Generatore di dadi: 12 passaggi (con immagini)

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

Questo Instructables è per il mio grande progetto che ho completato come parte del mio corso IGCSE Systems and Controls. Ha ricevuto un voto A * e ti guiderò attraverso come farlo in questo istruibile. Per completare questo progetto sono necessari un discreto background in elettronica e un'esperienza con Arduino e il suo IDE.

Sfondo

Con la diminuzione della popolarità dei giochi da tavolo e il boom dell'elettronica, può sembrare difficile sedersi e giocare senza l'interferenza dei gadget. In questo caso specifico, il mio cliente, un insegnante del club di Warhammer, preferirebbe usare dadi fisici piuttosto che online nel suo club. Il problema è che non può avere dadi con 100 facce, motivo per cui deve ricorrere a un simulatore di dadi online. È qui che sorge un'opportunità per questo prodotto.

Mentre la dimensione del mercato a cui questo prodotto si rivolge è in calo, esiste ancora la necessità. I giochi da tavolo stanno diventando una caratteristica del passato mentre emergono i giochi online ed elettronici. In questo caso particolare, il mio prodotto riduce la necessità di telefoni o Internet durante il gioco da tavolo, facendo sentire i giocatori meno disconnessi dal gioco reale. I sistemi che utilizzerà sono l'IC 4511 e un microcontrollore Arduino Nano. Questo progetto dovrà fare uso di un microcontrollore perché, senza uno, il circuito sarebbe troppo inefficiente.

Funzione

Il prodotto consente all'utente di selezionare un numero compreso tra 0 e 100 utilizzando due selettori rotativi sul lato sinistro del dispositivo. Questo numero viene mostrato all'utente attraverso i due display a 7 segmenti direttamente sopra i selettori rotativi come feedback. Quindi, quando l'utente preme il pulsante di rotazione, un numero casuale compreso tra 0 e il numero selezionato verrà lanciato e visualizzato sui display a 7 segmenti sul lato destro del dispositivo.

Passaggio 1: il circuito

Lo schema circuitale semplificato sopra mostra ciascuno degli ingressi e delle uscite Arduino necessari da utilizzare come riferimento per i passaggi successivi del progetto.

Come funziona il circuito?

L'utente prima inserisce il numero di lati che desidera che i suoi dadi abbiano utilizzando i due selettori rotanti di cui uno controlla la posizione della cifra delle 10 e l'altro controlla la posizione della cifra delle prime. Questo numero viene visualizzato attraverso il feedback sul primo PCB a 7 segmenti, rendendo più facile per l'utente capire il numero che ha selezionato.

L'input decimale dell'utente viene convertito in formato binario sul Rotary PCB e inviato all'Arduino Nano. Il nano sceglierà quindi un numero casuale tra 0 e il numero selezionato. Queste informazioni verranno quindi inviate in formato binario al PCB 2nd 7 Segment quando l'interruttore Push-To-Make (Roll) viene premuto.

Ho allegato il codice Arduino come riferimento di seguito per facilitare la comprensione di come funziona questo prodotto.

Passaggio 2: circuiti stampati

Distinta materiali:

• Resistori da 470 Ohm x28
• Resistori da 10K Ohm x22
• CD 4511BE x4
• Display a 7 segmenti (verde, CC) x4
• Diodo 1N4002 x44
• Commutatore rotante (1P12T) x2
• Interruttore a bilanciere (On-Off) x2
• Premi per fare x1
• Arduino Nano x1
• LED Verde x2

Utilizzando Autodesk Eagle sul mio computer, ho progettato lo schema di ciascun PCB come mostrato nella foto sopra. Dal progetto schematico, ho avuto i PCB (2x PCB a 7 segmenti, 1x PCB rotante) realizzati in Cina e spediti.

I file Gerber possono essere trovati qui (i file Eagle sono allegati di seguito)

Componenti di saldatura

Prima di saldare, assicurati di avere una buona ventilazione e occhiali di sicurezza. È inoltre necessario assicurarsi di orientare e posizionare tutti i componenti nelle posizioni corrette prima di saldarli alla scheda. Sii veloce con il ferro poiché tenerlo su uno spillo per troppo tempo può causare la bruciatura dell'IC. Assicurati che ogni punto di contatto sia fissato saldamente alla scheda con una saldatura e che non ci siano giunture asciutte.

Ritagliare i buchi

Per prima cosa, ho segnato i fori su ciascun PCB e li ho allineati per assicurarmi che fossero contrassegnati correttamente. Questo è stato fatto usando una squadra di prova, un pennarello e un righello. Dopo aver segnato i fori, ho utilizzato un morsetto in acciaio per tenere in posizione il PCB e ho praticato 4 fori da 2 mm in ciascuna scheda PCB, seguiti dai fori da 3 mm necessari per evitare la rottura del materiale TRFE.

Questo passaggio è importante in quanto ti consentirà di fissare correttamente i PCB all'alloggiamento in un secondo momento.

Passaggio 3: circuiti + test

Compiti

• Controllare tutte le connessioni PCB.
• Imposta l'intero circuito.
• Eseguire il codice attraverso il circuito per il test.
• Se non funziona, risolvi il problema e ripeti.

Controllo qualità: utilizzando l'impostazione della continuità sul multimetro, ho controllato ogni traccia e componente per rilevare ed eliminare eventuali cortocircuiti che potrebbero influire sul funzionamento del circuito. Se è stato trovato un cortocircuito, sono stati eseguiti i passaggi seguenti per risolvere il problema.

1. Identificare il cortocircuito: assicurarsi che il cortocircuito sia effettivamente un problema e che esista poiché più volte viene applicato calore alle pastiglie di rame, più è probabile che si sciolgano, si danneggino o non siano conduttive.

2. Usando una ventosa per saldatura, riscaldare delicatamente il giunto e aspirare la saldatura liquida. Ripetere fino a rimuovere tutta la saldatura. Se la saldatura non si stacca, usa lo stoppino per saldare per cercare di assorbirne una parte.

3. Infine, risaldare entrambi i giunti con cura e con una saldatura minima, ma quanto basta affinché il giunto sia sicuro e conduttivo.

Caricamento del codice:

Per caricare il codice su Arduino Nano, per prima cosa scarica l'IDE di Arduino. Quindi, scarica questo driver Arduino Nano e questo driver FTDI.

Quindi, utilizzando il codice del passaggio 1, caricalo tramite un cavo da USB a Micro-USB su Arduino Nano. Il circuito dovrebbe ora essere operativo. Se non funziona, avvia la risoluzione dei problemi ricontrollando tutti i componenti e le connessioni.

LED aggiuntivo

Se osservi attentamente la scheda PCB a 7 segmenti, noterai che c'è uno slot per un LED. Questo LED è lì per accendersi quando viene visualizzato il numero 100 e i due display a 7 segmenti mostrerebbero due 0. Per farlo funzionare, utilizzare due porte NOT e due porte AND in una configurazione che attiverà il LED quando non ci sono ingressi nell'IC 4511.

Passaggio 4: interfaccia utente

Compiti

• Progetta l'interfaccia utente utilizzando Adobe Illustrator.
• Taglia al laser l'interfaccia utente e assicurati che si adatti ai componenti del circuito. Incidi il design dell'aquila di Warhammer sull'interfaccia utente.
• Vernicia a spruzzo il motivo grigio/argento.

Materiale: acrilico nero

Utilizzando Adobe Illustrator, ho progettato l'interfaccia utente in base alle dimensioni elencate nell'immagine sopra (clicca per vedere più immagini). Ho quindi esportato questo file di progettazione sul laser cutter e ho ritagliato il pezzo di acrilico.

Quindi, lasciando il foglio di plastica sull'acrilico, ho verniciato a spruzzo le sezioni incise dell'acrilico con un colore argento/grigio. Questo è stato fatto più volte (4 volte con intervalli di 10 minuti) per garantire un'immagine audace e chiara. Dopo aver lasciato asciugare il tutto, ho tolto lo strato di plastica e mi sono assicurato che non ci fossero irregolarità.

Passaggio 5: piastre laterali

Compiti

• Collezione Di Legno Di Frassino.
• Disegna tutte le linee di taglio sul pezzo di legno per una guida durante il taglio. Ritagliare entrambi i lati sinistro e destro per l'alloggiamento.

Materiali

1. Legno di frassino 135 mm (larghezza) x 300 mm (lunghezza) x 10 mm (profondità)

Il prossimo passo di questo progetto, e forse la parte più complessa dell'alloggiamento, sono le piastre laterali. Per prima cosa, usando le misure sopra indicate, segna entrambi i lati su un pezzo di legno di frassino spesso 10 mm. Usando una sega a nastro, ritaglia la forma generale dei pezzi.

Quindi, usando un router (fresatrice), ritaglia le scanalature mostrate negli schemi sopra. Ci sono due scanalature larghe 10 mm x 5 mm spesse. e una scanalatura da 3 mm (larghezza) x 150 mm (lunghezza) x 5 mm (profondità) con un angolo di 50 gradi.

Finitura

Per correggere eventuali piccoli errori nell'allineamento della superficie o spigoli vivi, utilizzare carta vetrata fine per ripassare quelle sezioni in modo da levigarle dando loro un bell'aspetto estetico. La professionalità è fondamentale.

Passaggio 6: piastre superiore, inferiore e posteriore

Compiti

• Ritaglia la barra in alto.
• Ritaglia la piastra inferiore.
• Taglia al laser la piastra posteriore dopo aver creato il file Adobe Illustrator per il taglio laser.

Piastra superiore (materiale: frassino)

La piastra superiore è un pezzo difficile da produrre in quanto include un angolo di 50 gradi su una faccia. Per ritagliare questo pezzo, traccia prima la forma generale del blocco usando le dimensioni sopra indicate e una squadra di prova. Quindi, creare l'angolo impostando l'angolo di inclinazione della piattaforma della sega a nastro a 50 gradi. Da lì, taglia lungo un lato del rettangolo per produrre la faccia inclinata.

Inoltre livellare la piattaforma per utilizzare la sega a nastro per tagliare gli altri tre lati del pezzo superiore rettangolare.

Piastra inferiore (materiale: frassino)

La piastra inferiore è facile da ritagliare con una sega a nastro poiché è un blocco rettangolare di frassino con le dimensioni di 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Piastra posteriore (materiale: acrilico)

Usando Adobe Illustrator, ho progettato la piastra posteriore (135 mm x 230 mm) insieme a uno slot per il cavo di alimentazione e l'interruttore On-Off insieme ai fori per le viti come mostrato negli schemi sopra. Ho quindi esportato questo file sul laser cutter e l'ho tagliato.

Usando una matita e un righello, segna 4 fori (2 su ogni lato) per i fori per le viti (il diametro dipende dalla vite che usi). Usando un punzone centrale e un martello, fare un'ammaccatura su ciascuno di questi fori e, infine, utilizzare la punta da trapano appropriata con un trapano a mano per praticare tutti e 4 i fori.

Successivamente, ho seguito gli stessi passaggi per la verniciatura a spruzzo delle lettere su acrilico come nel passaggio 4. Infine, utilizzando una punta da trapano svasata, ho ripassato ciascuno dei fori delle viti per assicurarmi che le teste delle viti fossero a filo con la superficie acrilica quando assemblato.

Elettronica di potenza:

L'alimentazione in ingresso deve essere di circa 5V. Una volta instradato attraverso il foro di alimentazione nella piastra posteriore, il cavo positivo deve essere instradato attraverso l'interruttore di alimentazione in modo che l'utente sia in grado di controllare l'alimentazione del prodotto. Il terminale positivo dell'interruttore deve quindi essere collegato al pin V(in) sull'Arduino e il filo negativo/GND deve essere collegato al pin Arduino GND (in).

Passaggio 7: incollaggio e bloccaggio

Ora che tutti i pezzi dell'alloggiamento sono stati tagliati, dobbiamo metterli insieme. Tutti i pezzi sono elencati di seguito:

• 2x Piatti Laterali
• 1x barra superiore
• 1x posto in basso
• 1x interfaccia utente
• 1x piastra posteriore

In questo passaggio, i pezzi che incolleremo insieme sono:

• 1x barra superiore
• 2x Piatti Laterali

È molto importante che questi pezzi e questi pezzi SOLO siano incollati l'uno all'altro. La piastra inferiore è mostrata nelle immagini sopra ma NON È incollata alle piastre laterali. Viene posizionato esclusivamente come guida e per il posizionamento.

Passaggi:

1. Disporre i pezzi in ordine e assicurarsi che possano essere posizionati e montati insieme correttamente. In caso contrario, archivia il pezzo problematico fino a quando non funziona o rifarlo.

2. Applicare uno strato piccolo ma ragionevole di colla vinilica sui punti di contatto chiave. In questo caso, questi punti sarebbero il giunto di battuta superiore su entrambi i pezzi laterali.

3. Combina tutti i pezzi usando la piastra inferiore come guida per sostenere le piastre laterali e la barra superiore.

4. Usa uno o due morsetti per fissare il pezzo in questa configurazione finché la colla non si è asciugata e le giunture sono tutte sicure.

Passaggio 8: perforazione

In totale, ci sono 8 fori che devono essere praticati nel frassino. Tutti i fori devono essere praticati con una punta da trapano da 2,5 mm.

Per prima cosa ho bloccato l'alloggiamento per assicurarmi che non si muovesse durante il processo di perforazione per il controllo di qualità. Quindi, usando un righello e una matita, ho segnato tutti e 8 i fori che dovevano essere praticati sul retro e sul fondo. Usando un punzone centrale e un martello con penna a sfera, ho inciso ogni punto per guidare la punta del trapano. Infine, utilizzando un trapano a mano e una punta da 2,5 mm, ho praticato ogni foro.

Dopo aver praticato i fori attraverso la parte posteriore in acrilico e la parte inferiore in legno, ho usato una punta da trapano per svasare per creare una svasatura per ogni foro. Ciò era necessario poiché stavo usando viti autofilettanti per unire i pezzi posteriore e inferiore all'alloggiamento. Ciò significava che con queste rientranze svasate, la testa della vite sarebbe stata a filo con la superficie del materiale in cui era stata avvitata, conferendole un aspetto gradevole e un esterno sicuro.

Passaggio 9: levigatura e finitura

Levigare le impurità

Dopo che l'alloggiamento è stato incollato insieme, ho usato prima carta vetrata ruvida per eliminare qualsiasi eccesso di colla secca o evidenti problemi di disallineamento. Poi, per il controllo di qualità. Sono passato a carta vetrata più fine e ho passato su ogni superficie per garantire una finitura liscia.

Applicazione di una finitura: Cera per mobili

Infine, per dare al legno di frassino una bella finitura e tatto, ho deciso di cerare la superficie. Usando un panno per lucidare, ho applicato la cera per mobili su ogni superficie esterna del legno 4 volte con sessioni di asciugatura di 30 minuti in mezzo per il controllo di qualità. Questo era per il controllo di qualità che assicurava che ogni centimetro del legno fosse rivestito correttamente e avesse la stessa consistenza.

Passaggio 10: proteggere l'elettronica nell'alloggiamento

Materiali

• 12 bulloni M4
• 12 dadi M4
• 12 rondelle in nylon M4

Sopra, collego i PCB all'interfaccia utente usando i bulloni, i dadi e le rondelle di nylon. Ho usato le rondelle in nylon perché non sono conduttive e quindi non creano cortocircuiti a contatto con il mio PCB. Dopo che i PCB sono stati collegati, ho usato un trapano e un cacciavite per fissare le piastre posteriori e inferiori all'alloggiamento finale. Fai questo processo con cura poiché l'elettronica può tendere ad essere piuttosto delicata.

Se i giunti di saldatura si rompono o si sfaldano, è imperativo ripararli lì e poi continuare b4. Assicurati di testare il circuito prima e dopo averlo fissato all'alloggiamento per assicurarti che tutto rimanga in ordine.

Passaggio 11: metti insieme l'alloggio

In questo passaggio finale, prendi l'interfaccia utente e falla scorrere lungo le scanalature della piastra laterale nell'alloggiamento. Quindi, posizionare la piastra inferiore sotto l'alloggiamento tra i giunti di battuta delle due piastre laterali. Allineare i fori delle viti e utilizzando un cacciavite, inserire tutte e 4 le viti (2 su ciascun lato) per fissare la piastra in posizione.

L'ultimo passaggio consiste nel fissare la piastra posteriore all'alloggiamento. A tale scopo, allineare i fori delle viti e quindi inserire le 4 viti da legno autofilettanti in ciascuna posizione verificando che siano ben serrate e a filo.

Infine, puoi appianare eventuali errori usando carte vetrate fini e cera per mobili. In caso di errori di allineamento, rivedere i passaggi precedenti. Se dovessi aver bisogno di aiuto durante questo processo, non esitare a postare le tue domande nella sezione commenti qui sotto.

Passaggio 12: hai finito

Complimenti per aver completato il progetto! Divertiti!