صندوق الكنز الرقمي: 6 خطوات (بالصور)

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

أدرس تكنولوجيا الألعاب والتفاعل في جامعة أوتريخت للفنون. هناك مشروع واحد يسمى "If this then that" حيث يُطلب منك إنشاء منتج تفاعلي. يجب عليك استخدام Arduino ، وتصميم عنصر تفاعلي مثير للاهتمام وبناء نموذج أولي لطيف ومظهر احترافي حوله. كان لدي بعض الرغبات الشخصية الواضحة في الدخول في هذا المشروع: أردت أن أتعلم كيفية اللحام ، وأردت أن أتعلم البرمجة بلغة C / C ++ وأردت أن أقود عرضًا من 14 قسمًا كان موجودًا حول مكاني إلى الأبد. لقد استغرق الأمر بضعة أسابيع للتوصل إلى فكرة ربطت هذه الأشياء معًا ولكن بعد ذلك خطرت لي في النهاية: كنت سأصنع صندوقًا تحتاج إلى فتحه برمز ، ولكن ليس بأي رمز. يتم قراءة مستشعر الضغط باستمرار وعرضه على الشاشة ، يجب عليك الوصول إلى الرقم الصحيح وتأكيده ثلاث مرات لفتح الصندوق.

كنت أرغب في أن يكون للصدر نوع من المظهر الصناعي الحديث ، لذا كان خياري المادي هو الفولاذ والخشب.

في النهاية ، أنا سعيد جدًا بالطريقة التي تحولت بها! لقد كتبت الخطوات أدناه حتى تتمكن من إعادة إنشائها أو حتى تحسينها! استمتع!

الخطوة الأولى: جمع المكونات

قبل أن نبدأ ، سنحتاج إلى بعض الأجزاء. ستجد هنا لائحة كاملة:

غلاف:

• 350 سم أنبوب فولاذي مربع ، 20x20x2mm
• ألواح من الخشب الرقائقي مقاس 6 × 26 × 26 × 0.9 سم (الطريقة الأكثر فعالية هي قطع لوح أكبر من 52 × 72 سم إلى ست قطع ، ولكن تأكد من وجود بعض الخشب المتبقي!)
• 1x 26x22x0.9cm لوح خشب رقائقي
• 90 سم 22 × 30 ملم خشب (مقطوع إلى قطع 26 سم ، 2 × 18 سم و 2 × 12 سم)
• مفصلات صغيرة
• حلقات وتر 2x
• البراغي: 4.0 × 16 ، 4.0 × 20 ، 4.0 × 25 ، 3.0 × 12 (حوالي عشرة من كل منها ، بما في ذلك بعض قطع الغيار)
• البراغي: M3x20 ، M6x12 ، 1x M10x30 (حوالي عشرة من كل منها ، بما في ذلك بعض الغيار)
• المكسرات: M3 ، M6 ، M10
• يتعامل
• قضبان فولاذية 2 × 8 سم 25 × 4 مم

الإلكترونيات:

• زر
• الصمام الأحمر
• LED أزرق
• مقاومة حساسة للقوة
• ملف لولبي على غرار القفل (لي هو نموذج 12 فولت 650 مللي أمبير)
• HDSP-A22C شاشة ذات 14 مقطعًا
• موسع الإدخال / الإخراج الرقمي MCP23017
• 15x المقاوم 470
• 3x المقاوم 1 كيلو
• 6x المقاوم 10 كيلو
• 1N4007 الصمام الثنائي
• 2x BC547B الترانزستور
• 2x BC557B الترانزستور
• الترانزستور TIP31A
• محول حائط 12 فولت 1 أمبير

الخطوة الثانية: بناء صندوق - الهيكل الصلب

الصندوق عبارة عن مكعب كبير 30 سم ، مصنوع من أنابيب فولاذية وألواح خشبية. وجدت في المرآب أنابيب مربعة جميلة بحجم 20 × 20 مم بجدران بسمك 2 مم. يجب أن تكون الجدران سميكة بما يكفي للحام وللضغط على الثقوب الملولبة لمسامير M3. 2 مم هو السماكة المثالية لهذا الغرض. بالطبع يمكنك استخدام أي نوع من الأنابيب الفولاذية لهذا إذا كان لديك أي أفكار أفضل.

الطريقة الأكثر أناقة لبناء الإطار هي عمل مربعين بحجم 30 × 30 سم ثم توصيل هذين المربعين باستخدام أنابيب 26 سم (30 - 2 * 2). لعمل المربعات ، اقطع الأنابيب الفولاذية الطويلة قطريًا إلى ثماني قطع. يجب قطع أطراف القطع بزاوية 45 درجة في مواجهة بعضها البعض. الأطراف الطويلة للقطعة 30 سم. عند استخدام منشار مُثبَّت ، من السهل تدوير النصل بزاوية 45 درجة وقلب الأنبوب بعد كل قطعة. هذا يهدر أقل المواد. بعد الانتهاء من القطع الثمانية المقطوعة قطريًا ، حان الوقت لقص أربع قطع أخرى مستقيمة. يبلغ طول هذه القطع 26 سم.

ثم أخيرًا قطع عشر قطع حوالي 6 سم من قضيب فولاذي 20 × 4 مم. ستكون هذه هي نقاط التثبيت للألواح الخشبية.

عندما يكون كل المعدن جاهزًا ، فقد حان وقت اللحام. أصعب جزء هنا هو تبطين الأنابيب التي قطعتها. لنبدأ بالمربعات العلوية والسفلية. خذ القطع المائلة ورسمها في مربع على قطعة من الخشب. نصيحة هنا هي استخدام لوحة مربعة تقريبًا بحجم 30 سم حتى تتمكن من ترك الزوايا تسقط من الحواف إذا وضعتها بزاوية 45 درجة مقارنة بالخشب. اربطهم ببعض المشابك وتأكد من أن اللمسات المعدنية في جميع الزوايا حتى تتدفق الكهرباء من كل قطعة إلى أخرى أثناء اللحام. إذا لم تكن قد قمت باللحام من قبل ، فقد حان الوقت للتدرب قليلاً لأنه إذا أفسدت الأمر ، يمكنك فعل كل شيء حتى الآن. على أي حال ، قم بلحام القطع معًا في الزوايا (اخترت أن أفعل ذلك من الداخل) وقد أكملت الآن الجزء الأول! من السهل تحديد المربع الثاني حيث يمكنك وضعه أعلى المربع الأول. قم بلحام هذه معًا أيضًا. إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن يكون لديك الآن مربعان صلبان متطابقان.

في هذه المرحلة ، سترغب في إرفاق نقاط التثبيت للخشب. لقد استخدمت قطعتين لكل لوحة على الحواف المتقابلة للمكعب. اخترت نمطًا معينًا حتى لا تعترض أي قطعة طريق الغطاء ، وبالتالي لن أضطر إلى تركيب قطعتين على نفس الحافة. يمكنك القيام بذلك بالطريقة التي تريدها ، طالما أن الحافة التي سيتم قفل الملف اللولبي فيها لا تحتوي على واحدة.

في هذه المرحلة ، أخذت أيضًا أداة طحن بفرشاة فولاذية ملحقة لتنظيف الفولاذ. تحتوي القضبان على بعض البقع الصدئة ووجدت أنها أعطتهم مظهرًا جميلًا.

لإنهاء بناء الإطار الفولاذي ، نحتاج فقط إلى توصيل المربعين الموجودين لدينا الآن. أسهل طريقة هي وضعها بشكل عمودي على سطح مستوٍ ووضع أنبوبين من الأنابيب مقاس 26 سم بينهما. سيكون زوجًا إضافيًا من الأيدي مفيدًا جدًا عندما تقوم بتثبيته. قم بلحام هذا معًا وكرره للجانب الآخر.

إذا سارت الأمور على ما يرام ، فيجب أن يتم الانتهاء من الإطار الفولاذي الآن!

الخطوة الثالثة: بناء صندوق - الجوانب والغطاء

لإنهاء الصندوق ، نحتاج إلى إضافة ألواح خشبية على الجانبين. ضع في اعتبارك أن الأجهزة الإلكترونية ستكون مخفية في الغطاء ، لذلك ستحتاج إلى لوحة أكثر قليلاً من مجرد 6 قطع مقاس 26 × 26 سم. في متجر DIY كان لديهم 122 × 61 سم ، وهو ما كان مثاليًا. اخترت خشبًا أرق قليلاً مما كنت أقصده في الأصل ، لكن انتهى به الأمر إلى أن يبدو أفضل من الخشب السميك. عندما يكون الأنبوب الفولاذي بعرض 2 سم ، وله زوايا مستديرة ويكون عرض الحامل 4 مم ، فسيكون لديك حوالي 10 مم للوحة مع الحفاظ على المظهر الجيد. كانت الألواح التي وجدتها بسمك 9 ملم لذا كان ذلك مثاليًا.

قطع الألواح إلى ستة ألواح 26x26 سم. إذا كان اللحام كبيرًا بعض الشيء ، فستحتاج إلى قطع الزوايا. عندما يكون لديك اللوحات ، ضعها في الإطار. من الملائم تسمية أي واحد يذهب إلى أين. في منتصف الخشب ، حدد المكان الذي ستكون فيه الفتحتان. ضع الخشب في الإطار في مكانه الخاص وقم بحفر الفتحة للمسمار. كان لدي مسامير M6 ملقاة ولكن أي مسمار جيد. قد تمنحه البراغي الأكبر مظهرًا أكثر جرأة ، ولكن حتى M3 يمكنه الاحتفاظ بها معًا بشكل جيد. تأكد من أن البراغي ليست طويلة جدًا ، حيث ستبرز في الإطار. هذا هو المكان الذي ستضع فيه أغراضك ، لذلك عندما تكون هناك براغي طويلة بارزة ، سيكون الأمر غير مريح بعض الشيء. إذا استخدمت نفس أبعاد المواد مثلي تمامًا ، فيجب أن يكون البرغي 20 مم هو ما تهدف إليه. عندما يتم حفر الثقوب ، يمكنك تركيب الألواح ولكن تأكد من الانتظار مع تثبيت أي شيء قبل الانتهاء من الغطاء ، فلن ترغب في قفل نفسك!

بالنسبة للغطاء ، نبدأ بإحدى اللوحات التي قطعناها على الجانبين. الفكرة هي جعل الغطاء في علبة للإلكترونيات. في متجر DIY ، عثرت أيضًا على قطعة من الخشب مقاس 22 × 30 مم ، والتي من شأنها أن تجعل المسافة المثالية. يوفر ثلاثة سنتيمترات حيث يمكنك إخفاء الكهرباء الخاصة بك. قبل لصقها على الغطاء ، نحتاج إلى عمل ثقوب في الخشب. كلها ثقوب مستديرة ما عدا الفتحة المخصصة للعرض. بالنسبة للجولات المستديرة ، استخدم المثقاب. كمرجع للحجم ، استخدم التخطيطي في الصور أعلاه. بالنسبة للشاشة ، يمكنك استخدام منشار كهربائي أو آلة طحن إذا كنت تريد أن تكون أكثر دقة. بمجرد قطع جميع الثقوب وحفرها ، يمكنك لصق قطع الخشب على جوانب اللوحة ، في وضع رأسي! كن حذرًا أيضًا من أن الملف اللولبي الخاص بك لا يزال مناسبًا للمساحة المتبقية. عندما يتم لصقها بالكامل ، خذ القياسات الدقيقة واقطع لوحًا آخر من الخشب وفقًا لهذه الأبعاد. ستحتاج بالفعل إلى تثبيته في الجزء السفلي من الفواصل الخشبية حتى تتمكن من قطع الزوايا المتدفقة بزاوية اللوحة التي بدأت بها.

نحتاج الآن إلى عمل أزرار مستشعر الضغط وزر الإجراء. نريد إخفاء الزر الفعلي عن المستخدم ، لذا سنقوم بتثبيته تحت الغطاء ، داخل حجرة الإلكترونيات. لقد قمت ببساطة بقطع بضع قطع صغيرة من الخشب من الخشب الرقائقي المتبقي لتكون بمثابة فواصل. قم بلحام زر الضغط على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقم بلفه بقطع الخشب التي يتم لصقها على الجانب السفلي من الغطاء ، مع التأكد من خروج الزر تمامًا في منتصف الفتحة. مستشعر الضغط مختلف قليلاً. لهذا الغرض ، استخدم قطعتين مباعدتين ملتصقتين بالغطاء أيضًا ولكن خذ قطعة ثالثة لإنشاء جسر فوق الفتحة. الصق المستشعر بالضبط في وسط الحفرة.

للتحكم في الأزرار من خلال الغطاء ، سيكون من المثالي طباعة شيء ثلاثي الأبعاد. لسوء الحظ لم يكن لدي وقت لهذا لذا ارتجلت. يمكنك أن تفعل ما تريد ، ولكن نصيحة هنا هي أنك بحاجة إلى شيء يمنع الزر من السقوط على كلا الجانبين. لقد استخدمت براغي مختصرة بقطع الجوز إلى النصف في أحد طرفيها وقمت بتغطيتها بشيء وجدته ملقاة حولها.

الشيء التالي الذي يجب تركيبه هو الملف اللولبي. يختلف كل ملف لولبي قليلاً ولكن أسهل طريقة لتركيب معظم الملفات اللولبية هي وضع طبقة من الخشب بين الطوب والغطاء حتى ينزلق تمامًا خلف الإطار ، ولكن أيضًا بعيدًا بما يكفي لعدم لمس الخشب عند تمديده. بالنسبة لي كان هذا 6 ملم. ثم اضطررت إلى طحن بعض الفولاذ لاحقًا مرة أخرى لأنه في النهاية لم يكن بعيدًا بدرجة كافية. ربما كان يجب أن يكون لدي حوالي 7 أو 8 ملم.

يتم الآن الانتهاء من الغطاء في الغالب ولا يلزم إضافة سوى الإلكترونيات. هذه هي اللحظة المناسبة لإرفاق الغطاء بالإطار أولاً. حاول الحصول على مفصلات صغيرة من متجر محلي ، لا ينبغي أن تكون أكبر من الأنابيب الفولاذية (~ 18 مم)! اعتمادًا على حجم وجودة هذه المفصلات ، يمكنك استخدام إما اثنين أو ثلاثة. ضع علامة على موضعها على الإطار وعلى الغطاء. احصل الآن على زوج إضافي من الأيدي التي ستثبت الغطاء في مكانه أثناء تحديد مكان حفر الثقوب. يجب أن تكون الثقوب الموجودة في الأنبوب الفولاذي ملولبة بحيث يمكنك فقط تثبيت مسمار التثبيت دون الحاجة إلى القلق بشأن كيفية تثبيته. عندما يتم توصيل المفصلات بالإطار ، استعد تلك الأيدي الإضافية وقم بربط الغطاء على المفصلات باستخدام بعض البراغي الصغيرة. نظرًا لأنك تحتاج إلى العمل على الغطاء لاحقًا مرة أخرى ، يمكنك الانتظار بهذه الخطوة أيضًا حتى يتم الانتهاء من كل شيء.

الآن ، نحن جاهزون للعمل على الإلكترونيات!

الخطوة 4: الإلكترونيات

تتكون الدائرة من خمس دوائر منفصلة. معظمها بسيط جدًا: مصباح LED بسيط بمقاوم أو زر ضغط متصل بدبوس Arduino. الدائرتان الأكثر تعقيدًا هما تلك التي تقود الشاشة وقفل الملف اللولبي.

تحتوي الشاشة على 15 دبوسًا منفصلاً يجب تشغيلها. يمكن لاردوينو الأساسي أن يقود 19 دبابيس على الأكثر. كنت بحاجة إلى 5 دبابيس أخرى لبقية التصميم لذلك كنت أقصر. لقد وجدت الحل في استخدام موسع I / O مدفوع بـ I2C ، MCP23017. إلى جانب مكتبة Adafruit لهذا الجهاز ، فإنه حقًا سهل الاستخدام. يتم استخدام جزء الدائرة المتصل بـ pin GPA0 للتبديل بين الأنودين الشائعين لشاشة HDSP-A22C. عندما يكون مرتفعًا ، فإنه يقود الحرف 1 وعندما يكون منخفضًا فإنه يقود الحرف 2. الجانب السلبي لاستخدام هذا الموسع هو أنه يكتب على دبابيس الإخراج بمجرد كتابة بايت. تسبب هذا في الظلال. للأسف لم أتمكن من حل هذه المشكلة باستخدام الأجهزة ، لذلك استخدمت البرامج للتحايل على المشكلة.

نظرًا لأن الملف اللولبي الذي استخدمته يتم تشغيله بواسطة 12 فولت (حيث يمكنك فقط استخدام أي مصدر طاقة بجهد 12 فولت ، وتوصيله في Arduino ولحام سلك به) ، كنت بحاجة إلى دائرة مكبر للصوت (دارلينجتون) لقيادتها باستخدام دبوس Arduino. لا تنس أيضًا الصمام الثنائي لإخماد تيارات الذروة الناتجة عن المغناطيسات الكهربائية في الملف اللولبي!

عند لحام الدوائر ، ضع في اعتبارك المكان الذي ستضعهم فيه. احتفظت بحدود صغيرة حول جميع الألواح الخاصة بي حتى أتمكن من تثبيتها على بعض القطع الفاصلة (بقايا الطعام من الألواح الجانبية) الملصقة على الغطاء. بالنسبة لمصابيح LED ، يمكنك لحام سلك بمقاوم مباشرة إلى LED واستخدام أنابيب الانكماش الحراري لتغطيته وللتأكد من عدم كسره. استخدم الغراء الساخن للحفاظ على جميع الأسلاك ملحومة مباشرة على السبورة من الانقطاع.

بعد أن يتم لحام كل شيء ، حان الوقت لتوصيل كل شيء! لقد حصلت على بعض الرؤوس الأنثوية لتوسيع قضبان 5V و GND ، لذلك لا يتعين عليّ لحام كل شيء معًا ، وبالتالي يمكنني بسهولة فصل أو استبدال شيء ما إذا تعطل. إذا استخدمت قطعة خشب مماثلة لجوانب الغطاء مثلي ، فستلاحظ عدم وجود مساحة إضافية لتوصيل أي شيء بـ Arduino. أبسط حل لذلك هو ثني المسامير بزاوية 90 درجة وتوصيلها بهذه الطريقة.

الجزء الأخير هو الأبسط وهو تحميل الكود.

الخطوة 5: الكود

تم عمل كل التعليمات البرمجية باستخدام PlatformIO. إذا لم تكن معتادًا على هذا ، فيمكنك ببساطة نسخه ولصقه في رسم تخطيطي من Arduino. إذا كنت ، يمكنك فقط تنزيل البرنامج وتحميله على Arduino الخاص بك. يمكن العثور على الكود على جيثب الخاص بي. ألق نظرة في قسم تكوين البرنامج وقم بتغيير القيم كما تراه مناسبًا (مثيرة للاهتمام بشكل خاص الدبابيس والمجموعة). التركيبة الافتراضية هي 43-50-99.

الخطوة 6: اللمسات الأخيرة

بعد الانتهاء من كل شيء وتركيبه وبدء العمل ، نحن على استعداد لإضافة الأجزاء الأخيرة من التفاصيل التي ستسمح لكل شيء بالعمل.

لمنع سقوط الغطاء من خلال الإطار ، يمكنك تركيب لوحتين مسدودتين مركبتين على جانب الغطاء. لقد استخدمت قضيبًا فولاذيًا مقاس 25 × 4 مم ، وقمت بتقطيعه إلى قطع حوالي 8 سم ، وقمت بحفر ثقوب فيها وقمت بربطها بالغطاء.

شيء آخر أضفته إلى الغطاء هو المقبض - مفيد جدًا إذا كنت تريد فتحه. اضطررت إلى الحفر بعمق في جوانب الغطاء لتثبيته ولكن اتضح أنه رائع المظهر.

لمسة أخرى مهمة هي إضافة وتر صغير لمنع الغطاء من السقوط بعيدًا جدًا عن الوراء وإتلاف المفصلات. كان الحل هو استخدام خطافات ملولبة على الغطاء وداخل الصندوق حيث يمكنني توصيل وتر.

للحصول على الطاقة داخل الغطاء ، قم بحفر ثقب صغير في إحدى الحواف وشاهده من الأعلى. ضع مسمارًا في حافة أخرى واربط الوتر بالبرغي لمنع أي شخص من سحب وتر الطاقة عن طريق الخطأ وقفلك من الصندوق إلى الأبد.

أخيرًا ، ربما لاحظت أنه لا يمكنك بالفعل إغلاق الغطاء حتى الآن. هذا لأن هناك مكسرات في الطريق. ما عليك سوى قطع القليل من الخشب هنا لإفساح المجال لهذه المكسرات.

وهذا كل شيء! هذه هي الطريقة التي يمكنك بها إعادة إنتاج صندوق الكنز الرقمي بنفسك! ولا تنس ارتداء معدات الحماية المناسبة عند استخدام أدوات كهربائية خطيرة!