Kostky duhy: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Díky tomu je hrací kostka s 5 kostkami vyrobena ze smd LED v 5 barvách. Software, který jej řídí, umožňuje různé herní režimy s několika kostkami.

Jeden hlavní přepínač umožňuje výběr hry a házení kostkami. Jednotlivé přepínače vedle každé kostky umožňují výběr nebo ovládání podle typu hry.

Náklady na stavbu jsou velmi nízké, ale vyžadují značnou dobu stavby, dobrou páječku a pevnou ruku.

Elektronika je založena na modulu ESP8266 (ESP-12F), který provozuje webový server umožňující snadné aktualizace firmwaru a možnost sledování / rozšiřování her.

Krabice je napájena baterií s dobíjecí baterií a jelikož je současná spotřeba poměrně malá, poběží mnoho hodin na jedno nabití.

Krok 1: Díly a nástroje

Komponenty

Jsou zapotřebí následující součásti. Všechny jsou k dispozici na eBay

1. Modul zpracování WiFi ESP-12F ESP8266. (1,50 GBP)
2. 18650 baterie a držák (3,00 GBP)
3. LED diody SMD x7 červené, modré, zelené, žluté, bílé (balení po 20 kusech každé barvy 0,99 GBP)
4. Tlačítko 6mm přepínače x6 (0,12 GBP)
5. Vypínač mini 8x4 mm (0,10 GBP)
6. Modul nabíječky baterií LIPO USB (0,20 GBP)
7. n kanálové MOSFETY - AO3400 x6 (0,20 GBP)
8. 3,3 V regulátor nízkého výpadku - 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. Prototypová deska izolovaná dvojité boční otvory (0,50 GBP)
13. Flexibilní připojovací drát
14. Smaltovaný měděný drát 32
15. Kolíky záhlaví 40 pinů x3 (0,30 GBP)

Kromě toho je zapotřebí kryt. Navrhl jsem 3D tištěný box, který pojme vše a umožní LED diodám prosvítat. To je k dispozici na Thingiverse.

Nástroje

1. Páječka s jemným hrotem
2. Jemné pinzety
3. Nůžky na drát
4. Juniorská pila
5. Soubory jehel jsou užitečné
6. Pryskyřičné lepidlo
7. Přístup k 3D tiskárně, pokud používáte přiložený design krabice.

Krok 2: Popis obvodu

Schéma ukazuje modul ESP-12F pohánějící 5 LED polí tvořících kostky.

Každá kostka je vyrobena ze 7 LED diod uspořádaných do 3 párů (2 úhlopříčky a střed) plus jedné centrální LED. K výběru LED diod, které se mají zobrazit, potřebují 4 piny GPIO. K určení proudu se používají odpory 220R a 2 jsou použity v sérii pro středovou LED tak, aby byl proud stejný.

5 kostek je multiplexováno 5 GPIO linkami pohánějícími přepínače MOSFET. Současně je povolen pouze jeden přepínač. Software umožňuje 1 ms na kostku, takže celková doba obnovení je 200 Hz a nedochází k blikání.

Ke každé matrici je přiřazeno 5 spínačů. Protože je GPIO omezené, čtou se pomocí stejných řádků, jaké se používají k multiplexování matrice. Během sekvence multiplexu jsou tyto řídicí linky nastaveny jako vstupy s vytažením a stavem načtených spínačů. Poté jsou vráceny na výstupy pro zbytek sekvence multiplexu.

Šestý přepínač pro celkové ovládání je načten linkou GPIO16. To může mít pouze vytažení, takže přepínač je připojen k 3,3V. To zní nízko, když je spínač otevřený, a vysoko, když je zavřený.

Krok 3: Konstrukce DIe

Toto je časově nejnáročnější část práce a vyžaduje péči.

Každá raznice je postavena na kusu čtvercové prototypovací desky o rozměrech 6 x 6 děr. Prvním krokem je vystřihnout 5 z nich z jedné desky pomocí mini pilové pily. Pokuste se ponechat co nejmenší hranici mimo otvory.

Další fází je přidání 2 6 pinových hlaviček dolů na každou stranu a 2 sady 3 izolovaných kolíků vedle nich a poté další dvojice uprostřed. Právě ty udrží LED diody SMD. Považuji za dobré odstranit 2 nepoužité kolíky z každého vnějšího sloupce. Na horní straně desky, kde mají být namontovány LED diody, by měly být odříznuty kolíky tak, aby vyčníval jen asi 1 mm. Zkuste je udržet všechny na úrovni. Díky tomu LED diody vyčnívají nad povrch desky.

7 LED diod SMD je nyní připájeno na každý pár pinů. Toto je nejsložitější část celkové konstrukce, ale po troše cvičení to nebude trvat dlouho. Technika, kterou jsem použil, byla pocínování horní části poloviny kolíků, takže už tam byla nějaká pájka. Poté držte LED v pinzetě, znovu roztavte pájku a vložte do ní LED. V této fázi si s kvalitou spoje příliš hlavu nelámejte. Důležitější je dosáhnout co nejlepšího vyrovnání LED, vodorovně a napříč piny. Jakmile je dioda LED na svém místě, lze ji na druhém konci správně připájet na svůj kolík a poté v případě potřeby rozpojit první spoj.

Polarita diod musí být správná. Uspořádám všechny vnější kolíkové záhlaví, aby byly připojeny k anodám. Centrální LED jsem udělal stejnou orientaci jako levý sloupek (při pohledu zepředu a s náhradní řadou ve spodní části. Diody mají na katodě slabou značku, ale je také dobré zkontrolovat metrem. Diody budou ve skutečnosti se rozsvítí, když použijete rozsah odporu (řekněme 2K) a červený vodič na anodě a černý na katodě. Zůstanou neosvětlené naopak. To je také dobrý způsob kontroly barev, pokud se zamíchají.

Jakmile jsou LED diody namontovány, je možné dokončit zbytek desky.

Na spodní straně desky.

1. Připojte všechny katody dohromady pomocí neizolovaného tenkého jednovláknového drátu.
2. Pájejte mosfet vypouštěcím kolíkem připojeným ke katodovému řetězci
3. Připojte zdroj mosfetu k jeho hlavičkovému kolíku, který bude nakonec 0V
4. Připojte bránu přes odpor 4K7 k jeho kolíkovému kolíku. Je dobré to vykořenit dalším spodním otvorem, jak je znázorněno, protože zde se přepínač připojí.

Na přední straně desky křížem spojte 3 páry anod.

1. Aby byl profil nízký, použijte pájitelný smaltovaný drát.
2. Jeden konec každého drátu předem pocínujte
3. Pájejte ho na jednu anodu.
4. Protáhněte jej a zkraťte na délku.
5. Předběžně cínujte a připájejte k němu pár odpovídajících anod.

V tomto okamžiku je dobré provést předběžný test každé matrice pomocí multimetru. S černým vodičem na společných katodách (Mosfetův odtok) lze červený vodič přesunout na 3 páry anod a jednu anodu. Příslušné LED diody by se měly rozsvítit.

Krok 4: Konstrukce boxu

To předpokládá, že se používá verze 3D tištěného boxu. Krabice má odsazení pro každou matrici a každou LED. Spodní vrstva pod každou LED je velmi tenká (0,24 mm), takže s bílým plastem umožňuje velmi dobře prosvítat a funguje jako difuzor. K dispozici jsou výřezy pro všechny přepínače a nabíjecí bod. Baterie má vlastní přihrádku.

Nejprve namontujte 6 mini tlačítkových spínačů a posuvný spínač na místo. Ujistěte se, že jsou v jedné rovině s exteriérem. Tlačítkové spínače mají dva páry paralelně zapojených kontaktů. Orientujte je tak, aby spínací kontakty sousedily s jejich matricí. K zajištění na místě použijte rychleschnoucí pryskyřici.

Nyní namontujte baterii a její krabici na určené místo. Mělo by to být docela pohodlné, ale v případě potřeby použijte trochu lepidla.

Přilepte nabíječku LIPO na zeď vybavenou konektorem micro USB přístupným skrz její otvor.

Dokončete základní elektrické vedení smyčkou baterie mezi všemi tlačítkovými spínači a připojením LIPO B- a ponecháním prasečího ocasu pro připojení k elektronice. Baterie + by měla přejít na B + na nabíječce LIPO a na posuvný spínač. Na druhé straně posuvného přepínače by měl být šestý spínač a prasečí ocas pro elektroniku. Ujistěte se, že je vypínač v poloze vypnuto a dočasně izolujte prasečí ocasy. Nechcete zkrátit baterii!

Pájejte na dva krátké neizolované prasečí ocasy na každý z 5 spínačů matrice. Ty musí být trochu flexibilní.

Umístěte a zajistěte každou zápustku v její poloze pájením na dva spínací pigtaily na desku matrice a ujistěte se, že 0V přepínače je připojeno ke zdroji mosfet / bod 0V a živá strana spínače přes 4K7 / bránu mosfet. LED diody na desce by měly zapadat do výklenků v pouzdře a spínací vodiče by měly být dostatečné k udržení matrice na místě.

Dále připojte všechny běžné anody 5 kostek. To je snazší v tom, že dvojice diodových párů jsou k dispozici na obou stranách matrice, ale mějte na paměti, že jsou kříženy na úhlopříčkách. Nenechte se zmást červeným drátem na obrázku, který zřejmě jde na zem. Je to jen pigtail a v této fázi není s ničím spojen.

Make-up ESP-12F

Pamatujte, že možná budete chtít modul ESP-12F naprogramovat před montáží. Jakmile je flashováno, všechny ostatní aktualizace lze provést pomocí wifi OTA.

Doplňte regulátor 3,3 V na kousek zbylé karty protype. Na tom je právě regulátor LDO a odpojovací kondenzátor. Přestože je ztrátový výkon velmi nízký, pájím několik kontaktů dohromady, aby fungoval jako chladič zařízení. Dva vodiče mohou vyčnívat ven a vytvořit přímé připojení k 3,3 V / 0 V ESP-12F.

Pájejte na vodiče na piny GPIO pro 5 multiplexních linek a přepínač 6. Řady 4 anodových budičů LED vyžadují v řadě odpory řady 220R / 440R. Na to lze použít malé průchozí rezistory na ESP-12F nebo jsem to udělal s SMD právě naskládaným na otvory, což je také docela robustní.

Nakonec propojte multiplexní vedení k jednotlivým kolíkům záhlaví matrice a vedení anodového vedení k jejich odpovídajícímu řetězci.

Krok 5: Software

Software pro to je založen na prostředí ESP8266 Arduino. Je k dispozici na github.

Kód je k dispozici zde

Existuje knihovna diceDriver, která poskytuje funkce nízké úrovně používané k multiplexování LED a čtení spínačů. Toto je řízeno přerušením, takže jakmile jsou nastaveny hodnoty kostek, pak se to samo udržuje.

Celkové načasování je rozděleno na 1 mSec interval na raznici. Dobu, po kterou jsou LED diody rozsvíceny, lze nastavit pro každou matrici nezávisle. To umožňuje vyvážení osvětlení v různých barvách a také umožňuje stmívání a blikání v rámci ovládání hry.

Knihovna také čte přepínače kostek jako součást multiplexu a má rutiny pro paralelní 'házení' jednou nebo více kostkami.

Náčrt využívá knihovnu k výběru herních režimů v kostky a ke spuštění těchto her. Poskytuje také funkce údržby pro počáteční nastavení wifi, stahování nového firmwaru OTA a poskytování některých základních webových funkcí pro testování a kontrolu stavu zařízení.

Software je kompilován v Arduino IDE. Stejně jako ino používá knihovnu BaseSupport k poskytování základních funkcí. Toto je nakonfigurováno v místním souboru BaseConfig.h. Pro připojení k nastavení wifi se používá výchozí heslo „heslo“. Možná to budete chtít změnit na něco jiného. Pokud nechcete použít vestavěné nastavení, můžete jej také nakonfigurovat pomocí pevných pověření pro wifi. Podobně existuje stejné výchozí heslo pro proces aktualizace firmwaru OTA, které můžete chtít změnit. Poprvé musí být firmware načten přes sériové připojení k Arduino IDE. To musí dodržovat normální pravidla blikání s GPIO0 vytaženým během resetu, aby se dostal do flash sériového režimu. To se praktičtěji provádí předtím, než je modul konečně zapojen, ale lze to provést in situ, pokud jsou k příslušným kolíkům připevněny klipy.

Při prvním spuštění firmwaru se nepodaří připojit k místní síti Wi -Fi a automaticky přejde do režimu nastavení nastavením vlastní přístupové sítě. Můžete se k tomu připojit ze zařízení wifi (např. Telefonu) a poté přejít na adresu 192.168.4.1, která vám umožní vybrat skutečnou místní wifi a zadat její heslo. Pokud je to v pořádku, restartuje se a použije tuto síť.

OTA se provádí exportem binárních souborů do Arduino IDE a poté procházením na ip/firmware, kde ip je ip krabice při připojení. Tím se zobrazí výzva k vyhledání nového binárního souboru.

Další webové funkce jsou

• setpower - nastavuje sílu kostky (ip/setpower? kostky = 3 a síla = 50)
• setflash - nastaví blesk pro kostky (ip/setflash? maska = 7 a interval = 300)
• setdice - nastaví jednu kostku (ip/setdice? kostky = 3 a hodnota = 2)
• parametry - nastavuje parametry role (ip/parametry? maska = 7 & čas = 4000 & interval = 200)
• status - vrací hodnoty kostek a stav přepínače

Krok 6: Hry

Software umožňuje výběr hry a běh hry ovládaný hlavním vypínačem.

Zpočátku je systém v režimu nastavení hry, přičemž první kostka ukazuje „1“. Krátkým stisknutím tohoto tlačítka procházíte kolem 12 různých herních režimů. První kostka jde 1 - 6 a poté zůstává na 6, zatímco druhá kostka ukazuje 1-6.

Chcete -li vybrat konkrétní hru, dlouze stiskněte tlačítko (> 1 sekundu) a tím se přepnete do režimu spuštění hry.

V průběhu hry se hod obvykle spustí krátkým stisknutím tohoto přepínače. Chcete -li se dostat zpět do režimu výběru hry z režimu běhu, dlouze stiskněte tento přepínač a poté se zobrazí číslo hry jako dříve a umožní další výběr.

V tuto chvíli je definováno 9 herních režimů se 3 náhradními.

Hry 1 až 5 jsou jednoduchými hody z tohoto počtu kostek. Každý hod hodí kostkami. Přepínače kostek nemají v těchto hrách žádný účinek.

Hra 6 je dynamické množství kostek. Stisknutím jednoho z přepínačů kostek vyberte počet kostek a poté hlavním vypínačem kostky hodte. Před každým hodem lze počet kostek změnit.

Hra 7 je hod na více hodů. Zapojeno je všech 5 kostek. Stisknutím hlavního vypínače se hodí všechny kostky. Stisknutím každého spínače matrice začne blikat. Když je stisknut hlavní vypínač, pak se bude blikat pouze blikající matrice, kromě toho, že pokud žádná nebliká, pak se budou otáčet všechny. Je to jako pokerové kostky nebo Yahtzee. Upozorňujeme, že počet vyhození není vynucen. To závisí na integritě hráče.

Hra 8 je jako hra 7 kromě toho, že stmívání se používá k označení, že vybraná kostka nebliká.

Hra 9 používá k určení hodů přepínače kostek. Pokud je vybrán jeden z prvních 3, pak to určuje počet kostek, které hodí 1, 2 nebo 3). Pokud pak stisknete jeden ze spodních 2 spínačů, horní řada se ponechá a tím se zvolí počet kostek, které se hodí ve spodní řadě (1 nebo 2). To se používá ve hrách, jako je Risk.