Caixa de fugida de quarantena (l'avorriment): 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest projecte ha estat el meu projecte personal de quarantena Arduino. Vaig treballar-hi constantment durant les primeres setmanes fins a la quarantena, però després vaig tenir alguns problemes amb servomotors que no vaig poder resoldre fàcilment, així que el vaig deixar de banda durant unes setmanes. Però ara, amb el nostre estat que comença a obrir-se de nou, he decidit: No més procrastinar; és hora que ho acabi!

De dia sóc programador d’ordinadors i consultor de bases de dades, però tinc una fascinació pels escape rooms i els trencaclosques. Tot i que no tinc cap interès en la creació de projectes Arduino que compleixin necessitats que ja s’han atès comercialment (per què construiria una llum nocturna amb sensor de llum quan en pugui comprar una per un parell de dòlars a la botiga?), Quan vaig decidir construir la meva el room escape casolà per a amics a finals de l'any passat, aprendre a utilitzar un Arduino en trencaclosques personalitzats de escape room es va convertir de sobte en una cosa que m'interessava. Dit això, no sóc gens enginyer elèctric i aprendre a soldar i utilitzar correctament els components elèctrics sovint ha estat un repte! Gràcies a Déu per la gran quantitat d’exemples i documentació d’Arduino a Internet.

Així, aproximadament, una setmana abans que Carolina del Sud fos tancada. Trollava pels passadissos de la meva botiga local de Bona voluntat i em vaig trobar amb un objecte de caixa de fusta amb prestatges i una porta i uns ganxos. No em va quedar immediatament clar per a què estava dissenyada la caixa, però vaig pensar que amb un Arduino, podria ser un bon puntal a l’escapell casolà que planejava per a uns amics en un futur proper. Després d’arribar-lo a casa, però, finalment el vaig reconèixer pel que era: una estació de càrrega / correu / clau de grans dimensions. Al cap d’una setmana d’aquell viatge de compres, ens van dir que ens quedéssim a casa i vaig tornar a mirar la caixa. Vaig pensar que potser podria ser més del que havia pensat originalment. Vaig pensar que amb tots els laterals i compartiments separats, potser es podria convertir en una caixa de trencaclosques de diversos passos que es podria compartir amb amics o nens durant la quarantena en lloc d’una sala d’escapament real i de contacte proper. Com que la caixa en sí és bàsicament un tauler de partícules amb un bonic acabat, volia dissenyar alguna cosa que requereixi alteracions mínimes de la caixa perquè no necessitessin retocs ni pintura per tapar forats o ratllades. Per tant, necessitava els meus trencaclosques per treballar amb l’arquitectura existent dels laterals de la caixa. També volia dissenyar prou trencaclosques per sentir que tots els costats de la caixa estaven implicats en almenys un trencaclosques. Així que el vaig mirar durant un parell de dies i vaig fer una pluja d’idees … A cada secció següent compartiré els meus pensaments inicials, plans i solucions definitives per als diferents costats de la caixa. L'última secció resumirà la seqüència de reproducció de principi a fi i proporcionarà el meu codi Arduino. Al final, vaig poder extreure vuit trencaclosques diferents a la caixa, que em semblava un nombre decent per a una caixa més petita.

Amb sort, si aquest és el tipus de coses que us interessen, les meves notes i imatges us poden donar algunes idees per dissenyar les vostres.

Subministraments

Diversos components Arduino que inclouen:

Taula ELEGOO MEGA 2560 R3 (fora de marca Arduino Mega)

Pany solonoide de 6 volts

2 o 3 sensors de sala no tancats

3 bombetes LED de 10 mm UV

2 làsers vermells

Llums de corda LED VISDOLL WS2801 Pixel (adreçables individualment)

3 polsadors (interruptors impermeables de 12/17 mm)

HiLetgo mp3 Player Mini (DFPlayer)

Altaveu barat

6 fotoresistors / resistències depenents de la llum de 5 mm

Mòdul de relés Tolako de 5 volts

Sensor de pes digital de cèl·lules de càrrega AuBreey 5 kg

Anker PowerCore Charger (per encendre llums i arduino)

Bateria de 9 volts (per alimentar el solonoide)

Cable (segons calgui)

Adaptadors (segons calgui)

Cable de pont (segons calgui)

Taules PCB (segons calgui)

Diverses resistències (segons calgui)

Altres subministraments:

Panys combinats petits

Bosses petites amb cremallera (que es poden bloquejar amb panys a sobre)

Pel·lícula plàstica de diferents colors o tenebres

Miralls telescòpics i pivotants de tipus dentista petit

Rentadores i fruits secs

Ploma UV (tinta invisible)

Signe petit o caràcter que s’utilitzava per aguantar l’imant (he utilitzat un recipient buit de bàlsam per als llavis amb forma de guineu)

Guita

Imants de terra rara

Paper

Ferralla de tela

Restes de fusta

Pas 1: el costat de la caixa dels ganxos

La meva caixa contenia un lateral amb dos ganxos. Podria haver-los eliminat completament, però, com s’ha esmentat, la caixa era de taulers de partícules i intentava mantenir-la el més lliure de cicatrius possible. Llavors, per a què es podrien utilitzar els ganxos laterals? La resposta òbvia va ser penjar-los alguna cosa. Però, com es pot convertir alguna cosa en penjar-se en un trencaclosques? Vaig decidir que podia ser una mena de trencaclosques de pes. Originalment tenia previst fixar cada ganxo a una bàscula individual, però després d’investigar els sensors de pes i tensió, em vaig adonar que probablement no tenia espai per a dos sensors a la caixa i que només n’utilitzés un facilitaria molt la programació i el treball elèctric. Així que, tot i que sabia que només un dels ganxos funcionaria, no volia que el jugador se n’adonés ell mateix. Tenia previst fer diversos articles de diversos pesos. El jugador hauria d’utilitzar alguna lògica o conjectures per esbrinar com dividir aquests elements uniformement entre els dos ganxos. Hauria estat bo tenir uns petits personatges o objectes de metall bonics però pesants als collarets, però vaig fer una ruta barata i em vaig conformar amb diverses volanderes i fruits secs amb cordill. Cada bucle de fil de maquinari està marcat amb un pes en grams. El jugador ha de dividir el maquinari en dos conjunts parells i penjar cada joc en un ganxo separat per resoldre el trencaclosques. El sensor de pes que he utilitzat és un sensor de pes de cèl·lula de càrrega HX711 de 5 kg. El seu rang de pes és probablement massa gran per al treball, però funciona prou bé quan es calibra. Vaig trigar una bona estona a esbrinar com col·locar el sensor de pes a la caixa perquè un ganxo pogués tirar del sensor i pogués registrar el pes. Finalment, vaig arribar a la configuració de la imatge. El costat estàtic del sensor està connectat a un bloc que es cargola a l'interior de la caixa. A l’altre costat del sensor hi ha un bloc més petit unit a la part superior al qual s’enrosca el ganxo de la part exterior de la caixa (fins a tot el costat de la caixa). Això requeria fer servir un cargol més llarg i fer que el forat on es va cargolar inicialment el ganxo amb força des de l'exterior fos molt més gran, de manera que es donés una mica el cargol del ganxo, de manera que el sensor de pes pogués percebre la pressió sobre ell.

Des de l'exterior, el ganxo té un aspecte normal, però es mou prou com per pressionar el sensor de pes interior i donar una lectura precisa (quan es calibra).

Pas 2: el costat alt de la caixa de butxaca de correu

Al lateral de la caixa que contenia una butxaca de correu alta, vaig passar per diverses idees. Finalment, vaig decidir que volia utilitzar làsers en algun lloc de la caixa, i aquí és on finalment es van col·locar. Com que el compartiment alt està inserit, he pogut afegir dos làsers a la part superior i dos fotoresistors al costat esquerre. El jugador ha de determinar que necessita trobar una manera (amb miralls) de dirigir simultàniament un làser cap a cada sensor. A part d’oferir als jugadors dos miralls de mà, volia que els jugadors poguessin trobar una manera de situar els miralls individualment que no requereixin l’ús de les dues mans per subjectar els miralls. Vaig pensar en què podria funcionar per fer-ho durant molt de temps. Finalment, em vaig adonar que els miralls dentistes pivotants podrien fer el que volia. Vaig pensar que si els seus eixos es podien mantenir quiets, les seves funcions de telescopi i pivotatge es podrien utilitzar per dirigir els feixos làser cap al sensor de forma independent.

He forat un tros de fusta amb una broca amb prou feines sobre el diàmetre de l’eix del mirall en un tros de fusta que he posat a la part inferior de la butxaca lateral. Així, els miralls es recolzen verticalment mentre el jugador ajusta el cap per apuntar els làsers.

Els miralls telescòpics petits també tenen l’avantatge de ser prou curts per cabre horitzontalment per sota de la part superior de la butxaca, de manera que no és evident que hi hagi miralls laterals.

Pas 3: el lateral de la caixa amb prestatge frontal

La part frontal de la caixa tenia dos prestatges inclinats. Sabia que volia utilitzar els dos prestatges per a diferents trencaclosques.

Vaig decidir que un trencaclosques faria servir una llum negra per il·luminar tinta UV invisible i l’altre trencaclosques faria servir diversos sensors de llum (fotoresistors) seguits. Després d’experimentar amb una sola bombeta UV que provenia de l’extrem d’una ploma de tinta invisible, vaig trobar que el seu feix de llum no era satisfactori. En lloc d’això, vaig demanar bombetes més grans (10 mm) i en vaig fer servir tres per il·luminar el prestatge superior sobre el qual havia dibuixat un disseny tradicional de trencaclosques de tangram amb tinta UV. Vaig connectar cada llum individualment a un pin de sortida Arduino amb una resistència de 100 K (cablejat en sèrie hauria requerit més de 5 volts amb els quals subministrava el meu Arduino). Desconegut pel jugador, un sensor de sala (que detecta la presència d’un fort imant) està connectat a una resistència i enganxat en calent a un punt concret darrere del panell posterior. Quan s’encenen els llums negres, el jugador ha d’utilitzar peces de tangram de fusta amb les quals se li ha subministrat per completar el disseny del tangram. La peça de tangram quadrat té un imant de terra rara incrustat i, quan es col·loca al lloc correcte (a la part superior), es completa el trencaclosques. En definitiva, em va agradar com va resultar aquest trencaclosques. Per a la prestatgeria inferior, vaig tenir la idea de crear un trencaclosques que requerís que un jugador llegís algunes pistes i, a partir d’elles, situés quatre personatges en l’ordre correcte d’esquerra a dreta. Vaig pensar que podia crear personatges (retallats amb el meu Silhouette Cameo) que tinguessin finestres de pel·lícules transparents de diverses tonalitats.

Al no saber massa sobre les fotoresistències, vaig pensar que si els personatges estaven en l'ordre correcte, les seves pel·lícules afectarien de manera fiable les lectures de llum de cadascun dels sensors de llum. Vaig trobar diverses pel·lícules de plàstic de colors diferents i les vaig provar per determinar quins quatre colors de pel·lícules eren els més diferents entre si. Però aquesta idea funcionava millor en teoria que en l'actualitat.

Els sensors de llum no són tan fiables en última instància, i vaig trobar que la mínima diferència en els angles instal·lats també afectava molt la lectura que feia cada sensor, fins i tot si la llum que brillava sobre tots era exactament la mateixa. Dit això, estava decidit a fer que funcionés i vaig trobar una manera d’ordenar els personatges i les seves pel·lícules sobre els sensors que 1) mai no permetrien resoldre el trencaclosques per accident i 2) es podrien resoldre de manera fiable en una habitació. amb prou llum cada vegada. Aquests sensors de llum es connecten exactament de la mateixa manera que els sensors que s’utilitzen amb els làsers a la part alta del correu (amb una resistència que divideix la pota no positiva a un pin negatiu i d’entrada). Hi ha molta documentació sobre com connectar aquestes coses per aquí.

Com que no sabia quanta llum hi hauria quan els jugadors intentessin aquest trencaclosques, en lloc de comprovar si hi havia valors específics o diferències entre mesures, només comprovava que la meva pel·lícula més lleugera tingués una lectura superior a la següent pel·lícula més lleugera i que la pel·lícula va tenir una lectura més alta que la següent, etc.

Es mostren les meves pistes de comanda, amb referències Covid-19 per diversió. Una altra cosa que inicialment havia desitjat fer amb aquesta caixa era tenir uns compartiments amagats sobre les prestatgeries que s’obrien automàticament quan un jugador resolgués un trencaclosques per proporcionar-li subministraments per al següent trencaclosques. Hi ha una quantitat important d’espai a sobre de cada prestatge per fer-ho. Per tant, vaig instal·lar dos panells de frontisses i vaig experimentar en intentar utilitzar servomotors petits per obrir els panells, però no sóc cap enginyer mecànic i no podia aconseguir que funcionés bé. Vaig deixar de banda el projecte durant unes setmanes, frustrat.

Al cap d'unes setmanes, vaig decidir ordenar que finalitzés aquest projecte; el millor era deixar de banda la idea de moure portes. Per resoldre el problema d’aconseguir subministraments al jugador, vaig trobar una solució molt senzilla que es descriu al Pas de la part superior de la caixa.

Pas 4: la part superior de la caixa

La part superior de la caixa té una tapa que s’obre. Originalment, planejava bloquejar la tapa i només desbloquejar-la i obrir-la quan es completés correctament algun puzle. Però després de la meva obertura automàtica dels compartiments secrets, la idea va resultar massa difícil d’implementar en un temps raonable i em vaig adonar que necessitava una solució més senzilla. Vaig decidir mantenir la part superior desbloquejada i utilitzar-la per emmagatzemar els "subministraments" amb els quals es guanyaria el jugador quan completés cada trencaclosques. Però, com podria limitar els jugadors només als subministraments que se suposava que havien de rebre quan van acabar cada trencaclosques? La meva resposta senzilla va ser tenir bosses petites amb cadenats. Cada vegada que un jugador resol un trencaclosques que té una recompensa, s’anuncia la combinació del pany corresponent i el jugador pot provar els panys per esbrinar quina bossa pot obrir.

Aquesta va ser una solució fàcil i va simplificar molt la mecànica de la caixa sense comprometre massa la diversió de la resolució de trencaclosques. I em va permetre acabar la caixa. Finalment, la part superior de la caixa també va acabar emmagatzemant una bona quantitat de components elèctrics dels llums, botons i làsers.

Pas 5: la cara posterior de la caixa

Sempre he pensat que la porta del darrere de la caixa tindria el "premi" per resoldre tots els enigmes de la caixa. Però va resultar que hi ha TANTS cables i carregadors i altres components elèctrics que no hi ha molt espai per a res més. Per al trencaclosques d’aquest costat, inicialment vaig pensar que m’agradaria tenir una quadrícula de fusta contraxapada que s’adapti a la part posterior de la porta a través de la qual una fitxa amb un imant a la base s’obriria al voltant d’un laberint, però no tenia manera de tallar una reixa de fusta i vaig decidir que un laberint sobre un tros de paper o tela podia funcionar igualment, encara que no tingués un aspecte tan fresc. Al final, ni tan sols vaig fer un laberint real. Acabo de fer un camí senzill amb vinil planxat sobre un tros de tela. El teixit s’adhereix a la porta amb imants (encastats a la part posterior de la porta). El jugador mou la seva fitxa (que conté un imant a la base) de "inici" a "final" i en el procés activa un sensor de sala per completar amb èxit el trencaclosques i desbloquejar el pany del solenoide de la porta. (Per fer una mica més difícil "enganyar" a [o anar directament al final], anava a afegir un segon sensor de sala en algun lloc de la ruta, però com que el camí és tan senzill de totes maneres, semblava excessiu.) El meu "testimoni" és només un antic contenidor de bàlsam per als llavis que s'adapta a un imant de terra rara a la base.

El solenoide s’alimenta d’una bateria de 9 volts i es connecta a l’Arduino mitjançant un relé de 5 volts.

Tot i que el trencaclosques és senzill, esperem que el repte d'alguns jugadors sigui que no es faci evident immediatament què s'ha de fer amb la tela, el testimoni i els imants quan es trobi a la bossa de subministrament.

Pas 6: llums, botons i sons

Sabia que volia que la caixa del trencaclosques tingués llums i sons. També vaig pensar que si tingués botons tindria molta més flexibilitat amb els trencaclosques que podria crear. Decideixo afegir els botons i llums de la part superior de la caixa per mantenir-la el més ordenada possible. He foradat 4 forats a cada costat. Els llums utilitzats són 9 LEDs multicolors adreçables individualment en una sola cadena. Requereixen una bateria addicional fora de l’Arduino, però són fàcils de programar. Aquest va ser el meu primer experiment amb els botons Arduino. Els botons necessitaven resistències connectades també a ells. Hi ha molta documentació sobre els botons. El so el proporcionava un reproductor de mp3 DFPlayer connectat a un altaveu únic barat que vaig treure d’un altaveu d’acoblament barat. Vaig tenir alguns problemes amb la referència dels fitxers per noms o fins i tot números (vegeu el codi), però finalment no va ser massa difícil esbrinar com fer-ho funcionar. Amb tres llums i un botó a cadascun dels tres costats (esquerra, dreta i frontal), vaig intentar trobar idees per a trencaclosques. Finalment, em vaig decidir per un trencaclosques de colors, un trencaclosques de llum parpellejant i un trencaclosques d’històries d’escolta. Per al trencaclosques de colors, les dues llums exteriors de cada costat es defineixen en colors primaris. La llum interior està inicialment apagada. El reproductor prem el botó per engegar-lo i canviar el color de la llum al color secundari correcte. Per exemple, si els dos exteriors són vermells i blaus, la llum interior s’ha d’establir com a porpra. Per al trencaclosques parpellejant, tinc les dues llums externes a cada costat de la caixa parpellejant el nombre de temps corresponent a la seva posició. D'esquerra a dreta, 1, 3, 4, 6, 7, 9. La llum central de cada costat s'ha de sincronitzar amb la seva posició prement el botó aquest nombre de vegades. En última instància, el trencaclosques el guanya la llum de la posició 1 parpellejant una vegada, la llum de la posició 2 parpellejant dues vegades, fins a la llum de la posició 9, parpellejant 9 vegades. Per al trencaclosques d’escolta, es llegeix una història gravada. La història conté les paraules ESQUERRA i DRETA diverses vegades. Els botons esquerre i dret han de prémer-se en el mateix ordre que la història per completar el trencaclosques. A més, les llums i el so s’utilitzen per indicar que el jugador ha completat amb èxit certs trencaclosques, per donar al jugador les combinacions de les bosses de subministrament i per fer-li saber que ha resolt tota la caixa.

Pas 7: la seqüència de joc i el codi

El joc de caixa és seqüencial. Els 8 trencaclosques s’han de resoldre en ordre. I, tot i que hi ha nombroses possibilitats per ordenar els trencaclosques, amb això he acabat: la caixa del trencaclosques s'inicia fent que el jugador (o guia de la caixa, AKA me) prement simultàniament el botó esquerre i dret. Els llums del trencaclosques estan il·luminats i el jugador ha de determinar que ha d’establir els llums centrals de cadascun dels 3 costats amb el color secundari correcte (taronja, verd, porpra).

Després d’establir els colors correctament, els làsers de la butxaca del correu s’encenen i el jugador ha de trobar els miralls fora de vista i utilitzar-los per dirigir els rajos làser cap als sensors làser.

A continuació, comença el trencaclosques de llums intermitents. El jugador prem el botó perquè la llum central de cada costat parpellegi el nombre correcte de vegades i, en acabar, 1) es llegeix un número per a la combinació d’una de les bosses de subministrament i 2) s’il·luminen els llums UV.

La primera bossa conté les peces de tangram de fusta. El jugador veu el contorn il·luminat pels raigs del tangram i completa la forma amb les peces de fusta. Quan es col·loca la peça superior, es resol el trencaclosques i es reprodueix un missatge que diu bàsicament al jugador que prement el botó frontal per continuar.

Quan el jugador prem aquest botó frontal, el trencaclosques comença la història ESQUERRA-DRETA. Pot reproduir la història prement el botó frontal de nou. Finalment, s'adona que ha de prémer els botons esquerre o dret cada vegada que la història diu una de les direccions.

Quan hagi completat correctament la seqüència de botons ESQUERRA-DRETA, s'anuncia un altre missatge amb la combinació d'una altra bossa de subministrament. Aquesta vegada la bossa conté els llaços de cordill ponderats. Els números dels bucles donen al jugador indicis que ha de dividir-los en piles iguals. Quan es posa el mateix pes a cada ganxo (en realitat és el ganxo adequat que mesura, però), s’anuncia una altra combinació.

Aquesta vegada, la bossa de subministrament conté els personatges amb pel·lícula de colors i les pistes per indicar al jugador com ordenar els personatges. El jugador els col·loca en l'ordre correcte i, finalment, es fa l'anunci de l'última combinació de bosses de subministrament.

L’última bossa conté el teixit de lli amb la línia inicial-> final, 5 imants diminuts i una fitxa amb un imant amagat a la base. El jugador mou la fitxa de principi a fi i la porta posterior es desbloqueja per fi i els llums i els sons anuncien que el jugador és el gran guanyador.

Amb tants sensors d'entrada i sortides, necessitava més pins dels que podrien proporcionar l'Arduino Uno o Nano. Últim he utilitzat un Mega fora de marca. He utilitzat una combinació de 1) soldadura directa a sensors i cables positius i negatius i 2) passadors de pont empès directament al Mega. No em va agradar especialment com se senten els passadors del pont a la Mega (tipus de solts), així que vaig utilitzar una mica de cola calenta per donar-los una mica més de suport. I, ara per ara, funciona i tinc ganes que hi jugui més gent!

Feu-me saber si teniu cap pregunta específica sobre els subministraments o els mètodes que he utilitzat per completar aquest quadre i faré tot el possible per respondre-hi.

Si us agrada la idea d’utilitzar un Arduino per crear trencaclosques tipus Escape Room, us recomano subscriure-us a Playful Technology a YouTube. L’amfitrió, Alastair, és el meu heroi Arduino.

Si us ha semblat interessant o útil, voteu-me al concurs Finalitza ja. Gràcies per llegir!