Scatola del tesoro illuminata: 4 passaggi

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

Questo è un progetto che ho realizzato per mio figlio di 4 anni, che ha richiesto una scatola speciale per conservare e conservare piccoli dinosauri, fumetti, conchiglie e pezzi casuali di legno e carta, alias "tesori". Si tratta essenzialmente di una semplice scatola di legno con coperchio incernierato, realizzata in ciliegio e pannelli di fibra a media densità (MDF). Ma ovviamente non ho potuto resistere all'aggiunta di un Arduino e anche un mucchio di luci e interruttori!

Le parti elettroniche (alimentate da una batteria da 9 V) sono tutte sopra e all'interno del coperchio, così il bambino può giocare con le luci e le manopole e utilizzare il fondo della scatola per conservare i tesori. Il coperchio presenta:

• Una forma a "S" fatta di tubo luminoso, con LED su entrambe le estremità, collegati a potenziometri per controllare la luminosità
• 3 interruttori illuminati che controllano 3 diversi LED sulla scheda: per la stella, il motore a razzo e il pianeta
• Un misuratore da pannello analogico da 5 volt
• Un grafico a barre LED Sparkfun (purtroppo fuori produzione), anch'esso controllato da un pot
• Interruttore di accensione/spegnimento
• Divertenti stelle dipinte, pianeta e nave

L'elettronica è controllata con un Adafruit Metro (equivalente a un Arduino Uno), che si trova sotto il coperchio e contenuto dietro un foglio acrilico trasparente avvitato in modo che nessun cavo venga strappato. (Ho lasciato un piccolo spazio per accedere al supporto della batteria.)

La scatola di legno ha cerniere in ottone, una chiusura e una fantastica maniglia vintage per pesci degli anni '60 proveniente dal Messico che mi ha regalato mio padre. La scatola di legno è assemblata con il metodo "giunto di testa", ma ho fatto un po' di lavorazione del legno in più e ho coperto le viti con tasselli in legno di noce, che contrastano piacevolmente con la ciliegia.

Forniture:

• Due pannelli MDF quadrati da 12" e 1/4" di spessore
• Tavole di ciliegio, ho usato sei tavole da 3/4 "x 4-1/2", tagliate a 12 "per lato. Quattro di queste sono per i lati della scatola e le altre due le ho tagliate a metà nel senso della lunghezza per fare i lati del coperchio
• Pezzetto di legno di noce per i tasselli le viti del coperchio
• Foglio di plexiglas
• Adafruit Metro o altra scheda di tipo Arduino Uno
• Scheda prototipi/perfboard (per il bus di alimentazione)
• fili
• Quattro LED da 5 mm
• Tre potenziometri lineari da 10k-ohm con manopole
• interruttore on/off
• misuratore di pannello analogico
• dipingere
• strumenti: trapano, punta taglierina, cacciavite, saldatore, sega, sega a tazza, router

Passaggio 1: Passaggio 1: crea la scatola

Ho acquistato una tavola di legno di ciliegio di 10 piedi da un negozio di legname locale. Non ho una sega da tavolo, quindi ho chiesto al ragazzo lì di tagliarmi sei sezioni da 12", 4 per i lati e 2 per la parte superiore. Ho preso in prestito una sega da taglio di un vicino per tagliare i 2 pezzi superiori a metà nel senso della lunghezza, quindi il coperchio è largo circa la metà della scatola principale (meno la larghezza della lama della sega). La tavola era larga 4-1/2" e il coperchio è circa 2-1/8".

Per la parte superiore del coperchio e il fondo della scatola, ho usato 2 pezzi di MDF da 1/4 "che avevo in giro, tagliati a 12" quadrati, mio figlio ha scelto un bel colore acqua per dipingere il fondo e l'interno di la cima (ha aiutato). Volevo avere la parte superiore e inferiore della scatola incassata un po' (invece di avvitarla in alto e in basso). Quindi, ho usato il mio vecchio router e una guida a bordo dritto molto complicata per instradare una scanalatura profonda 1/4" dal bordo esterno di ogni pezzo a circa 3/8" dall'altra estremità.

Assicurati di non attraversare completamente il router, altrimenti il taglio sarà visibile dall'esterno della scatola. Il mio sistema era terribile E il router è morto sull'ultimo pezzo, a metà!

L'ho usato come scusa per ottenere un tavolo router e un nuovo router da The Home Depot per completare il lavoro, il che ha reso tutto molto più semplice.

Suggerimenti:

Procurati una tabella del router. I tagli sono più puliti ed è molto più facile che fare una guida dritta con più pezzi di legno di scarto. Inoltre, stai creando qualcosa di nuovo, hai bisogno di un nuovo strumento. Questa è una regola!

Segna i pezzi prima di instradare: ovvero, chiarisci quale lato del percorso va fino alla fine e quale lato dovrebbe fermarsi prima della fine. (vedi foto)

Pensa all'aspetto della scatola. Per questo progetto, ho realizzato un semplice giunto di testa, in cui le estremità del legno sono attaccate senza incastri o altro. Volevo che le giunture del coperchio fossero opposte rispetto alle giunture della scatola, in modo che una volta chiuse, si potesse vedere la venatura finale sulla scatola da un lato, ma il coperchio è allineato in senso opposto. Ovviamente potresti diventare più fantasioso con articolazioni diverse.

Dai un po' di spazio in più alle scanalature fresate. Il percorso da 1/4" per MDF da 1/4" era abbastanza stretto. Se possibile, allargalo un po' (passa attraverso il router una seconda volta con una piccola regolazione) in modo che ci sia un po' di spazio per espandere e contrarsi i pezzi di legno, altrimenti la parte superiore tenderà a deformarsi. Parlando della parte superiore, pianifica quali componenti vuoi avere e taglia i buchi di conseguenza. Per il mio ho fatto:

• tre fori per gli interruttori, (5/8")
• tre per i potenziometri, (1/4")
• uno per il voltmetro, (usando una sega a tazza da 1-1/2")
• uno per Saturno (che era coperto con un pezzo di plexiglass verniciato all'interno), (anche sega a tazza da 1-1/2")
• uno per il LED a stella, (1/4")
• due fori per l'inserimento del tubo luminoso da 5 mm, su ciascuna estremità della "S" (1/4")
• e infine un lungo foro rettangolare per il grafico a barre LED, tagliato con il router. (7/16 "x 3")

(vedi foto per il layout)

Volevo un tema spaziale, quindi ho dipinto di nero il pannello superiore, ho dipinto una stella, una nave e ho spruzzato della vernice bianca per uno sfondo di un campo di stelle. Per il pianeta, ho dipinto degli anelli intorno al foro e ho incollato un quadrato di plexiglass dipinto di rosso e giallo sul lato inferiore del pannello.

Ho usato un Dremel per creare la forma a "S". La "S" è scolpita nella tavola a circa metà. A ciascuna estremità della "S" ho praticato un foro fino in fondo in modo che il tubo luminoso potesse scendere nella scatola. Un LED a ciascuna estremità invia la luce nel tubo luminoso. Ho messo della colla nella scanalatura e ho inserito (incastrato) il tubo luminoso nella scanalatura con le estremità che scendono attraverso i fori a ciascuna estremità. In questo modo i LED possono essere collegati a ciascuna estremità del tubo luminoso, per consentire alla luce di attraversarlo e illuminarlo.

Una volta che i pezzi della scatola sono stati instradati e i pannelli sono stati verniciati e forati, inserisci i pannelli nelle scanalature superiore e inferiore, fissali e incollali insieme. Per un aspetto più decorativo, puoi aggiungere viti ricoperte di tasselli che spiegherò nella prossima sezione!

Passaggio 2: viti e tasselli

La colla è probabilmente sufficiente per tenere insieme la scatola, ma ho aggiunto delle viti su ogni giunto solo per essere sicuro. Ma per renderlo più interessante, ho coperto le viti con piccoli tasselli tagliati in noce.

Il noce scuro contrasta piacevolmente con il ciliegio e coprendo le viti gli conferisce un aspetto gradevole e rifinito.

Il processo è piuttosto semplice, ma è necessaria una punta da trapano speciale chiamata taglierina. Ho usato un pezzo di noce di scarto e ho tagliato i tappi da 3/8 . Nota: è necessario forare fino in fondo il pezzo di scarto per estrarre il tappo.

Dopo aver praticato i fori pilota per le viti nella scatola, ho trapanato una piccola quantità con una punta da 3/8", per creare uno spazio per i tasselli. Quindi ho avvitato le viti in modo che fossero a filo con il fondo dei 3 più grandi. /8" foro. Successivamente, ho spremuto un po' di colla nel foro, ho inserito il tappo nel foro e l'ho picchiettato con un martello. Nota: non è necessario toccarlo fino in fondo! Solo così è seduto nel foro e contatta la colla. Ho tolto la colla in eccesso e ho lasciato riposare per alcune ore. Il prossimo passo è tagliare i tappi per essere a filo con la superficie. Ho usato un biglietto da visita e ho fatto un buco in modo che si adattasse perfettamente alla parte della spina che sporgeva. È così che quando seghi l'estremità non strappi il legno della scatola. Ho tagliato la spina lasciandola fiera di circa 1/16 di pollice rispetto alla superficie. Quindi l'ho levigato fino a quando non era a filo. Una testa della vite si è rotta perché l'ho forata troppo lentamente, ma ho usato un Dremel per molarla ed ero ancora in grado di coprirla con il tappo. Un altro buon motivo per usare i tappi: coprire gli errori. ah! Prendilo? Perché, la vite… oh non importa.

Passaggio 3: elettronica

A parte la capacità della scatola del tesoro di contenere tesori, volevo che avesse anche un elemento divertente e interattivo. Come ho detto prima, ho deciso di avere i seguenti elementi sul pannello frontale

• 3 pulsanti luminosi per attivare i LED, con un divertente tema spaziale
• 2 potenziometri per controllare la luminosità di 2 LED su entrambi i lati di un tubo luminoso (una specie di cavo in fibra ottica)
• un interruttore on/off
• un grafico a barre LED a 30 segmenti con un altro potenziometro per controllare le luci su di esso
• un misuratore da pannello analogico da 5 V per vedere come l'accensione e lo spegnimento degli interruttori influisce sui livelli di tensione

La parte elettronica di questo progetto è abbastanza semplice, ma c'è un problema. Il circuito rosso nelle foto è un breakout board grafico a barre Sparkfun LED (https://www.sparkfun.com/products/retired/10936), che non fanno più. Ma - buone notizie! Descrivo in un altro Instructable come ho risolto questo problema scaricando i file Eagle e facendo fabbricare per me queste schede open source.

La scheda Bar Graph (se decidi di usarla) richiede un bel po' di assemblaggio poiché il kit non è più disponibile, ma non è così complicato e qui c'è molta documentazione. In questo progetto, ruotando il potenziometro, i singoli LED si spostano su e giù nel grafico a barre. Se lo alzi fino in fondo, crea uno schema interessante e in movimento attraverso il grafico a barre.

Un altro prodotto ritirato è il tubo luminoso (https://www.sparkfun.com/products/retired/10693), ma che può anche essere sostituito con qualcos'altro: LED flessibili, filo EL, strisce luminose in silicone, ecc.

Per questo progetto ho usato la scheda Adafruit Metro, che è un clone di Arduino Uno, senza intestazioni collegate, così ho potuto saldare i fili direttamente alla scheda.

Ho anche usato una scheda prototipi per indirizzare l'alimentazione a 5 V e la massa ai vari LED, poiché l'Arduino ha solo due uscite a 5 V e due pin di terra.

LED, interruttori e pentole

Il LED Saturn e il LED stella si accendono e si spengono con interruttori illuminati, quindi il cablaggio è piuttosto semplice: 5 V devono passare attraverso l'interruttore fino alla gamba positiva del LED, quindi tornare a terra tramite la gamba negativa del LED. Per far accendere gli interruttori stessi, è necessario eseguire un piccolo cablaggio fantasioso, ma non è troppo difficile. (Vedi diagramma)

Il LED del motore dell'astronave è collegato a un pin PWM sull'Arduino poiché volevo che fosse in grado di "pulsare". Quindi l'interruttore illuminato rosso inferiore, quando viene premuto, dice all'Arduino di pulsare il LED in modo che assomigli a un motore a razzo che si accende (più o meno).

Ho usato della vernice per modelli per creare una nuvola rossastra sul plexiglass dietro il foro per Saturno. Il LED è piuttosto fioco, ma di notte sembra fresco. Inoltre, quando apri la scatola con Saturno acceso, il LED bianco è piuttosto luminoso e si illumina all'interno della scatola, quindi puoi trovare le cose di notte. Ogni LED ha una resistenza da 220 ohm attaccata su un lato in modo che non si brucino.

I LED alle due estremità del tubo luminoso sono controllati da potenziometri (pot) che li rendono più luminosi o più deboli. Uno è blu e l'altro è giallo. Quando accendi i LED, la luce si sposta più in alto lungo il tubo finché i colori non si incontrano nel mezzo. Almeno questa era l'idea. Non ho fatto un ottimo lavoro nell'avvolgere i LED alle estremità del tubo, quindi molta luce fuoriesce e alla fine non sono molto luminosi. Questi LED devono anche essere collegati ai pin PWM in modo che la luminosità possa essere regolata.

I potenziometri sono cablati con un lato che va a 5V, un lato a massa e il centro che va a un pin sull'Arduino, in questo caso i pin A1 e A5. L'altro potenziometro controlla le luci sul grafico a barre LED e si collega al pin A2.

L'interruttore di alimentazione è solo un interruttore tra la batteria e l'Arduino. Ho usato un portabatteria da 9 V con un adattatore jack a botte. Separare i fili che escono dal supporto e tagliarne uno. (Non importa quale) Spellare le estremità tagliate e saldare ai connettori sull'interruttore. Quindi collega il jack a botte nell'Arduino. Bum, fatto.

Il grafico a barre LED utilizza registri a scorrimento, quindi richiede solo 3 pin, più alimentazione e massa.

Ecco il pinout finale:

• A1 potenziometro 1 (per il controllo del LED "S" inferiore)
• A2 pot 2 (per i controlli del grafico a barre)
• A5 pot 3 (controlla il LED sulla parte superiore della "S")
• D3 out a LED per motore a razzo pulsante
• D6 parte superiore del LED "S"
• D8 Ingresso dall'interruttore del motore a razzo
• D9 parte inferiore del LED "S"

Misuratore da pannello a 5 Volt

Il misuratore del pannello *tipo di* funge anche da misuratore della batteria. Ha due cavi sul retro, uno è collegato al pin 5V dell'Arduino (sulla scheda prototipi) e l'altro va a massa. Lo strumento va solo fino a 5 volt e la batteria è 9V, quindi se la batteria è piena o completamente scarica, lo strumento sarà bloccato a destra. Ma, una volta che la batteria si è scaricata un po', diventa più interessante perché l'ago si muove quando si accendono più luci e si consuma più tensione. Probabilmente c'è un modo più intelligente per collegarlo, ma questo è quello che ho fatto!

Codice Arduino

Il codice completo di Arduino è allegato qui. Non è carino ma fa il suo lavoro!

Passaggio 4: ritocchi finali

Dopo che l'elettronica è stata installata e funzionante, è il momento di completare il progetto. Hai ancora bisogno di:

• foderare il bordo superiore (dove il coperchio incontra la scatola) con una striscia di feltro adesivo
• Installare le cerniere sul retro
• Installare il fermo sulla parte anteriore
• oliare o verniciare il legno
• Attacca una maniglia se lo desideri

Amavo la sensazione del legno non finito, ma sapevo che dovevo proteggerlo da schizzi, graffi e simili. Così ho optato per Watco Wipe-On Poly, che sigilla il legno ma gli conferisce un bell'aspetto naturale e oliato. Tre mani hanno fatto il lavoro, e fa davvero risaltare i piccoli tasselli di noce contro il caldo legno di ciliegio.

Ho anche aggiunto 4 piedini in feltro negli angoli inferiori della scatola, in modo che scivolasse facilmente da sotto il letto e non si graffiasse.

Ed eccolo lì. Una scatola del tesoro personalizzata con un tocco elettronico che i bambini adoreranno per sempre! Spero che ti sia piaciuto questo (davvero lungo) Instructable. Fatemi sapere nei commenti se qualcosa non è chiaro. Grazie per aver letto!