Arduino personalizzato (MakeyMakey più economico): 5 passaggi (con immagini)

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

Ciao - ho 14 anni (almeno lo ero quando ho scritto questo Instructable) e ho costruito questo progetto per un professore di un'università locale, oltre che per mia nonna, che lavora con bambini portatori di handicap.

Se ti piace questo Instructable o sostieni la causa per cui lo sto facendo (bambini con disabilità), vai avanti e lascia un commento!

A Makey Makey è una scheda basata su Arduino progettata e sviluppata da due laureati del MIT, Jay Silver ed Eric Rosenbaum, in collaborazione con SparkFun Electronics. Funziona come una tastiera e un mouse, aggiungendo essenzialmente una tastiera e un mouse secondari al PC. La vera innovazione introdotta da Silver e Rosenbaum è stata la capacità del "touch sensing". Utilizzando resistori di pull-up di valore incredibilmente elevato, sono stati in grado di utilizzare oggetti di uso quotidiano come pulsanti.

Esistono molte funzionalità e idee per MakeyMakey, ma una delle mie preferite è l'utilizzo per i bambini con disabilità. Coloro che non sanno usare le dita abbastanza bene da utilizzare una tastiera QWERTY standard possono utilizzare un MakeyMakey come emulatore di tastiera. Essendo in grado di utilizzare oggetti di uso quotidiano come tasti per una tastiera, i bambini disabili sono in grado di utilizzare oggetti come frutta (banane, mele o arance), pasta da gioco o qualsiasi cosa leggermente conduttiva come tasto.

Questo progetto è iniziato più come un'esperienza di apprendimento. Mia zia aveva appena terminato un corso di educazione speciale che utilizzava MakeyMakeys. Lei e gli altri 15 studenti avevano acquistato ciascuno i propri MakeyMakeys per $ 50. Ho offerto di farne uno per meno di $ 40, e il resto è storia.

Una breve nota: questo progetto si basa sul design originale gentilmente fornito tramite la licenza Open Source Hardware da Jay Silver ed Eric Rosenbaum. Rendo loro pieno merito e ringrazio pienamente per la loro generosità.

Passaggio 1: ricerca

Il primo passo è capire come funziona un MakeyMakey tradizionale, quindi trovare le parti e i fornitori per costruirne uno da soli. Fortunatamente per te, ho fatto tutto quello che potevo per te, e l'ho condensato in ciò che devi sapere.

Innanzitutto, un MakeyMakey sfrutta l'utilizzo di resistori di pull-up. In breve, un resistore di pull-up è un componente che garantisce che il computer registrerà un "no-touch" fino a quando il pin non verrà effettivamente toccato. Senza un resistore di pull-up, il computer non ha idea se il pin viene toccato o meno.

Per quanto riguarda i chiarimenti, i resistori sono componenti fisici che puoi vedere e sentire. Un resistore di pull-up è un resistore normale, appena cablato per fare un certo lavoro (quel lavoro è quello di "tirare su" un pin).

Ora, i resistori hanno molti valori, misurati in ohm. Tutto ha resistenza, ma i resistori sono realizzati con un valore di resistenza specifico. Un tipico resistore di pull-up è solitamente di circa 10.000 (ohm). Quelli che si trovano su un MakeyMakey sono 22.000.000 (22 milioni) ohm, consentendo a qualsiasi oggetto che ha meno di 22M Ω di funzionare come interruttore.

Da un dito all'altro, hai una resistenza che va da 1.000 Ω a 100.000, a seconda della pelle bagnata. Questo ti lascia con circa 21,9 M (22 M - 100 K = 21,9 M) per qualsiasi oggetto che desideri utilizzare. Metallo, sale, persino la mina di una matita funzioneranno, purché la resistenza sia inferiore a 22 M Ω.

Se desideri una spiegazione più semplice di come funziona MakeyMakey, MakeyMakey ha un'ottima risposta.

Passaggio 2: pianificazione/acquisto

Per questo passaggio, utilizzeremo il software CAD Eagle, attualmente di proprietà di Autodesk. Se non disponi di questo software, puoi scaricare una prova gratuita di un anno. Quando faccio riferimento a modifiche o all'utilizzo di uno strumento specifico, utilizzo il software Eagle. Condividerò il mio progetto finale, però.

Ora che hai una conoscenza di base di come funziona MakeyMakey, puoi iniziare a ordinare cose. Ho scaricato il design di SparkFun per MakeyMakey e l'ho modificato per semplificare l'assemblaggio. Il design originale utilizzava SMD (dispositivi a montaggio superficiale) nella dimensione 0402. Questi pezzi sono minuscoli, circa 0,4 mm x 0,2 mm. L'ho provato, ma ho perso quasi la metà di tutti i pezzi.

Per rendere più facile te stesso, cambia le dimensioni dei componenti alla taglia 0603 o superiore. Per sostituire queste cose, usa semplicemente lo strumento "Sostituisci". Poiché questo non è un tutorial di Eagle, presumo che tu sappia come lavorare con Eagle.

Per ordinare il PCB (Printed Circuit Board), ovvero la scheda su cui è posizionato tutto, sono andato a OSHPark. Producono PCB di alta qualità molto rapidamente e molto a buon mercato. Hanno una quantità minima di ordinazione di tre, ma il prezzo è imbattibile. Ecco il link al mio disegno.

Per le parti, dovrai rivolgerti a DigiKey o a un altro fornitore di elettronica. Purtroppo non posso condividere il mio carrello, ma non dovrebbero volerci più di 20 minuti per completare e ordinare un carrello. Tuttavia, ho incluso un foglio Excel con i collegamenti. Solo alcune note, però, prima di ordinare:

• Assicurati quando aggiungi ATMEGA32u4 al carrello, che sia un pacchetto 44TQFP
• La spedizione di DigiKey è costosa. È meglio ottenere più del necessario, in modo che se uno viene perso o danneggiato, hai degli extra.
• DigiKey offre sconti all'ingrosso. Ad esempio, un resistore vale $ 0,10, ma 10 di questi sono $ 0,11. Usa lo sconto!
• I fusibili sono un po' più costosi, ma acquistane almeno uno in più. Puoi ringraziarmi più tardi.
• Non sono riuscito a trovare alcun LED su DigiKey, quindi non li ho usati. Se lo fai, però, avrai bisogno di resistori da 330 per abbinarli.

A parte questo, è piuttosto semplice. Ecco il foglio Excel che ho usato per l'ordine:

Passaggio 3: costruiscilo

Ora arriva la parte divertente: mettere tutto insieme. Questa non è una guida alla saldatura a montaggio superficiale, ma ecco un ottimo tutorial. Per quanto riguarda la saldatura di componenti di dimensioni diverse, alla fine dovrebbero funzionare tutti allo stesso modo. Questo passaggio è probabilmente il più difficile e richiede più tempo, ma non dovrebbe ucciderti (ti consiglio di incrociare le dita, però, solo per sicurezza). Ecco alcuni suggerimenti che ho imparato mentre lavoravo su questo:

• Per quanto riguarda il microcontrollore ATMEGA32u4, il modo migliore che ho trovato è stato quello di incollare un pad su un angolo della scheda, quindi appoggiare il chip sopra, orientato correttamente. Quindi, dopo averlo bloccato in posizione sciogliendo il pad dell'angolo, caricare tutti i pin con la saldatura. Dovrebbero esserci enormi ponti di saldatura. Quindi, usando lo stoppino per saldatura, fondere nuovamente la saldatura per rimuoverla. Questo lascia un bel risultato, senza pantaloncini.
• Prima di tentare di collegare il cavo USB, controllare i pin sotto il connettore USB Mini-B. Il mio primo tentativo ha avuto un piccolo ponte sotto il connettore, causando danni al chip.
• Per quanto riguarda l'ordine delle parti, inizia con il microcontrollore AMTEGA32u4, quindi vai a condensatori, resistori, clock e infine i connettori femmina con il connettore USB.

Passaggio 4: codice

Ora arriva l'ultimo passaggio più soddisfacente (solo quando funziona è soddisfacente). Per codificare un Arduino personalizzato, devi prima masterizzare il bootloader. Un bootloader è un piccolo pezzo di codice che viene programmato in ogni Arduino in fabbrica per dire all'Arduino cosa fare al primo avvio e cosa fare con il codice con cui lo si programma. Dato che questo viene fatto nella fabbrica di Arduino, dobbiamo farlo anche noi. Per fare ciò, possiamo usare un altro Arduino prefabbricato per programmarlo. Ciò richiede un Arduino con un chip ATMEGA328 (come Uno o Nano). Per fare ciò, seguiremo la guida di SparkFun. Agganciare i pin come mostrato:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

RE11 - RE16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - RESET

Quindi, vai nell'IDE di Arduino, selezionando la scheda Arduino che stai utilizzando per programmare il tuo MakeyMakey. Sotto gli esempi, apri lo sketch "Arduino come ISP". Caricalo sul tuo Arduino, proprio come faresti normalmente. Quindi, in Strumenti, seleziona in Scheda 'Arduino/Genuino Micro'. Quindi in Strumenti> Programmatore, seleziona "Arduino come ISP" (da non confondere con "ArduinoISP"). Quindi, ancora una volta in Strumenti, seleziona "Masterizza Bootloader". Dopo alcuni minuti, l'IDE dovrebbe dire "Fine masterizzazione bootloader". Il tuo MakeyMakey è ora pronto per agire come qualsiasi altro Arduino.

Il prossimo passo è andare su GitHub di MakeyMakey e nella sezione "firmware". Basta copiare e incollare "makey_makey.ino" e "settings.h" nel Blocco note e salvarli in base alle rispettive estensioni. Ora apri il tuo 'makey_makey.ino' appena salvato, aprilo con Arduino IDE e caricalo sulla tua scheda MakeyMakey. Ora dovresti avere MakeyMakey completamente funzionante! Congratulazioni!

Passaggio 5: gioca

Con il tuo nuovo MakeyMakey, cosa potresti fare? Ci sono così tante opzioni, con alcune app o siti Web divertenti da utilizzare elencati sul sito Web di MakeyMakey. Se hai un'idea da condividere, fallo! Io, e molti altri, mi piacerebbe sentire le tue idee! Ho incluso alcune immagini di ciò che ho visto o mi è venuto in mente.

Come nota a margine: se hai commenti su questo Instructable, buoni o cattivi, per favore lasciali nei commenti. Ho cercato di diventare uno scrittore migliore, quindi ogni critica è apprezzata. Grazie!