Geek Spinner: 14 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Máy quay thần tài rất thú vị và bạn có thể tìm thấy một cái ở bất kỳ quầy thanh toán nào với giá chỉ vài đô la những ngày này, nhưng nếu bạn có thể tự xây dựng thì sao? Và nó có đèn LED? Và bạn có thể lập trình nó để nói hoặc hiển thị bất cứ điều gì bạn muốn? Nếu điều đó nghe có vẻ thú vị, thì ĐÂY LÀ DỰ ÁN DÀNH CHO BẠN.

Tôi luôn quan tâm đến việc sử dụng đèn LED nhấp nháy để thu hút trẻ em quan tâm đến lập trình. Dự án đơn giản nhất với vi điều khiển Arduino là bật và tắt đèn LED. Sau đó, bạn giúp họ xem một đèn LED có thể nhấp nháy nhanh như thế nào trước khi có vẻ như nó đang bật liên tục (khoảng 12 mili giây). Sau đó, bạn lắc qua lại đèn LED và bạn có thể thấy nó nhấp nháy lần nữa! Hiện tượng này được gọi là "sự bền bỉ của tầm nhìn" (POV) và là cách dự án này hoạt động. Nó có thể dẫn đến các cuộc thảo luận về cả cách hoạt động của mắt và máy tính nhanh đến mức nào.

Dự án này sử dụng vi điều khiển 8 bit có thể lập trình, tám đèn LED và một ô đồng xu. Nó quay bằng cách sử dụng ổ trượt ván tiêu chuẩn và sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall và nam châm để xác định chuyển động quay. Nó được làm bằng cách sử dụng các bộ phận xuyên lỗ thân thiện với người mới bắt đầu và có thể được lập trình bằng môi trường lập trình Arduino. Nói đủ rồi, bắt tay vào làm thôi…

Bước 1: Thu thập các bộ phận, công cụ và nguồn cung cấp

Bạn luôn cảm thấy bực bội khi đi được nửa chặng đường của công trình xây dựng và thấy mình đang thiếu thứ gì đó. Đây là những phần tôi đã thử và thấy hoạt động tốt. Thay thế có rủi ro của riêng bạn:

Hóa đơn vật liệu =================

• 1 ea, PCB màu tím, được sản xuất tại Mỹ bởi OSH Park
• 1 ea, Attiny 84, Atmel ATTINY84A-PU,
• 1 ea, Công tắc xúc giác, TE 1825910-6,
• 1 ea, Trượt chuyển SPDT qua lỗ, C&K JS202011AQN,
• 1 ea, giá đỡ pin, Linx BAT-HLD-001-THM,
• 8 ea, 3mm LED đỏ 160 Mcd, Wurth 151031SS04000,
• 8 ea, 330 ohm 1 / 8W, Stackpole CF18JT330R,
• 1 ea, 0,1 uF giới hạn, KEMET C320C104M5R5TA,
• 1 ea, Công tắc từ, Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP,
• 1 ea, 608 Vòng bi trượt ván,
• 1 ea, nam châm đất hiếm nhỏ 2mm x 1mm,
• 2 ea, mũ in 3D (đính kèm file STL).
• 1 ea, pin CR2032, Panasonic BSP hoặc tương đương,

Công cụ và Nguồn cung cấp: Đối với các hội thảo của tôi, tôi sử dụng ToolKit dành cho người mới bắt đầu của SparkFun có mọi thứ bạn cần ngoại trừ nhíp:

• Sắt hàn.
• Dây hàn
• Máy cắt phẳng (Tôi thích chiếc Hakko CHP170 $ 5!)
• Bím tóc rũ rượi
• keo siêu dính

Lập trình Attiny (Bước 4, không bắt buộc nếu bạn mua cái này dưới dạng bộ):

• Arduino (vui lòng tránh hàng nhái giá rẻ của Trung Quốc và hỗ trợ các Nhà sản xuất nguồn mở của Hoa Kỳ).

  • Bảng đỏ SparkFun
  • Adafruit Metro
  • Arduino UNO
• Lá chắn lập trình AVR.
• Bộ điều hợp Pogo (nếu lập trình có cài chip).
• Một USB A-B tiêu chuẩn cho Uno, USB Mini cho Redboard hoặc USB Micro cho Metro.

Một bộ công cụ cho dự án này có sẵn trên Tindie.com (trừ pin). Mua bộ này sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian và chi phí đặt hàng từ một số nhà cung cấp khác nhau và tránh phí bảo hiểm đặt hàng PCB tối thiểu. Ngoài ra, việc lập trình một chiếc Attiny không hề nhỏ, và nếu bạn mua bộ này, nó sẽ được lập trình sẵn. Bạn cũng sẽ giúp tôi phát triển và chia sẻ các dự án khác trong hội thảo của tôi!

Bước 2: Sức đề kháng là cần thiết

Chúng tôi sẽ giả sử bạn có một số kinh nghiệm xây dựng bộ kit. Nếu bạn cần trợ giúp về quá trình hàn, hãy truy cập www.sparkfun.com/tutorials/213 để tìm hiểu kỹ hoặc xem Geek Girl giải thích điều đó tại https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. Tôi cũng có một bộ dụng cụ thích hợp cho người mới bắt đầu tại

Tôi thích bắt đầu với điện trở vì a) chúng có khả năng chịu nhiệt tương đối trong khi bạn đang đi vào rãnh hàn của mình và bàn là sắp đạt nhiệt độ, b) chúng không có cực, vì vậy định hướng là không quan trọng, và c) chúng là thành phần thấp nhất trên bảng để ngồi chặt chẽ khi hàn. Có tám điện trở giới hạn dòng 330 ohm, một cho mỗi đèn LED. Bạn có thể làm một lần hoặc cả tám cùng một lúc.

• Uốn cong các dây dẫn theo chiều rộng của miếng đệm và lắp điện trở vào.
• Lật bảng và hàn các dây dẫn.
• Cắt dây dẫn bằng các vết cắt phẳng.
• Đánh chúng một lần nữa bằng bàn ủi nếu bạn muốn chúng gây ấn tượng với những người bạn sành sỏi của bạn.

Bước 3: Mã?

Nếu bạn mua bộ dụng cụ của tôi, con chip đã được lập trình sẵn và bạn có thể chuyển sang bước tiếp theo.

Có, dự án này cần một số mã. Và, nếu bạn chú ý, ở Bước 1, tôi đã nói với bạn rằng lập trình một chiếc Attiny không hề tầm thường. Tôi sử dụng Arduino, đó là môi trường lập trình, bộ lập trình AVR của tôi và một cái gá chân pogo.

Chip có thể được lập trình trước khi hàn tại chỗ (ảnh 2) hoặc sau khi hàn tại chỗ bằng tiêu đề ISP ở dưới cùng của PCB (ảnh 3). Trong cả hai trường hợp, lập trình như sau:

• Tải xuống Môi trường lập trình Arduino.

• Cài đặt hỗ trợ cho Attiny 85 từ:

  • https://highlowtech.org/?p=1695 (Arduino tí hon)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• Tải lên bản phác thảo "Arduino as ISP": [File] -> [Examples] -> [Arduino as ISP].
• Gắn Tấm chắn lập trình AVR và cắm cáp ruy-băng vào vị trí Attiny84
• Nếu sử dụng Bộ điều hợp Pogo, hãy đặt nó trên tiêu đề ISP trên bảng. Các miếng đệm tích cực và tiêu cực được đánh dấu để bạn có thể định hướng tiêu đề một cách chính xác.
• Nếu sử dụng chip, hãy lắp nó bằng chân một hướng vào đầu nối USB.

• Chọn đúng chip:

  • Arduino tí hon: "Attiny 84 @ 8 Mhz"

  • Attiny Core: "Attiny 24/44/84"

    • Chip "Attiny 84"
    • 8 Mhz (Nội bộ)
    • Lập bản đồ ghim "Ngược chiều kim đồng hồ"
• Chọn Người lập trình, [Công cụ] -> [Người lập trình] -> [Arduino làm ISP]
• Đặt cầu chì lập trình, [Công cụ] -> [Ghi bộ nạp khởi động]
• Tải lên bản phác thảo đính kèm, [Tệp] -> [Tải lên bằng lập trình viên]

Nguồn lỗi lớn nhất mà tôi gặp phải liên quan đến việc không căn chỉnh các chân một cách chính xác.

Bước 4: Chip nó

Bây giờ chip của bạn có mã trên đó, bạn có thể cài đặt nó. Hướng của chip DIP ("gói nội tuyến kép") thường được chỉ định bằng một lỗ liền kề với chân một hoặc một vạch chia ở cuối chip chứa chân một, như trường hợp ở đây.

• Uốn cong các đầu dẫn đến 90 độ bằng cách ấn chúng vào một bề mặt phẳng (ảnh 1 & 2).
• Căn chỉnh chip với ký hiệu trên PCB và lắp chip vào (ảnh 3).
• Hàn một chân trên các mặt đối diện và kiểm tra xem cả chip có phẳng so với PCB và hướng có chính xác không. Nó thực sự khó để sửa chữa sau này. Hãy tin tôi về điều này.
• Khi bạn đã chắc chắn rằng nó đã vào chính xác, hãy hàn các chân còn lại và sau đó cắt chúng bằng phẳng.

Bước 5: Chuyển mạch và tụ điện

Nút nhấn nằm bên cạnh IC và tụ điện ở phía bên kia.

• Đẩy nút ấn vào đúng vị trí (đảm bảo nó nằm đúng hướng).
• Hàn nó tại chỗ.
• Kẹp các dây dẫn ra khỏi mặt sau.

Tụ điện không có định hướng, nhưng nếu bạn đặt mặt viết ra ngoài, những người bạn đam mê của bạn sẽ biết bạn đã sử dụng giá trị nào.

Bước 6: Công tắc và giá đỡ pin

Công tắc đi với mức hướng ra ngoài. Giống như các mặt hàng khác, hàn hai chốt vào, kiểm tra xem nó có nằm phẳng không, sau đó hàn phần còn lại.

Giá đỡ pin có đánh dấu để hiển thị hướng, nhưng nó thực sự không quan trọng. Tuy nhiên, nó sẽ đòi hỏi nhiều nhiệt hơn một chút so với các dây dẫn thông thường và bạn sẽ muốn đảm bảo nó được đặt bằng phẳng để giữ pin ở vị trí (hình 4).

Bước 7: Đèn LED

Không có một dự án tốt nào không bao gồm ít nhất một đèn LED. Điều này có TÁM!

Dây dẫn dài là cực dương (cực dương). Có một dấu "+" trên màn hình lụa và miếng đệm là hình vuông. Nếu bạn làm cả tám cùng một lúc, hãy giữ chúng lại để đảm bảo rằng bạn đã định hướng đúng tất cả.

• Hàn một dây dẫn trên mỗi đèn LED.

• Xác minh hướng và chúng được đặt bằng phẳng (hình 3).

  Nếu không, hãy dùng ngón tay cái ấn vào vỏ và đốt nóng lại dây dẫn cho đến khi nó khớp vào vị trí (hình 4)

• Hàn phần còn lại.
• Kẹp các đầu mối.

Bước 8: Kiểm tra

Tại thời điểm này, chúng tôi vẫn có thể kiểm tra các đèn LED và tắt:

• Lắp pin với mặt dương hướng ra ngoài.
• Bật con quay và sau đó nhấn nút cho đến khi tất cả (hy vọng) các đèn LED đều sáng (xem video).
• Quay con quay và xem hình mẫu. Nếu đèn LED không sáng, đèn LED có thể đã được lắp đặt ngược hoặc đã bị hư hỏng do nhiệt. Hủy hàn nó và đặt một cái mới vào.

Xử lý sự cố:

• Nếu không có đèn LED sáng:

  • Đảm bảo pin của bạn còn tốt và đúng hướng.
  • Bạn đã lập trình chip của mình chưa? Nó có đúng định hướng không? Nó đang trở nên nóng?
  • Các đèn LED có được định hướng chính xác không? Sử dụng ô đồng xu trên các mối hàn led để kiểm tra chúng?

• Nếu công tắc không làm cho đèn LED nhấp nháy:

  • Kiểm tra các mối hàn trên đèn LED.
  • Kiểm tra các mối hàn trên Attiny.
• Nếu vẫn thất bại, hãy chụp và đăng ảnh mặt trước và mặt sau có độ phân giải cao và yêu cầu trợ giúp trong phần bình luận.

Bước 9: Thời gian quay

Vòng bi được giữ cố định bằng cách hàn vỏ vào miếng đệm lớn. Điều này cần sự kiên nhẫn và rất nhiều nhiệt huyết:

• Sử dụng một thứ gì đó giống như đồng xu trên bề mặt cứng để định vị ổ trục.
• Làm nóng cả miếng đệm và vỏ ổ trục cho đến khi bạn thấy chất hàn chảy vào thùng máy (hơi mất công).
• Lặp lại ở phía bên kia.
• Xác minh rằng vòng bi được căn chỉnh chính xác bằng cách quay con quay.
• Lật bảng và hàn hai điểm trên mặt còn lại.

Bước 10: Đây có phải là một cuộc cách mạng?

Để hiển thị thông báo thay vì chỉ các mẫu, chúng ta cần biết vị trí của con quay so với hình tròn. Chúng tôi sẽ sử dụng một cảm biến hiệu ứng Hall và một nam châm. Điều này cũng tương tự như việc động cơ đốt trong biết khi nào cần bắn tia lửa điện để đạt được nhiều công suất nhất. Định hướng và căn chỉnh của cả cảm biến và nam châm là rất quan trọng để điều này hoạt động.

• Chữ viết trên mặt của thiết bị đối diện với ổ trục khớp với màn lụa (ảnh 1).
• Căn chỉnh chiều cao vừa phải trên ổ trục (nơi sẽ đặt nam châm trong nắp).
• Hàn một chì.
• Xác minh chiều cao và độ cao.
• Hàn các dây dẫn còn lại.
• Kẹp các đầu mối.

Nếu bạn đang sử dụng cảm biến Omni-cực, bạn sẽ cần phải tìm ra hướng của nam châm. Cách tốt nhất để làm điều này là đặt một chế độ khác với hình mẫu từ bước trước và sau đó tìm mặt của nam châm bắt đầu nhấp nháy đèn LED (xem video). Dán nam châm với mặt làm việc hướng ra ngoài. Kiểm tra kỹ công việc của bạn.

Bước 11: Đạo luật cân bằng

Nếu bạn cầm con quay lên theo chiều ngang với pin ở trong, bạn sẽ thấy nó xoay xuống mặt pin xuống dưới. Mặc dù tôi đã cố gắng hết sức trong việc cân bằng các thành phần, nhưng nó vẫn bị mất cân bằng. Bạn có thể thêm một số trọng lượng vào phía không pin bằng cách sử dụng đai ốc và bu lông hoặc thêm một số vật hàn vào miếng đệm.

Bước 12: Bạn đang hoạt động

Với nam châm và cảm biến của bạn tại chỗ, bạn đã sẵn sàng để khám phá toàn bộ tính năng tuyệt vời của Geek Spinner. Chế độ của con quay được hiển thị bằng đèn LED sáng khi bật nguồn hoặc sau một lần nhấn nút (D0 - D7). Chế độ được thay đổi bằng cách nhấn nút (xem video).

int mode = 8; // số chế độ có sẵn

// 0 -> văn bản "Hello World!" // 1 -> RPM // 2 -> thời gian tính bằng giây // 3 -> số vòng quay // 4 -> số vòng quay (tổng số) // 5 -> mẫu "lilly pad" // 6 -> hình 1 (trái tim) // 7 -> hình 2 (cười)

Bước 13: Nhưng hãy đợi đấy, còn nhiều thứ nữa..

Các mẫu "trái tim" và "mặt cười" được tạo bằng cách sử dụng biểu đồ cực để cho biết tám phân đoạn sẽ trông như thế nào sau mỗi 5 độ quay.

Bằng tay:

• Tải xuống và in hình ảnh có độ phân giải đầy đủ (hình 1).
• Điền vào các khối để tạo thành hình ảnh của bạn (hình 2).

• Dọc theo đường tròn, bắt đầu bằng 0, tính byte sử dụng black = 1, white = 0;

  Bán kính đầu tiên của trái tim là 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, do đó byte = 0b100000000;

• Tiếp tục cho đến khi bạn hoàn thành (gợi ý, nếu hình ảnh của bạn đối xứng, bạn chỉ cần làm một nửa).
• Dán các byte của bạn vào phần "textAndShapes.h" của bản phác thảo bên dưới "shape_1 " hoặc "shape_2 ".

Sử dụng Python:

• Cài đặt Python.
• Cài đặt thư viện Hình ảnh của Python.
• Tải xuống tập lệnh "readGraph.py" đính kèm.
• Tải xuống hình ảnh có độ phân giải đầy đủ (hình 1).
• Mở hình ảnh trong trình chỉnh sửa yêu thích của bạn (GIMP hoặc MS Paint).
• Sử dụng lệnh "Fill" với màu đen được chọn để tô các đoạn bạn muốn tô sáng (hình 2).
• Lưu hình ảnh trong cùng một thư mục với tập lệnh "readGraph.py" và thay đổi tên tệp trong tập lệnh để phù hợp với nó:

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

Chạy tập lệnh và dán đầu ra vào phần "textAndShapes.h" của bản phác thảo dưới "shape_1 " hoặc "shape_2"

Dù bằng cách nào, hãy chia sẻ sáng tạo của bạn (hình ảnh và mã) trong phần bình luận!

Bước 14: Tín dụng và kết quả cuối cùng

Tôi chắc chắn đã không nghĩ ra tất cả điều này một mình. Không phải bằng một cú sút xa.

• Trải nghiệm thực tế đầu tiên của tôi với POV là với một dự án của Nick Sayer được gọi là POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (Tôi cũng sử dụng là bộ chuyển đổi pogo).
• Ý nghĩ "LED + Fidget spinner = POV" nảy ra trong não tôi sau khi xem Trang web có hướng dẫn của Techydiy
• Bất cứ khi nào bạn có một ý tưởng tuyệt vời, ai đó đã thực hiện nó: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. Hàn gắn bề mặt là điều tôi có thể làm, nhưng không thực sự thân thiện với người mới bắt đầu. Mã của anh ấy cũng có một chút qua đầu của tôi, nhưng tôi đã sử dụng ý tưởng của anh ấy về việc hiển thị RPM và số lượng.
• Tôi đã có thể hiểu và sử dụng các đoạn mã Đồng hồ POV của Reger-men để hiển thị văn bản:

Không có dự án nào là hoàn thành hoặc hoàn hảo. Dưới đây là một số suy nghĩ của tôi về phía trước:

• Số dư: Bảng dữ liệu hiếm khi có thông tin về trọng lượng của các thành phần, do đó, thật khó để đưa ra một phỏng đoán có học về số dư mà không chỉ xây dựng nó. Pin rõ ràng là thành phần nặng nhất. Tôi đã thêm các lỗ trên mỗi đầu để tôi có thể thêm trọng lượng khi cần thiết để cân bằng nó.
• Theo chiều kim đồng hồ? Nếu bạn nhận thấy, văn bản chỉ hiển thị chính xác nếu bạn quay theo chiều kim đồng hồ. Quay theo hướng khác tạo ra một hình ảnh phản chiếu. Việc thêm một cảm biến Hall hoặc nam châm thứ hai sẽ cho phép bạn xác định hướng quay (dự án của Sean đã làm được điều này).
• Màu sắc? Sử dụng đèn LED RGB có thể lập trình sẽ cho phép bạn tạo màu sắc. Tuy nhiên, chúng thường là bề mặt gắn kết.