Geek Spinner: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Fidget spinnery sú zábavné a v dnešnej dobe ich nájdete na každom pokladni za pár peňazí, ale čo keby ste si mohli postaviť svoj vlastný? A malo to LED diódy? A mohli by ste to naprogramovať tak, aby hovorilo alebo ukazovalo, čo chcete? Ak to znie podivne, TOTO JE PROJEKT PRE VÁS.

Vždy ma zaujímalo používanie blikajúcich diód LED, aby sa deti zaujímali o programovanie. Najjednoduchším projektom s mikrokontrolérom Arduino je zapnutie a vypnutie LED diódy. Potom ich presvedčíte, ako rýchlo môže LED dióda blikať, kým sa zdá, že svieti nepretržite (asi 12 milisekundových intervalov). Potom zatrasiete LEDkou dopredu a dozadu a uvidíte, ako znova bliká! Tento jav sa nazýva „perzistencia vízie“(POV) a ako tento projekt funguje. Môže to viesť k diskusiám o tom, ako funguje oko, a o tom, ako sú počítače neuveriteľne rýchle.

Tento projekt používa programovateľný 8-bitový mikrokontrolér, osem LED diód a mincovú bunku. Točí sa pomocou štandardného ložiska na skateboarde a na určenie rotácie používa snímač s Hallovým efektom a magnet. Vyrába sa pomocou dielov s otvormi vhodných pre začiatočníkov a dá sa naprogramovať pomocou programovacieho prostredia Arduino. Dosť bolo rozprávania, pustíme sa do výroby…

Krok 1: Zhromaždite diely, nástroje a spotrebný materiál

Dostať sa do polovice stavby a zistiť, že vám niečo chýba, je vždy frustrujúce. Toto sú časti, ktoré som vyskúšal a zistil som, že fungujú dobre. Náhradník na vlastné riziko:

Kusovník ===================

• 1 ea, Purple PCB, láskyplne vyrábaný v USA spoločnosťou OSH Park
• 1 ea, Attiny 84, Atmel ATTINY84A-PU,
• 1 kus, hmatový spínač, TE 1825910-6,
• 1 kus, posuvný spínač SPDT priechodnou dierou, C&K JS202011AQN,
• 1 kus, držiak batérie, Linx BAT-HLD-001-THM,
• 8 ea, 3 mm červená LED 160 Mcd, Wurth 151031SS04000,
• 8 ea, 330 ohmov 1/8W, Stackpole CF18JT330R,
• 1 kus, uzáver 0,1 uF, KEMET C320C104M5R5TA,
• 1 kus, magnetický spínač, Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP,
• 1 ea, 608 Skateboard Bearing,
• 1 kus, malý magnet vzácnych zemín 2 mm x 1 mm,
• 2 ea, 3D tlačené čiapky (priložený súbor STL).
• 1 kus, batéria CR2032, Panasonic BSP alebo ekvivalent,

Nástroje a zásoby: Na svoje workshopy používam SparkFun's Beginner's ToolKit, ktorý má všetko, čo potrebujete, okrem pinzety:

• Spájkovačka.
• SolderWire
• Zarovnané hrany (milujem Hakko CHP170 za 5 dolárov!)
• Odpájací cop
• super lepidlo

Programovanie Attiny (krok 4, nevyžaduje sa, ak si ho kúpite ako súpravu):

• Arduino (vyhnite sa lacným čínskym klonom a podporte svoju americkú výrobu open source).

  • Redboard SparkFun
  • Metro Adafruit
  • Arduino UNO
• Programovací štít AVR.
• Pogo adaptér (ak programujete s nainštalovaným čipom).
• Štandardný USB A-B pre Uno, USB Mini pre Redboard alebo USB Micro pre Metro.

Kit pre tento projekt je k dispozícii na Tindie.com (mínus batéria). Kúpa sady vám ušetrí čas a náklady na objednanie u niekoľkých rôznych dodávateľov a vyhne sa minimálnej prémii za objednávku PCB. Programovanie Attinyho nie je triviálne a ak si sadu kúpite, bude už predprogramovaná. Pomôžete mi tiež vyvinúť a zdieľať ďalšie projekty v mojich dielňach!

Krok 2: Odpor je zásadný

Budeme predpokladať, že máte nejaké skúsenosti s budovaním súprav. Ak potrebujete pomoc s spájkovaním, prejdite na stránku www.sparkfun.com/tutorials/213 a oprášte alebo sledujte, ako to Geek Girl vysvetľuje na https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. Mám tiež súpravu vhodnú pre začiatočníkov na

Rád začínam s odporom, pretože a) sú relatívne odolné voči teplu, keď sa dostávate do spájkovacej drážky a žehlička dosahuje teplotu, b) nemajú polaritu, takže orientácia nie je kritická a c) sú to najnižší komponent na doske, takže pri spájkovaní pevne sadnite. Existuje osem odporov obmedzujúcich prúd 330 ohmov, jeden pre každú z LED diód. Môžete urobiť jeden po druhom alebo všetkých osem naraz.

• Ohnite vodiče na šírku podložiek a vložte odpor.
• Otočte dosku a spájkujte vodiče.
• Zastrihnite zvody pomocou zarovnaných rezov.
• Znovu ich udierajte žehličkou, ak chcete, aby zapôsobili na vašich geekových priateľov.

Krok 3: Kód?

Ak ste si kúpili moju súpravu, čip je predprogramovaný a môžete prejsť na ďalší krok.

Áno, tento projekt potrebuje nejaký kód. A ak ste dávali pozor, v kroku 1 som vám povedal, že naprogramovanie Attiny nebolo triviálne. Používam Arduino, je to programovacie prostredie, môj programátor AVR a prípravok na pogo pin.

Čip je možné naprogramovať pred spájkovaním na mieste (foto 2) alebo po jeho spájkovaní pomocou hlavičky ISP na spodnej strane DPS (foto 3). V každom prípade je programovanie nasledovné:

• Stiahnite si programovacie prostredie Arduino.

• Nainštalujte podporu pre Attiny 85 z:

  • https://highlowtech.org/?p=1695 (Arduino Tiny)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• Nahrajte „skicu Arduino ako ISP“: [Súbor] -> [Príklady] -> [Arduino ako ISP].
• Pripojte programovací štít AVR a vložte plochý kábel do polohy Attiny84
• Ak používate adaptér Pogo, umiestnite ho na hlavičku ISP na doske. Kladné a záporné pady sú označené, aby ste mohli hlavičku správne orientovať.
• Ak čip používate, zasuňte ho kolíkom jeden do konektora USB.

• Vyberte správny čip:

  • Arduino Tiny: „Attiny 84 @ 8 MHz“

  • Attiny Core: „Attiny 24/44/84“

    • Čip "Attiny 84"
    • 8 MHz (interný)
    • Mapovanie pinov „proti smeru hodinových ručičiek“
• Vyberte programátor, [Nástroje] -> [Programátor] -> [Arduino ako ISP]
• Nastavte programovacie poistky, [Nástroje] -> [Burn Bootloader]
• Nahrajte priložený náčrt, [Súbor] -> [Nahrať pomocou programátora]

Najväčší zdroj chýb, ktoré dostávam, spočíva v tom, že kolíky nie sú zarovnané správne.

Krok 4: Čipujte to

Teraz, keď je na vašom čipe kód, môžete ho nainštalovať. Orientácia čipu DIP („dual inline package“) je zvyčajne indikovaná buď dierou susediacou s pinom jedna, alebo divot na konci čipu obsahujúceho pin jeden, ako je to v tomto prípade.

• Ohnite elektródy tak, že ich pritlačíte k rovnému povrchu, o 90 stupňov (fotografie 1 a 2).
• Zarovnajte čip so symbolom na DPS a vložte čip (foto 3).
• Spájkujte jeden kolík na protiľahlých stranách a skontrolujte, či je čip buď plochý oproti DPS a či je orientácia správna. Po tomto je veľmi ťažké to napraviť. V tomto mi ver
• Keď sa ubezpečíte, že je správne zapojený, zostávajúce kolíky spájkujte a potom ich zarovnajte.

Krok 5: Prepínač a kondenzátor

Tlačidlo sa nachádza vedľa integrovaného obvodu a kondenzátora na druhej strane.

• Zatlačte tlačidlo na miesto (uistite sa, že je v správnej orientácii).
• Spájkujte ho na mieste.
• Odrežte vodiče zo zadnej strany.

Kondenzátor nemá orientáciu, ale ak umiestnite stranu na písanie von, vaši geekoví priatelia budú vedieť, akú hodnotu ste použili.

Krok 6: Prepínač a držiak batérie

Prepínač ide s úrovňou smerujúcou von. Rovnako ako ostatné položky, spájkujte dva kolíky, skontrolujte, či sú usadené naplocho, a potom spájkujte zvyšok.

Držiak batérie má označenie, ktoré ukazuje orientáciu, ale to je vlastne jedno. Bude to však vyžadovať o niečo viac tepla ako bežné elektródy a budete sa chcieť uistiť, že je batéria umiestnená naplocho, aby držala batériu na svojom mieste (obrázok 4).

Krok 7: LED diódy

Neexistuje slušný projekt, ktorý by neobsahoval aspoň jednu diódu LED. Toto má OSEM!

Dlhý vodič je kladný (anóda). Na hodvábnej obrazovke je značka „+“a podložka je štvorcová. Ak robíte všetkých osem naraz, podržte ich a uistite sa, že máte správnu orientáciu.

• Na každú LED spájkujte jeden vývod.

• Overte orientáciu a či sedia naplocho (obrázok 3).

  Ak nie sú, zatlačte na puzdro palcom a zohrievajte elektródu, kým nezapadne na svoje miesto (obrázok 4)

• Zvyšok spájkujte.
• Zastrihnite elektródy.

Krok 8: Skontrolujte to

V tomto mieste môžeme stále kontrolovať LED diódy a vypnúť:

• Vložte batériu kladným pólom smerom von.
• Zapnite rozmetávač a potom stláčajte tlačidlo, kým sa nerozsvietia (dúfajme) LED diódy (pozri video).
• Roztočte rozmetávač a pozrite sa na vzor. Ak sa LED dióda nerozsvieti, môže byť inštalovaná dozadu alebo bola poškodená teplom. Odpojte spájku a vložte novú.

Riešenie problémov:

• Ak nesvietia žiadne diódy LED:

  • Uistite sa, že je batéria v poriadku a má správnu orientáciu.
  • Naprogramovali ste svoj čip? Je to v správnej orientácii? Je horúco?
  • Sú diódy LED správne nasmerované? Chcete na ich otestovanie použiť gombíkový článok cez spájkované diódy LED?

• Ak spínač nespúšťa blikanie LED diód:

  • Skontrolujte spájkovacie spoje na dióde LED.
  • Skontrolujte spájkovacie spoje na Attiny.
• Ak nič nepomôže, odošlite a zverejnite fotografie prednej a zadnej strany vo vysokom rozlíšení a požiadajte o pomoc v komentároch.

Krok 9: Čas odstreďovania

Ložisko je držané na mieste spájkovaním puzdra s veľkou podložkou. Vyžaduje si to trpezlivosť a veľa tepla:

• Na umiestnenie ložiska použite niečo ako mince na tvrdý povrch.
• Zahrievajte podložku a plášť ložiska, kým neuvidíte tok spájky na puzdro (trochu to trvá).
• Opakujte na druhej strane.
• Otáčaním číselníka skontrolujte, či je ložisko správne zarovnané.
• Otočte dosku a spájkujte dva body na druhej strane.

Krok 10: Je to revolúcia?

Aby sme mohli zobrazovať správy namiesto iba vzorov, musíme poznať polohu číselníka vo vzťahu k kruhu. Použijeme snímač s Hallovým efektom a magnet. Je to podobné tomu, ako spaľovacie motory vedia, kedy zapáliť iskru, aby získali najväčší výkon. Orientácia a zarovnanie senzora a magnetu sú nevyhnutné pre správnu funkciu.

• Písmo na prednej strane zariadenia smeruje k ložisku, ktoré zodpovedá hodvábnej obrazovke (foto 1).
• Zarovnajte výšku tesne nad ložiskom (kde bude magnet v uzávere).
• Spájkujte jeden zvod.
• Overte si výšku a stravovanie.
• Zostávajúce vodiče spájkujte.
• Zastrihnite elektródy.

Ak používate viacpólový snímač, budete musieť zistiť orientáciu magnetu. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je nastaviť iný režim ako vzor z predchádzajúceho kroku a potom nájsť stranu magnetu, ktorá začne blikať LED diódy (pozri video). Prilepte magnet stranou, ktorá pracovala, smerom von. Dôkladne skontrolujte svoju prácu.

Krok 11: Zákon o vyvažovaní

Ak budete držať rozmetávač vodorovne so vloženou batériou, uvidíte, ako sa otáča smerom k batérii nadol. Napriek všetkému úsiliu o vyváženie komponentov je to stále mimo rovnováhy. Na stranu bez batérie môžete pridať malú hmotnosť pomocou matice a skrutky alebo na podložku pridať spájku.

Krok 12: Ste operatívny

Keď je magnet a senzor na svojom mieste, ste pripravení vyskúšať si úplnú úžasnosť svojho Geek Spinneru. Režim rozmetávača je zobrazený LED diódou, ktorá svieti pri zapnutí alebo po stlačení tlačidla (D0 - D7). Režim sa zmení stlačením tlačidla (pozri video).

int režimy = 8; // počet dostupných režimov

// 0 -> text „Hello World!“// 1 -> RPM // 2 -> čas v sekundách // 3 -> počet otáčok // 4 -> počet otáčok (celkový) // 5 -> vzor „lilly pad“// 6 -> tvar 1 (srdce) // 7 -> tvar 2 (úsmev)

Krok 13: Ale počkajte, je toho viac..

Vzory „srdce“a „smajlík“boli vytvorené pomocou polárneho grafu, ktorý ukázal, ako by osem segmentov vyzeralo každých 5 stupňov rotácie.

Ručne:

• Stiahnite si a vytlačte obrázok v plnom rozlíšení (obrázok 1).
• Vyplňte bloky a vytvorte si obrázok (obrázok 2).

• Pozdĺž radiálu, začínajúc 0, vypočítajte bajt pomocou čiernej = 1, bielej = 0;

  Prvá radiála srdca je 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, takže bajt = 0b100000000;

• Pokračujte, kým nebudete hotoví (rada, ak je váš obrázok symetrický, stačí urobiť iba polovicu).
• Vložte svoje bajty do sekcie „textAndShapes.h“náčrtu pod „shape_1 “alebo „shape_2 “.

Použitie Pythonu:

• Nainštalujte Python.
• Nainštalujte knižnicu obrázkov Pythonu.
• Stiahnite si priložený skript „readGraph.py“.
• Stiahnite si obrázok v plnom rozlíšení (obrázok 1).
• Otvorte obrázok vo svojom obľúbenom editore (GIMP alebo MS Paint).
• Pomocou príkazu „Vyplniť“s vybratou čiernou farbou vyplňte požadované segmenty (obrázok 2).
• Uložte obrázok do rovnakého adresára ako skript „readGraph.py“a zmeňte názov súboru v skripte tak, aby sa zhodoval s týmto obrázkom:

im = Image.open ('heart.png')

Spustite skript a vložte výstup do sekcie „textAndShapes.h“náčrtu pod „shape_1 “alebo „shape_2 “

Tak či onak, pokojne sa podeľte o svoj výtvor (obrázok a kód) v komentároch!

Krok 14: Kredity a záverečné myšlienky

Na toto všetko som určite neprišiel sám. Nie zďaleka.

• Moja prvá praktická skúsenosť s POV bola s projektom od Nicka Sayera s názvom POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (Tiež používam adaptér pogo).
• Myšlienka „LED + Fidget spinner = POV“sa mi vryla do mozgu potom, čo som videl Techydiy's Instructable
• Kedykoľvek máte úžasný nápad, niekto ho už urobil: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. Povrchové spájkovanie je niečo, čo môžem urobiť, ale nie je priateľské pre začiatočníkov. Jeho kód bol tiež trochu nad mojou hlavou, ale využil som jeho nápady na zobrazenie otáčok a počítania.
• Dokázal som porozumieť a použil som útržky kódu POV Clock Reger-Men na zobrazenie textu:

Žiadny projekt nie je nikdy úplný alebo dokonalý. Tu je niekoľko myšlienok, ktoré mám do budúcna:

• Zostatok: V údajových listoch je len zriedka informácia o hmotnosti súčiastok, takže je ťažké odhadnúť rovnováhu len tak, aby ste ho len zostrojili. Batéria je zrejme najťažšou súčasťou. Na každý koniec som pridal otvory, aby som mohol podľa potreby pridať váhu na vyváženie.
• V smere hodinových ručičiek? Ak ste si všimli, text sa zobrazuje správne iba vtedy, ak sa otáčate v smere hodinových ručičiek. Otáčaním druhým smerom sa vytvorí zrkadlový obraz. Pridanie druhého Hallovho senzora alebo magnetu by vám umožnilo odvodiť smer rotácie (Seanov projekt to urobil).
• Farba? Použitie programovateľných LED diód RGB vám umožní vytvárať farby. Obvykle sú však určené na povrchovú montáž.