Scatola Inutile: 3 Passaggi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Progetto: Scatola Inutile

Data: marzo 2020 – aprile 2020

Ho deciso di realizzare questo progetto per due motivi, uno per fermare un progetto molto più complesso a cui sto attualmente lavorando, e in secondo luogo come qualcosa da fare durante il blocco totale che stiamo avendo qui in Nuova Zelanda. È stata una fortuna avere componenti sufficienti per completare questo progetto poiché l'acquisto di ulteriori componenti non è possibile in questo momento a causa delle restrizioni che il governo ha imposto all'acquisto di articoli "non essenziali".

Cos'è una "Scatola Inutile", in poche parole è semplicemente una scatola con un interruttore che normalmente è spento, ma se lo accendi il sistema all'interno lo spegnerà di nuovo. Questo si ripete ogni volta che si accende l'interruttore con, nel caso di questa scatola, otto diversi formati di apertura e chiusura della palpebra, il dito che si estende e si ritrae, e infine il movimento degli occhi e quale colore mostrano gli occhi.

È possibile sviluppare una versione di questo sistema molto più semplice di quella sopra. Gli occhi e il loro servo di movimento e il servo di sollevamento del coperchio possono essere entrambi rimossi. Il coperchio quindi si solleva semplicemente a causa del servo del dito che estende il dito che a sua volta solleva il coperchio.

Forniture

1. Arduino Uno R3

2. Resistenza da 10K

3. Resistenza da 330 Ohm

4. Interruttore bipolare

5. LED giallo

6. 3 x servomotori

7. 2 x LED RGB Neopixel

8. Portabatterie 18650

9. 2 x 18650 4200 mAh, 3,7 V

10. Modulo di alimentazione DC-DC step-down LM2596

11. Interruttore di accensione/spegnimento, unipolare

12. Vari cavi Depont, fissaggi e scheda PCB

13. Legno adatto per scatola

Passaggio 1: costruirlo

La scatola è realizzata con qualsiasi legno adatto, con una semplice base in cartone rigido e quattro piedini in gomma. Le dimensioni della scatola possono essere di qualsiasi dimensione, purché il dito possa raggiungere l'interruttore. Le dimensioni della scatola di questo progetto sono 120 mm di larghezza, 245 mm di profondità e 90 mm di altezza. Ho aggiunto un interruttore di alimentazione, un LED di accensione/spegnimento e un piccolo foro su un lato. Il foro fornisce l'accesso alla porta USB di Arduino Uno per il caricamento del software, questo l'ho trovato fatto per impostare e correggere i parametri del movimento del servo molto più facilmente in quanto altrimenti richiederebbe la rimozione della custodia esterna.

Ho incluso uno schema di Fritzing del circuito utilizzato. Ho usato un Arduino Uno semplicemente perché ne avevo uno disponibile, un WEMOS D1 Mini o un Arduino Nano poteva essere utilizzato anche perché il sistema richiedeva solo 6 ingressi. Ho anche deciso di rendere questo sistema basato sulla batteria 18650 anziché utilizzare un adattatore di alimentazione da 12 V in quanto rende la scatola più portatile e più sicura da usare. Le batterie 18650 sono contenute in un pacco da due batterie e hanno una tensione di 3,7 V ciascuna e una capacità di 4200 mAh. Raggiungere le batterie per ricaricarle richiederebbe la rimozione della scheda base e lo scollegamento del braccio di sollevamento del coperchio.

I tre servi usati erano semplicemente quelli che avevo a disposizione; qualsiasi servo standard può essere utilizzato. La maggior parte dei servi sono cablati con tre connettori di depont e sono colorati, marrone per GND, rosso per alimentazione, qualsiasi cosa tra 4 V e 7,8 V e infine giallo per la linea del segnale. Ho usato due servo TowerPro MG995 per il coperchio e il dito e un CFsunbird SG90 per gli occhi. L'SG90 è stato utilizzato solo perché ero limitato nella quantità di spazio, avevo a disposizione e altrimenti avrei usato un terzo MG995.

L'interruttore Off/On del Box ha un semplice circuito di antirimbalzo collegato che include un resistore da 10K collegato a GND e collegato allo stesso punto sull'interruttore è un singolo filo collegato al pin 12 dell'Arduinio Uno. L'altro lato dell'interruttore è collegato al pin 5V della scheda Arduino. Ho deciso di utilizzare il modulo di alimentazione Step-Down poiché la tensione che ricevevo dalle due batterie 18650 era di circa 8,5 V, che era troppo alta per i servi, 7,8 V era la tensione massima consigliata dalla scheda tecnica TowerPro. Il modulo di alimentazione Step-Down riduce la tensione a 6 V che viene utilizzata dai servi e viene anche utilizzata per alimentare l'Arduinio Uno tramite i suoi pin GND e VIN. Un semplice resistore da 330 Ohm in serie con un LED giallo viene utilizzato per mostrare se la scatola è attiva ed è collegata al GND e alla barra di alimentazione da 6 V. Un interruttore unipolare viene utilizzato all'esterno della scatola per accendere/spegnere le due batterie 18650.

Gli occhi utilizzano due LED RGB Neopixel da 8 mm, ciascuno collegato a un alimentatore Arduino integrato da 5 V e pin GND su Arduino Uno. Sono cablati in serie e un singolo cavo di segnale è collegato al pin 11 dell'Arduino Uno. I LED RBG hanno un lato piatto che determina la sequenza dei connettori, vedi foto allegata per la piedinatura. Questi LED potrebbero essere cablati separatamente in modo che Arduino Uno possa controllare ciascun occhio tramite un cavo di segnale separato. Come per tutti i progetti, il circuito è stato disposto su una breadboard e testato prima di essere installato sulla scheda base. Si consiglia di incollare leggermente tutti i connettori depont ai loro pin sull'Arduino poiché tendono a allentarsi nel tempo.

Passaggio 2: il software

Devo a questo punto ringraziare “labomat” e il codice Arduino di esempio Useless-Box tenuto sul sito GitHub per la base del software in esecuzione su questo sistema. Nell'ambito dello sviluppo del progetto ho adattato e aggiunto al codice in particolare il movimento del servo e il colore degli occhi. Inoltre, è stato necessario apportare modifiche a tutti i parametri di movimento del servo per tenere conto delle differenze nel loro movimento e nella posizione iniziale.

Avrai bisogno dell'ultima versione di Arduino IDE 1.8.12 e dei file di libreria: Adafruit NeoPixel.h e Servo.h. Ho allegato il programma di prova per gli occhi e il programma principale per il funzionamento della scatola.

Passaggio 3: in conclusione

Ho trovato questo progetto una piacevole distrazione dal progetto principale a cui sto lavorando. Sebbene la versione che ho creato e mostrato qui sia di base, ho visto e ammirato molte versioni diverse della stessa scatola su Internet e You Tube, che utilizzano tutte interessanti variazioni del tema di base di un interruttore e di un dispositivo per passare spento.