Arduino personalitzat (MakeyMakey més barat): 5 passos (amb imatges)

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

Hola, tinc 14 anys (almenys ho tenia quan vaig escriure aquest document instructiu) i vaig construir aquest projecte per a un professor d'una universitat local, així com per a la meva àvia, que treballa amb nens amb discapacitat.

Si us agrada aquest instructiu o recolzeu la causa per la qual estic fent això (nens amb discapacitat), continueu i deixeu un comentari.

A Makey Makey és una placa basada en Arduino dissenyada i desenvolupada per dos graduats del MIT, Jay Silver i Eric Rosenbaum, en associació amb SparkFun Electronics. Funciona com a teclat i ratolí, essencialment afegint un teclat i un ratolí secundaris al vostre PC. L’autèntica innovació que Silver i Rosenbaum van introduir va ser la capacitat per al “tacte sensible”. Utilitzant resistències de tracció increïblement altes, van poder utilitzar objectes quotidians com a botons.

Hi ha moltes funcions i idees per al MakeyMakey, però un dels meus preferits és l’ús per a nens amb discapacitat. Aquells que no puguin utilitzar els dits prou bé com per utilitzar un teclat QWERTY estàndard poden utilitzar un MakeyMakey com a emulador de teclat. En ser capaços d’utilitzar objectes quotidians com a tecles d’un teclat, els nens discapacitats poden utilitzar elements com ara fruites (plàtans, pomes o taronges), jugar a la massa o qualsevol cosa lleugerament conductora com a clau.

Aquest projecte va començar més com una experiència d'aprenentatge. La meva tia acabava d’acabar una classe d’educació especial que utilitzava MakeyMakeys. Ella i els altres 15 estudiants havien comprat els seus propis MakeyMakeys per 50 dòlars. Vaig oferir que en podia fer un per menys de 40 dòlars i la resta ja és història.

Una nota ràpida: aquest projecte es basa en el disseny original proporcionat amablement a través de la llicència de maquinari de codi obert de Jay Silver i Eric Rosenbaum. Els hi dono plenament crèdit i els dono moltes gràcies per la seva generositat.

Pas 1: investigueu

El primer pas és esbrinar com funciona un MakeyMakey tradicional i després trobar les parts i els proveïdors per construir-ne un. Per sort per a tu, vaig fer tot el que vaig poder per tu i ho vaig condensar fins al que necessites saber.

En primer lloc, un MakeyMakey explota l’ús de resistències de tracció. En resum, una resistència pull-up és un component que garanteix que l'ordinador registrarà un "no-touch" fins que el pin es toqui realment. Sense una resistència pull-up, l’ordinador no té ni idea de si es toca el pin o no.

Pel que fa a l'aclariment, les resistències són components físics que podeu veure i sentir. Una resistència pull-up és una resistència normal, simplement connectada per fer una determinada feina (aquesta feina consisteix a "arrossegar" un passador).

Ara, les resistències tenen molts valors, mesurats en ohms. Tot té resistència, però les resistències es fabriquen amb un valor de resistència específic. Una resistència de tracció típica sol ser d’uns 10.000 Ω (ohms). Els que es troben en un MakeyMakey són 22, 000, 000 (22 milions) d’ohms, cosa que permet que qualsevol objecte que tingui menys de 22M Ω funcioni com a commutador.

De la punta dels dits a la punta dels dits, teniu una resistència d’1.000 Ω a 100.000 Ω, depenent de la pell mullada. Això us deixarà uns 21,9M Ω (22M - 100K = 21,9M) per a qualsevol objecte que vulgueu utilitzar. El metall, la sal, fins i tot el plom d’un llapis funcionaran, sempre que la resistència sigui inferior a 22M Ω.

Si voleu una explicació més bàsica de com funciona un MakeyMakey, MakeyMakey té una bona resposta.

Pas 2: planificació / compra

Per a aquest pas, farem servir el programari CAD Eagle, actualment propietat d’Autodesk. Si no teniu aquest programari, podeu descarregar-vos una prova gratuïta d’un any. Quan faig referència a modificacions o a l’ús d’una eina específica, estic fent servir el programari Eagle. Però compartiré el meu disseny final.

Ara que ja teniu un coneixement bàsic de com funciona un MakeyMakey, podeu començar a demanar coses. Vaig descarregar el disseny de SparkFun per a un MakeyMakey i el vaig modificar per facilitar el muntatge. El disseny original utilitzava SMD (Surface Mount Devices) en la mida 0402. Aquestes peces són petites, d’uns 0,4 mm x 0,2 mm. Ho vaig provar, però vaig perdre gairebé la meitat de totes les peces.

Per fer-ho més fàcil, canvieu les mides dels components a la mida 0603 o superior. Per substituir aquestes coses, només cal que utilitzeu l'eina "Substitueix". Com que aquest no és un tutorial Eagle, suposo que sabeu treballar amb Eagle.

Per demanar la placa de circuit imprès (PCB), o la placa on tot està col·locat, vaig anar a OSHPark. Fabriquen PCB d'alta qualitat molt ràpidament i de forma molt econòmica. Tenen una comanda mínima de tres, però no podeu superar el preu. Aquí teniu l’enllaç al meu disseny.

Per a les peces, haureu d’anar a DigiKey o a un altre proveïdor d’electrònica. Malauradament, no puc compartir el meu carretó, però no hauria de trigar més de 20 minuts a completar-se i demanar un carretó. Tanmateix, he inclòs un full d'Excel amb enllaços. Només algunes notes, però, abans de fer la comanda:

• Assegureu-vos que quan afegiu ATMEGA32u4 al carretó, es tracta d’un paquet de 44TQFP
• L’enviament de DigiKey és car. És millor obtenir més del que necessiteu, de manera que si en perdeu un o es fa malbé, tingueu extres.
• DigiKey té descomptes massius. Per exemple, una resistència costa 0,10 dòlars, però 10 d’ells són 0,11 dòlars. Utilitzeu el descompte
• Els fusibles són una mica més cars, però compreu almenys un de més. Pots donar-me les gràcies més endavant.
• No he pogut trobar cap LED a DigiKey, de manera que no els he utilitzat. Si ho feu, però, necessitareu resistències de 330 Ω per anar amb elles.

A part d’això, és força senzill. Aquí teniu el full d'Excel que he utilitzat per fer la comanda:

Pas 3: construïu-lo

Ara ve la part divertida: muntar-ho tot. Aquesta no és una guia de soldadura de muntatge superficial, però aquí teniu un gran tutorial. Pel que fa a la soldadura de components de diferents mides, al final haurien de funcionar de la mateixa manera. Aquest pas és probablement el més dur i que necessita més temps, però no us hauria de matar (us recomano creuar-vos els dits, només per estar segur). A continuació, es detallen alguns consells que vaig inclinar mentre treballava en això:

• Pel que fa al microcontrolador ATMEGA32u4, la millor manera que vaig trobar va ser estanyar un coixinet en una cantonada de la placa, i després posar el xip a la part superior, orientat correctament. Després, després de bloquejar-lo al seu lloc, fonent el coixinet de la cantonada, carregueu tots els passadors amb soldadura. Hi hauria d’haver ponts de soldadura enormes. Després, amb la metxa de soldadura, torneu a fondre la soldadura per eliminar-la. Això deixa un bon resultat, sense cap curtmetratge.
• Abans d’intentar connectar el cable USB, comproveu els pins del connector USB Mini-B. El meu primer intent va tenir un petit pont sota el connector, que va causar danys al xip.
• Pel que fa a l’ordre de les peces, comenceu amb el microcontrolador AMTEGA32u4 i, a continuació, aneu a condensadors, resistències, rellotge i, finalment, les capçaleres femenines amb el connector USB.

Pas 4: Codi

Ara arriba l’últim pas més satisfactori (només quan funciona funciona satisfactori). Per codificar un Arduino personalitzat, primer heu de gravar el carregador d’arrencada. Un carregador d’arrencada és un petit fragment de codi que es programa a tots els Arduino de fàbrica per dir-li a Arduino què ha de fer quan s’engega per primera vegada i què s’ha de fer amb el codi amb què es programa. Com que es fa a la fàbrica Arduino, també ho hem de fer. Per fer-ho, podem utilitzar un altre Arduino premadejat per programar-lo. Això requereix un Arduino amb un xip ATMEGA328 (com ara un Uno o Nano). Per fer-ho, seguirem la guia de SparkFun. Connecteu els passadors com es mostra:

Arduino || MakeyMakey

5V / Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - RESET

A continuació, aneu a l’IDE Arduino, seleccionant la placa Arduino que esteu utilitzant per programar el vostre MakeyMakey. Sota exemples, obriu l'esbós "Arduino com a ISP". Pengeu-lo al vostre Arduino, tal com ho faríeu normalment. A continuació, a Eines, seleccioneu a la taula "Arduino / Genuino Micro". A continuació, a Eines> Programador, seleccioneu 'Arduino com a ISP' (no s'ha de confondre amb 'ArduinoISP'). A continuació, una vegada més a Eines, seleccioneu "Grava el carregador d'arrencada". Al cap d'uns minuts, l'IDE hauria de dir "Fet cremant el carregador d'arrencada". El vostre MakeyMakey ja està a punt per actuar com qualsevol altre Arduino.

El següent pas és anar al GitHub de MakeyMakey i a la secció "firmware". Simplement copieu i enganxeu 'makey_makey.ino' i 'settings.h' al Bloc de notes i deseu-los segons les seves respectives extensions. Ara, obriu el "makey_makey.ino" recentment desat, obriu-lo amb Arduino IDE i pengeu-lo al vostre tauler MakeyMakey. Ara hauríeu de tenir un MakeyMakey completament funcionant. Enhorabona!

Pas 5: Juga

Amb el vostre nou MakeyMakey, què podríeu fer? Hi ha moltes opcions, amb algunes aplicacions o llocs web divertits per utilitzar que apareixen al lloc web de MakeyMakey. Si teniu una idea per compartir, feu-ho! A mi i a molts altres, m’encantaria escoltar les vostres idees. He inclòs algunes imatges d’allò que he vist o m’he plantejat.

Com a nota lateral: si teniu algun comentari sobre aquest instructiu, bo o dolent, deixeu-lo als comentaris. He estat intentant convertir-me en un escriptor millor, així que qualsevol crítica s’agraeix. Gràcies!