Geek Spinner: 14 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Fidget spinnery jsou zábavné a v dnešní době ho najdete na jakémkoli pokladně za pouhých pár peněz, ale co kdybyste si mohli postavit vlastní? A mělo to LED? A mohli byste to naprogramovat tak, aby říkalo nebo ukazovalo, co chcete? Pokud to zní geeky cool, TOTO JE PROJEKT PRO VÁS.

Vždy mě zajímalo, jak pomocí blikajících LED přimět děti k programování. Nejjednodušším projektem s mikrokontrolérem Arduino je rozsvítit a zhasnout LED. Poté je přimějete, aby viděli, jak rychle může LED dioda blikat, než vypadá, že svítí nepřetržitě (přibližně 12 milisekundových intervalů). Poté zatřeste LED diodou dopředu a dozadu a uvidíte, jak znovu bliká! Tento jev se nazývá „trvalost vidění“(POV) a jak tento projekt funguje. Může to vést k diskusím o tom, jak funguje oko, a jak neuvěřitelně rychlé jsou počítače.

Tento projekt využívá programovatelný 8bitový mikrokontrolér, osm LED diod a knoflíkovou buňku. Točí se pomocí standardního ložiska na skateboardu a k určení rotace používá snímač s Hallovým efektem a magnet. Je vyroben pomocí dírek pro začátečníky přívětivých otvorů a lze jej naprogramovat pomocí programovacího prostředí Arduino. Dost povídání, pojďme se pustit do výroby…

Krok 1: Shromážděte součásti, nástroje a spotřební materiál

Je vždy frustrující dostat se do poloviny stavby a zjistit, že vám něco chybí. Toto jsou části, které jsem vyzkoušel a zjistil, že fungují dobře. Náhradník na vlastní nebezpečí:

Kusovník ===================

• 1 ea, Purple PCB, láskyplně vyráběný v USA společností OSH Park
• 1 ea, Attiny 84, Atmel ATTINY84A-PU,
• 1 ea, hmatový spínač, TE 1825910-6,
• 1 ea, Slide Switch SPDT Through Hole, C&K JS202011AQN,
• 1 ea, Držák baterie, Linx BAT-HLD-001-THM,
• 8 ea, 3mm červená LED 160 Mcd, Wurth 151031SS04000,
• 8 ea, 330 ohmů 1/8W, Stackpole CF18JT330R,
• 1 ea, 0,1 uF cap, KEMET C320C104M5R5TA,
• 1 ea, Magnetický spínač, Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP,
• 1 ea, 608 Skateboard Bearing,
• 1 ea, malý magnet vzácných zemin 2 mm x 1 mm,
• 2 ea, 3D tištěné čepice (připojen soubor STL).
• 1 kus, baterie CR2032, Panasonic BSP nebo ekvivalent,

Nástroje a zásoby: Pro své workshopy používám SparkFun's Beginner's ToolKit, který má vše, co potřebujete, kromě pinzety:

• Páječka.
• SolderWire
• Flush-cut plyers (I love the $ 5 Hakko CHP170!)
• Odpájecí cop
• super lepidlo

Programování Attiny (krok 4, není vyžadováno, pokud jej zakoupíte jako sadu):

• Arduino (vyhněte se prosím levným čínským klonům a podpořte své US Open Source Manufactures).

  • Redboard SparkFun
  • Metro Adafruit
  • Arduino UNO
• Programovací štít AVR.
• Pogo adaptér (pokud programujete s nainstalovaným čipem).
• Standardní USB A-B pro Uno, USB Mini pro Redboard nebo USB Micro pro Metro.

Kit pro tento projekt je k dispozici na Tindie.com (minus baterie). Zakoupení sady vám ušetří čas i náklady na objednání u několika různých prodejců a vyhnete se minimální objednávce PCB za objednávku. Také programování Attiny není triviální a pokud si sadu koupíte, bude již předprogramována. Budete mi také pomáhat vyvíjet a sdílet další projekty v mých workshopech!

Krok 2: Odpor je nezbytný

Budeme předpokládat, že máte nějaké zkušenosti s budováním stavebnic. Pokud potřebujete s pájením pomoci, přejděte na stránku www.sparkfun.com/tutorials/213, kde si můžete oprášit, nebo sledujte vysvětlení Geek Girl na https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. Mám také sadu vhodnou pro začátečníky na

Rád začínám s odporem, protože a) jsou relativně odolné vůči teplu, když se dostanete do pájecí drážky a žehlička se zahřívá, b) nemají polaritu, takže orientace není kritická, a c) jsou nejnižší součástka na desce, takže při pájení sedněte pevně. Existuje osm odporů omezujících proud 330 ohmů, jeden pro každou z LED. Můžete to udělat po jednom, nebo všech osm najednou.

• Ohněte vodiče na šířku podložek a vložte odpor.
• Otočte desku a připájejte vodiče.
• Ořízněte svody zarovnanými řezy.
• Udeřte je znovu žehličkou, pokud chcete, aby zapůsobily na vaše geekové přátele.

Krok 3: Kód?

Pokud jste si koupili moji sadu, čip je předprogramován a můžete přeskočit na další krok.

Ano, tento projekt potřebuje nějaký kód. A pokud jste dávali pozor, v kroku 1 jsem vám řekl, že naprogramování Attiny nebylo triviální. Používám Arduino, je to programovací prostředí, můj AVR programátor a přípravek na pogo pin.

Čip lze naprogramovat před pájením na místě (foto 2), nebo po připájení na místě pomocí hlavičky ISP na spodní straně DPS (foto 3). V obou případech je programování následující:

• Stáhněte si programovací prostředí Arduino.

• Nainstalujte podporu pro Attiny 85 z:

  • https://highlowtech.org/?p=1695 (Arduino Tiny)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• Nahrajte „skicu Arduino jako ISP“: [Soubor] -> [Příklady] -> [Arduino jako ISP].
• Připevněte programovací štít AVR a vložte plochý kabel do polohy Attiny84
• Pokud používáte adaptér Pogo, umístěte jej na hlavičku ISP na desce. Pozitivní a negativní polštářky jsou označeny, abyste mohli záhlaví správně orientovat.
• Pokud používáte čip, vložte jej kolíkem jeden směrem ke konektoru USB.

• Vyberte správný čip:

  • Arduino Tiny: „Attiny 84 @ 8 MHz“

  • Attiny Core: "Attiny 24/44/84"

    • Čip "Attiny 84"
    • 8 Mhz (interní)
    • Mapování pinů „proti směru hodinových ručiček“
• Vyberte programátor, [Nástroje] -> [Programátor] -> [Arduino jako ISP]
• Nastavte programovací pojistky, [Nástroje] -> [Vypálit bootloader]
• Nahrajte přiložený náčrt, [Soubor] -> [Nahrát pomocí programátoru]

Největší zdroj chyb, které dostávám, spočívá v tom, že kolíky nejsou správně zarovnány.

Krok 4: Chip It

Nyní, když je na vašem čipu kód, můžete jej nainstalovat. Orientace čipu DIP („dual inline package“) je obvykle indikována buď otvorem sousedícím s pinem jedna, nebo divot na konci čipu obsahujícího pin pin, jak je tomu v tomto případě.

• Ohněte svody na 90 stupňů přitlačením na rovný povrch (fotografie 1 a 2).
• Zarovnejte čip se symbolem na DPS a vložte čip (foto 3).
• Pájejte jeden kolík na protilehlé strany a zkontrolujte, zda je čip na desce plošných spojů plochý a zda je orientace správná. Po tomto je opravdu těžké to opravit. V tom mi věř.
• Jakmile budete mít jistotu, že je správně zasunutý, pájejte zbývající kolíky a poté je zarovnejte.

Krok 5: Přepínač a kondenzátor

Tlačítko jde vedle IC a kondenzátoru na druhé straně.

• Zatlačte tlačítko na místo (ujistěte se, že je ve správné orientaci).
• Připájejte jej na místo.
• Ořízněte vodiče ze zadní strany.

Kondenzátor nemá orientaci, ale pokud dáte stranu pro psaní ven, vaši geekoví přátelé budou vědět, jakou hodnotu jste použili.

Krok 6: Přepínač a držák baterie

Přepínač jde s úrovní směřující ven. Stejně jako ostatní položky připájejte dva kolíky, zkontrolujte, zda sedí rovně, a poté pájejte zbytek.

Držák baterie má označení, které ukazuje orientaci, ale to je vlastně jedno. Bude to však vyžadovat o něco více tepla než běžné svody a budete se chtít ujistit, že sedí na místě a drží baterii na místě (obrázek 4).

Krok 7: LED diody

Neexistuje slušný projekt, který by neobsahoval alespoň jednu LED. Toto má OSM!

Dlouhý vodič je kladný (anoda). Na sítotisku je značka „+“a podložka je čtvercová. Pokud děláte všech osm najednou, podržte je, abyste se ujistili, že máte správnou orientaci.

• Na každou LED pájejte jeden vývod.

• Ověřte orientaci a zda sedí rovně (obrázek 3).

  Pokud tomu tak není, zatlačte na pouzdro palcem a znovu zahřívejte kabel, dokud nezapadne na místo (obrázek 4)

• Zbytek pájejte.
• Ořízněte vodiče.

Krok 8: Podívejte se na to

V tuto chvíli můžeme stále kontrolovat LED diody a vypínat:

• Vložte baterii kladným pólem směrem ven.
• Zapněte číselník a potom stiskněte tlačítko, dokud se nerozsvítí (doufejme) všechny LED diody (viz video).
• Roztočte číselník a podívejte se na vzorek. Pokud LED nesvítí, může být instalováno dozadu nebo došlo k poškození teplem. Odpojte a vložte nový.

Odstraňování problémů:

• Pokud nesvítí žádné LED diody:

  • Ujistěte se, že je vaše baterie dobrá a ve správné orientaci.
  • Naprogramovali jste svůj čip? Je ve správné orientaci? Začíná být horko?
  • Jsou LED diody správně orientovány? Použít knoflíkový článek přes ledové pájecí spoje k jejich otestování?

• Pokud přepínač nerozsvítí LED diody:

  • Zkontrolujte pájené spoje na LED.
  • Zkontrolujte pájecí spoje na Attiny.
• Pokud vše ostatní selže, pořiďte a zveřejněte fotografie přední a zadní strany ve vysokém rozlišení a požádejte o pomoc v komentářích.

Krok 9: Čas odstřeďování

Ložisko je drženo na místě připájením pouzdra k velké podložce. To vyžaduje trpělivost a spoustu tepla:

• K umístění ložiska použijte něco jako mince na tvrdém povrchu.
• Zahřívejte podložku i ložiskovou skořepinu, dokud neuvidíte proud pájky na pouzdro (trochu to trvá).
• Opakujte na druhé straně.
• Otáčením číselníku ověřte, zda je ložisko správně zarovnáno.
• Otočte desku a připájejte dva body na druhé straně.

Krok 10: Je to revoluce?

Abychom místo správných vzorů mohli zobrazovat zprávy, potřebujeme znát polohu číselníku ve vztahu ke kruhu. Použijeme snímač s Hallovým efektem a magnet. Je to podobné tomu, jak spalovací motory vědí, kdy vypálit jiskru, aby získaly největší výkon. Orientace a zarovnání senzoru a magnetu jsou pro tuto funkci zásadní.

• Nápis na přední straně zařízení směřuje k ložisku odpovídajícímu sítotisku (foto 1).
• Zarovnejte výšku těsně nad ložiskem (kde bude magnet v čepičce).
• Pájejte jeden vývod.
• Ověřte výšku a stravování.
• Zapájejte zbývající vývody.
• Ořízněte vodiče.

Pokud používáte vícepólový senzor, budete muset zjistit orientaci magnetu. Nejlepší způsob, jak to udělat, je nastavit jiný režim než vzor z předchozího kroku a poté najít stranu magnetu, která začne blikat LED diody (viz video). Přilepte magnet stranou, která pracovala, směrem ven. Znovu zkontrolujte svou práci.

Krok 11: Vyrovnávací zákon

Pokud budete držet číselník vodorovně nahoru s vloženou baterií, uvidíte, jak se otáčí směrem k baterii dolů. Navzdory mému maximálnímu úsilí při vyvažování komponent je stále mimo rovnováhu. Na stranu bez baterie můžete přidat trochu hmotnosti pomocí matice a šroubu nebo přidat pájku na podložku.

Krok 12: Jste operativní

Když máte magnet a senzor na svém místě, jste připraveni vyzkoušet úplnou úžasnost svého Geek Spinneru. Režim číselníku je indikován LED diodou, která svítí při zapnutí nebo po stisknutí tlačítka (D0 - D7). Režim se mění stisknutím tlačítka (viz video).

int režimy = 8; // počet dostupných režimů

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

Krok 13: Ale počkejte, je toho víc.

Vzory „srdce“a „smajlík“byly vytvořeny pomocí polárního grafu, který ukázal, jak by osm segmentů vypadalo každých 5 stupňů rotace.

Ručně:

• Stáhněte a vytiskněte obrázek v plném rozlišení (obrázek 1).
• Vyplňte bloky a vytvořte si obrázek (obrázek 2).

• Podél radiálu, počínaje 0, vypočítejte bajt pomocí černé = 1, bílé = 0;

  První radiální srdce je 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, takže byte = 0b100000000;

• Pokračujte, dokud nebudete hotovi (nápověda, pokud je váš obrázek symetrický, stačí udělat jen polovinu).
• Vložte své bajty do části „textAndShapes.h“náčrtu pod „shape_1 “nebo „shape_2 “.

Použití Pythonu:

• Nainstalujte si Python.
• Nainstalujte knihovnu obrázků Pythonu.
• Stáhněte si přiložený skript „readGraph.py“.
• Stáhněte si obrázek v plném rozlišení (obrázek 1).
• Otevřete obrázek ve svém oblíbeném editoru (GIMP nebo MS Paint).
• Pomocí příkazu „Vyplnit“s vybranou černou barvou vyplňte požadované segmenty (obrázek 2).
• Uložte obrázek do stejného adresáře jako skript "readGraph.py" a změňte název souboru ve skriptu tak, aby odpovídal:

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

Spusťte skript a vložte výstup do části „textAndShapes.h“náčrtu pod „shape_1 “nebo „shape_2 “

Ať tak či onak, neváhejte se podělit o svůj výtvor (obrázek a kód) v komentářích!

Krok 14: Kredity a závěrečné myšlenky

Určitě jsem na to všechno nepřišel sám. Ani zdaleka.

• Moje první praktická zkušenost s POV byla s projektem od Nicka Sayera s názvem POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (Také používám adaptér pogo).
• Myšlenka „LED + Fidget spinner = POV“se mi vryla do mozku poté, co jsem viděl Techydiy's Instructable
• Pokaždé, když máte úžasný nápad, někdo to již udělal: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. Pájení na povrch je něco, co mohu udělat, ale ne pro začátečníky. Jeho kód byl také trochu nad mojí hlavou, ale využil jsem jeho představy o zobrazování otáček a počtů.
• Byl jsem schopen pochopit a použít úryvky kódu POV Clock Reger-men k zobrazení textu:

Žádný projekt není nikdy úplný nebo dokonalý. Zde je několik myšlenek, které mám do budoucna:

• Zůstatek: Datové listy jen zřídka obsahují informace o hmotnosti součástí, takže je těžké udělat si poučný odhad o rovnováze, aniž byste ji jen postavili. Nejtěžší součástí je evidentně baterie. Na každý konec jsem přidal otvory, abych mohl podle potřeby přidat váhu, abych to vyvážil.
• Ve směru hodinových ručiček? Pokud jste si všimli, text se zobrazí správně, pouze pokud se otáčíte ve směru hodinových ručiček. Otáčením druhým směrem vytvoříte zrcadlový obraz. Přidání druhého Hallova senzoru nebo magnetu vám umožní odvodit směr otáčení (Seanův projekt to udělal).
• Barva? Použití programovatelných RGB LED vám umožní vytvářet barvy. Obvykle jsou však povrchové.