Tauler de l’alfabet controlat per aplicacions inspirat en Stranger Things: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Tot va començar fa unes setmanes en intentar esbrinar què aconseguiria la meva neboda de nou anys per Nadal. El meu germà finalment em va informar que és una gran fan de Stranger Things. A l’instant vaig saber què volia aconseguir, una cosa que penja a la paret amb llums i lletres de Nadal que ella pot expressar frases aleatòries. No ho sabríeu, absolutament ningú no fa tal cosa … Vaig trobar infinitat de casos de parets amb lletres pintades i llums de Nadal sempre enceses. Vaig trobar moltes versions en miniatura de la mateixa. Només he trobat un parell de projectes que utilitzen microcontroladors (Arduinos) i LEDs adreçables per precisar frases, però tots semblaven confiar en frases codificades en el programari del micro. Res del tot semblant al que tenia al cap. Així va néixer el projecte rudLights Alphabet Board.

El rudLights Alphabet Board, o rudLights en breu, també utilitza un Arduino i LED adreçables per mostrar frases en una cadena de "llums de Nadal". Tanmateix, també fa servir un receptor Bluetooth barat i una aplicació personalitzada per a Android que l'usuari, la meva neboda, pot utilitzar per mostrar qualsevol frase que vulgui enviar des de la seva tauleta (un Amazon Fire en aquest cas).

Seguiu llegint per obtenir els detalls més interessants de com he creat aquesta cosa, ja que en faig una segona per a casa meva. No vaig obtenir un munt de fotos ni documentació mentre vaig fer l’original, a més ara en vull una a la meva pròpia sala d’estar. Seguiu-lo si voleu crear-ne un. Al final d'aquest instructable, el codi necessari estarà disponible sota la llicència més permissiva que puc fer, probablement sembla GPLv3.

Pas 1: parts necessàries

La llista de peces per a rudLights és bastant senzilla. Havia de comprar LEDs, en necessitava 26, però només en tenia cinc a mà. Afortunadament, vaig trobar un paquet de 100 PCB PCB WS2812B a Amazon per només quinze dòlars. El més difícil d’obtenir era una cosa que s’havia de passar per la lletja pantalla del programa. El meu fill i jo finalment vam trobar alguna cosa a la secció de paper de retalls de JoAnn que funciona bastant bé. Aquí teniu la llista de coses que he utilitzat i per a què serveix. Quan sigui possible, enllaçaré a on comprar. No faré servir cap enllaç d’afiliació, tot i que són enllaços d’Amazon Smile quan sigui possible.

Coses necessàries

• Més de 26 LED adreçables (també coneguts com a NeoPixels): 100 per 15 dòlars a Amazon (no sé per què estan sota Instruments musicals).
• Arduino Pro Mini: knockoffs a Amazon o legítim de SparkFun No hi ha cap raó per la qual no pugueu utilitzar un Arduino Uno de mida completa si teniu espai.
• Mòdul Bluetooth HC-05: 8 dòlars a Amazon, imagino que un mòdul HC-06 també funcionaria, però no hi ha promeses.
• Adaptador d'alimentació A / C 5VDC 2A: 7,49 dòlars a Amazon
• Marc del document: marc de 8,5 x 11 polzades, en vaig trobar un a JoAnn per uns 10 dòlars. Podeu utilitzar qualsevol marc de mida que vulgueu, he triat un de la mateixa mida que el paper que menja la meva impressora.
• Fons de pantalla lleig: en realitat un paper de scrapbooking de 12x12 "anomenat" Tan Swirly Flowers "que vaig trobar a JoAnn Fabric & Craft Store. De fet, en vaig comprar quatre per poder fer-ho un parell de vegades. Heus aquí la seva" bellesa "(feu clic a" Sí, sóc un minorista "per veure realment la pàgina) YMMV
• Dos fulls de pergamí: també de JoAnn, que s’utilitzen com a difusors per evitar la ceguesa en observar els LED.
• El tauler de fibra de 1/8 ", full de 8,5x11" - 24x48 "costa 5 USD a Home Depot

Els bàsics

• Resistències divisores de tensió: 1k7 i 3k3 (o 1k i 2k, o fins i tot 2k2 i 3k3) per canviar de nivell entre el pin Arduino TX de 5v i el pin RX del mòdul BT de 3,3v.
• Resistència de 220-470 Ohm: va a la línia de dades entre l'Arduino i el primer LED WS2812B.
• 4 condensadors de 16V 1000µF: potència còsmica fenomenal. Paquet de 11 dòlars o caps a Amazon
• Filferro de 20-22g en 3 colors: alimentació, terra i dades al llarg de la cadena de LEDs.
• Petit PCB de prototipatge: n’he utilitzat un per construir un dispositiu central de distribució d’energia.
• Diverses peces de tubs termorretractables: per tapar les resistències soldades als cables de connexió. Cinc dòlars a Harbor Freight.

Eines

• Talladors de filferro i peladors
• Soldador i soldador
• Taula de pa i filferro de connexió
• Navalla afilada afilada (X-Acto)
• Taula de tallar
• Ganivet utilitari
• Recta o quadrat
• Punxetes, punxons, punxons centrals o altres coses punxegudes
• Trepant de 5/16 "i alguna cosa per fer-lo girar (motor de trepant, trepadora, batidor d'ous …)
• Arxiu o paper de vidre
• Cola per a fusta (o cola blanca)
• Pistola i pals de cola calents

Opcional

• Raspberry Pi Zero W: ho faré servir al meu propi rudLights Alphabet Board en lloc de l’HC-05, perquè ja no tinc els mòduls Bluetooth HC-05. També necessitareu una targeta SD.
• Pal de pi de 1/2 "x 3/4" x 48 ": s'utilitza per construir una extensió a la part posterior del marc del document.
• Pinta perquè coincideixi amb el marc i els pinzells: s'utilitza per dissimular l'extensió anterior darrere del marc. He utilitzat pintura artesanal acrílica negra i un pinzell d’escuma.
• Quadre d’ombra: en lloc del marc del document, s’elimina la necessitat de l’extensió anterior.
• Presa de corrent de 2,1 mm: 6 dòlars per un paquet de 5 a Amazon. També podeu tallar el connector de la font d’alimentació i soldar-lo directament al projecte.
• Arduino de 3,3 V i font d'alimentació si voleu baixar la potència. Els LED WS2812B haurien de funcionar a 3,3 v. Això eliminaria la necessitat d’un divisor de tensió. De nou, cap promesa.

Pas 2: la part estètica

Vaig pensar que podia trobar un screengrab o alguna cosa del programa que s’hagués imprès com a foto per utilitzar-la al marc. Proveu-ho com puc, no trobava la imatge que buscava. Això va ser el que va provocar la recerca que ens va aterrar el lleig paper de scrapbooking. Vaig fer que el meu fill dibuixés un alfabet amb una cadena de bombetes i va reduir el paper de 12x12 "fins a 8,5x11" perquè quedés dins la impressora. Després, simplement vaig imprimir la imatge de l’alfabet directament al paper lleig i vaig haver de tallar totes les bombetes amb un ganivet X-Acto.

Si voleu seguir la mateixa ruta, no dubteu a desar la imatge anterior, descarregar l'obra d'art del meu servidor o podeu obtenir-la des del dipòsit de GitHub.

Utilitzant un tros de paper normal per a la impressora, o millor encara, el vidre del marc de la imatge, traieu una secció del paper de 12x12 "per fer un full de 8,5x11" on imprimir la imatge de l'alfabet. Suposo que el paper que he utilitzat té una mica de color al voltant de les vores perquè sembli gastat. Com a tal, vaig acabar traçant una secció del centre del paper. Aleshores acabo d’utilitzar un ganivet utilitzat per fer els talls. Assegureu-vos de tallar sobre una superfície de sacrifici, tret que sigueu l’afortunat propietari d’un tallador de paper. Després de tallar el paper amb un tros de paper de la impressora com a guia, vaig descobrir que el meu marc només era una mica més petit que 8,5x11 polzades … Per "arreglar-lo", acabo de col·locar el vidre sobre el meu llet fons de pantalla i el vaig retallar aproximadament 1/16 "amb els seus dos costats amb un ganivet.

Ara és hora d’imprimir el fil rudLights al fons de pantalla lleig. Voleu assegurar-vos que indiqueu a la impressora que imprimeixi en horitzontal, amb els marges establerts al mínim. La imatge té bombetes de colors, però com que es retallaran de totes maneres, podeu imprimir-la en blanc i negre sense cap problema. Us recomano imprimir-lo en paper normal almenys una vegada per assegurar-vos que la configuració el faci sortir tal com vulgueu. Ara podeu carregar el fons de pantalla personalitzat a la impressora i imprimir la peça que s’utilitzarà al projecte. No tanqueu encara les bombetes, ho farem al final del següent pas.

Seguiu endavant i enquadreu el fons de pantalla recentment imprès i assegureu-vos que tot estigui realment alineat tal com es suposa.

Pas 3: Preparació de la Junta

El tauler de fibra de 1/8 (tauler dur, masonita, com vulgueu anomenar-lo) fa dos peus per quatre peus, ja que prové de la botiga. És evident que hem de reduir-ne la mida una mica. La bona part de treballar amb aquest tipus de tauler és que és com si fos un paper gruixut i es pot tallar amb força facilitat amb un ganivet utilitzat. Només heu de mesurar el vidre del marc i marcar la mateixa mesura al tauler amb un llapis. A continuació, podeu utilitzar la vostra línia o quadrat com una tanca per al ganivet. Preneu diverses passades amb el ganivet, preneu-vos el temps, no hi ha pressa. A no ser que hagueu d’acabar això per Nadal i ni tan sols sabíeu que calia fer-ho fins al 16 de desembre aproximadament … Tot i així, els dits valen més que el projecte, així que aneu amb compte!

Un cop tallat el tauler, trenqueu les vores amb la llima o el paper de vidre perquè no quedin nítides. De debò, aquestes coses ofereixen els retalls de paper més desagradables … A continuació, proveu-lo a l’enquadrament i arxiveu-ne les vores segons calgui per ajustar-lo sense problemes amb la quantitat adequada d’ajust. Una vegada més, preneu-vos el temps i adapteu-lo bé la primera vegada. És bastant difícil tornar a posar producte de fusta a una peça tallada massa petita.

Depenent de la qualitat de fabricació del marc que obtingueu, potser voldreu provar de girar el tauler i veure si s’adapta a l’altra manera. El meu marc no era realment quadrat, de manera que aquest truc va funcionar amb un mínim registre. Si trobeu que el vostre es comporta de la mateixa manera, assegureu-vos de marcar quin extrem hi ha a les dues peces, serà important quan arribi el moment de traçar i perforar els forats de la llum.

Ara voleu agafar el fons de pantalla que heu imprès en l'últim pas i col·loqueu-lo a sobre de la peça de tauler de fibres i col·loqueu-lo tot a la part superior. Ha de tenir la mateixa mida aproximadament. Un cop estigueu alineats, utilitzeu els vostres objectes nítids per perforar el centre (-ish) de cada bombeta i poseu un divot al tauler de fibres. Aquest divot serà la marca en què realitzareu forats de 5/16 al tauler perquè hi passin els LED. Si ja heu tallat les bombetes del fons de pantalla, podeu aproximar-vos a les ubicacions del trepant o utilitzar una de les proves de ferralla. peces que heu imprès. M’ha semblat una mica més fàcil perforar el globus ocular en aquest material traçant un petit cercle al voltant de cada divot amb un llapis.

És hora de fer unes fitxes. Utilitzeu qualsevol dispositiu de filar que tingueu i un trepant de 5/16 "per introduir 26 forats al tauler. La màquina de perforar el nadó no acabaria de colpejar el forat central … així que vaig haver d'utilitzar un altre dispositiu de filat. Teniu raó, el meu batidor d'ous no tindrà un trepant de 5/16 ", però obtindrà un 9/32";-) Els nous forats quedaran cruixents, així que agafeu la llima o el paper de vidre i suavitzeu-ne també les vores. El LED només hauria d’adaptar-se a través del forat perquè el PCB quedi pla a la part posterior del tauler.

Si encara no havíeu tallat les bombetes, ara és el moment. Trenca el ganivet X-Acto i una taula per tallar i vés a la ciutat. El meu fill diu que tallar una forma de X a cada bulb i després retallar les peces triangulars resultants va funcionar bastant bé.

Pas 4: poseu-hi alguns centelleigs

És hora de començar el final LED d’aquest projecte. Retireu 26 dels WS2812B i alineeu-los al tauler. Voleu assegurar-vos que tots queden ben plans. Aquest és també un bon moment per provar-los tots individualment abans de soldar tot un grup per esbrinar-ne un. He adjuntat un esbós senzill d’Arduino que escolta colors aleatoris en WS2812-speak. Podeu utilitzar un cable servo, un cable de cinta o qualsevol cable de pont que pugueu tenir per muntar un cable de prova. Només cal que enganxeu una mica de capçalera de 3 pins al cable i podeu agafar-lo als coixinets "in" dels PCB dels LED. Cada LED s'hauria d'encendre i, sempre que només proveu un a la vegada, la font d'alimentació d'Arduino pot gestionar fàcilment la tasca.

Un cop esteu segur que tots els LED estan en bon estat de funcionament, podeu començar a fer cables. Acabo d’utilitzar algun filferro de connexió varat de 20 calibres que vaig aconseguir quan encara hi havia Radio Shack. Haureu de fer 23 colors vermells, negres i verds, o qualsevol color que vulgueu utilitzar per obtenir energia, terra i dades. No tinc una dimensió que proporcioni la longitud dels cables. Acabo de sostenir una peça de filferro entre un parell de LEDs i vaig començar a tallar grups a aproximadament aquesta longitud. Hi ha una parella al centre que sembla ser una mica més llarga que la resta, així que vigileu això.

Després de tallar els cables, seguiu endavant i tireu-los una mica de cada extrem, el suficient per soldar-los als coixinets dels PCB. Encara no connectarem H a I ni Q a R. Estanyeu els extrems dels cables i esteneu els coixinets dels LED. A continuació, prepareu-vos per a un procés tediós de les puntes dels dits i soldeu els cables als PCB. Repetiu el que sembla onze mil vegades, tot i que al final s’assembla més al 155.

Després d’haver soldat les tres files, posareu un llarg cable de dades d’H a I i, a continuació, un altre de Q a R. Després, cada fila obtindrà cables d’alimentació i terra directament des de la placa de distribució d’energia / endoll / cosa, de manera que A, I i R tenen tots els seus propis cables d'alimentació. Vegeu la imatge i l’esquema i tindrà sentit. També posareu un dels taps de 1000μF a l’altre extrem de cada línia, a H, Q i Z, per mantenir una reserva d’alimentació per a cada cadena. (No puc prometre que sigui necessari, però segur que no fa mal a res.) Finalment, fabricareu el cable de pont a partir de les dades d'A en un pad que anirà a l'Arduino. Només cal agafar un pont normal i tallar-lo pel mig, després soldar R1, la resistència de 220 a 470 Ohm, inserir-lo i tapar-lo amb termorretracció. Soldeu un extrem al pad DIN del primer LED i l’altre cap al pin 6 d’Arduino (no ha de ser 6, pot ser qualsevol pin realment).

Quan tingueu tots els LEDs soldats junts i els cables d’alimentació connectats a un extrem de cada fila i els condensadors a l’altre, és hora d’anar endavant i enganxar-ho tot en calent fins a la placa. Preneu-vos el temps, no enganxeu els dits al tauler. He utilitzat com tres o quatre pals de cola per assegurar-me que tot quedi allà on l’he posat, inclosa la construcció d’una mica al voltant dels condensadors i dels cables d’alimentació per reduir la tensió.

Veureu dos taulers clarament diferents a les fotos. Un té l’Arduino Pro Mini i el mòdul Bluetooth HC-05, l’altre encara no té res. El del Pro Mini és el que va anar a parar a la meva neboda de la qual no vaig tenir prou imatges de construcció. També és el que es representa a l'esquema adjunt. El divisor de tensió que deixa caure el 5v TX d’Arduino al 3.3V RX de l’HC-05 s’acaba d’incorporar al cable que connecta els dos. Només podeu retallar aquest cable i soldar R2, la resistència 1k7, en línia. A continuació, soldeu R3, la resistència 3k3, des de l'extrem HC-05 de R2 fins a un cable que va a terra. O podeu construir-ho en una protoborda si ho preferiu.

L’altre tauler de les fotos és meu i faré servir un Raspberry Pi Zero W en lloc de l’HC-05. L’Arduino té una placa de distribució d’energia que vaig xocar en una protoborda. Només són un parell de files de capçaleres i un altre condensador de 1000 µF soldat fins als cables de la presa d'alimentació. Estic acabat de tenir preses de cable d'alimentació com aquesta per a la versió Pi, de manera que acabo de tenir el tipus amb terminals de cargol a l'extrem i he cargolat tots els cables d'alimentació. Probablement acabaré construint quelcom una mica més ordenat i, sens dubte, acabaré afegint també el límit de 1000µF.

Pas 5: doneu-li algunes intel·ligències: la manera Arduino

Ara la part que tots hem estat esperant, fent que realment faci alguna cosa. Afortunadament per a vosaltres ja he passat unes quantes nits a la tarda escrivint el codi d’aquest projecte. Tot el que heu de fer és descarregar el fitxer zip, extreure'l al vostre ordinador en algun lloc, obrir-lo a l'IDE Arduino i penjar-lo al vostre Arduino. Afortunadament per a mi sóc nocturn, les nits tardanes no són massa (són les 4 de la matinada mentre escric això).

El final d'Arduino és en realitat sis fitxers en una carpeta anomenada "rudLightsArduino". A aquest pas s’adjunta el fitxer zip que els conté. També podeu obtenir-lo des del dipòsit de GitHub. Tanmateix, decidiu adquirir els fitxers, un cop estiguin a l'ordinador, obriu rudLightsArduino.ino a l'IDE Arduino. Això també hauria de carregar els altres cinc fitxers com a pestanyes a l'IDE. Si heu connectat el pin de dades LED WS2812B a un pin Arduino diferent del pin 6, voldreu trobar la línia "#define LED_PIN 6" i canviar el 6 al pin que heu utilitzat.

A continuació, podeu canviar a la pestanya anomenada "daVars.h" i trobar la part de les cadenes codificades que es mostren al tauler. Aquestes són les línies que comencen amb "const char string_X bla bla bla PROGMEM" a la part superior del fitxer. Canvieu-los segons vulgueu, només cal que assegureu-vos que són majúscules i que no contenen caràcters especials (com ara punt, coma, etc.) Els espais estan bé.

Podeu afegir més línies copiant una línia existent, enganxant-la a sota de les altres i canviant el número a la part "string_X ". Simplement incrementeu el número cada vegada. Teòricament, podeu desar tantes línies com encaixin a l’emmagatzematge flash d’Arduino. La màgia de la part PROGMEM significa que aquestes cadenes no es guarden totes a la memòria RAM, sinó que es llegeixen directament de la memòria flash. No entraré en més detalls, però podeu obtenir més informació a la pàgina de referència d’Arduino. Quan hi afegiu o elimineu línies, també haureu d'editar un parell de parts més. Cerqueu la següent secció amb la "taula ref per a les cadenes anteriors" i afegiu / elimineu "string_X" segons sigui necessari entre els {claus}. Finalment, cerqueu la línia "int string_count = X" i canvieu el número perquè sigui la quantitat de cadenes de la taula anterior. Aquest nombre és el recompte real, és a dir, no comença a zero. Si hi ha set línies "const char string_X", poseu un 7 aquí.

Ara compileu i pengeu el codi al vostre Arduino. Haureu de desconnectar l'HC-05 per fer-ho, ja que el mòdul Bluetooth utilitza les mateixes línies TX / RX que el dispositiu de programació Arduino de l'ordinador. Després de penjar el codi, desconnecteu el 'duino de l'ordinador i torneu a connectar el mòdul BT.

Ara, finalment, podeu muntar la pila que va al marc. Vidre primer, després el llet fons de pantalla amb els llums apagats. A continuació, vénen els dos fulls de pergamí com a difusor. Vaig acabar afegint una altra capa de difusió ficant també un full de paper normal de la impressora. Per fi, podeu posar el tauler de fibra ple de productes al marc, assegurant-vos que estigui orientat correctament al full de paper pintat.

El que ve a continuació depèn del que hàgiu utilitzat per a un marc i de com s’apilen les coses en aquest marc. A la foto de l’acabat podeu veure que havia de construir una extensió al marc per contenir l’altura afegida de tot. Aquesta extensió era de només 1/2 per 3/4 de tira de pi, mitrada a les cantonades i enganxada a la part posterior del marc amb cola de fusta. Aleshores vaig utilitzar alguns petits trossos de tauler de fibres en forma de triangle per encastar-me a la ranura dins del marc que tenia al suport original. Als que els vaig enganxar alguns trossos de pi separats per construir-los a la vora posterior de l'extensió del marc. Llavors vaig perforar alguns forats pilot i vaig cargolar el suport original del marc als separadors. Finalment, he perforat i he cargolat una longitud de cable de connexió sobrant a l'extensió del marc per fer de penjador. Si heu utilitzat una caixa d’ombres o un marc més gruixut, potser no haureu de passar per tota aquesta diversió d’extensions.

Per fi, gireu-lo i endolleu l'adaptador de CA i observeu com comença el programa de llum. Quan la meva neboda va endollar-la per primera vegada, va parpellejar "Bon Nadal". El vostre lletrejarà qualsevol cadena que poseu a "const char string_0 " o "RUDLIGHTS ALPHABET BOARD" si encara no heu canviat el codi.

Si heu omès la part del mòdul Bluetooth HC-05, felicitats, heu acabat. Espero que obtingueu un munt de quilometratge de les vostres comunicacions amb el cap per avall:-)

Si heu optat pel mòdul Bluetooth, aneu al següent pas, el que crec que és la part més interessant, i per què em vaig embarcar en aquest projecte en lloc de comprar-li una nina a la meva neboda.

Pas 6: l'aplicació (!)

Sí, ho has llegit bé. Hi ha una aplicació complementària d'Android per a rudLights que us permet mostrar, i fins i tot desar, missatges personalitzats al vostre tauler. El passat Nadal vam regalar a la meva neboda una tauleta Amazon Fire. Així doncs, un dels punts clau d’aquest projecte era tenir una manera d’utilitzar aquesta tauleta per interactuar amb el rudLights Alphabet Board. Vaig acabar a Thunkable, que va proporcionar una manera senzilla i senzilla de construir una aplicació per a un home que mai no havia fet una aplicació per a Android. Vaig aconseguir reunir alguna cosa que fes tot el que necessitava en pocs dies. Tot i això, no cal que ho feu, només podeu descarregar l’aplicació des del meu servidor o des del dipòsit de GitHub. Des de qualsevol lloc, també podeu descarregar el fitxer.aia del projecte de l'aplicació que podeu utilitzar a Thunkable per crear la vostra pròpia versió de l'aplicació rudLights. No dubteu a afegir o eliminar qualsevol cosa, tornar a etiquetar, canviar imatges, què teniu. Està disponible a GPLv3, igual que el final de les coses Arduino.

Podeu visitar la pàgina web de rudLights per obtenir informació sobre com instal·lar i configurar l’aplicació, així com informació sobre com utilitzar-la un cop instal·lada.

Pas 7: el final?

Bé, ja ho teniu, el rudLights Alphabet Board. Com que la meva versió alimentada per Pi encara s'està programant, encara no he afegit cap pas ni suport de documents. Actualitzaré aquesta instrucció tan aviat com tingui alguna cosa a treballar. Si teniu cap pregunta o comentari, si hi ha alguna cosa que no estigui clara, només heu de donar-me un cop d'ull als comentaris següents o enviar un missatge a través de la meva pàgina de perfil. Estic encantat de respondre.

Gràcies per llegir, gaudeix!

20180113 editat: l'enllaç canviat al mòdul Bluetooth HC-05 ja que l'article enllaçat originalment està esgotat