Generador de daus: 12 passos (amb imatges)

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

Aquest Instructables és per al meu Projecte Major que vaig completar com a part del meu Curs de Sistemes i Controls IGCSE. Ha rebut una qualificació A * i us guiaré sobre com fer-ho en aquest instructiu. Per completar aquest projecte es requereix una experiència decent en electrònica, així com experiència amb Arduino i el seu IDE.

Antecedents

Com que els jocs de taula disminueixen en popularitat i l’electrònica està en auge, pot semblar difícil seure i jugar sense la interferència dels aparells. En aquest cas concret, el meu client, un professor del club Warhammer, preferiria utilitzar daus físics que no pas un en línia al seu club. El problema és que no pot tenir daus amb 100 cares i per això ha de recórrer a utilitzar un simulador de daus en línia. Aquí és on es planteja l’oportunitat d’aquest producte.

Tot i que la mida del mercat al qual va dirigit aquest producte disminueix, la necessitat encara existeix. Els jocs de taula s’estan convertint en una característica del passat mentre apareixen els jocs en línia i electrònics. En aquest cas concret, el meu producte redueix la necessitat de telèfons o d’Internet durant el joc de taula i fa que els jugadors se sentin menys desconnectats del joc real. Els sistemes que farà servir són el 4511 IC i un microcontrolador Arduino Nano. Aquest projecte haurà de fer ús d’un microcontrolador perquè, sense un, el circuit seria massa ineficient.

Funció

El producte permet a l'usuari seleccionar un número entre 0 i 100 mitjançant dos commutadors rotatius a la part esquerra del dispositiu. Aquest número es mostra a l'usuari a través de les dues pantalles de 7 segments directament a sobre dels commutadors rotatius com a retroalimentació. A continuació, quan l'usuari prem el botó de llançament, es llançarà un número aleatori entre 0 i el número seleccionat i es mostrarà als 7 segments que es mostren a la part dreta del dispositiu.

Pas 1: el circuit

El diagrama de circuits simplificat anterior mostra cadascuna de les entrades i sortides Arduino necessàries per utilitzar-les com a referència per als passos posteriors del projecte.

Com funciona el circuit?

L’usuari introdueix primer el nombre de costats que volen que tingui el dau fent ús dels dos commutadors rotatius dels quals un controla el lloc de 10 dígits i l’altre controla el lloc de 1 dígit. Aquest número es mostra a través de comentaris sobre els primers 7 segments de PCB, cosa que facilita a l'usuari la comprensió del número que ha escollit.

L’entrada decimal de l’usuari es converteix en un format binari al PCB rotatiu i s’envia a l’Arduino Nano. El nano triarà un número aleatori entre 0 i el número seleccionat. A continuació, aquesta informació s’enviarà en format binari a la segona placa de 7 segments quan es prem el botó Push-To-Make (Roll).

A continuació he adjuntat el codi Arduino com a referència per facilitar la comprensió de com funciona aquest producte.

Pas 2: plaques de circuits impresos

Factura de materials:

• Resistències de 470 Ohm x28
• Resistències de 10K Ohm x22
• CD 4511BE x4
• Pantalla de 7 segments (verd, CC) x4
• Diode 1N4002 x44
• Interruptor rotatiu (1P12T) x2
• Interruptor basculant (On-Off) x2
• Prem per fer x1
• Arduino Nano x1
• LED verd x2

Utilitzant Autodesk Eagle al meu ordinador, vaig dissenyar l’esquema de cada PCB tal com es veu a la foto superior. Pel disseny esquemàtic, tenia els PCB (2x 7 segments PCB, 1x rotary PCB) fabricats a la Xina i enviats.

Els fitxers Gerber es poden trobar aquí (els fitxers Eagle s’adjunten a continuació)

Components de soldadura

Abans de soldar, assegureu-vos de tenir una bona ventilació i ulleres de seguretat. També heu d’assegurar-vos d’orientar i col·locar tots els components en les seves posicions correctes abans de soldar-los al tauler. Poseu-vos ràpid amb la planxa, ja que mantenir-la sobre un passador durant massa temps pot provocar la crema del CI. Assegureu-vos que cada punt de contacte estigui ben fixat al tauler amb soldadura i que no hi hagi juntes seques.

Tallant forats

En primer lloc, vaig marcar els forats de cada PCB i els vaig alinear per assegurar-me que estiguessin marcats correctament. Això es va fer mitjançant un quadrat de prova, un marcador i una regla. Després de marcar els forats, he utilitzat una pinça d’acer per mantenir el PCB al seu lloc i perforar 4x forats de 2 mm a cada tauler de PCB, seguit dels forats de 3 mm necessaris per evitar la fissuració del material TRFE.

Aquest pas és important, ja que us permetrà fixar correctament els PCB a la carcassa més endavant.

Pas 3: Circuit + proves

Tasques

• Comproveu totes les connexions de PCB.
• Configureu tot el circuit.
• Executeu el codi a través del circuit per provar-lo.
• Si no funciona, solucioneu el problema i repetiu.

Control de qualitat: mitjançant el paràmetre de continuïtat del multímetre, vaig comprovar cada pista i component per detectar i eliminar els curtmetratges que poguessin afectar la funció del circuit. Si es va trobar un curt, es van fer els passos següents per resoldre el problema.

1. Identifiqueu el curt: assegureu-vos que el curt és realment un problema i que existeix a mesura que quan més vegades s’aplica calor als coixinets de coure, més probabilitats de fondre’s, de danyar-se o de no ser conductors.

2. Amb una ventosa de soldadura, escalfeu suaument la junta i aspireu la soldadura líquida. Repetiu fins que s’elimini tota la soldadura. Si la soldadura no es desprèn, utilitzeu metxa de soldadura per intentar absorbir-ne una mica.

3. Finalment, torneu a soldar amb cura les dues juntes i amb una soldadura mínima, però prou perquè la junta sigui segura i conductora.

Carregant el codi:

Per carregar el codi a l’Arduino Nano, primer, descarregueu l’IDE Arduino. A continuació, descarregueu aquest controlador Arduino Nano i aquest controlador FTDI.

A continuació, utilitzant el codi del pas 1, carregueu-lo mitjançant un cable USB a Micro-USB a l’Arduino Nano. Ara el circuit hauria d’estar operatiu. Si no funciona, inicieu la solució de problemes comprovant tots els components i connexions.

LED addicional

Si mireu bé la placa PCB de 7 segments, notareu que hi ha una ranura per a un LED. Aquest LED s’il·lumina quan es mostra el número 100 i les dues pantalles de 7 segments mostraran dos 0. Per fer que això funcioni, utilitzeu dues portes NOT i dues portes AND en una configuració que activarà el LED quan no hi hagi entrades al 4511 IC.

Pas 4: Interfície d'usuari

Tasques

• Dissenyeu la interfície d’usuari amb Adobe Illustrator.
• Talleu amb làser la interfície d’usuari i assegureu-vos que s’adapti als components del circuit. Graveu el disseny de l’àguila Warhammer a la interfície d’usuari.
• Pintar en aerosol el disseny gris / plata.

Material: acrílic negre

Amb Adobe Illustrator, vaig dissenyar la interfície d’usuari d’acord amb les dimensions que apareixen a la imatge superior (feu clic a veure més imatges). Després vaig exportar aquest fitxer de disseny al tallador làser i vaig retallar la peça d’acrílic.

Després, deixant la làmina de plàstic sobre l’acrílic, vaig pintar amb esprai les seccions gravades de l’acrílic amb un color plata / gris. Es va fer diverses vegades (4 vegades amb intervals de 10 minuts) per tal de garantir una imatge atrevida i clara. Després de deixar-ho tot sec, vaig desprendre la capa de plàstic i em vaig assegurar que no hi hagués irregularitats.

Pas 5: plaques laterals

Tasques

• Col·lecció de fusta de freixe.
• Dibuixeu totes les línies de tall de la peça de fusta com a guia durant el tall. Retalleu el costat esquerre i dret de l'habitatge.

Materials

1. Fusta de freixe 135 mm (am) x 300 mm (l) x 10 mm (d)

El següent pas d’aquest projecte, i potser la part més complexa de l’habitatge, són les plaques laterals. En primer lloc, mitjançant les mesures anteriors, marqueu les dues parts laterals en una peça de fusta de freixe de 10 mm de gruix. Amb una serra de cinta, retalleu la forma general de les peces.

A continuació, mitjançant un encaminador (màquina d’encaminament), retalleu les ranures que es mostren als diagrames anteriors. Hi ha solcs de dos mm d’amplada x 5 mm de gruix. i un solc de 3 mm (ample) x 150 mm (llarg) x 5 mm (profund) en un angle de 50 graus.

Acabat

Per tal de corregir els petits errors d'alineació superficial o les vores esmolades, utilitzeu paper de vidre fi per recórrer aquestes seccions per suavitzar-les, donant-los un atractiu aspecte estètic. La professionalitat és clau.

Pas 6: plaques superior, inferior i posterior

Tasques

• Retalla la barra superior.
• Retalleu la placa inferior.
• Retalleu amb làser la placa posterior després de crear el fitxer d’il·lustrador de tova per al tallador làser.

Placa superior (material: cendra)

La placa superior és una peça difícil de produir, ja que inclou un angle de 50 graus en una cara. Per tal de retallar aquesta peça, primer marqueu la forma general del bloc utilitzant les dimensions anteriors i un quadrat de prova. A continuació, creeu l'angle establint l'angle de banc de la plataforma de la serra de cinta a 50 graus. A partir d’aquí, talleu un costat del rectangle per tal de produir la cara inclinada.

A més, anivelleu la plataforma per utilitzar la serra de cinta per retallar els altres tres costats de la peça superior rectangular.

Placa inferior (material: cendra)

La placa inferior és fàcil de retallar amb una serra de cinta, ja que és un bloc rectangular de freixe amb les dimensions de 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Placa posterior (material: acrílic)

Mitjançant l’il·lustrador Adobe, vaig dissenyar la placa posterior (135 mm x 230 mm) juntament amb una ranura per al cable d’alimentació i l’interruptor On-Off juntament amb els forats dels cargols, tal com es veu als diagrames anteriors. Després vaig exportar aquest fitxer al tallador làser i el vaig fer tallar.

Amb un llapis i una regla, marqueu 4 forats (2 a cada costat) per als forats dels cargols (el diàmetre depèn del cargol que utilitzeu). Amb un punxó central i un mall, feu una dentada sobre cadascun d’aquests forats i, finalment, utilitzeu la broca adequada amb un trepant manual per foradar els 4 forats.

A continuació, he seguit els mateixos passos per pintar amb esprai les lletres a l’acrílic que al pas 4. Finalment, amb una broca avellanadora, he repassat cadascun dels forats del cargol per assegurar-me que els caps del cargol estiguessin al nivell de la superfície acrílica quan muntat.

Electrònica de potència:

La font d'alimentació d'entrada ha d'estar al voltant dels 5V. Un cop encaminat a través del forat d'alimentació de la placa posterior, el cable positiu s'ha d'enviar a través de l'interruptor d'alimentació perquè l'usuari pugui controlar l'alimentació del producte. El terminal positiu del commutador s'ha de connectar al pin V (in) de l'Arduino i el cable negatiu / GND ha de connectar-se al pin Arduino GND (in).

Pas 7: Enganxar i fixar

Ara que s’han retallat totes les peces de l’habitatge, les hem d’ajuntar. Totes les peces es detallen a continuació:

• 2x plaques laterals
• 1x barra superior
• 1x lloc inferior
• 1x interfície d'usuari
• 1x placa posterior

En aquest pas, les peces que enganxarem són:

• 1x barra superior
• 2x plaques laterals

És molt important que aquestes peces i aquestes peces NOMÉS estiguin enganxades entre si. La placa inferior es mostra a les imatges anteriors però NO ESTÀ enganxada a les plaques laterals. S’hi col·loca únicament com a guia i per al seu posicionament.

Passos:

1. Organitzeu les peces en ordre i assegureu-vos que es poden col·locar i encaixar correctament. Si no és el cas, arxiveu la peça problemàtica fins que funcioni o bé refeu-la.

2. Apliqueu una capa petita però raonable de cola PVA sobre els punts clau de contacte. En aquest cas, aquests punts serien la junta de rebaixa superior de les dues parts laterals.

3. Combineu totes les peces juntes utilitzant la placa inferior com a guia per ajudar a mantenir les plaques laterals i la barra superior.

4. Utilitzeu una o dues pinces per fixar la peça en aquesta configuració fins que la cola s'hagi assecat i les juntes estiguin segures.

Pas 8: perforació

En total, hi ha 8 forats que s’han de perforar a la fusta de freixe. Tots els forats s’han de practicar amb una broca de 2,5 mm.

Primer vaig fixar la carcassa per assegurar-me que no es mogués durant el procés de perforació per al control de qualitat. Després, amb una regla i un llapis, vaig marcar els vuit forats que calia practicar a la part posterior i inferior. Amb un punxó central i un martell de bolígraf, vaig sagnar cada punt per tal de guiar la broca. Finalment, amb un trepant manual i una broca de 2,5 mm, vaig treure cada forat.

Després de perforar els forats a través de la peça posterior d’acrílic i la peça inferior de fusta, he utilitzat una broca per avellanar per crear un avellanador per a cada forat. Això era necessari, ja que feia servir cargols autorroscants per unir les peces posterior i inferior amb la carcassa. Això significava que amb aquests sagnats de capçal, el cap del cargol quedaria al mateix nivell que la superfície del material en què es cargolava per donar-li un aspecte agradable i un exterior segur.

Pas 9: polit i acabat

Esborrar impureses

Després d’enganxar la carcassa, primer vaig utilitzar paper de vidre rugós per desfer-me de qualsevol excés de cola seca o problemes evidents de desalineació. Després, per al control de qualitat. Vaig canviar a paper de vidre més fi i vaig recórrer totes les superfícies per assegurar un acabat suau.

Aplicació d’un acabat: Mobles Wax

Finalment, per tal de donar a la fusta de freixe un bon acabat i sensació, vaig decidir encerar la superfície. Amb un drap per polir, vaig aplicar la cera dels mobles a totes les superfícies exteriors de la fusta 4 vegades amb sessions d’assecat de 30 minuts per un control de qualitat. Es tractava d'un control de qualitat que assegurava que cada centímetre de fusta estigués recobert correctament i tingués la mateixa textura.

Pas 10: fixeu l'electrònica a l'habitatge

Materials

• 12x perns M4
• 12x femelles M4
• Rentadores de niló M4 12x

A la part superior, connecto els PCB a la interfície d’usuari mitjançant els cargols, les femelles i les rentadores de niló. He utilitzat rentadores de niló perquè no són conductores i, per tant, no crearan pantalons curts en contacte amb el meu PCB. Després de connectar els PCB, vaig utilitzar un trepant i un tornavís per fixar les plaques posterior i inferior a la carcassa final. Feu aquest procés amb cura, ja que l’electrònica pot ser força delicada.

Si alguna articulació de soldadura es trenca o es desgasta, és imprescindible fixar-la i continuar b4. Assegureu-vos de provar el circuit abans i després de fixar-lo a la carcassa per assegurar-vos que tot estigui en bon estat.

Pas 11: ajuntar l'habitatge

En aquest darrer pas, agafeu la interfície d'usuari i feu-la lliscar cap amunt per les ranures de la placa lateral a la carcassa. A continuació, col·loqueu la placa inferior a sota de la carcassa entre les juntes de rebaixa de les dues plaques laterals. Alineeu els forats del cargol i, mitjançant un tornavís, introduïu els 4 cargols (2 a cada costat) per assegurar la placa al seu lloc.

L’últim pas és fixar la placa posterior a la carcassa. Feu això alineant els forats dels cargols i, a continuació, introduïu els 4 cargols de fusta autotapejants a cada posició comprovant que estigui ajustat i ajustat.

Finalment, podeu suavitzar els errors amb paper de vidre fi i cera de mobles. Si hi ha algun error d'alineació, torneu a visitar els passos anteriors. Si necessiteu ajuda durant aquest procés, no dubteu a publicar les vostres preguntes a la secció de comentaris següent.

Pas 12: Ja esteu fet

Ben fet en completar el projecte! Gaudeix-ne!