Гигантски цветен балон с чувствителност към налягане - Spectra Bauble ™: 10 стъпки (със снимки)

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

Един приятел искаше забавна светлина за парти и по някаква причина това ми дойде на ум:

Гигантска мека балонна топка, която при натискане променя цвета си и създава звуци

Исках да направя нещо оригинално и забавно. Той използва сензор за въздушно налягане, за да определи колко балонната част е смачкана и е доста чувствителна. Той е програмируем, така че може да има интересно поведение, като да седите тихо, карайки колело през дъга от цветове, докато някой не натисне топката, след това може да промени цветовете или дори да играе игра, като например потребителят да се опита да съответства (чрез натискане/натискане) на показания цвят върху един или повече от светодиодите. Бъдещите допълнения биха могли да включват чип за откриване на движение, така че да започне да издава шум и цветове, когато някой се движи наблизо, и малък двигател за надуване, тъй като балонната част може да се изпусне за няколко/няколко дни.

Опитах няколко варианта, преди да се спра на този дизайн и няколко от снимките ще намекнат за това, но ще се съсредоточа върху направата на окончателната версия.

Също така, направих много от сградата, преди да мисля да направя Instructable за нея, тъй като видях конкурса Make It Glow чак по -късно. Нямам толкова снимки, колкото бих искал, но ще се опитам да обхвана ключовите моменти в изграждането му, за да можете да направите сами. Така или иначе е по -добре да имате достатъчно разбиране, че можете да го „окрилите“по време на изграждането и да знаете къде са границите, за да можете да изграждате, без да следвате робски рецепта.

Името е само за забавление, Spectra Bauble ™.

Стъпка 1: Части и инструменти

Инструменти

• отвертка
• лентов трион или трион за справяне
• рутер (не е абсолютно необходимо)
• поялник и спойка
• ножици
• владетел
• 3D принтер (можете да направите LED държача и по друг начин; вижте по -долу)
• свредло и набор от свредла
• файл
• Битове на Forstner
• Химикалка (сребърно мастило)
• компас (за начертаване на кръгове)
• резачка за тел и стрипер
• клещи и някои втулки (не са абсолютно необходими)
• спрей върху лепило
• двустранна касета
• Dupont кримпване и кримпване (напр. PA-09, но има много други опции; вижте тази друга инструкция)
• някаква въздушна помпа с голям обем
• Вазелин (за въздушни фуги)
• принтерът е полезен за отпечатване на някои шаблони, но не е от съществено значение

Части

* Включвам цените, ако ги имам под ръка

* Не винаги имам връзката за точния артикул, който използвах, но може да свържа подобен елемент, използвайки „като този“или „напр.“

• 5 пръстена адресируеми светодиоди (но наистина можете да използвате всякакъв асортимент от светодиоди WS2812) $ 8,55
• Сензор за налягане MS5611 (BMP280, $ 0,69, трябва да бъде спад в замяната, но малко по -малко чувствителен) $ 4,72
• тръби, ~ 50см
• конектор за маркуч (като този "съединител за маркуч за пагодни съединения")
• игла за вмъкване на въздушна топка (идва с 60см/среден балон/топка-но не с 120см)
• захранване 5V, 6A, 30W $ 5.50
• тел за хляб
• малка дъска (като тази) $ 1
• многожилен проводник, да речем 22 или 24AWG
• малък високоговорител (спасих го от високоговорител, който намерих дрънкан на улицата)
• Arduino Pro Mini (например atmega328, но аз в зависимост от вашата програма, може да бъде и atmega168, или още по -добре безжична платка като ESP8266) ~ $ 2
• захранващ кабел със щепсел за стена (намерен в моята колекция от боклуци)
• конектор с винтова клема (като този)
• кръгла женска глава
• фалшива вълнена кожа (от местния магазин за тъкани) ~ 5 долара
• фалшива кожа (от местен магазин за кожа) ~ 3 $
• MDF плоча ~ $ 5
• винтове за дърво
• херметически затворен контейнер (използвах стара бутилка с витамини с плътно затварящ се изскачащ връх)
• уплътнител (вероятно лепилото също би работило, но случайно имах уплътнител)
• няколко стари тапи за бутилки вино
• пластмасова кофа ~ 3 $
• големи хлъзгави топки (опитах и 60см/М и 120см) ~ 10 $
• еластичен шнур, диаметър ~ 3 мм x 1 метър ~ $ 1
• метални винтови куки
• парче супер еластична тъкан (току -що потърсих в местния магазин за тъкани, но това може да работи още по -добре) Най -скъпата част! $ 14

/////////////////////

И така, колко струват всички части заедно? Може би от порядъка на $ 75, което не включва нещата, които открих в купчините си боклуци/съкровища-тапи, захранващ кабел, високоговорител, тръби, въздушен конектор, херметически затворен контейнер, проводници, винтове, уплътнител-всичко това може да добавете още около 15 долара, ако сте закупили нови.

Стъпка 2: Камера на сензора за налягане

Трябваше някак да имам свързан сензор за налягане към топката. Обмислях други варианти, като например усещане на натиска на долната повърхност на топката, натискаща върху някакъв сензор, или разполагането на сензора вътре в топката или върху повърхността на топката, но най-разумният вариант, който открих, беше да прикрепя отделен въздух- плътна камера със сензор в нея към топката чрез тръба.

Камарата

Всъщност прекарах доста време в 3D отпечатан дизайн на камера под налягане, който теоретично щеше да работи, но се сблъсках с запечатването му и след това просто реших да отида мано-а-мано с купчината си боклуци и да използвам всичко, което имах под ръка, който беше стар контейнер за витамини с херметически затворен капак, който издава „поп“звук, когато го сваляте.

Включени са и някои снимки на изхвърлената 3D печатна камера, част от невидимата работа за „провал“, която влиза в почти всеки проект.

Строителство

Две дупки, пробити в контейнер за витамини, един за проводници (захранване и данни), един за съединител за тръби.

Проводниците и съединителят бяха залепени с някакъв подводен уплътнител, който имах под ръка, но вероятно бихте могли да използвате силикон или нещо, което би било херметично и да не се образува пукнатина между интерфейса на уплътнителя и контейнера след продължително огъване напред-назад (какво се случва, когато сте играя по време на строителството и тестването).

Отрязах витаминната тръба до минималната достатъчна дължина, така че проводниците и сензорът все още ще се поберат вътре, тъй като знаех, че пространството ще бъде ограничено в окончателната конструкция.

Притиснах съединителите на Dupont към проводниците, за да мога лесно да включа или сензора за високочувствително налягане MS5611, или BMP280 по -евтиния (все още нямам време да тествам BMP280 за съжаление).

Направете проводниците достатъчно дълги, за да можете лесно да прикрепите сензорната платка извън контейнера, след което натъпчете всичко и поставете капачката.

Тръбите, показани на снимката, бяха само за първоначално тестване и по-късно бяха заменени с много по-голяма дължина, може би 30-40 см, така че можете да задържите балонната част и да залепите края на иглата на тръбата в балона, без да се налага да работите в тесния пространство на контейнера с кофата.

Стъпка 3: Основа

Първоначално мислех просто да използвам разтегливата тъкан, за да задържа частта на балона върху някаква платформа, вероятно направена от стиропор, така че цялата конструкция да може да бъде монтирана на стената (това все още е възможно за различна версия). Въпреки че си представях, че тъканта е „невидима“, тъй като тя се простира, се преподава навсякъде, в действителност тя се натрупва. Ако основата беше огромна, можете да разтегнете тъканта отстрани и тя нямаше да се натрупва, но исках да избегна огромна основа. Имах идеята да увелича периметъра на основата, за да поема хлабавостта на тъканта, като я направя някаква набраздена/звездна (вижте снимки на картонен прототип с 5 издатини) и този вид се получи, но накрая реших да направя тежка основа с кофа.

В бетонната част на магазина за хардуер открих една много евтина, ужасно миришеща на пластмаса кофа, която беше почти перфектна (и само ~ 3 $). Първоначално изсипах куп стара мазилка от Париж на дъното, за да направя тежка основа и това щеше да е краят на основата, но старата мазилка така и не се постави и просто трябваше да направя голяма кал, подобна на глина изкопайте от кофата. И така, още един провал.

Снимки на 5-лобови картон и гипсова грешка, включени по-горе.

Като се замисля, ми хареса идеята за отделяща се база и също не чак толкова тежка. Реших да опитам MDF.

За да не се налага да работя в рамките на кофата, отрязах дъното на кофата и разработих система за прищипване на основата до дъното между две парчета MDF. Кръгло парче MDF, малко по -голямо от отвора в дъното на кофата, се завинтва върху останалите части на основата отдолу, така че притиска кофата плътно, достатъчно, за да можете да носите цялата конструкция до кофата и основата ще чакай.

Други строителни бележки:

Кофа за рязане:

Погледнах къде мога да отрежа кофата и да оставя достатъчно място за електрониката под долния радиус/повърхността на балона, докато се натиска надолу. Начертах линия от външната страна на кофата на тази височина със сребърен маркер (тъй като кофата е черна) и използвах резачка за кутии/помощен нож, за да прорязвам (внимателно) кофата. Пластмасата беше много мека и мина доста лесно.

Рязане на MDF:

Поставих отрязаната кофа върху MDF и нарисувах около вътрешното дъно на кофата къде да насоча канал, в който може да седне долният ръб на кофата. Това вероятно не е абсолютно необходимо, тъй като козината ще покрие този ръб, но аз мислех, че изглежда по -хубаво.

Основата е направена от три диска от MDF, два под долния ръб на кофата и един вътре в кофата, който притиска кофата към другите две части. Долните две са с малко по-голям диаметър от дъното на кофата-това е произволно, но ги направих с няколко см по-големи въз основа на това, което смятах, че ще изглежда добре. Те наистина могат да бъдат с всякакъв размер.

Нарязах MDF с малка лента (която получих за $ 20!) И насочих горния видим ръб кръг, отново не е абсолютно необходим, но мисля, че изглежда по -хубав. Можете да отрежете MDF с трион за справяне; добра тренировка за ръце.

Направих долния ръб на MDF "pincher" диска, така че той беше малко по -скоро с форма на клин, който отговаряше на наклонените страни на кофата, когато се завинтва. Вероятно не е критично, но мисля, че помогна за центрирането на вътрешния MDF диск малко по -лесно.

Можете да видите на една от снимките как долните стени на кофата леко се изпъкват, докато вътрешният диск за притискане на MDF се притиска надолу, заключвайки кофата върху основата.

Стъпка 4: Крака за основата

Тъй като реших да прокарам захранващия кабел отдолу, а не отстрани, исках да добавя няколко крака, за да повдигна малко цялата конструкция, за да дам на кабелното помещение да излезе. Използвах стар корк и няколко винта, за да направя три фута (три точки определят равнина, така че да не се клати).

Тук нямаше нищо сложно:

- нарязайте корка на три равни части с нож

- измерва всяка секция и я подава, докато всички те са на еднаква височина

- пробийте внимателно отворен отвор внимателно през центъра на всеки корк

- завинтва се в долната плоча на MDF на 120 ° една от друга, като се използва шаблон, отпечатан на хартия

Стъпка 5: LED държачи

Прекалих малко по тази част, тъй като имах много визии за вариации на осветление и исках нещо общо. В крайна сметка получих нещо полуродово, на което можете да регулирате въртенето и ъгъла и което се вкарва във всяка 10-милиметрова дупка (използвах бита Forstner, за да направя много чист отвор). Имах други дизайни, при които светодиодите се плъзгаха по шина или правеха други неща, но започнаха да отнемат твърде много време. Всъщност не е нужно да имате този държач, вероятно бихте могли да отрежете дъното на хартиена чаша и да поставите LED пръстена върху него, след което да залепите края на чашата надолу.

Снимка на някои от многото неуспешни версии. Сигурно съм имал 20-30 версии и различни геометрии, но накрая избрах разделената основа, която притискаше хомота. Може да е по -добре, но работи добре.

За настройките на принтера вижте снимките.

Най -малката част от светодиодните стойки щракват на мястото си, както е на снимката, и предпазват LED пръстена от клатене.

Тя е плътно прилепнала, за да вкарате светодиода в полукръглото парче иго, но той изчезва (щракнете първо малките части против разклащане).

Стъпка 6: Кожено палто

Тъй като това е тактилна играчка, исках и основата да е нещо приятно на допир, затова реших да използвам изкуствена кожа и изкуствена кожа, бяла, тъй като самото устройство трябва да осигури цвета.

Оставаше ми някаква фалшива козина от друг проект, не достатъчно голяма, за да изрежа необходимото в една лента, затова я нарязах на две части, но не беше трудно да скрия шевовете, като притисна краищата заедно.

Основата покрих с парче картон (от кутия за пица) и напръсках лепило отстрани, след което внимателно нанесох лентата от фалшива бяла кожа. Излезе изненадващо добре и кожата също се приспособи към кривата на горния ръб. Подстригах краищата на кожената лента с помощен нож, след което просто ги дръпнах, за да затворя празнината, тъй като материалът беше доста еластичен. Ставата едва се вижда от разстояние.

Стъпка 7: Включване на електрониката

Често „суша“части по време на процеса, за да се опитам да избегна изненади по-късно, че нещо няма да се побере или няма да има хлабина или няма да изглежда правилно или каквото и да било. Мисля, че това е добър навик, когато правите неща, тъй като помага да се избегнат много грешки.

Запоях някакъв проводник с манометър 24AWG (22?), Който открих в кутията си с произволен проводник към захранващите връзки на светодиодите. Запоях няколко кръгли женски конектора на щифта към входните и изходните канали за данни. Исках да имам някаква способност да премахвам светодиодите, без да ги свързвам с голяма бъркотия от проводници. Това решение не е страхотно, но работи. Всеки пръстен има +/- захранване плюс връзка за вход/изход на данни. Жълто-кафявите проводници (вижте снимките) са захранването, а лилавите (проводниците на платката) се свързват от Arduino на макета чак до последния светодиоден пръстен чрез свързване на маргаритка от един пръстен към следващия с един лилав проводник IN гнездото от последния светодиод и един лилав проводник, идващ от конектора OUT. Използвах женските кръгли щифтове на входа/изхода, така че проводникът на платката да приляга плътно. Последният светодиоден пръстен във веригата няма проводник, свързан към неговия OUT извод.

Светодиодните пръстени не отнемат огромно количество енергия, но това са 5 x 16 = 80 светодиода и общо взето изчислявах до максимум 4А при всички на пълна мощност (очевидно всеки е около 50 mA при пълна мощност, в сравнение с подобен продукт https://www.pololu.com/product/2537). Следователно 6A захранване. Тъй като мощността отиваше към всеки светодиоден пръстен поотделно, мислех, че 24AWG ще бъде достатъчно (сравнете с рейтингите за мощност за различни AWG https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm). Използвах малко по -дебел проводник (мисля, че беше 22AWG) от захранването към съединителния блок, който разпределяше мощността към светодиодите, тъй като имаше по -малко проводници, повече ток на проводник. Не бях изключително предпазлив, тъй като не планирах да пускам всички светодиоди на пълна мощност за значителен период от време. Предполагам, че ако по този начин искате да го пуснете, може да искате да проверите по -отблизо проводника, за да видите дали поддържа този ток, без да прегрява.

Отпечатах облекчение на напрежението на захранващия кабел от Thingiverse, "rtideas"

Завих захранването 5V 6A с два малки винта. Първото захранване, което използвах, се взриви, тъй като някои проводници се скъсиха, тъй като кабелите на захранващия кабел не бяха здраво свързани, така че бях по -внимателен, след като поръчах заместващо захранване. Наистина стегнах входните и изходните захранващи проводници към това захранване.

Използвах съединителен блок, за да пренеса 5V захранването към светодиодите и към платката, за да имам облекчение на напрежението между захранването и компонентите и един вид разпределителна точка за захранването, различно от директно от захранването (може би не е абсолютно необходимо).

Планът има парче двустранна лента, за да го държи на място. Може ли да се отпусне при много горещ климат? Държи се доста добре за мен.

Бележки за окабеляване:

Окабеляването на MS5611 не е напълно очевидно-с библиотеката, която е използвана, той очаква, че неговият SDA пин е свързан към A4 на Arduino и че SCL е свързан към A5 на Arduino.

За съжаление схемата на свързване е малко грозна, но исках поне да сложа някаква диаграма.

Стъпка 8: Защитен и разпръскващ плат щит и монтажен балон

Харесва ми външният вид на топката без плат, но има някои проблеми с това:

- може просто да се избута, което би изтръгнало тръбата от нея

- на място за парти/игра, където хората могат да се увличат, като натискат нещата в топката, това увеличава риска топката да бъде пробита.

- светлините не са толкова разсеяни … което всъщност не е проблем, просто избор на естетика и в двата начина може да бъде добър

Представях си супер разтеглива материя, която ще премине гладко по нея, но в действителност тъканта от долната страна се нагъва. Възможно е чорапогащният/найлоновият плат да се разтегне повече и да се натрупа по -малко, но нямам това под ръка. Бих могъл да изрежа тъканта като баскетболна топка според мен и да я зашия по тези шевове, за да се оформя по форма на балона, но тогава има грозни шевове, макар че потенциално да направя това в долната част, където тъканта е сгъната, може да бъде хубаво решение. Нямах време да опитам това и реших да издърпам плата надолу, като добавих втулки от долната страна и ги издърпах към основата с метални куки. Визуално не е страхотно, но проходимо, когато се гледа от малко отгоре.

Мислех да разсея светодиодите с това специално пластмасово фолио, направено за разсейване на светлината в светлинни кутии (вижте снимки), но реших, че балонът плюс платът го направи достатъчно дифузен.

Добавяне на тъканта:

- нарязани тъкани до приблизително квадратна форма

- маркирани 8 приблизително еднакви точки по окръжност, изместена от ръба с няколко см (за придаване на точки на закрепване малко буфер срещу изтръгване)

- поставете втулки (след много опити и грешки, за да намерите начин да ги накарате да прищипят тъканта); използвал пръстен от тънък картон, за да помогне за по -доброто прищипване на тъканта.

- драпиран плат, центриран, над кофа

- поставете надут балон върху кофа с плат

- еластичен шнур с резба през отвори и го завъртя около балона (трудно е да се направи като един човек)

- затегнат и завързан кабел

След това е само въпросът да поставите иглата на балона (поставете малко вазелин върху нея, за да уплътните съединението от течове; също така и за капачката на контейнера с витамини), след което да поставите балона върху кофата и да посегнете надолу, за да приберете еластичния шнур върху металните куки които стърчат около основата.

Това закрепва балона надолу, така че да не може да бъде изтласкан от потребителя, но оставя достатъчно еластичен наклон, който лесно може да се откачи и също така може да издържи на тежки натискания на пияни гуляйджии или луди деца с високо съдържание на захар.

Забележки с балон:

Трудно го надух. Първо очевидно нямаше дупка и затова много внимателно пробих дупка там, където трябваше да бъде, с голяма игла (диаметър ~ 1 мм). Тогава имате нужда от някаква помпа с голям обем, за да я надуете. Случайно имах въздушен компресор. Мисля, че с помпа за велосипед ще отнеме безкрайно дълго време, за да се надуе (поне час).

Стъпка 9: Софтуер

Това е всичко.

О, софтуер. Направи го жив.

(на тази последна снимка на монтажа в кофата може да забележите допълнителен чип, окачен на проводници от макета. Това е аудио усилвател, PAM8403, който тествам. Можете да получите звук от високоговорителя без него, но усилвателят го прави много по -силен. Работи, но с ужасен шум (без съмнение предвид ситуацията с окабеляването), така че засега не го описвам). Видеоклипът в горната част на тази стъпка показва звука без PAM8403 и можете да видите, че е доста силен.

Мозъкът на Spectra Bauble е Arduino Pro Mini 368.

Кодът е „в процес на работа“. Имах само време досега да кодирам това поведение:

Когато включите захранването, той издава своеобразен звуков сигнал R2D2. Когато натиснете топката и налягането се повиши, тя излъчва тон, чиято височина се увеличава с натиска на топката. Когато достигнете определено максимално налягане, светлините стават неистов, създавайки случайни ярки светкавици и накрая свирят вълк. Идеята зад макс. спусъкът за натиск беше да предпази хората от натискане толкова далеч в балона, че може да се пробие. И така, някои леко отрицателни отзиви.

Благодарение на Connor Nishijima за звуковата библиотека на Arduino (и звукови ефекти), която ви позволява да извеждате звук от високоговорителя без допълнителен хардуер. Светодиодите се управляват с библиотеката Adafruit_NeoPixel.h, но вярвам, че има и други libs, които също ще работят (libs за WS2812 LED). Чипът за налягане се контролира с MS5611.h lib.

Кодът, показан във видеото, е прикачен.

Има много поведения, които могат да бъдат програмирани, някои от идеите, които имах, „todo“:

- натиснете модел на натиск, за да отключите тайни цветни дисплеи или използвайте шаблон за натискане на потребителя, за да превключите поведението

- промяна на поведението/реакцията с течение на времето, така че потребителят да не се отегчава или да „разбере“

- въртене/въртене: светлините се въртят на отделни пръстени един по един и „предават“светлината на следващия пръстен

- повишаване на свръхчувствителността само към атмосферни промени (така ще трепне; вероятно ще се разшири цветовата гама)

- забавяне на реакцията (повече объркване/неочаквано поведение, за да поддържа взаимодействието свежо)

- режим на игра:

- мига цвят и потребителят трябва да натисне с правилното налягане, за да съответства на цвета

- потребителят трябва да следва цвят (някои пръстени показват целевия цвят, други показват текущия цвят на натиска на потребителя)

- изберете любим цвят от размахването на цветовете, след което следващото светлинно шоу ще бъде в този цвят

-цветът отскача между противоположните пръстени и ако потребителят „удари“в средата (времето), тогава изпълнява ново поведение

- повтаря потребителското въвеждане, примамва потребителя да играе с различни модели на въвеждане

- може ли сензорът за налягане да улови викането?

- по подразбиране на „дишаща“светлина, от време на време мига, за да привлече вниманието; ако добавите радарни чипове, реагирайте, когато хората се приближат

Стъпка 10: Това е всичко, което тя е написала

Значи това е. Не е толкова направено, колкото бих искал, но изчерпах навреме.

Бих искал да добавя усилвател, за да направя звука по -силен (макар че звукът, използван от по -малката топка, напомпана до същия размер, беше много по -силен … Мисля, че допълнителната гума в голямата топка заглуши звука значително).

Имам mp3 дъска и бих добавил звукови ефекти или музика от говорими думи.

Исках да добавя радарни чипове (RCWL-0516), за да знае кога някой е наблизо и да започне да действа.

Имам малка помпа от кръвно налягане и исках да добавя това към веригата на балонните тръби, така че Arduino да може да я включи, за да надуе балона, ако измерва твърде голям спад на налягането (дефлация на балона).

Мислех да го използвам като контролер за други неща, като малък огнехвъргач, направен от изпускател за напояване на растенията, като размерът на пламъка е свързан със стойността на налягането, или домакински предмети като светлина или стерео система за контрол на силата на звука

Звуковият изход също може да бъде насочен чрез Bluetooth към външни високоговорители.

Топката трябва да се надуе до над 1,2 метра, но все още не съм го пробвал. Може да е интересно преживяване.

Толкова много идеи и толкова малко време..

Е, тук има поне нещо. Опитай.

Специални благодарности на Том, че тества Bauble и показва колко забавно може да бъде.:)