Dadi Arcobaleno: 6 Passi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Questo crea una scatola di giochi di dadi con 5 dadi composta da LED smd in 5 colori. Il software che lo guida consente diverse modalità di gioco con più dadi coinvolti.

Un interruttore principale consente la selezione del gioco e il lancio dei dadi. I singoli interruttori accanto a ciascun dado consentono la selezione o il controllo in base al tipo di gioco.

I costi di costruzione sono molto modesti ma richiedono una discreta quantità di tempo di costruzione, un buon saldatore e una mano ferma.

L'elettronica si basa su un modulo ESP8266 (ESP-12F) che esegue un server Web che consente facili aggiornamenti del firmware e la possibilità di monitoraggio/espansione dei giochi.

La scatola è alimentata a batteria con una batteria ricaricabile e poiché il consumo di corrente è piuttosto modesto, funzionerà per molte ore con una sola carica.

Passaggio 1: parti e strumenti

Componenti

Sono necessari i seguenti componenti. Sono tutti disponibili su eBay

1. Modulo di elaborazione wifi ESP-12F ESP8266. (£ 1,50)
2. Batteria 18650 e supporto (£ 3,00)
3. LED SMD x7 di rosso, blu, verde, giallo, bianco (confezione da 20 di ogni colore £ 0,99)
4. Interruttori a pulsante 6mm x6 (£ 0,12)
5. Interruttore on/off mini 8x4mm (0,10€)
6. Modulo caricabatterie USB LIPO (£ 0,20)
7. MOSFET a canale n - AO3400 x6 (£0.20)
8. Regolatore a bassa caduta da 3,3 V - XC6203E (£ 0,20)
9. Elettrolitico 220uF (£ 0,15)
10. Resistenza 220R x5 (£0.05)
11. Resistenza 4K7 x 6 (0,06)
12. Scheda prototipo isolata con doppi fori laterali (£ 0,50)
13. Cavo di collegamento flessibile
14. Filo di rame smaltato 32
15. Pin di intestazione 40 pin strip x3 (0,30 €)

Inoltre è necessario un recinto. Ho progettato una scatola stampata in 3D per contenere tutto e consentire ai LED di brillare. Questo è disponibile su Thingiverse.

Utensili

1. Saldatore a punta fine
2. Pinzette fini
3. Pinza tagliafili
4. Seghetto alternativo junior
5. Le lime ad ago sono utili
6. Colla di resina
7. Accesso alla stampante 3D se si utilizza il design della scatola incluso.

Passaggio 2: descrizione del circuito

Lo schema mostra il modulo ESP-12F che guida i 5 array di LED che compongono i dadi.

Ogni dado è composto da 7 led disposti a 3 coppie (2 diagonali e centrale) più un singolo led centrale. Questi richiedono 4 pin GPIO per selezionare i LED da visualizzare. I resistori 220R sono usati per determinare la corrente e 2 sono usati in serie per il LED centrale in modo che la corrente sia la stessa.

I 5 dadi sono multiplexati da 5 linee GPIO che pilotano gli switch MOSFET. Viene abilitato un solo interruttore alla volta. Il software consente 1 mSec per die, quindi il periodo di aggiornamento complessivo è di 200 Hz e non c'è sfarfallio.

Ad ogni matrice sono associati 5 interruttori. Poiché il GPIO è limitato, questi vengono letti utilizzando le stesse righe utilizzate per multiplexare il die. Durante la sequenza multiplex queste linee di controllo vengono impostate come ingressi con pull up e viene letto lo stato degli interruttori. Vengono quindi restituiti alle uscite per il resto della sequenza multiplex.

Un sesto interruttore per il controllo generale viene letto dalla linea GPIO16. Questo può avere solo un pull down, quindi l'interruttore è cablato a 3,3 V. Questo legge basso quando l'interruttore è aperto e alto quando è chiuso.

Fase 3: Costruzione del DIe

Questa è la parte del lavoro che richiede più tempo e necessita di cure.

Ogni dado è costruito su un pezzo di tavola di prototipazione quadrata a 6 fori x 6 fori. Il primo passo è ritagliare 5 di questi da una tavola usando un mini seghetto. Cerca di lasciare il minor limite possibile all'esterno dei fori.

La fase successiva consiste nell'aggiungere 2 intestazioni a 6 pin su ciascun lato e 2 set di 3 pin isolati accanto a questi, quindi un'ulteriore coppia nel mezzo. Questi sono ciò che conterrà i LED SMD. Trovo bene rimuovere i 2 pin inutilizzati da ciascuna delle colonne esterne. Il lato superiore della scheda in cui devono essere montati i LED dovrebbe avere i pin dell'intestazione tagliati in modo che sporga solo di circa 1 mm. Cerca di tenerli tutti allo stesso livello. Ciò consente ai LED di sporgere sopra la superficie della scheda.

I 7 LED SMD sono ora saldati sopra ogni coppia di pin. Questa è la parte più difficile della costruzione complessiva, ma non richiede molto tempo dopo un po' di pratica. La tecnica che ho usato è stata quella di stagnare la parte superiore della metà dei perni in modo che ci fosse già un po' di saldatura. Quindi, tenendo il LED in una pinzetta, sciogliere nuovamente la saldatura e far scorrere il LED al suo interno. Non preoccuparti troppo della qualità del giunto in questa fase. Più importante è ottenere l'allineamento del LED il migliore possibile, orizzontale e trasversalmente ai pin. Una volta che un LED è a posto, può essere saldato correttamente all'altra estremità sul suo perno e quindi il primo giunto può essere risaldato, se necessario.

La polarità dei diodi deve essere corretta. Dispongo tutti i pin esterni dell'intestazione da collegare agli anodi. Il LED centrale ho fatto lo stesso orientamento della colonna di sinistra (visto di fronte e con la fila di riserva in basso. I diodi hanno un debole segno sul catodo, ma è bene anche controllare con un tester. I diodi si in realtà si accendono quando si utilizza la gamma di resistenza (diciamo 2K) e il cavo rosso sull'anodo e nero sul catodo. Rimangono spenti al contrario. Questo è anche un buon metodo per controllare i colori se si confondono.

Una volta montati i LED, è possibile completare il resto della scheda.

Nella parte inferiore del tabellone.

1. Collegare tutti i catodi insieme utilizzando un filo sottile a filo singolo non isolato.
2. Saldare il mosfet con il perno di drenaggio collegato alla stringa del catodo
3. Collegare la sorgente del mosfet al suo pin di intestazione che alla fine sarà 0V
4. Collega il gate attraverso un resistore 4K7 al suo pin di intestazione. È bene eseguire il root attraverso un altro foro inferiore come mostrato in quanto è qui che si connetterà lo switch.

Sulla parte frontale della scheda incrociare le 3 coppie di anodi.

1. Utilizzare filo smaltato saldabile per mantenere basso il profilo.
2. Pre-stagnare un'estremità di ciascun filo
3. Saldalo a un anodo.
4. Instradarlo e tagliare a misura.
5. Pre-stagnarlo e saldarlo sulla coppia di anodi che scorre.

A questo punto è bene fare una prova preliminare di ogni stampo utilizzando il multimetro. Con il cavo nero sui catodi comuni (drain Mosfet), il cavo rosso può essere spostato alle 3 coppie di anodo e al singolo anodo. I LED corrispondenti dovrebbero accendersi.

Passaggio 4: costruzione della scatola

Ciò presuppone che venga utilizzata la versione della scatola stampata in 3D. La scatola ha rientri per ogni die e ogni LED. Lo strato inferiore sotto ogni LED è molto sottile (0,24 mm) quindi con la plastica bianca consente alla luce di brillare molto bene e funge da diffusore. Ci sono ritagli per tutti gli interruttori e punto di ricarica. La batteria ha il suo vano.

Montare prima i 6 mini interruttori a pulsante e l'interruttore a scorrimento in posizione. Assicurati che siano a filo con l'esterno. Gli interruttori a pulsante hanno due coppie di contatti cablati in parallelo. Orientarli in modo che i contatti di commutazione siano adiacenti alla loro matrice. Usa della resina a presa rapida per fissarla in posizione.

Ora monta la batteria e la sua scatola nell'apposito spazio. Dovrebbe essere abbastanza aderente, ma se necessario usa un po' di colla.

Incolla il caricatore LIPO al muro provvisto di micro USB accessibile attraverso il suo foro.

Completare il cablaggio di alimentazione di base facendo passare la massa della batteria attraverso tutti gli interruttori a pulsante e la connessione LIPO B e lasciando un codino per il collegamento all'elettronica. La batteria + dovrebbe andare sul B+ sul caricabatterie LIPO e sull'interruttore a scorrimento. L'altro lato dell'interruttore a scorrimento dovrebbe andare al sesto interruttore e a un codino per l'elettronica. Assicurarsi che l'interruttore a scorrimento sia in posizione off e isolare temporaneamente i codini. Non vuoi cortocircuitare la batteria!

Saldare due brevi pigtail non isolati su ciascuno dei 5 die switch. Questi devono essere un po' flessibili.

Posizionare e fissare ciascuno dei die nella sua posizione saldando i due pigtail dell'interruttore sulla fustella assicurandosi che lo 0V dell'interruttore sia collegato alla sorgente del mosfet / punto 0V e il lato attivo dell'interruttore attraverso il 4K7 / gate mosfet. I LED sulla scheda dovrebbero inserirsi negli incavi della custodia e i cavi dell'interruttore dovrebbero essere sufficienti per mantenere il dado in posizione.

Quindi collegare tutti gli anodi comuni dei 5 dadi. Ciò è facilitato dal fatto che le connessioni della coppia di diodi sono disponibili su entrambi i lati del die, ma tieni presente che sono incrociate sulle diagonali. Non farti confondere dal filo rosso nell'immagine che sembra andare al dado. È solo il codino e non è collegato a nulla in questa fase.

ESP-12F trucco

Nota che potresti voler programmare il modulo ESP-12F prima del montaggio. Una volta eseguito il flashing, tutti gli altri aggiornamenti possono essere eseguiti utilizzando Wi-Fi OTA.

Crea il regolatore da 3,3 V su un po' di scheda prototipo rimasta. Questo ha solo il regolatore LDO e il condensatore di disaccoppiamento. Sebbene la dissipazione di potenza sia molto bassa, ho saldato alcuni contatti insieme per fungere da dissipatore di calore per il dispositivo. Due fili possono sporgere e stabilire una connessione diretta a 3,3 V / 0 V dell'ESP-12F.

Saldare i fili sui pin GPIO per le 5 linee multiplex e l'interruttore 6. Le 4 linee del driver dell'anodo LED richiedono i resistori della serie 220R / 440R in linea. Si possono usare piccoli resistori a foro passante sull'ESP-12F per questo o l'ho fatto con SMD appena impilato sui fori che è anche abbastanza robusto.

Infine cablare le linee multiplex attraverso i singoli pin dell'intestazione del die e le linee del driver dell'anodo attraverso la loro catena a margherita corrispondente.

Passaggio 5: software

Il software per questo è basato sull'ambiente Arduino ESP8266. È disponibile su github.

Codice disponibile qui

C'è una libreria diceDriver che fornisce le funzioni di basso livello utilizzate per multiplexare i LED e leggere gli interruttori. Questo è guidato dall'interruzione, quindi una volta impostati i valori dei dadi, è autosufficiente.

Il tempo complessivo è diviso in un intervallo di 1 mSec per die. Il periodo entro questo 1 mSec di accensione dei LED può essere impostato indipendentemente per ciascun die. Ciò consente all'illuminazione di bilanciarsi tra i diversi colori e consente anche l'attenuazione e il lampeggiamento come parte del controllo del gioco.

La libreria legge anche gli interruttori dei dadi come parte del multiplex e ha le routine per "tirare" uno o più dadi in parallelo.

Lo schizzo utilizza la libreria per fornire una selezione di modalità di gioco dei dadi e per eseguire questi giochi. Fornisce inoltre funzioni di manutenzione per configurare inizialmente il wifi, per scaricare nuovi firmware OTA e per fornire alcune funzioni web di base per testare e controllare lo stato del dispositivo.

Il software è compilato in un IDE Arduino. Oltre a ino, utilizza la libreria BaseSupport per fornire le funzioni di base. Questo è configurato nel file BaseConfig.h locale. Una password predefinita di "password" viene utilizzata per la connessione alla sua configurazione wifi. Potresti voler cambiarlo con qualcos'altro. Puoi anche configurarlo con credenziali wifi fisse se non vuoi utilizzare la configurazione integrata. Allo stesso modo c'è la stessa password predefinita per il processo di aggiornamento del firmware OTA che potresti voler cambiare. La prima volta il firmware deve essere caricato tramite la connessione seriale all'IDE di Arduino. Questo deve obbedire alle normali regole di lampeggio con GPIO0 abbassato durante il ripristino per farlo entrare in modalità seriale flash. Questo è più conveniente farlo prima che il modulo sia finalmente cablato, ma può essere fatto in situ se le clip sono attaccate ai pin pertinenti.

Quando il firmware viene eseguito per la prima volta, non riuscirà a connettersi al wifi locale e entrerà automaticamente in una modalità di configurazione configurando una propria rete di accesso. Puoi connetterti a questo da un dispositivo wifi (ad esempio telefono) e quindi navigare fino a 192.168.4.1 che consentirà di selezionare il vero wifi locale e di inserire la sua password. Se va bene, si riavvierà e utilizzerà questa rete.

L'OTA viene eseguito esportando i binari nell'IDE di Arduino e quindi navigando su ip/firmware dove ip è l'ip della scatola quando è connesso. Questo richiederà / cercherà il nuovo binario.

Altre funzioni web sono

• setpower - imposta la potenza di un dado (ip/setpower?dice=3&power=50)
• setflash - imposta il flash per i dadi (ip/setflash?mask=7&interval=300)
• setdice - imposta un valore di dado (ip/setdice?dice=3&value=2)
• parametri - imposta i parametri del rotolo (ip/parameters?mask=7&time=4000&interval=200)
• status - restituisce i valori dei dadi e lo stato dell'interruttore

Passaggio 6: giochi

Il software consente la selezione del gioco e l'esecuzione del gioco controllata dall'interruttore principale.

Inizialmente il sistema è in modalità di impostazione del gioco con solo il primo dado che mostra un '1'. Passi in giro per 12 diverse modalità di gioco premendo brevemente questo pulsante. Il primo dado va da 1 a 6, quindi rimane a 6 mentre il secondo dado mostra 1-6.

Per selezionare un gioco particolare, premi a lungo il pulsante (> 1 secondo) e questo lo mette in modalità di esecuzione del gioco.

All'interno di un gioco, un tiro viene normalmente avviato con una breve pressione di questo interruttore. PER tornare alla modalità di selezione del gioco dalla modalità di esecuzione, premere a lungo questo interruttore e visualizzerà il numero di gioco come prima e consentirà un'ulteriore selezione.

Al momento sono definite 9 modalità di gioco con 3 di riserva.

I giochi da 1 a 5 sono semplici lanci di quel numero di dadi. Ogni tiro lancia solo tutti i dadi. Gli interruttori dei dadi non hanno effetto in questi giochi.

Il gioco 6 è un numero dinamico di dadi. Premi uno degli interruttori dei dadi per selezionare il numero di dadi e poi l'interruttore principale per tirare i dadi. Il numero di dadi può essere modificato prima di ogni lancio.

Il gioco 7 è un lancio multiplo. Sono coinvolti tutti e 5 i dadi. Una pressione dell'interruttore principale lancia tutti i dadi. Premendo ogni interruttore del die, lampeggia. Quando viene premuto l'interruttore principale, solo il dado lampeggiante lancerà, tranne che se nessuno lampeggia, tutti i dadi verranno lanciati. Questo è come i dadi del poker o Yahtzee. Notare che non viene imposto il numero di lanci consentiti. Questo dipende dall'integrità del giocatore.

Il gioco 8 è come il gioco 7, tranne per il fatto che dim viene utilizzato per indicare che il dado selezionato non lampeggia.

Il gioco 9 utilizza gli interruttori del dado per determinare i tiri. Se viene selezionato uno dei primi 3, questo determina il numero di dadi da tirare 1, 2 o 3). Quindi, se viene premuto uno dei 2 interruttori inferiori, viene mantenuta la riga superiore e questo seleziona il numero di dadi da lanciare nella riga inferiore (1 o 2). Questo è usato in giochi come Risiko.