Daus de l'arc de Sant Martí: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Això fa que una caixa de jocs de daus amb 5 dau formada per LEDs smd en 5 colors. El programari que el condueix permet diferents modes de joc amb diversos daus implicats.

Un commutador principal permet la selecció de jocs i el llançament de daus. Els commutadors individuals al costat de cada dau permeten seleccionar o controlar segons el tipus de joc.

Els costos de construcció són molt modestos, però requereixen una bona quantitat de temps de construcció, una bona soldadora i una mà ferma.

L'electrònica es basa en un mòdul ESP8266 (ESP-12F) que funciona amb un servidor web que permet actualitzacions de microprogramari fàcils i la possibilitat de supervisió / expansió de jocs.

La caixa funciona amb bateria recarregable i, com que el consum actual és bastant modest, funcionarà moltes hores amb una sola càrrega.

Pas 1: peces i eines

Components

Es necessiten els components següents. Tots estan disponibles a eBay

1. Mòdul de processament wifi ESP-12F ESP8266. (1,50 £)
2. 18650 bateria i suport (3,00 £)
3. LED SMD x7 de vermell, blau, verd, groc, blanc (paquet de 20 de cada color 0,99 €)
4. Polsadors de 6 mm de polsador x6 (0,12 €)
5. Interruptor d'encès / apagat mini 8x4mm (0,10 €)
6. Mòdul de carregador de bateria USB LIPO (0,20 £)
7. MOSFETS de canal n: AO3400 x6 (0,20 £)
8. Regulador de caiguda baixa de 3,3 V - XC6203E (0,20 £)
9. 220uF electrolític (0,15 £)
10. Resistència 220R x5 (0,05 £)
11. Resistència 4K7 x 6 (0,06)
12. Tauler prototip forats laterals dobles aïllats (0,50 £)
13. Cable de connexió flexible
14. Filferro de coure esmaltat 32
15. Pins de capçal tires de 40 pins x3 (0,30 €)

A més, cal un recinte. He dissenyat una caixa impresa en 3D per contenir-ho tot i permet que els LEDS brillin. Està disponible a Thingiverse.

Eines

1. Soldador de punt fi
2. Pinces fines
3. Talladors de filferro
4. Serra de tall júnior
5. Els fitxers d’agulla són útils
6. Cola de resina
7. Accés a la impressora 3D si s’utilitza el disseny de caixa inclòs.

Pas 2: Descripció del circuit

L’esquema mostra el mòdul ESP-12F que condueix les 5 matrius de LED que formen els daus.

Cada dau està format per 7 LEDs disposats de 3 parells (2 diagonals i mig) més un únic LED central. Aquests necessiten 4 pins GPIO per seleccionar els LEDS que es mostraran. Les resistències 220R s’utilitzen per determinar el corrent i 2 s’utilitzen en sèrie per al LED central de manera que el corrent sigui el mateix.

Els 5 daus es multiplexen per 5 línies GPIO que condueixen commutadors MOSFET. Només hi ha habilitat un commutador alhora. El programari permet 1 mSec per matriu, de manera que el període d’actualització general és de 200 Hz i no hi ha parpelleig.

S’associen 5 interruptors a cada dau. Com que el GPIO és limitat, es llegeixen utilitzant les mateixes línies que s'utilitzen per multiplexar el dau. Durant la seqüència multiplex, aquestes línies de control es configuren com a entrades amb arrencades i l'estat dels commutadors llegits. Després es tornen a les sortides per a la resta de la seqüència múltiplex.

La línia GPIO16 llegeix un sisè interruptor per al control general. Això només pot tenir un desplaçament cap avall de manera que l'interruptor estigui cablejat a 3,3 V. Es llegeix baix quan l'interruptor està obert i alt quan està tancat.

Pas 3: Construcció del DIe

Aquesta és la part de la feina que més temps requereix i necessita atenció.

Cada dau està construït sobre una peça de tauler de prototipus quadrat de 6 forats x 6 forats. El primer pas és retallar-ne 5 d’un tauler amb una mini serra de tall. Intenteu deixar el límit mínim fora dels forats possible.

La següent etapa és afegir 2 capçals de 6 pins a cada costat i 2 conjunts de 3 pins aïllats al costat, i després un parell més al centre. Això és el que mantindran els LED SMD. Em sembla bo treure els 2 pins no utilitzats de cadascuna de les columnes exteriors. A la part superior del tauler on s’hauran de muntar els LEDS s’haurien de tallar els passadors de capçalera de manera que sobresurti només 1 mm. Intenta mantenir-los tots al nivell. Això permet que els LED sobresurten per sobre de la superfície del tauler.

Els 7 LED SMD ara es solden a la part superior de cada parell de pins. Aquesta és la part més complicada de la construcció general, però no triga massa temps després de practicar una mica. La tècnica que vaig fer servir era d’estanyar la part superior de la meitat dels passadors, de manera que ja hi havia soldadura. A continuació, subjecteu el LED a les pinces, torneu a fondre la soldadura i poseu-hi el LED. No us preocupeu massa per la qualitat de l'articulació en aquesta etapa. El més important és aconseguir l’alineació del LED tan bona com sigui possible, horitzontal i transversal als pins. Una vegada que hi ha un LED al seu lloc, es pot soldar adequadament a l’altre extrem al seu passador i, a continuació, tornar a soldar la primera junta si cal.

La polaritat dels díodes ha de ser correcta. Disposo tots els pins de capçalera exteriors per connectar-los als ànodes. El LED central I feia la mateixa orientació que la columna esquerra (vista de cara i amb la fila de recanvi a la part inferior. Els díodes tenen una petita marca al càtode, però també és bo comprovar-lo amb un comptador. Els díodes en realitat s’encenen quan s’utilitza el rang de resistència (per exemple, 2K) i el cable vermell a l’ànode i el negre al càtode. Es mantenen apagats a l’inrevés. Aquest també és un bon mètode per comprovar els colors si es barregen.

Un cop muntats els LED, es pot completar la resta de la placa.

A la part inferior del tauler.

1. Connecteu tots els càtodes junts mitjançant un fil prim i senzill, sense aïllar.
2. Soldeu el mosfet amb un passador de drenatge connectat a la cadena de càtode
3. Connecteu la font del mosfet al pin de la capçalera, que finalment serà 0V
4. Connecteu la porta a través d’una resistència 4K7 fins al seu pin de capçalera. És bo arrelar-lo per un altre forat inferior, tal com es mostra, ja que és on es connectarà l'interruptor.

A la part frontal de la creu del tauler connecteu els 3 parells d'ànodes.

1. Utilitzeu filferro esmaltable soldable per mantenir el perfil baix.
2. Preestanyeu un extrem de cada filferro
3. Soldeu-lo a un ànode.
4. Encaminar-lo i tallar-lo al llarg.
5. Preestanyeu i soldeu-lo amb un parell d’ànodes corresponent.

En aquest moment és bo fer una prova preliminar de cada dau fent servir el multímetre. Amb el cable negre als càtodes comuns (drenatge del Mosfet), el cable vermell es pot moure als 3 parells d'ànodes i l'ànode únic. Els LED corresponents haurien d’encendre’s.

Pas 4: construcció de caixes

Això suposa que s’utilitza la versió de caixa impresa en 3D. La caixa té sagnats per a cada dau i cada LED. La capa inferior per sota de cada LED és molt fina (0,24 mm), de manera que amb plàstic blanc permet que la llum brilli molt bé i actuï com a difusor. Hi ha retalls per a tots els commutadors i punt de càrrega. La bateria té el seu propi compartiment.

Primer poseu els 6 mini polsadors i el botó lliscant al seu lloc. Assegureu-vos que estiguin a l’altura de l’exterior. Els interruptors de polsador tenen dos parells de contactes connectats en paral·lel. Orienteu-los de manera que els contactes de commutació siguin adjacents a la seva matriu. Feu servir resina d’adaptació ràpida per fixar-la al lloc.

Ara munteu la bateria i la seva caixa a l'espai proporcionat. Ha de ser un ajust bastant ajustat, però si cal, utilitzeu una mica de cola.

Enganxeu el carregador LIPO a la paret proveït de micro USB accessible pel seu forat.

Completeu el cablejat bàsic d’alimentació fent un bucle a la terra de la bateria a través de tots els interruptors de botó i la connexió LIPO B i deixant una cua de porc per a la connexió a l’electrònica. La bateria + hauria d’anar al B + del carregador LIPO i a l’interruptor lliscant. L'altre costat del commutador de corredissa hauria d'anar amb el sisè interruptor i una cua de porc per a l'electrònica. Assegureu-vos que l’interruptor lliscant estigui en posició apagada i aïlleu temporalment les cues de porc. No voleu curtcircuitar la bateria.

Soldeu dues cues de porc curtes sense aïllar a cadascun dels 5 interruptors de troquel. Cal que siguin una mica flexibles.

Col·loqueu i assegureu cadascun dels encunyats a la seva posició soldant les dues coletes del commutador a la placa del troquel assegurant-vos que el 0V del commutador estigui connectat a la font del mosfet / punt 0V i al costat actiu del commutador a la porta 4K7 / mosfet. Els LEDs del tauler haurien d’adaptar-se als rebaixos de la caixa i els cables de l’interruptor haurien de ser suficients per mantenir l’encuny en posició.

A continuació, connecteu tots els ànodes comuns dels 5 daus. Això es fa més fàcil perquè les connexions de parells de díodes estan disponibles a banda i banda de la matriu, però tingueu en compte que es creuen a les diagonals. No us deixeu confondre pel fil vermell de la imatge que aparentment anirà al dau. És només la cua i no està connectada a res en aquesta etapa.

Maquillatge ESP-12F

Tingueu en compte que és possible que vulgueu programar el mòdul ESP-12F abans de muntar-lo. Un cop s'hagi llampat, es poden fer totes les altres actualitzacions mitjançant wifi OTA.

Configureu el regulador de 3,3V en una mica de la targeta de prototip sobrant. Això només té el regulador LDO i el condensador de desacoblament. Tot i que la dissipació d'energia és molt baixa, heu soldat alguns dels contactes junts per actuar com a dissipador de calor del dispositiu. Dos cables poden sobresortir i fer una connexió directa amb els 3,3V / 0V de l’ESP-12F.

Soldeu els cables als pins GPIO per a les 5 línies multiplex i l’interruptor 6. Les 4 línies de controladors d’ànode LED necessiten les resistències de la sèrie 220R / 440R en línia. Es pot utilitzar resistències de forats petits a l'ESP-12F per a això, o ho vaig fer amb SMD apilat als forats, que també és força robust.

Finalment, connecteu les línies de multiplex als passadors de capçalera de la matriu i les línies de control de l’ànode a la cadena de margarida corresponent.

Pas 5: programari

El programari per a això es basa en l'entorn ESP8266 Arduino. Està disponible a github.

Codi disponible aquí

Hi ha una biblioteca de diceDriver que proporciona les funcions de baix nivell que s’utilitzen per multiplexar els LED i llegir els commutadors. Això es produeix per interrupció, de manera que, un cop establerts els valors de daus, es manté a si mateix.

El temps global es divideix en 1 mSec per cada dau. El període dins d’aquest 1 mSec que estan encès els LED es pot configurar per a cada encuny independentment. Això permet que la il·luminació s’equilibri entre els diferents colors i també permet atenuar i parpellejar com a part del control del joc.

La biblioteca també llegeix els interruptors de daus com a part del múltiplex i té les rutines per "llançar" un o més daus en paral·lel.

L'esbós utilitza la biblioteca per proporcionar una selecció de modes de joc de daus i per executar aquests jocs. També proporciona funcions de manteniment per configurar el wifi inicialment, per descarregar OTA nou microprogramari i per proporcionar algunes funcions web bàsiques per provar i comprovar l’estat del dispositiu.

El programari es compila en un IDE Arduino. A més de l'ino, utilitza la biblioteca BaseSupport per proporcionar funcions bàsiques. Això es configura al fitxer BaseConfig.h local. S'utilitza una contrasenya per defecte de "contrasenya" per connectar-se a la configuració del wifi. És possible que vulgueu canviar-ho per una altra cosa. També podeu configurar-lo amb credencials wifi fixes si no voleu utilitzar la configuració integrada. De la mateixa manera, és possible que vulgueu canviar la mateixa contrasenya per defecte per al procés d’actualització del microprogramari OTA. La primera vegada que el microprogramari s’ha de carregar a través de la connexió sèrie a l’IDE Arduino. Això ha de complir les regles de parpelleig normals amb GPIO0 baix durant el restabliment per posar-lo al mode sèrie flash. Això es fa més còmodament abans que el mòdul es connecti definitivament, però es pot fer in situ si els clips estan connectats als pins corresponents.

Quan el microprogramari s’executa per primera vegada, no podrà connectar-se al wifi local i entrarà automàticament en un mode de configuració configurant una xarxa d’accés pròpia. Podeu connectar-vos-hi des d’un dispositiu wifi (per exemple, un telèfon) i després navegar fins a 192.168.4.1, que us permetrà seleccionar el wifi local real i introduir la seva contrasenya. Si està bé, es reiniciarà i utilitzarà aquesta xarxa.

OTA es realitza mitjançant l'exportació de fitxers binaris a l'IDE d'Arduino i, a continuació, la navegació cap a ip / firmware on ip és la IP de la caixa quan es connecta. Això us demanarà / buscarà el nou binari.

Altres funcions web són

• setpower: estableix la potència d'un dau (ip / setpower? dice = 3 & power = 50)
• setflash: defineix el flaix per a daus (ip / setflash? mask = 7 & interval = 300)
• setdice: estableix un valor de dau (ip / setdice? dice = 3 & value = 2)
• paràmetres: defineix els paràmetres del rodatge (ip / parametres? mask = 7 & time = 4000 & interval = 200)
• estat: retorna els valors dels daus i canvia l'estat

Pas 6: Jocs

El programari permet la selecció de jocs i el funcionament del joc controlats pel commutador principal.

Inicialment, el sistema està en mode de configuració del joc, amb només el primer dau que mostra un '1'. Feu un gir al voltant de 12 modes de joc diferents prement breument aquest botó. El primer dau va d’1 a 6 i, a continuació, es queda a 6 mentre que el segon dau mostra 1-6.

Per seleccionar un joc en concret, premeu llargament el botó (> 1 segon) i això el posa en mode d'execució del joc.

Dins d'un joc, normalment es comença a tirar amb una petita pulsació d'aquest commutador. Per tornar al mode de selecció del joc des del mode d'execució, premeu llargament aquest commutador i, a continuació, mostrarà el número de joc com abans i permetrà una selecció addicional.

Actualment es defineixen 9 modes de joc amb 3 de recanvi.

Els jocs 1 a 5 són tirades simples d’aquest nombre de daus. Cada tirada només llança tots els daus. Els interruptors de daus no tenen cap efecte en aquests jocs.

El joc 6 és un nombre dinàmic de daus. Premeu un dels interruptors de dado per seleccionar el nombre de daus i, a continuació, el commutador principal per llançar els daus. Es pot canviar el nombre de daus abans de cada tir.

El joc 7 és un tir de diversos tirs. Hi participen els 5 daus. Al prémer l'interruptor principal es llancen tots els daus. En prémer cada interruptor de troquel fa que parpellegi. Quan es pressiona l’interruptor principal, només llança el dau intermitent, tret que si no n’hi ha cap que parpellegi, doncs, tots rodaran. Això és com els daus de pòquer o Yahtzee. Tingueu en compte que no hi ha cap aplicació del nombre de llançaments permesos. Això es deu a la integritat del jugador.

El joc 8 és com el joc 7, tret que es fa servir dim per indicar que el dau seleccionat no parpelleja.

El joc 9 utilitza els interruptors de matriu per determinar els llançaments. Si se selecciona un dels 3 primers, això determinarà el nombre de daus que es llançaran 1, 2 o 3). Aleshores, si es prem un dels 2 commutadors inferiors, es mantindrà la fila superior i es seleccionarà el nombre de daus que es tiraran a la fila inferior (1 o 2). S’utilitza en jocs com Risk.