Geek Spinner: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Els filadors Fidget són divertits i en podeu trobar un a qualsevol taulell de sortida per només uns quants dòlars actuals, però, i si poguéssiu construir el vostre? I tenia LEDs? I el podríeu programar per dir o mostrar el que vulgueu? Si això sembla genial, AQUEST ÉS EL PROJECTE.

Sempre m’ha interessat utilitzar LEDs intermitents per aconseguir que els nens s’interessin per la programació. El projecte més senzill amb un microcontrolador Arduino és encendre i apagar un LED. A continuació, feu que vegin la velocitat amb què un LED pot parpellejar abans que sembli que està encès contínuament (uns intervals d’uns 12 mil·lisegons). A continuació, sacsegeu el LED cap endavant i cap enrere i el podreu veure parpellejar de nou. Aquest fenomen es diu "persistència de la visió" (POV) i és com funciona aquest projecte. Pot conduir a debats tant sobre el funcionament de l’ull com sobre la velocitat increïble dels ordinadors.

Aquest projecte utilitza un microcontrolador programable de 8 bits, vuit LEDs i una cel·la de monedes. Gira amb un coixinet de monopatí estàndard i utilitza un sensor d’efecte Hall i un imant per determinar la rotació. Es fabrica amb peces de forat passants per a principiants i es pot programar mitjançant l’entorn de programació Arduino. Prou de parlar, anem a fer…

Pas 1: reuniu les peces, les eines i els subministraments

Sempre és frustrant passar a la meitat d’una versió i trobar que us falta alguna cosa. Aquestes són les parts que he provat i trobat que funcionen bé. Substitueixi al seu propi risc:

Nombre de materials =================

• 1 PCB de color porpra, fabricat amb encant als EUA per OSH Park
• 1 ea, Attiny 84, Atmel ATTINY84A-PU,
• 1 ea, interruptor tàctil, TE 1825910-6,
• 1 ea, interruptor de lliscament SPDT a través del forat, C&K JS202011AQN,
• 1 ea, Porta bateries, Linx BAT-HLD-001-THM,
• 8 ea, 3mm LED vermell 160 Mcd, Wurth 151031SS04000,
• 8 ea, 330 ohm 1 / 8W, Stackpole CF18JT330R,
• 1 u, tap de 0,1 uF, KEMET C320C104M5R5TA,
• 1 ea, interruptor magnètic, Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP,
• 1 ea, 608 Skateboard Bearing,
• 1 imant petit de terra rara de 2 mm x 1 mm,
• 2 taps impresos en 3D (fitxer STL adjunt).
• 1 ea, bateria CR2032, Panasonic BSP o equivalent,

Eines i subministraments: per als meus tallers, faig servir SparkFun's Beginner's ToolKit, que inclou tot el que necessiteu, excepte les pinces:

• Soldador.
• SolderWire
• Capes tallades a ras (m'encanta el Hakko CHP170 de 5 dòlars!)
• Trena desoldadora
• Super cola

Programació d'Attiny (pas 4, no obligatori si el compreu com a kit):

• Arduino (eviteu els clons xinesos econòmics i doneu suport als vostres fabricants de codi obert dels EUA).

  • SparkFun Redboard
  • Metro Adafruit
  • Arduino UNO
• Escut de programació AVR.
• Adaptador Pogo (si es programa amb xip instal·lat).
• Un USB A-B estàndard per a Uno, USB Mini per a Redboard o USB Micro per a Metro.

Un kit per a aquest projecte està disponible a Tindie.com (menys la bateria). La compra del kit us estalviarà temps i despeses per fer comandes a diversos proveïdors diferents i evitarà la prima mínima de comanda de PCB. A més, programar un Attiny no és trivial i, si compreu el kit, ja estarà preprogramat. També m’ajudareu a desenvolupar i compartir altres projectes als meus tallers.

Pas 2: la resistència és essencial

Suposarem que teniu experiència en la construcció de kits. Si necessiteu ajuda per a la soldadura, aneu a www.sparkfun.com/tutorials/213 per analitzar o veure com la Geek Girl ho explica a https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. També tinc un kit adequat per a principiants a

M'agrada començar amb la resistència perquè a) són relativament resistents a la calor mentre us introduïu a la ranura de soldadura i la planxa arriba a la temperatura, b) no tenen polaritat, de manera que l'orientació no és crítica, i c) són el component més baix del tauler, així que estigueu ben atapeït quan soldeu. Hi ha vuit resistències de limitació de corrent de 330 ohms, una per a cadascun dels LED. Podeu fer-ho un a la vegada o els vuit alhora.

• Doblegueu els cables fins a l’amplada dels coixinets i introduïu la resistència.
• Capgirar el tauler i soldar els cables.
• Retalleu els cables amb talls a ras.
• Torneu a colpejar-los amb la planxa si voleu que impressionin els vostres amics frikis.

Pas 3: Codi?

Si heu comprat el meu kit, el xip està preprogramat i es pot passar al següent pas.

Sí, aquest projecte necessita algun codi. I, si esteu parant atenció, al pas 1 us vaig dir que programar un Attiny no era trivial. Faig servir l’Arduino, el seu entorn de programació, el meu programador AVR i un pogo pin jig.

El xip es pot programar abans de soldar-lo al lloc (foto 2) o després de soldar-lo al lloc mitjançant la capçalera ISP a la part inferior del PCB (foto 3). En qualsevol dels dos casos, la programació és la següent:

• Baixeu-vos l'entorn de programació Arduino.

• Instal·leu el suport per a l'Actiny 85 des de qualsevol de les opcions següents:

  • https://highlowtech.org/?p=1695 (Arduino Tiny)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• Carregueu l'esbós "Arduino com a ISP": [Fitxer] -> [Exemples] -> [Arduino com a ISP].
• Connecteu el blindatge de programació AVR i inseriu el cable de cinta a la posició Attiny84
• Si utilitzeu l'adaptador Pogo, col·loqueu-lo a la capçalera de l'ISP al tauler. Els coixinets positiu i negatiu estan marcats perquè pugueu orientar la capçalera correctament.
• Si utilitzeu el xip, inseriu-lo amb el pin 1 cap al connector USB.

• Seleccioneu el xip correcte:

  • Arduino Tiny: "Attiny 84 @ 8 Mhz"

  • Attiny Core: "Attiny 24/44/84"

    • Xip "Attiny 84"
    • 8 Mhz (intern)
    • Assignació de pins "en sentit antihorari"
• Seleccioneu el programador, [Eines] -> [Programador] -> [Arduino com a ISP]
• Configureu els fusibles de programació, [Eines] -> [Grava el carregador d’arrencada]
• Pengeu l'esbós adjunt, [Fitxer] -> [Pengeu amb el programador]

La font més gran d’errors que tinc és la de no tenir els pins alineats correctament.

Pas 4: xip-lo

Ara que el vostre xip té codi, podeu instal·lar-lo. L'orientació d'un xip DIP ("paquet doble en línia") s'indica generalment mitjançant un forat adjacent al pin 1 o un divot a l'extrem del chip que conté el pin 1, com és el cas aquí.

• Doblegueu els cables a 90 graus pressionant-los contra una superfície plana (fotos 1 i 2).
• Alineeu el xip amb el símbol del PCB i introduïu el xip (foto 3).
• Soldeu un passador als costats oposats i comproveu que el xip estigui pla contra la placa i que l'orientació sigui correcta. Es fa molt difícil arreglar després d'això. Confia en mi en això.
• Un cop us assegureu que està correctament, soldeu els passadors restants i talleu-los a ras.

Pas 5: commutador i condensador

El polsador va al costat del CI i el condensador a l'altre costat.

• Premeu el polsador al seu lloc (assegureu-vos que estigui en l’orientació correcta).
• Soldeu-lo al lloc.
• Retalleu els cables de la part posterior.

El condensador no té cap orientació, però si deixeu de banda l’escriptura, els vostres amics frikis sabran quin valor heu utilitzat.

Pas 6: commutador i suport de la bateria

El commutador va amb el nivell que apunta cap a l'exterior. Com els altres articles, soldeu dos passadors, comproveu que estigui assegut i, a continuació, soldeu la resta.

El suport de la bateria té marcatge per mostrar l’orientació, però realment no importa. Tanmateix, requerirà una mica més de calor que els cables normals i voldreu assegurar-vos que estigui ben assentada per mantenir la bateria en posició (imatge 4).

Pas 7: LEDs

No hi ha un projecte decent que no inclogui almenys un LED. Això en té VUIT!

El llarg avantatge és positiu (ànode). Hi ha una marca "+" a la serigrafia i el coixinet és quadrat. Si feu els vuit alhora, manteniu-los premuts per assegurar-vos que teniu totes les orientacions correctes.

• Soldeu un cable a cada LED.

• Verifiqueu l'orientació i que estiguin asseguts de forma plana (imatge 3).

  Si no ho són, premeu la funda amb el thum i torneu a escalfar el plom fins que quedi a la posició (imatge 4)

• Soldeu la resta.
• Retalleu els cables.

Pas 8: comproveu-ho

En aquest moment, encara podem comprovar els LED i apagar:

• Introduïu una bateria amb el costat positiu cap a l'exterior.
• Engegueu la barra giratòria i, a continuació, premeu el botó fins que tots els LEDs (amb sort) s’encenguin (vegeu el vídeo).
• Feu girar la filadora i vegeu el patró. Si un LED no s’encén, pot instal·lar-se cap enrere o pot causar danys causats per la calor. Torneu a soldar-lo i poseu-ne un de nou.

Resolució de problemes:

• Si no s'encenen LEDs:

  • Assegureu-vos que la bateria sigui bona i amb l’orientació correcta.
  • Heu programat el vostre xip? Està en l’orientació adequada? Fa calor?
  • Els LED estan orientats correctament? Utilitzeu la cel·la de la moneda a través de les juntes de soldadura de led per provar-les?

• Si l'interruptor no fa parpellejar els LED:

  • Comproveu les juntes de soldadura del LED.
  • Comproveu les juntes de soldadura de l’Attiny.
• Si falla tota la resta, feu i publiqueu fotos d'alta resolució de la part frontal i posterior i demaneu ajuda als comentaris.

Pas 9: temps de rotació

El coixinet es manté al seu lloc soldant la caixa amb el coixinet gran. Això requereix paciència i molta calor:

• Utilitzeu alguna cosa com monedes sobre una superfície dura per situar el rodament.
• Escalfeu tant el coixinet com la carcassa del rodament fins que vegeu que la soldadura flueix a la caixa (es necessita una mica).
• Repetiu per l'altre costat.
• Comproveu que el coixinet estigui alineat correctament fent girar la filadora.
• Capgirar el tauler i soldar dos punts a l'altre costat.

Pas 10: és això una revolució?

Per mostrar missatges en lloc de només patrons, hem de conèixer la posició de la filadora en relació amb el cercle. Utilitzarem un sensor d’efecte Hall i un imant. Això és similar a com els motors de combustió saben quan cal disparar l'espurna per obtenir la màxima potència. L’orientació i l’alineació del sensor i de l’imant són fonamentals perquè això funcioni.

• L’escriptura de la cara del dispositiu s’orienta al coixinet que coincideix amb la pantalla de seda (foto 1).
• Alineeu l'alçada just per sobre del coixinet (on hi haurà l'imant de la tapa).
• Soldar un plom.
• Verifiqueu l'alçada i l'aliment.
• Soldeu els cables restants.
• Retalleu els cables.

Si utilitzeu un sensor omnipolar, haureu d’esbrinar l’orientació de l’imant. La millor manera de fer-ho és establir un mode diferent del patró del pas anterior i, a continuació, trobar el costat de l’imant que comença a parpellejar els LED (vegeu el vídeo). Enganxeu l'imant amb el costat que funcionava cap a l'exterior. Comproveu de nou el vostre treball.

Pas 11: Llei d'equilibri

Si manteniu el filador cap amunt horitzontalment amb la bateria introduïda, el veureu girar cap a la bateria cap avall. Tot i el meu millor esforç per equilibrar components, encara està desequilibrat. Podeu afegir una mica de pes al costat que no sigui de la bateria mitjançant una rosca o una rosca, o afegir una mica de soldadura al coixinet.

Pas 12: sou operatius

Amb l’imant i el sensor al seu lloc, podreu comprovar l’aspecte fantàstic del vostre Geek Spinner. El mode del girador es mostra mitjançant el LED que s’encén en engegar-se o després de prémer un botó (D0 - D7). El mode es canvia prement el botó (veure vídeo).

modes int = 8; // nombre de modes disponibles

// 0 -> text "Hola món!" // 1 -> RPM // 2 -> temps en segons // 3 -> recompte de rotacions // 4 -> recompte de rotacions (total) // 5 -> patró "lilly pad" // 6 -> forma 1 (cor) // 7 -> forma 2 (somriure)

Pas 13: però espereu, n’hi ha més.

Els patrons "heart" i "smiley" es van crear mitjançant un gràfic polar per mostrar com quedarien els vuit segments cada 5 graus de rotació.

A mà:

• Descarregueu i imprimiu la imatge a resolució completa (imatge 1).
• Empleneu els blocs per fer la vostra imatge (imatge 2).

• Al llarg de la radial, començant un 0, calculeu el byte fent servir negre = 1, blanc = 0;

  La primera radial del cor és 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, de manera que el byte = 0b100000000;

• Continueu fins que hàgiu acabat (suggeriment, si la vostra imatge és simètrica, només heu de fer la meitat).
• Enganxeu els vostres bytes a la secció "textAndShapes.h" de l'esbós a "shape_1 " o "shape_2 ".

Utilitzant Python:

• Instal·leu Python.
• Instal·leu la biblioteca d'imatges de Python.
• Baixeu-vos l'script adjunt "readGraph.py".
• Descarregueu la imatge a resolució completa (imatge 1).
• Obriu la imatge al vostre editor preferit (GIMP o MS Paint).
• Utilitzeu l'ordre "Omplir" amb el color negre seleccionat per omplir els segments que vulgueu il·luminar (imatge 2).
• Deseu la imatge al mateix directori que l'script "readGraph.py" i canvieu el nom del fitxer a l'script perquè coincideixi amb ell:

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

Executeu l'script i enganxeu la sortida a la secció "textAndShapes.h" de l'esbós a "shape_1 " o "shape_2"

Sigui com sigui, no dubteu a compartir la vostra creació (imatge i codi) als comentaris.

Pas 14: Crèdits i pensaments finals

Sens dubte, no vaig pensar en això tot sol. Ni de bon tros.

• La meva primera experiència pràctica amb POV va ser amb un projecte de Nick Sayer anomenat POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (També faig servir l'adaptador pogo).
• El pensament "LED + Fidget spinner = POV" va aparèixer al meu cervell després de veure la instrucció de Techydiy
• Sempre que tingueu una idea increïble, algú ja ho ha fet: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. La soldadura de muntatge superficial és una cosa que puc fer, però no és fàcil per a principiants. El seu codi també estava una mica per sobre del meu cap, però vaig fer servir les seves idees sobre la visualització de RPM i recompte.
• Vaig poder comprendre i utilitzar fragments del codi de rellotge POV de Reger-men per mostrar el text:

Cap projecte no és mai complet ni perfecte. Aquí teniu algunes idees que tinc endavant:

• Balanç: els fulls de dades poques vegades contenen informació sobre el pes dels components, de manera que és difícil fer fins i tot una suposició educada sobre el balanç sense construir-lo. La bateria és òbviament el component més pesat. He afegit forats a cada extrem per poder afegir pes segons calgui per equilibrar-lo.
• En sentit horari? Si us n’heu adonat, el text només es mostra correctament si gireu en el sentit de les agulles del rellotge. Girant l’altra direcció es crea una imatge de mirall. Si afegiu un segon sensor o imant Hall, podríeu derivar la direcció de rotació (el projecte de Sean ho va fer).
• De color? L’ús de LED RGB programables us permetria fer colors. Tanmateix, normalment són de superfície.