Дигитален сандък със съкровища: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Уча технология за игри и взаимодействия в Университета по изкуствата в Утрехт. Има един проект, наречен „Ако това значи онова“, където се изисква да създадете интерактивен продукт. Трябва да използвате Arduino, да проектирате интересен интерактивен елемент и да изградите хубав и професионално изглеждащ прототип около него. Имах някои ясни лични желания, които влизаха в този проект: исках да се науча да заварявам, исках да се науча да програмирам на C/C ++ и исках да управлявам 14-сегментен дисплей, който завинаги лежеше около моето място. Отне ми няколко седмици, за да дойда на идея, която да ги свърже, но накрая стигнах до мен: щях да направя сандък, който трябва да отворите с код, но не и с код. Сензор за налягане непрекъснато се чете и показва на дисплея, трябва да достигнете до правилния номер и да го потвърдите три пъти, за да отключите сандъка.

Исках раклата да има някакъв модерен индустриален вид, така че моят избор на материал бяха стомана и дърво.

В крайна сметка съм доста доволен от това как се обърна! Написах стъпките по -долу, за да можете да го пресъздадете или дори да го подобрите! Забавлявай се!

Стъпка 1: Събиране на съставки

Преди да започнем, ще ни трябват някои части. Ето пълния списък:

Корпус:

• 350см квадратна стоманена тръба, 20х20х2мм
• 6x 26x26x0.9cm панели от шперплат (най -ефективният начин е да изрежете дъска, която е по -голяма от 52x72cm на шест парчета, но се уверете, че имате малко останало дърво!)
• 1x 26x22x0,9 см панел от шперплат
• 90 см 22x30 мм дърво (нарязано на парчета по 26 см, 2x 18 см и 2x 12 см)
• Малки панти
• 2x акордни бримки
• Винтове: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (около десет от всеки, включително някои резервни)
• Болтове: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (около десет от всеки, включително някои резервни)
• Гайки: M3, M6, M10
• Дръжка
• 2x 8 см 25x4 мм стоманени пръти

Електроника:

• Бутон
• LED червен
• LED синьо
• Силово чувствителен резистор
• Соленоид в стил заключване (моят е модел 12V 650mA)
• HDSP-A22C 14-сегментен дисплей
• MCP23017 Цифров I/O разширител
• 15x резистор 470
• 3x резистор 1k
• 6x резистор 10k
• 1N4007 диод
• 2x транзистор BC547B
• 2x транзистор BC557B
• TIP31A транзистор
• 12V 1A адаптер за стена

Стъпка 2: Изграждане на сандък - стоманената рамка

Сандъкът е 30см голям куб, изработен от стоманени тръби и дървени панели. В гаража намерих хубави квадратни тръби с размери 20х20 мм със стени с дебелина 2 мм. Стените трябва да са достатъчно дебели, за да се заваряват и да се пробиват отвори с резба за болтове М3. 2 мм е идеалната дебелина за това. Разбира се, можете да използвате всякакъв вид стоманени тръби за това, ако имате по -добри идеи.

Най -елегантният начин за изграждане на рамката е да направите два квадрата с размери 30x30cm и след това да свържете тези два квадрата, като използвате 26см (30 - 2*2) тръби. За да направите квадратчетата, нарежете дългите стоманени тръби по диагонал на осем парчета. Краищата на парчетата трябва да се режат под ъгъл от 45 градуса, обърнати един към друг. Дългите краища на парчето са 30 см. Когато използвате монтиран трион, лесно е да завъртите острието на 45 градуса и да завъртите тръбата след всяко парче. Това губи най -малко материал. След като имате осемте диагонално нарязани парчета, е време да изрежете още четири прави. Тези парчета са с дължина 26 см.

След това накрая изрежете десет парчета от около 6 см от стоманена пръчка 20x4 мм. Това ще бъдат местата за монтаж на дървените панели.

Когато целият метал е готов, е време за заваряване. Най -трудната част тук е подреждането на тръбите, които сте отрязали. Нека започнем с горния и долния квадрат. Вземете диагоналните парчета и ги подредете в квадрат върху парче дърво. Съвет тук е да използвате приблизително квадратна плоча от около 30 см, за да можете да оставите ъглите да паднат по ръбовете, ако ги поставите под ъгъл от 45 градуса в сравнение с дървото. Закрепете ги с някои скоби и се уверете, че металът се допира във всички ъгли, така че електричеството да може да тече от всяко парче към следващото по време на заваряване. Ако никога досега не сте заварявали, сега е моментът да тренирате малко, защото ако го объркате, можете да направите всичко дотук. Както и да е, заварете парчетата заедно в ъглите (аз избрах да го направя от вътрешната страна) и вече сте завършили първата част! Вторият квадрат е по -лесен за очертаване, тъй като можете просто да го поставите върху първия. Заварете и тези заедно. Ако всичко беше наред, сега трябва да имате два еднакви стоманени квадрата.

В този момент ще искате да прикрепите монтажните точки за дървото. Използвах две части за всеки панел на противоположните ръбове на куба. Избрах конкретен модел, така че нито едно парче да не пречи на капака и затова нямаше да се налага да монтирам две парчета на един и същи ръб. Можете да го направите както искате, стига ръбът, където соленоидът ще бъде заключен, да няма такъв.

В този момент взех и шлифовъчен инструмент с прикрепена стоманена четка за почистване на стоманата. Баровете бяха с ръждясали петна и открих, че им придава хубав вид.

За да завършим изграждането на стоманената рамка, трябва само да свържем двата квадрата, които имаме сега. Най -лесният начин е да ги поставите изправени на равна повърхност и да поставите две от 26 -сантиметровите тръби между тях. Допълнителен чифт ръце ще ви бъдат много полезни, когато ги притискате. Заварете това заедно и повторете за другата страна.

Ако всичко е наред, стоманената рамка трябва да е свършена досега!

Стъпка 3: Изграждане на сандък - страни и капак

За да завършим сандъка, трябва да добавим дървени ламперии отстрани. имайте предвид, че електрониката ще бъде скрита в капака, така че ще ви трябва малко повече плоча, отколкото само 6 броя 26x26 cm. В магазина „направи си сам“имаха 122х61 см, което беше перфектно. Избрах малко по -тънко дърво от първоначално предвиденото, но в крайна сметка изглеждаше по -добре от по -дебелото дърво. Когато стоманената тръба е широка 2 см, има заоблени ъгли и стойката е широка 4 мм, ще останете с около 10 мм за панела, като същевременно ще запазите добър външен вид. Плочите, които открих, бяха с дебелина 9 мм, така че беше перфектно.

Нарежете плочите на шест панела с размери 26х26 см. Ако вашата заварка е малко голяма, ще трябва да отрежете ъглите. Когато разполагате с плочите, поставете ги в рамката. Удобно е да маркирате кой къде отива. В средата на дървото маркирайте мястото, където ще бъдат двете дупки. Поставете дървото в рамката на съответното му място и пробийте отвора за болта. Имах болтове М6, но всеки болт е добър. По -големите болтове могат да му придадат по -смел вид, но дори M3 може да го държи добре заедно. Уверете се, че болтовете не са твърде дълги, тъй като те ще изпъкнат в рамката. Тук ще поставите нещата си, така че когато стърчат дълги болтове, това ще бъде малко неудобно. Ако сте използвали същите размери на материала като мен, 20 мм болт трябва да бъде това, към което се стремите. Когато дупките са пробити, можете да монтирате плочите, но не забравяйте да изчакате да закрепите нещо, преди капакът да приключи, няма да искате да се заключите!

За капака започваме с една от плочите, които изрязахме отстрани. Идеята е капакът да се превърне в калъф за електрониката. В магазина „Направи си сам“също намерих парче дърво 22x30 мм, което би направило идеалния дистанционер. Той осигурява три сантиметра, където можете да скриете електричеството си. Преди да залепим тези върху капака, трябва да направим дупки в дървото. Всички те са кръгли дупки, с изключение на тази за дисплея. За кръглите използвайте бормашина. За справка за размера използвайте схемата в горните изображения. За дисплея можете да използвате или електрически мозайката, или фреза, ако искате да бъдете по -точни. След като всички отвори бъдат изрязани и пробити, можете да залепите парчетата дърво отстрани на панела, в изправено положение! Също така внимавайте, че соленоидът ви все още се побира в останалото пространство. Когато всичко е залепено, направете точните измервания и изрежете още един панел от дърво до тези размери. Вече ще искате да го завиете в долната част на дървените дистанционни елементи, така че да можете да изрежете ъглите на едно ниво с ъгъла на панела, с който сте започнали.

Сега трябва да направим бутоните за сензора за налягане и бутона за действие. Искаме да скрием действителния бутон от потребителя, така че ще ги монтираме под капака, вътре в отделението за електроника. Просто отрязах няколко малки парчета дърво от остатъчния шперплат, за да служат като дистанционери. Запояйте бутон върху печатна платка и го завийте върху парчетата дърво, които са залепени към долната страна на капака, като се уверите, че бутонът излиза точно в центъра на отвора. Сензорът за налягане е малко по -различен. За тази цел използвайте и две дистанционни части, залепени за капака, но вземете трето парче, за да направите мост над отвора. Залепете сензора точно в центъра на отвора.

За да управлявате бутоните през капака, би било идеално да отпечатате нещо 3D. За съжаление нямах време за това, затова импровизирах. Можете да правите каквото искате, но съвет тук е, че имате нужда от нещо, което да блокира изпускането на бутона от двете страни. Използвах скъсени болтове с гайка, разрязана наполовина на единия край и го покрих с нещо, което намерих да лежи наоколо.

Следващото нещо, което трябва да монтирате, е соленоидът. Всеки соленоид е малко по -различен, но най -лесният начин за монтиране на повечето соленоиди е да сложите дървесина между тухлата и капака, докато тя точно се изплъзне зад рамката, но и достатъчно далеч назад, за да не докосва дървото, когато е удължено. За мен това беше 6 мм. След това отново трябваше да смила малко стомана, защото в крайна сметка все още не беше достатъчно далеч. Вероятно трябваше да имам около 7 или 8 мм.

Капакът вече е направен предимно и трябва да се добави само електрониката. Това е подходящият момент първо да прикрепите капака към рамката. Опитайте се да получите някои малки панти в местен магазин, те не трябва да са по -големи от стоманените тръби (~ 18 мм)! В зависимост от размера и качеството на тези панти, можете да използвате две или три. Маркирайте позицията им на рамката и на капака. Сега вземете допълнителен чифт ръце, които ще държат капака на място, докато маркирате къде да пробиете дупки. Отворите в стоманената тръба трябва да бъдат с резба, за да можете просто да завиете болт, без да се притеснявате как да го закрепите. Когато пантите са прикрепени към рамката, върнете тези допълнителни ръце и завийте капака на пантите с помощта на някои малки винтове. Тъй като трябва да работите върху капака по -късно, можете да изчакате и с тази стъпка, докато всичко приключи.

Сега сме готови да работим по електрониката!

Стъпка 4: Електрониката

Веригата се състои от пет отделни вериги. Повечето от тях са доста ясни: обикновен светодиод с резистор или бутон, свързан към щифт на Arduino. Двете по -сложни схеми са тези, които управляват дисплея и заключването на соленоида.

Дисплеят има 15 отделни щифта, които трябва да бъдат задвижвани. Основният Arduino може да управлява най -много 19 пина. Имах нужда от още 5 щифта за останалата част от дизайна, така че нямах достатъчно време. Намерих решението в използването на I2C задвижван I/O разширител, MCP23017. В комбинация с библиотеката Adafruit за това устройство, той е наистина лесен за използване. Частта от веригата, която е свързана към щифт GPA0, се използва за редуване между двата общи анода на дисплея HDSP-A22C. Когато е високо, той задвижва символ 1, а когато е нисък, задвижва символ 2. Недостатъкът на използването на този разширител е, че той записва към изходните щифтове веднага след като се запише байт. Това предизвика призраци. За съжаление не успях да разреша това с хардуер, затова използвах софтуер, за да заобиколя проблема.

Тъй като соленоидът, който използвах, се задвижва от 12V (за което можете просто да използвате всяко 12V захранване, включете го в Arduino и запойте проводник към него), имах нужда от усилвателна верига (Darlington), за да го задвижвам с щифт Arduino. Също така не забравяйте диод за потушаване на пикови токове, генерирани от електромагнитите в соленоида!

Когато запоявате веригите, имайте предвид къде ще ги поставите. Запазих малка рамка около всичките си дъски, за да мога да ги завинтвам върху някои дистанционни парчета (остатъци от страничните панели), залепени за капака. За светодиодите можете да запоите проводник с резистор директно към светодиода и да използвате термосвиваеми тръби, за да го прикриете и да се уверите, че не се счупва. Използвайте горещо лепило, за да предпазите всички проводници, запоени директно към дъската, да не се скъсат.

След като всичко е запоено, е време да свържете всичко! Получих няколко женски заглавки, за да разширя релсите 5V и GND, така че не е нужно да запоявам всичко заедно и така лесно мога да разкача или да сменя нещо, ако се счупи. Ако сте използвали подобно парче дърво за страните на капака като мен, ще забележите, че няма повече място за включване на нещо към Arduino. Най-простото решение за това е просто да огънете щифтовете под ъгъл от 90 градуса и да ги включите по този начин.

Последната част е най -простата и е да качите кода.

Стъпка 5: Кодът

Целият код е направен с помощта на PlatformIO. Ако не сте запознати с това, можете просто да го копирате и поставите в скица на Arduino. Ако сте, можете просто да изтеглите програмата и да я качите на вашия Arduino. Кодът може да бъде намерен на моя Github. Огледайте се в раздела за конфигуриране на програмата и променете стойностите, както сметнете за добре (особено интересни са щифтовете и комбинацията). Комбинацията по подразбиране е 43 - 50 - 99.

Стъпка 6: Довършителни щрихи

След като всичко е направено и монтирано и започва да работи, ние сме готови да добавим последните части от детайлите, които ще позволят на всичко да работи.

За да предотвратите падането на капака през рамката, можете да монтирате две блокиращи плочи, монтирани отстрани на капака. Използвах намерена стоманена пръчка с размери 25x4 мм, нарязах я на парчета с дължина около 8 см, пробих дупки в тях и ги завинтих на капака.

Друго, което добавих към капака, беше дръжка - доста полезна, ако някога искате да я отворите. Трябваше да пробия дълбоко в страните на капака, за да го монтирам, но се оказа страхотно.

Друго важно докосване е да добавите малък акорд, за да предотвратите падането на капака твърде назад и да повреди пантите. Моето решение беше да използвам винтови куки на капака и от вътрешната страна на раклата, където мога да прикрепя акорд.

За да получите енергия вътре в капака, пробийте малък отвор в един от ръбовете и го изрежете отгоре. Поставете винт в друг ръб и завъртете акорда към винта, за да предотвратите случайно някой да извади захранващия акорд и да ви заключи завинаги от сандъка.

И накрая, може би сте забелязали, че все още не можете да затворите капака. Това е така, защото по пътя има ядки. Просто отсечете малко дърво тук, за да направите място за тези ядки.

И това е! Ето как можете сами да възпроизведете дигиталния сандък със съкровища! И не забравяйте да носите подходящи предпазни средства, когато използвате опасни електроинструменти!