistite, aby boli všetky správne umiestnené a navzájom spojené. Ak to tak nie je, buď uložte problematický kus, kým nebude fungovať, alebo ho prerobte.

2. Na kľúčové kontaktné body naneste malú, ale primeranú vrstvu lepidla PVA. V tomto prípade by tieto body predstavovali horný falcový spoj na oboch bočných častiach.

3. Spojte všetky kusy dohromady pomocou spodnej dosky ako vodidla, ktoré pomôže držať bočné dosky a hornú tyč.

4. Na zaistenie dielu v tejto konfigurácii použite jednu alebo dve svorky, kým lepidlo nevyschne a spoje nebudú zaistené.

Krok 8: Vŕtanie

Celkovo je do Ashwoodu vyvŕtaných 8 otvorov. Všetky otvory je potrebné vyvŕtať pomocou 2,5 mm vrtáka.

Najprv som upol kryt, aby som zaistil, že sa počas procesu vŕtania nepohybuje, aby sa zaistila kontrola kvality. Potom som pomocou pravítka a ceruzky vyznačil všetkých 8 otvorov, ktoré bolo potrebné vyvŕtať vzadu a dole. Stredovým razníkom a kladivom na guľôčkové pero som odsunul každý bod, aby som viedol vrták. Nakoniec som pomocou ručnej vŕtačky a 2,5 mm vŕtačky vyvŕtal každú dieru.

Po vyvŕtaní otvorov cez akrylový zadný diel a drevený spodný diel som pomocou vŕtačky so zahĺbením vytvoril zárez pre každú dieru. To bolo nevyhnutné, pretože som pomocou samorezných skrutiek spojil zadné a spodné diely k puzdru. To znamenalo, že v prípade týchto zahĺbených zárezov bude hlava skrutky v jednej rovine s povrchom materiálu, do ktorého bola zaskrutkovaná, čo jej dodá pekný vzhľad a bezpečný exteriér.

Krok 9: Brúsenie a konečná úprava

Brúsenie nečistôt

Potom, čo bolo puzdro zlepené, som najskôr použil hrubý brúsny papier, aby som sa zbavil prebytočného vysušeného lepidla alebo zjavných problémov s nesprávnym zarovnaním. Potom na kontrolu kvality. Prešiel som na jemnejší brúsny papier a prešiel som po každom povrchu, aby som zaistil hladký povrch.

Použitie povrchovej úpravy: Vosk na nábytok

Nakoniec, aby som dal popolovému drevu pekný povrch a dojem, rozhodol som sa povrch navoskovať. Leštiacou handričkou som nábytkový vosk 4 -krát naniesol na každý vonkajší povrch dreva s 30 -minútovým sušením kvôli kontrole kvality. Cieľom bola kontrola kvality, ktorá zaistila, aby každý centimeter dreva bol správne potiahnutý a mal rovnakú textúru.

Krok 10: Zaistite elektroniku k puzdru

Materiály

• 12x skrutky M4
• 12x matice M4
• 12x nylonové podložky M4

Hore pripevňujem DPS k používateľskému rozhraniu pomocou skrutiek, matíc a nylonových podložiek. Použil som nylonové podložky, pretože sú nevodivé, a preto pri kontakte s mojou doskou nevytvoria žiadne skraty. Potom, čo boli DPS zapojené, som pomocou vŕtačky a skrutkovača pripevnil zadnú a spodnú dosku k konečnému krytu. Tento postup robte opatrne, pretože elektronika môže byť veľmi krehká.

Ak sa akékoľvek spájkovacie spoje zlomia alebo rozpadnú, je nevyhnutné, aby ste ich tam pripevnili a potom b4 pokračovali. Nezabudnite obvod otestovať pred a po zaistení k puzdru, aby ste sa presvedčili, že všetko zostáva v prevádzkyschopnom stave.

Krok 11: Dajte dohromady bývanie

V tomto poslednom kroku vezmite používateľské rozhranie a posuňte ho drážkami bočnej dosky do krytu. Potom umiestnite spodnú dosku pod kryt medzi spoje falcov dvoch bočných dosiek. Zarovnajte otvory pre skrutky a pomocou skrutkovača zasuňte všetky 4 skrutky (2 na každej strane), aby doska zaistila na mieste.

Posledným krokom je pripevnenie zadnej dosky k puzdru. Vykonajte to zarovnaním otvorov pre skrutky a potom vložte 4 samorezné skrutky do dreva do každej polohy a uistite sa, že je tesné a zapustené.

Nakoniec môžete prípadné chyby vyhladiť pomocou jemných brúsnych papierov a nábytkového vosku. Ak sa pri zarovnávaní vyskytnú chyby, vráťte sa k predchádzajúcim krokom. Ak by ste počas tohto procesu potrebovali pomoc, neváhajte a pošlite svoje otázky do sekcie komentárov nižšie.

Krok 12: Hotovo

Dobrá práca pri dokončení projektu! Užite si to!