Geek Spinner: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

تعتبر لعبة Fidget spinners ممتعة ، ويمكنك العثور على واحد في أي مكان لتسجيل الخروج مقابل بضعة دولارات فقط في هذه الأيام ، ولكن ماذا لو كان بإمكانك بناء ملكك الخاص؟ وكان لديها مصابيح LED؟ ويمكنك برمجتها لتقول أو تظهر ما تريد؟ إذا كان هذا يبدو رائعًا ، فهذا هو المشروع المناسب لك.

لطالما كنت مهتمًا باستخدام مصابيح LED الوامضة لإثارة اهتمام الأطفال بالبرمجة. أبسط مشروع باستخدام متحكم Arduino هو وميض LED وإيقاف تشغيله. ثم تجعلهم يرون مدى السرعة التي يمكن أن يومض بها مؤشر LED قبل أن يبدو وكأنه يعمل بشكل مستمر (حوالي 12 مللي ثانية بفواصل زمنية). ثم تقوم بهز مؤشر LED للخلف وللأمام ويمكنك رؤيته يومض مرة أخرى! هذه الظاهرة تسمى "ثبات الرؤية" (POV) وهي طريقة عمل هذا المشروع. يمكن أن يؤدي إلى مناقشات حول كيفية عمل العين ومدى سرعة أجهزة الكمبيوتر بشكل لا يصدق.

يستخدم هذا المشروع متحكم 8 بت قابل للبرمجة وثمانية مصابيح LED وخلية معدنية. يدور باستخدام محمل لوح تزلج قياسي ، ويستخدم مستشعر تأثير هول ومغناطيس لتحديد الدوران. وهي مصنوعة باستخدام أجزاء من خلال الفتحات سهلة الاستخدام للمبتدئين ويمكن برمجتها باستخدام بيئة برمجة Arduino. يكفي الحديث ، فلنبدأ…

الخطوة 1: اجمع الأجزاء والأدوات واللوازم

من المحبط دائمًا الوصول إلى منتصف الطريق وتجد أنك تفتقد شيئًا ما. هذه هي الأجزاء التي جربتها ووجدتها تعمل بشكل جيد. استبدل على مسؤوليتك الخاصة:

فاتورة المواد =================

• قطعة واحدة ، أرجواني ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تم تصنيعها بمحبة في الولايات المتحدة بواسطة OSH Park
• 1 لكل عصام ، Attiny 84 ، Atmel ATTINY84A-PU ،
• 1 لكل جهاز ، مفتاح باللمس ، TE 1825910-6 ،
• 1 لكل جهاز ، مفتاح انزلاقي SPDT عبر الفتحة ، C&K JS202011AQN ،
• 1 لكل جهاز ، حامل البطارية ، Linx BAT-HLD-001-THM ،
• 8 إي ، 3 مم أحمر LED 160 Mcd ، Wurth 151031SS04000 ،
• 8 لكل وحدة ، 330 أوم 1/8 واط ، Stackpole CF18JT330R ،
• 1 لكل جهاز ، غطاء 0.1 uF ، KEMET C320C104M5R5TA ،
• 1 لكل جهاز ، مفتاح مغناطيسي ، Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP ،
• 1 إي ، 608 سكيت برينغ ،
• 1 إي ، مغناطيس أرضي صغير نادر 2 مم × 1 مم ،
• 2 لكل جهاز ، أغطية مطبوعة ثلاثية الأبعاد (ملف STL مرفق).
• 1 لكل جهاز ، بطارية CR2032 ، Panasonic BSP أو ما يعادلها ،

الأدوات والمستلزمات: من أجل ورش العمل الخاصة بي ، أستخدم مجموعة أدوات SparkFun's Beginner's Toolkit والتي تحتوي على كل ما تحتاجه باستثناء الملاقط:

• لحام حديد.
• أسلاك اللحام
• الرقائق ذات القطع المتدفق (أحب حذاء Hakko CHP170 بقيمة 5 دولارات!)
• جديلة Desoldering
• صمغ ممتاز

برمجة Attiny (الخطوة 4 ، غير مطلوبة إذا اشتريت هذا كمجموعة):

• Arduino (يرجى تجنب النسخ الصينية الرخيصة ودعم المصانع الأمريكية مفتوحة المصدر الخاصة بك).

  • SparkFun Redboard
  • مترو Adafruit
  • اردوينو UNO
• درع برمجة AVR.
• محول بوجو (في حالة البرمجة مع شريحة مثبتة).
• USB A-B قياسي لـ Uno أو USB Mini لـ Redboard أو USB Micro للمترو.

تتوفر مجموعة لهذا المشروع على Tindie.com (باستثناء البطارية). سيوفر لك شراء المجموعة الوقت ونفقات الطلب من عدة بائعين مختلفين وتجنب الحد الأدنى من علاوة طلب ثنائي الفينيل متعدد الكلور. أيضًا ، برمجة Attiny ليست تافهة ، وإذا اشتريت المجموعة ، فستكون مبرمجة مسبقًا بالفعل. ستساعدني أيضًا في تطوير ومشاركة مشاريع أخرى في ورش العمل الخاصة بي!

الخطوة الثانية: المقاومة ضرورية

سنفترض أن لديك بعض الخبرة في بناء المعدات. إذا كنت بحاجة إلى بعض المساعدة في اللحام ، فتوجه إلى www.sparkfun.com/tutorials/213 لتنظيف أو مشاهدة Geek Girl وهي تشرحها على https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. لدي أيضًا مجموعة مناسبة للمبتدئين على

أحب البدء بالمقاوم لأن أ) مقاوم للحرارة نسبيًا أثناء دخولك في أخدود اللحام والحديد يصل إلى درجة الحرارة ، ب) ليس لديهم قطبية ، لذا فإن الاتجاه ليس حرجًا ، و ج) هم أدنى مكون على السبورة ، لذا اجلس بإحكام عند اللحام. هناك ثمانية مقاومات مقيدة للتيار بقوة 330 أوم ، واحدة لكل من مصابيح LED. يمكنك القيام بواحدة تلو الأخرى ، أو كل ثمانية في وقت واحد.

• ثني الخيوط لعرض الوسادات وأدخل المقاوم.
• اقلب اللوحة وقم بلحام الخيوط.
• تقليم الخيوط مع التخفيضات المتدفقة.
• اضربهم مرة أخرى بالمكواة إذا كنت تريدهم أن يثيروا إعجاب أصدقائك المهووسين.

الخطوة 3: الرمز؟

إذا اشتريت مجموعتي ، فإن الشريحة مبرمجة مسبقًا ويمكن الانتقال إلى الخطوة التالية.

نعم ، هذا المشروع يحتاج إلى بعض التعليمات البرمجية. وإذا كنت منتبهًا ، فقد أخبرتك في الخطوة 1 أن برمجة Attiny لم تكن تافهة. أستخدم Arduino ، وبيئة البرمجة ، ومبرمج AVR الخاص بي ، و pogo pin jig.

يمكن برمجة الشريحة قبل اللحام في مكانها (الصورة 2) ، أو بعد أن يتم لحامها في مكانها باستخدام رأس ISP في الجزء السفلي من PCB (الصورة 3). في كلتا الحالتين ، تكون البرمجة على النحو التالي:

• قم بتنزيل بيئة برمجة Arduino.

• قم بتثبيت الدعم لـ Attiny 85 إما من:

  • https://highlowtech.org/؟p=1695 (Arduino Tiny)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• قم بتحميل "Arduino as ISP Sketch": [File] -> [Examples] -> [Arduino as ISP].
• قم بتوصيل درع برمجة AVR وأدخل كابل الشريط في موضع Attiny84
• إذا كنت تستخدم محول Pogo ، فضعه على رأس ISP على اللوحة. يتم تمييز الوسادات الموجبة والسالبة بحيث يمكنك توجيه الرأس بشكل صحيح.
• إذا كنت تستخدم الشريحة ، فقم بإدخالها مع الدبوس الأول باتجاه موصل USB.

• حدد الشريحة الصحيحة:

  • اردوينو صغير: "Attiny 84 @ 8 Mhz"

  • Attiny Core: "Attiny 24/44/84"

    • رقاقة "أتيني 84"
    • 8 ميجا هرتز (داخلي)
    • تعيين الدبوس "عكس اتجاه عقارب الساعة"
• حدد المبرمج ، [أدوات] -> [مبرمج] -> [Arduino as ISP]
• اضبط مصاهر البرمجة ، [الأدوات] -> [نسخ أداة تحميل التشغيل]
• قم بتحميل الرسم المرفق ، [ملف] -> [تحميل باستخدام مبرمج]

أكبر مصدر للأخطاء التي أحصل عليها هو عدم محاذاة الدبابيس بشكل صحيح.

الخطوة 4: تقطيعها

الآن بعد أن احتوت شريحتك على رمز ، يمكنك تثبيتها. عادةً ما يُشار إلى اتجاه شريحة DIP ("الحزمة المزدوجة المضمنة") إما بفتحة مجاورة للمسمار الأول ، أو فتحة في نهاية الشريحة تحتوي على دبوس واحد ، كما هو الحال هنا.

• ثني الأطراف إلى 90 درجة بالضغط عليها على سطح مستو (الصور 1 و 2).
• قم بمحاذاة الشريحة مع الرمز الموجود على لوحة الدوائر المطبوعة وأدخل الشريحة (الصورة 3).
• قم بلحام دبوس واحد على الجانبين المتقابلين ، وتحقق من أن كلا الرقاقة مسطحة مقابل ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأن الاتجاه صحيح. يصبح من الصعب حقًا إصلاحه بعد ذلك. صدقني في هذا.
• بمجرد أن تتأكد من إدخالها بشكل صحيح ، قم بلحام المسامير المتبقية ثم قصها بشكل متدفق.

الخطوة 5: التبديل والمكثف

ينتقل زر الضغط بجوار IC ، والمكثف على الجانب الآخر.

• اضغط على زر الضغط في مكانه (تأكد من أنه في الاتجاه الصحيح).
• جندى في مكانه.
• قص الخيوط من الخلف.

لا يوجد اتجاه للمكثف ، ولكن إذا قمت بإخراج جانب الكتابة ، فسوف يعرف أصدقاؤك المهووسون القيمة التي استخدمتها.

الخطوة 6: التبديل وحامل البطارية

يذهب المفتاح مع المستوى الذي يشير إلى الخارج. مثل العناصر الأخرى ، قم بلحام دبابيسين ، وتأكد من أنها مثبتة بشكل مسطح ، ثم قم بتوصيل الباقي.

يحتوي حامل البطارية على علامات لإظهار الاتجاه ، لكن هذا لا يهم حقًا. ومع ذلك ، سيتطلب الأمر قدرًا أكبر قليلاً من الحرارة مقارنةً بالخيوط العادية ، وستحتاج إلى التأكد من جلوسه بشكل مسطح لتثبيت البطارية في موضعها (الصورة 4).

الخطوة 7: المصابيح

لا يوجد مشروع لائق لا يتضمن مؤشر LED واحد على الأقل. هذا لديه ثمانية!

الرصاص الطويل موجب (الأنود). توجد علامة "+" على الشاشة الحريرية ، واللوحة مربعة. إذا قمت بعمل الثمانية كلها مرة واحدة ، فقم بتعليقها للتأكد من صحة جميع الاتجاهات.

• جندى واحد الرصاص على كل LED.

• تحقق من الاتجاه وأنهم جالسون بشكل مسطح (الصورة 3).

  إذا لم تكن كذلك ، فاضغط على العلبة باستخدام الإبهام وأعد تسخين السلك حتى يستقر في موضعه (الصورة 4)

• جندى الباقي.
• مقطع الخيوط.

الخطوة 8: تحقق من ذلك

في هذه المرحلة ، لا يزال بإمكاننا التحقق من مصابيح LED والتبديل:

• أدخل البطارية مع الجانب الموجب للخارج.
• قم بتشغيل القرص الدوار ثم اضغط على الزر حتى يتم تشغيل جميع (نأمل) المصابيح (انظر الفيديو).
• قم بتدوير الدوار وشاهد النمط ، إذا لم يضيء مصباح LED ، فقد يكون مثبتًا في الخلف أو قد تعرض للتلف الحراري. قم بفك اللحام ووضع واحدة جديدة فيها.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

• إذا لم يكن هناك ضوء LEDs:

  • تأكد من أن بطاريتك جيدة وفي الاتجاه الصحيح.
  • هل قمت ببرمجة شريحتك؟ هل هو في الاتجاه الصحيح؟ هل الجو حار؟
  • هل المصابيح موجهة بشكل صحيح؟ استخدم خلية العملة عبر مفاصل اللحام LED لاختبارها؟

• إذا كان المفتاح لا يجعل مصابيح LED تومض:

  • تحقق من مفاصل اللحام على مؤشر LED.
  • تحقق من مفاصل اللحام في Attiny.
• إذا فشل كل شيء آخر ، التقط صورًا عالية الدقة للأمام والخلف وانشرها واطلب المساعدة في التعليقات.

الخطوة 9: Spin Time

يتم تثبيت المحمل في مكانه عن طريق لحام العلبة بالوسادة الكبيرة. هذا يتطلب الصبر والكثير من الحرارة:

• استخدم شيئًا مثل العملات المعدنية على سطح صلب لوضع المحمل.
• قم بتسخين كل من الوسادة وغطاء المحمل حتى ترى تدفق اللحام على العلبة (يستغرق الأمر قليلاً).
• كرر على الجانب الآخر.
• تحقق من محاذاة المحمل بشكل صحيح عن طريق تدوير الدوار.
• اقلب اللوحة وقم بلحام نقطتين على الجانب الآخر.

الخطوة 10: هل هذه ثورة؟

لإظهار الرسائل بدلاً من الأنماط فقط ، نحتاج إلى معرفة موضع القرص الدوار بالنسبة للدائرة. سنستخدم مستشعر تأثير هول ومغناطيس. هذا مشابه لكيفية معرفة محركات الاحتراق وقت إطلاق الشرارة للحصول على أكبر قدر من القوة. يعد توجيه ومحاذاة كل من المستشعر والمغناطيس أمرًا بالغ الأهمية حتى يعمل هذا.

• تواجه الكتابة على وجه الجهاز المحمل المطابق للشاشة الحريرية (الصورة 1).
• قم بمحاذاة الارتفاع مع ارتفاع المحمل مباشرة (حيث سيكون المغناطيس في الغطاء).
• جندى واحد يؤدي.
• تحقق من الارتفاع والغذاء.
• جندى الخيوط المتبقية.
• مقطع الخيوط.

إذا كنت تستخدم مستشعر Omni-pole ، فستحتاج إلى معرفة اتجاه المغناطيس. أفضل طريقة للقيام بذلك هي ضبط وضع بخلاف النمط من الخطوة السابقة ثم العثور على جانب المغناطيس الذي يبدأ وميض مصابيح LED (انظر الفيديو). ألصق المغناطيس بحيث يكون الجانب الذي يعمل متجهًا للخارج. تحقق مرة أخرى من عملك.

الخطوة 11: موازنة الفعل

إذا كنت تمسك القرص الدوار أفقيًا مع وجود البطارية بداخله ، فسترى أنه يتمحور إلى جانب البطارية لأسفل. على الرغم من بذل قصارى جهدي في موازنة المكونات ، إلا أنه لا يزال غير متوازن. يمكنك إضافة بعض الوزن إلى الجانب غير المتعلق بالبطارية باستخدام صامولة ومسامير ، أو إضافة بعض اللحام إلى الوسادة.

الخطوة 12: أنت جاهز للعمل

مع وجود المغناطيس والمستشعر في مكانهما ، فأنت على استعداد للتحقق من الذهول الكامل لـ Geek Spinner. يتم عرض وضع الدوار بواسطة مؤشر LED الذي يضيء عند التشغيل أو بعد الضغط على الزر (D0 - D7). يتم تغيير الوضع بالضغط على الزر (انظر الفيديو).

أوضاع كثافة العمليات = 8 ؛ // عدد الأوضاع المتاحة

// 0 -> اكتب "Hello World!" // 1 -> RPM // 2 -> الوقت بالثواني // 3 -> عدد الدورات // 4 -> عدد الدورات (الإجمالي) // 5 -> نمط "lilly pad" // 6 -> الشكل 1 (القلب) // 7 -> الشكل 2 (ابتسامة)

الخطوة 13: لكن انتظر ، هناك المزيد.

تم إنشاء نمطي "القلب" و "الابتسامة" باستخدام رسم بياني قطبي لإظهار كيف ستبدو الأجزاء الثمانية كل 5 درجات من الدوران.

باليد:

• قم بتنزيل وطباعة الصورة كاملة الدقة (الصورة 1).
• املأ الكتل لجعل صورتك (الصورة 2).

• على طول الشعاع ، بدءًا من 0 ، احسب البايت باستخدام الأسود = 1 ، والأبيض = 0 ؛

  أول شعاعي للقلب هو 1 ، 0 ، 0 ، 0 ، 0 ، 0 ، 0 ، 0 ، وبالتالي فإن البايت = 0b100000000 ؛

• استمر حتى تنتهي (تلميح ، إذا كانت صورتك متناظرة ، ما عليك سوى عمل النصف).
• الصق وحدات البايت الخاصة بك في قسم "textAndShapes.h" من الرسم ضمن "shape_1 " أو "shape_2 ".

باستخدام بايثون:

• ثبت بايثون.
• قم بتثبيت مكتبة صور Python.
• قم بتنزيل البرنامج النصي "readGraph.py" المرفق.
• تنزيل صورة كاملة الدقة (الصورة 1).
• افتح الصورة في المحرر المفضل لديك (GIMP أو MS Paint).
• استخدم الأمر "Fill" باللون الأسود المحدد لملء الأجزاء التي تريد أن تضيء (الصورة 2).
• احفظ الصورة في نفس الدليل مثل البرنامج النصي "readGraph.py" وقم بتغيير اسم الملف في البرنامج النصي لمطابقته:

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

شغّل البرنامج النصي والصق الإخراج في قسم "textAndShapes.h" من الرسم ضمن "shape_1 " أو "shape_2"

في كلتا الحالتين ، لا تتردد في مشاركة إبداعك (الصورة والرمز) في التعليقات!

الخطوة 14: الاعتمادات والأفكار النهائية

أنا بالتأكيد لم أتوصل إلى كل هذا بمفردي. ليس عن طريق تسديدة طويلة.

• كانت تجربتي العملية الأولى مع POV مع مشروع من Nick Sayer يسمى POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (أنا أيضا استخدم محول بوجو).
• ظهرت الفكرة "LED + Fidget spinner = POV" في ذهني بعد رؤية Instructable لـ Techydiy
• في أي وقت تكون لديك فكرة رائعة ، يكون قد فعلها شخص ما بالفعل: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. لحام تثبيت السطح هو شيء يمكنني القيام به ، ولكن ليس صديقًا للمبتدئين حقًا. كان رمزه أيضًا فوق رأسي قليلاً ، لكنني استخدمت أفكاره حول عرض عدد الدورات في الدقيقة وعددها.
• تمكنت من فهم واستخدام مقتطفات من كود ساعة Reger-men POV Clock لعرض النص:

لا يوجد مشروع كامل أو كامل. فيما يلي بعض الأفكار التي لدي من الآن فصاعدًا:

• الميزان: نادرًا ما تحتوي أوراق البيانات على معلومات حول وزن المكونات ، لذلك من الصعب إجراء تخمين مستنير حول الميزان دون مجرد بنائه. من الواضح أن البطارية هي أثقل مكون. لقد أضفت ثقوبًا في كل طرف حتى أتمكن من إضافة الوزن حسب الحاجة لموازنته.
• في اتجاه عقارب الساعة؟ إذا لاحظت ، فإن النص يظهر بشكل صحيح فقط إذا كنت تدور في اتجاه عقارب الساعة. يؤدي الدوران في الاتجاه الآخر إلى إنشاء صورة معكوسة. ستسمح لك إضافة مستشعر هول أو مغناطيس ثانٍ باشتقاق اتجاه الدوران (مشروع شون فعل ذلك).
• اللون؟ يتيح لك استخدام مصابيح RGB LED القابلة للبرمجة عمل الألوان. هم عادة سطح جبل بالرغم من ذلك.