Lavagna alfabetica controllata da app ispirata a Stranger Things: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Tutto è iniziato qualche settimana fa mentre cercavo di capire cosa regalare a mia nipote di nove anni per Natale. Mio fratello alla fine mi ha informato che è una grande fan di Stranger Things. Ho capito all'istante cosa volevo regalarle, qualcosa da appendere al muro con luci di Natale e lettere che lei può fare sillabare frasi casuali. Non lo sai, assolutamente nessuno fa una cosa del genere… Ho trovato innumerevoli esempi di pareti con lettere dipinte e luci di Natale sempre accese. Ho trovato molte versioni in miniatura dello stesso. Ho trovato solo un paio di progetti che utilizzano microcontrollori (Arduino) e LED indirizzabili per scrivere effettivamente frasi, ma tutti sembravano fare affidamento su frasi codificate nel software del micro. Niente di simile a quello che avevo in testa. Così è nato il progetto rudLights Alphabet Board.

La RudLights Alphabet Board, o in breve rudLights, utilizza anche un Arduino e LED indirizzabili per visualizzare frasi su una stringa di "luci di Natale". Tuttavia, utilizza anche un ricevitore Bluetooth economico e un'app Android personalizzata che l'utente, mia nipote, può utilizzare per visualizzare qualsiasi frase che desidera inviare dal suo tablet (un Amazon Fire in questo caso).

Continua a leggere per i dettagli avvincenti di come ho realizzato questa cosa mentre ora ne faccio una seconda per la mia casa. Non ho ricevuto molte foto o documentazione poiché ho realizzato l'originale, inoltre ora ne voglio una nel mio soggiorno. Seguici se vuoi costruirne uno per te. Alla fine di questo Instructable il codice necessario sarà disponibile con la licenza più permissiva che posso creare, probabilmente GPLv3 a quanto pare.

Passaggio 1: parti necessarie

L'elenco delle parti per rudLights è piuttosto semplice. Dovevo comprare dei LED, ne avevo bisogno di 26 ma ne avevo solo cinque a portata di mano. Fortunatamente ho trovato una confezione da 100 dei PCB WS2812B su Amazon per soli quindici dollari. La cosa più difficile da trovare era qualcosa da passare per la brutta carta da parati dello spettacolo. Mio figlio ed io abbiamo finalmente trovato qualcosa nella sezione di carta scrapbooking di JoAnn che funziona abbastanza bene. Ecco l'elenco delle cose che ho usato e a cosa serve. Quando possibile ti linko dove acquistare. Non utilizzerò alcun link di affiliazione, sebbene siano link di Amazon Smile quando possibile.

Cose necessarie

• 26+ LED indirizzabili (alias NeoPixel) - 100 per $ 15 su Amazon (non so perché siano sotto Strumenti musicali).
• Arduino Pro Mini - imitazioni su Amazon o legittimi da SparkFun Non c'è motivo per cui non puoi usare un Arduino Uno a grandezza naturale se hai lo spazio.
• Modulo Bluetooth HC-05 - $ 8 su Amazon Immagino che funzionerebbe anche un modulo HC-06, ma nessuna promessa.
• Adattatore di alimentazione A/C 5VDC 2A - $ 7,49 su Amazon
• Cornice per documenti - cornice da 8,5 x 11 pollici, ne ho trovata una da JoAnn per circa $ 10. Puoi usare qualsiasi cornice di dimensioni che desideri, ne ho scelta una delle stesse dimensioni della carta che mangia la mia stampante.
• Carta da parati brutta - In realtà una carta per scrapbooking 12x12 "chiamata "Tan Swirly Flowers" che ho trovato al JoAnn Fabric & Craft Store. In realtà ne ho comprate quattro per poter rovinare un paio di volte. Ecco la sua "bellezza" qui (fai clic su "Sì, sono un rivenditore" per visualizzare effettivamente la pagina) YMMV
• Due fogli di pergamena - Anche da JoAnn's, usati come diffusori per prevenire la cecità quando si osservano i LED.
• Pannello in fibra da 1/8", foglio 8,5x11" - 24x48" a $ 5 a Home Depot

Le basi

• Resistori divisori di tensione - 1k7 e 3k3 (o 1k e 2k, o anche 2k2 e 3k3) per spostare il livello tra il pin TX Arduino 5v e il pin RX del modulo BT 3.3v.
• Resistenza da 220-470 Ohm - Va sulla linea dati tra Arduino e il primo LED WS2812B.
• 4 condensatori 16V 1000µF - Potenza cosmica fenomenale. Confezione da $ 11 di tappi su Amazon
• Cavo a trefoli da 20-22 g in 3 colori: alimentazione, terra e dati lungo il filo dei LED.
• Piccolo PCB di prototipazione: ne ho usato uno per costruire una cosa centrale di distribuzione dell'alimentazione.
• Guaine termorestringenti in vari pezzi - Per coprire le resistenze saldate nei cavi di collegamento. Cinque dollari alla Harbor Freight.

Utensili

• Tagliafili e spellafili
• Saldatore e saldatore
• Tagliere e filo di collegamento
• Coltello affilato per hobby (X-Acto)
• Tagliere
• Coltello multiuso
• Riga o squadra
• Puntina da disegno, punteruolo, punzone centrale o altri oggetti appuntiti
• Trapano da 5/16" e qualcosa per farlo girare (un trapano a motore, un trapano a colonna, un frullino per le uova…)
• Lima o carta vetrata
• Colla per legno (o colla bianca)
• Pistola per colla a caldo e stick

Opzionale

• Raspberry Pi Zero W - Lo userò sulla mia RudLights Alphabet Board invece dell'HC-05 perché ho finito i moduli Bluetooth HC-05. Avrai bisogno anche di una scheda SD.
• Bastone di pino da 1/2" x 3/4" x 48" - Utilizzato per costruire un'estensione sul retro della cornice del documento.
• Dipingi per abbinare la cornice e il pennello (i) - Usato per mascherare l'estensione sopra dietro la cornice. Ho usato vernice acrilica nera e un pennello in schiuma.
• Shadow box - Invece della cornice del documento, elimina la necessità della levetta di estensione sopra.
• Jack di alimentazione da 2,1 mm - $ 6 per una confezione da 5 su Amazon. Potresti anche semplicemente tagliare il connettore dall'alimentatore e saldarlo direttamente al progetto.
• Arduino 3.3V e alimentatore se vuoi ridurre la potenza. I LED WS2812B dovrebbero funzionare a 3.3v. Ciò eliminerebbe la necessità di un partitore di tensione. Ripeto, nessuna promessa.

Passaggio 2: la parte estetica

Ho pensato di poter trovare uno screengrab o qualcosa dello spettacolo da stampare come foto da utilizzare nella cornice. Per quanto ci provi, non sono riuscito a trovare l'immagine che stavo cercando. Questo è ciò che ha spinto la ricerca che ci ha portato alla brutta carta da scrapbooking. Ho chiesto a mio figlio di disegnare un alfabeto con una serie di lampadine e ha tagliato la carta da 12x12" a 8,5x11" in modo che entrasse nella stampante. Poi ho semplicemente stampato l'immagine dell'alfabeto direttamente sulla brutta carta e ho fatto tagliare tutte le lampadine con un coltello X-Acto.

Se desideri seguire lo stesso percorso, sentiti libero di salvare l'immagine sopra, scaricare l'opera d'arte dal mio server o puoi ottenerla dal repository GitHub.

Usando un normale pezzo di carta da stampante, o meglio ancora, il vetro della cornice, disponi una sezione della carta 12x12" per creare un foglio 8,5x11" su cui stampare l'immagine dell'alfabeto. La carta che ho usato ha una colorazione intorno ai bordi per farla sembrare consumata, immagino. Come tale ho finito per stendere una sezione al centro del foglio. Poi ho usato un taglierino per fare i tagli. Assicurati di tagliare su una superficie sacrificale, a meno che tu non sia il fortunato proprietario di un tagliacarte. Dopo aver tagliato la carta usando un pezzo di carta per stampante come guida, ho scoperto che la mia cornice è solo un pochino più piccola di 8,5x11 pollici… Per "aggiustarla" ho semplicemente appoggiato il vetro sulla mia brutta carta da parati e ho tagliato circa 1/16 " da due lati con un coltellino.

Ora è il momento di stampare il tuo filo rudLights sulla brutta carta da parati. Dovrai assicurarti di dire alla tua stampante di stampare con orientamento orizzontale, con i margini impostati al minimo. L'immagine ha lampadine colorate, ma dato che verranno comunque ritagliate puoi stamparla in bianco e nero senza problemi. Consiglio vivamente di stamparlo su carta normale almeno una volta per assicurarti che le impostazioni lo facciano uscire come desideri. Ora puoi caricare la tua carta da parati tagliata su misura nella tua stampante e stampare il pezzo da utilizzare nel progetto. Tuttavia, non tagliare ancora i bulbi, lo faremo alla fine del passaggio successivo.

Vai avanti e incornicia la carta da parati appena stampata e assicurati che tutto sia davvero allineato come dovrebbe essere.

Passaggio 3: preparare la scheda

Il pannello di fibra da 1/8 (pannello rigido, masonite, come lo vuoi chiamare) è due piedi per quattro piedi come viene dal negozio. Chiaramente dobbiamo ridurlo un po' di dimensioni. La parte bella di lavorare con questo tipo della lavagna è che è un po' come la carta spessa e può essere tagliata abbastanza facilmente con un taglierino. Basta misurare il vetro dalla cornice e segnare la stessa misura sulla lavagna con una matita. Quindi puoi usare il righello o il quadrato come un recinto per il coltello. Fai diversi passaggi con il coltello, prenditi il tuo tempo, non c'è fretta. A meno che tu non debba finire questo entro Natale e non sapevi nemmeno che dovevi farlo fino al 16 dicembre circa … Tuttavia, le tue dita valgono più del progetto, quindi fai attenzione!

Una volta ritagliata la tavola, rompi i bordi con la lima o la carta vetrata in modo che non sia tagliente. Seriamente, questa roba dà i ritagli di carta più brutti … Quindi prova a inserirlo nella cornice e limare / carteggiare i bordi secondo necessità per adattarsi perfettamente con la giusta quantità di aderenza. Ancora una volta, prenditi il tuo tempo e adattalo bene la prima volta. È piuttosto difficile rimettere il prodotto in legno su un pezzo che è stato tagliato troppo piccolo.

A seconda della qualità di fabbricazione del telaio che hai, potresti provare a girare la tavola e vedere se si adatta dall'altra parte. La mia cornice non era in realtà quadrata, quindi questo trucco ha funzionato con un'archiviazione minima. Se trovi che il tuo si comporta allo stesso modo, assicurati di segnare quale estremità è su entrambi i pezzi, sarà importante quando arriverà il momento di stendere e praticare i fori della luce.

Ora vuoi prendere lo sfondo che hai stampato nell'ultimo passaggio e adagiarlo sopra il tuo pezzo di fibra di legno e squadrarlo tutto. Dovrebbe essere più o meno della stessa misura. Una volta allineato, usa il tuo attrezzo appuntito per perforare il centro (-ish) di ogni bulbo e metti un divot nel pannello di fibra. Quel divot sarà il segno in cui trapanerai i fori da 5/16 nella scheda per far brillare i LED. Se hai già tagliato le lampadine dalla carta da parati, puoi approssimare le posizioni dei fori o utilizzare uno dei test di scarto pezzi che hai stampato Ho trovato un po 'più facile perforare con il bulbo oculare le posizioni su questo materiale disegnando un piccolo cerchio attorno a ciascuna zolla con una matita.

È ora di fare delle patatine. Usa qualsiasi dispositivo di rotazione del trapano che hai e un trapano da 5/16 "per fare 26 fori nella tavola. Il mio trapano a colonna per bambini non colpirebbe del tutto il foro centrale … quindi ho dovuto usare un altro dispositivo di rotazione. Hai ragione, il mio frullino per le uova non reggerà un trapano da 5/16 ", ma solleverà bene un 9/32";-) I nuovi fori saranno croccanti, quindi prendi la tua lima o la carta vetrata e leviga anche i bordi. Il LED dovrebbe passare semplicemente attraverso il foro in modo che il PCB sia piatto sul retro della scheda.

Se non avevi già tagliato i bulbi, ora è il momento. Tira fuori il coltello X-Acto e un tagliere e vai in città. Mio figlio dice che tagliare una forma a X in ogni bulbo e poi tagliare i pezzi triangolari risultanti ha funzionato abbastanza bene.

Passaggio 4: metti delle scintille dentro

È ora di iniziare la fine del LED di questo progetto. Stacca 26 dei WS2812B e allineali sulla scheda. Vuoi assicurarti che siano tutti appiattiti correttamente. Questo è anche un buon momento per testarli tutti individualmente prima di saldare un intero gruppo per scoprire che ce n'è uno traballante. Ho allegato un semplice schizzo Arduino che sputa colori casuali in WS2812-speak. Puoi usare un cavo del servo, un cavo a nastro o qualsiasi altro cavo di collegamento che potresti avere in giro per montare un cavo di prova. Basta inserire un pin a 3 pin di intestazione nel cavo e puoi tenerlo sui pad "in" dei PCB dei LED. Ogni LED dovrebbe accendersi e, se stai testando solo uno alla volta, l'alimentatore di Arduino può gestire facilmente l'attività.

Una volta che sei sicuro che tutti i LED siano in buone condizioni, puoi iniziare a fare i fili. Ho appena usato un vecchio cavo di collegamento a trefoli calibro 20 che avevo quando Radio Shack era ancora in giro. Dovrai creare 23 colori ciascuno tra rosso, nero e verde o qualsiasi altro colore desideri utilizzare per alimentazione, massa e dati. Non ho una dimensione per fornire la lunghezza dei fili. Ho appena tenuto un pezzo di filo tra un paio di LED e ho iniziato a tagliare il mazzo a circa quella lunghezza. Ce ne sono un paio al centro che sembrano un po' più lunghi degli altri, quindi tieni d'occhio.

Dopo che i fili sono stati tagliati, vai avanti e spella un po' da ciascuna estremità, quanto basta per saldare sui pad dei PCB. Non collegheremo ancora H a I o Q a R. Stagnare le estremità dei fili e stagnare le pastiglie sui LED. Quindi prepararsi per un noioso processo di dita bruciacchiate e saldare i fili sui PCB. Ripeti quello che sembra undicimila volte, anche se alla fine è più simile a 155.

Dopo aver saldato tutte e tre le file, metterai un lungo cavo dati da H a I, quindi un altro da Q a R. Quindi ogni riga riceverà i cavi di alimentazione e di terra direttamente dalla scheda di distribuzione dell'alimentazione/spina/oggetto, quindi A, I e R hanno tutti i propri cavi di alimentazione. Guarda l'immagine e lo schema e tutto avrà un senso. Metterai anche uno dei cappucci da 1000μF all'altra estremità di ogni linea, in H, Q e Z, per mantenere una riserva di carica per ogni filo. (Non posso promettere che è necessario, ma di sicuro non fa male a nulla.) Infine farai il ponticello dai dati di A nel pad che andrà ad Arduino. Basta prendere un normale ponticello e tagliarlo al centro, quindi saldare R1, il resistore da 220 a 470 Ohm, in linea e coprire con termoretraibile. Saldare un'estremità al pad DIN sul primo LED e l'altra estremità va al pin 6 di Arduino (non deve essere 6, può essere davvero qualsiasi pin).

Una volta che hai tutti i tuoi LED saldati insieme e i cavi di alimentazione collegati a un'estremità di ogni fila e i condensatori all'altra, è il momento di andare avanti e incollare tutto a caldo sulla scheda. Prenditi il tuo tempo, non incollare le dita alla lavagna. Ho usato tre o quattro stick di colla per assicurarmi che tutto rimanesse dove l'ho messo, incluso un po' di accumulo attorno ai condensatori e ai cavi di alimentazione per fare dei fissacavi.

Vedrai due schede chiaramente diverse nelle foto. Uno ha l'Arduino Pro Mini e il modulo Bluetooth HC-05, l'altro, beh, non ha ancora niente. Quello con il Pro Mini è quello che è andato a mia nipote di cui non ho avuto abbastanza foto di costruzione. È anche quello rappresentato nello schema allegato. Il partitore di tensione che fa cadere il 5v TX di Arduino sul 3.3v RX di HC-05 è appena integrato nel cavo che collega i due. Puoi semplicemente agganciare quel filo e saldare R2, il resistore da 1k7, in linea. Quindi saldare R3, il resistore 3k3, dall'estremità HC-05 di R2 a un filo che va a massa. Oppure puoi costruirlo su una scheda prototipi, se preferisci.

L'altra scheda nelle foto è mia e utilizzerà un Raspberry Pi Zero W al posto dell'HC-05. Quello di Arduino ha una scheda di distribuzione dell'alimentazione che ho messo insieme su una scheda prototipi. Sono solo un paio di file di connettori e un altro condensatore da 1000µF saldato ai cavi del jack di alimentazione. Ho appena finito i jack del cavo di alimentazione come quello per la versione Pi, quindi ho appena preso il tipo con terminali a vite all'estremità e ho avvitato tutti i cavi di alimentazione in quello. Probabilmente finirò per costruire qualcosa di un po' più ordinato, e sicuramente finirò per aggiungere anche il tappo da 1000µF.

Passaggio 5: dargli un po 'di intelligenza - il metodo Arduino

Ora la parte che tutti stavamo aspettando, far sì che faccia davvero qualcosa. Fortunatamente per te ho già passato alcune notti a scrivere il codice per questo progetto. Tutto quello che devi fare è scaricare il file zip, estrarlo sul tuo computer da qualche parte, aprirlo nell'IDE di Arduino e caricarlo sul tuo Arduino. Fortunatamente per me sono notturno, la notte tarda non è un grosso problema (sono le 4 del mattino mentre scrivo questo).

La fine di Arduino è in realtà sei file in una cartella denominata "rudLightsArduino". Il file zip che li contiene è allegato a questo passaggio. In alternativa puoi ottenerlo dal repository GitHub. Comunque decidi di acquisire i file, una volta che sono sul tuo computer apri rudLightsArduino.ino nell'IDE di Arduino. Questo dovrebbe caricare anche gli altri cinque file come schede nell'IDE. Se hai collegato il tuo pin dati LED WS2812B a un pin Arduino diverso dal pin 6, ti consigliamo di trovare la riga "#define LED_PIN 6" e cambiare il 6 con il pin che hai usato.

Quindi puoi passare alla scheda denominata "daVars.h" e trovare la parte per le stringhe codificate che vengono visualizzate sulla scheda. Queste sono le righe che iniziano con "const char string_X PROGMEM blah blah" vicino all'inizio del file. Modificali come desideri, assicurati solo che siano tutti CAP e non contengano caratteri speciali (come punto, virgola, ecc.) Gli spazi vanno bene.

Puoi aggiungere più righe copiando una riga esistente, incollandola sotto le altre e modificando il numero nella parte "string_X". Basta aumentare il numero ogni volta. In teoria puoi salvare tutte le righe che si adattano alla memoria flash di Arduino. La magia della parte PROGMEM significa che queste stringhe non sono tutte conservate nella RAM, ma vengono invece lette direttamente dalla memoria flash. Non entrerò in ulteriori dettagli, ma puoi saperne di più sulla pagina di riferimento di Arduino. Quando aggiungi o rimuovi linee lì, dovrai modificare anche un paio di altre parti. Trova la sezione successiva con la "tabella di riferimento per le stringhe precedenti" e aggiungi/rimuovi "string_X" secondo necessità tra le {parentesi graffe}. Infine, trova la riga "int string_count = X" e modifica il numero in modo che sia la quantità di stringhe dalla tabella sopra. Questo numero è il conteggio effettivo, cioè non inizia da zero. Se ci sono sette righe "const char string_X", metti un 7 qui.

Ora compila e carica il codice sul tuo Arduino. Dovrai scollegare l'HC-05 per farlo poiché il modulo Bluetooth utilizza le stesse linee TX/RX del dispositivo di programmazione computer->Arduino. Dopo aver caricato il codice, scollega il 'duino dal computer e ricollega il modulo BT.

Ora puoi finalmente assemblare la pila che va nel telaio. Prima il vetro, poi la brutta carta da parati con le luci spente. Seguono i due fogli di pergamena come diffusore. Ho finito per aggiungere un altro strato di diffusione attaccando anche un foglio di normale carta per stampante. Finalmente puoi inserire il pannello di fibra pieno di chicche nel telaio, assicurandoti che sia orientato correttamente sul foglio di carta da parati.

Quello che viene dopo dipende da cosa hai usato per un frame e da come le cose si accumulano effettivamente in detto frame. Puoi vedere nella foto di quello finito che ho dovuto costruire un'estensione sul telaio per contenere l'altezza aggiunta di tutto. Questa estensione era solo 1/2 per 3/4 di striscia di pino, squadrata agli angoli e incollata sul retro del telaio con colla per legno. Ho quindi utilizzato alcuni piccoli pezzi di fibra di legno a forma di triangolo per incunearsi nella fessura all'interno del telaio che conteneva il supporto originale. A quelli ho incollato alcuni pezzi di pino per costruirli sul bordo posteriore dell'estensione del telaio. Ho quindi praticato alcuni fori pilota e avvitato il supporto originale del telaio ai distanziatori. Alla fine ho forato e avvitato un pezzo di filo di collegamento rimasto all'estensione del telaio per fungere da gancio. Se hai usato una scatola delle ombre o una cornice più spessa, potresti non aver bisogno di passare attraverso tutto questo divertimento di estensione.

Alla fine, capovolgilo e collega l'adattatore CA e guarda l'inizio dello spettacolo di luci. Quando mia nipote ha collegato per la prima volta il suo, ha lampeggiato "Buon Natale". Il tuo scriverà qualunque stringa tu inserisca in "const char string_0" o "RUDLIGHTS ALPHABET BOARD" se non hai ancora cambiato il codice.

Se hai saltato la parte relativa al modulo Bluetooth HC-05, congratulazioni, hai finito! Spero che tu possa ottenere molto dalle tue comunicazioni con Upside Down:-)

Se hai scelto il modulo Bluetooth, vai al passaggio successivo per quello che credo sia la parte interessante e perché ho intrapreso questo progetto invece di comprare un'altra bambola a mia nipote.

Passaggio 6: l'app (!)

Sì, hai letto bene. C'è un'app Android complementare per rudLights che ti consente di visualizzare e persino salvare messaggi personalizzati sulla tua lavagna. Lo scorso Natale abbiamo regalato a mia nipote un tablet Amazon Fire. Quindi uno dei punti chiave di questo progetto era avere un modo per lei di usare quel tablet per interagire con la RudLights Alphabet Board. Sono finito a Thunkable che ha fornito un modo semplice e carino di creare un'app per un ragazzo che non ha mai creato un'app Android prima. Sono riuscito a mettere insieme qualcosa che ha fatto tutto ciò di cui avevo bisogno in pochi giorni. Tuttavia, non devi farlo, puoi semplicemente scaricare l'app dal mio server o dal repository GitHub. Da entrambe le posizioni puoi anche scaricare il file.aia del progetto dell'app che puoi utilizzare su Thunkable per creare la tua versione dell'app rudLights. Sentiti libero di aggiungere o rimuovere qualsiasi cosa, rietichettare, cambiare immagini, cosa hai. È disponibile sotto GPLv3 proprio come la fine delle cose Arduino.

Puoi visitare la pagina web di rudLights per i dettagli sull'installazione e la configurazione dell'app, oltre a come usarla una volta installata.

Passaggio 7: la fine?

Bene, il gioco è fatto, l'Alphabet Board di rudLights. Poiché la mia versione alimentata da Pi è ancora in fase di programmazione, non ho ancora aggiunto un passaggio o documenti di supporto per questo. Aggiornerò questo Instructable non appena avrò qualcosa di funzionante. Se hai domande o commenti, se qualcosa non è chiaro, contattami nei commenti qui sotto o invia un messaggio tramite la pagina del mio profilo. Sono felice di rispondere.

Grazie per la lettura, buon divertimento!

Modificato 20180113 - Collegamento modificato al modulo Bluetooth HC-05 poiché l'articolo originariamente collegato è esaurito