Dijital Hazine Sandığı: 6 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Utrecht Sanat Üniversitesi'nde Oyun ve Etkileşim teknolojisi okuyorum. Etkileşimli bir ürün oluşturmanızın istendiği "Eğer öyleyse o zaman" adlı bir proje var. Bir Arduino kullanacak, ilginç bir etkileşimli öğe tasarlayacak ve onun etrafında güzel ve profesyonel görünümlü bir prototip oluşturacaksınız. Bu projeye girerken bazı net kişisel isteklerim vardı: Kaynak yapmayı öğrenmek istiyordum, C/C++'da programlamayı öğrenmek istiyordum ve sonsuza kadar yerimde duran 14 segmentli bir ekran kullanmak istiyordum. Bunları birbirine bağlayan bir fikir bulmam birkaç haftamı aldı ama sonunda aklıma geldi: Bir kodla açmanız gereken bir sandık yapacaktım ama herhangi bir kodla değil. Bir basınç sensörü sürekli olarak okunur ve ekranda gösterilir, sandığın kilidini açmak için doğru sayıya ulaşmanız ve üç kez onaylamanız gerekir.

Sandığın modern-endüstriyel bir görünüme sahip olmasını istedim, bu yüzden malzeme seçimim çelik ve ahşaptı.

Sonunda nasıl döndüğünden oldukça memnunum! Yeniden oluşturabilmeniz ve hatta geliştirebilmeniz için aşağıdaki adımları yazdım! İyi eğlenceler!

Adım 1: Malzemeyi Toplama

Başlamadan önce, bazı parçalara ihtiyacımız olacak. İşte tam liste:

kasa:

• 350cm kare çelik boru, 20x20x2mm
• 6x 26x26x0.9cm kontrplak paneller (en verimli yol, 52x72cm'den daha büyük bir tahtayı altı parça halinde kesmektir, ancak biraz ahşabınız olduğundan emin olun!)
• 1x 26x22x0.9cm kontrplak panel
• 90cm 22x30mm ahşap (26cm, 2x 18cm ve 2x 12cm'lik parçalar halinde kesilmiş)
• Küçük menteşeler
• 2x akor döngüleri
• Vidalar: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (bir miktar yedek dahil olmak üzere her birinden yaklaşık on adet)
• Cıvatalar: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (bir miktar yedek dahil olmak üzere her birinden yaklaşık on adet)
• Somunlar: M3, M6, M10
• Üstesinden gelmek
• 2x 8cm 25x4mm çelik çubuklar

Elektronik:

• Buton
• LED kırmızı
• LED mavi
• Kuvvet duyarlı direnç
• Kilit tarzı solenoid (benimki bir 12V 650mA modelidir)
• HDSP-A22C 14 segmentli ekran
• MCP23017 Dijital G/Ç genişletici
• 15x direnç 470
• 3x direnç 1k
• 6x direnç 10k
• 1N4007 diyot
• 2x BC547B transistör
• 2x BC557B transistör
• TIP31A transistör
• 12V 1A duvar adaptörü

2. Adım: Bir Sandık İnşa Etme - Çelik Çerçeve

Göğüs, çelik boru ve ahşap panellerden yapılmış 30 cm büyüklüğünde bir küptür. Garajda, 2 mm kalınlığında duvarlara sahip 20x20 mm'lik güzel kare borular buldum. Duvarların, M3 cıvatalar için dişli deliklere kaynak yapmak ve vidalamak için yeterince kalın olması gerekir. Bunun için ideal kalınlık 2 mm'dir. Elbette daha iyi fikirleriniz varsa bunun için her türlü çelik boruyu kullanabilirsiniz.

Çerçeveyi oluşturmanın en şık yolu, 30x30cm boyutlarında iki kare yapmak ve ardından bu iki kareyi 26cm (30 - 2*2) tüpler kullanarak birbirine bağlamaktır. Kareleri yapmak için uzun çelik boruları çapraz olarak sekiz parçaya kesin. Parçaların uçları birbirine bakacak şekilde 45 derecelik bir açıyla kesilmelidir. Parçanın uzun uçları 30 cm'dir. Monte edilmiş bir testere kullanırken, bıçağı 45 derece döndürmek ve her parçadan sonra boruyu döndürmek kolaydır. Bu en az malzemeyi boşa harcar. Çapraz olarak kesilmiş sekiz parçayı aldıktan sonra sıra dört düz parçayı daha kesmeye gelir. Bu parçalar 26 cm uzunluğundadır.

Daha sonra son olarak 20x4mm çelik çubuktan yaklaşık 6cm'lik on parça kesin. Bunlar ahşap panellerin montaj noktaları olacaktır.

Tüm metal hazır olduğunda, kaynak zamanı. Buradaki en zor kısım, kesmiş olduğunuz tüpleri sıraya dizmektir. Üst ve alt karelerle başlayalım. Çapraz parçaları alın ve bir tahta parçası üzerinde kare şeklinde sıralayın. Buradaki bir ipucu, yaklaşık 30 cm'lik kabaca kare bir plaka kullanmaktır, böylece ahşaba kıyasla 45 derecelik bir açıyla yerleştirirseniz köşelerin kenarlarının düşmesine izin verebilirsiniz. Bunları bazı kelepçelerle sabitleyin ve kaynak sırasında elektriğin her parçadan diğerine akabilmesi için metalin tüm köşelere temas ettiğinden emin olun. Daha önce hiç kaynak yapmadıysanız, şimdi biraz pratik yapmanın zamanı geldi çünkü batırırsanız, şimdiye kadarki her şeyi yapabilirsiniz. Her neyse, parçaları köşelerde birleştirin (içten yapmayı seçtim) ve şimdi ilk kısmı tamamladınız! İkinci kareyi sıralamak daha kolaydır, çünkü onu ilk karenin üzerine yerleştirebilirsiniz. Bunları da birbirine kaynak yapın. Her şey yolunda giderse, şimdi iki özdeş çelik kareniz olmalıdır.

Bu noktada ahşabın montaj noktalarını tutturmak isteyeceksiniz. Küpün karşılıklı kenarlarında her panel için iki parça kullandım. Belirli bir desen seçtim, böylece hiçbir parça kapağın önüne geçmez ve aynı kenarda iki parçayı monte etmek zorunda kalmazdım. Solenoidin kilitleneceği kenarda bir tane olmadığı sürece, istediğiniz şekilde yapabilirsiniz.

Bu noktada çeliği temizlemek için çelik fırça takılı bir taşlama aleti de aldım. Barların üzerinde paslı lekeler vardı ve onlara hoş bir görünüm verdiğini gördüm.

Çelik çerçeveyi inşa etmeyi bitirmek için sadece şu anda sahip olduğumuz iki kareyi birleştirmemiz gerekiyor. En kolay yol, bunları düz bir yüzeye dik olarak yerleştirmek ve aralarına 26 cm'lik tüplerden ikisini yerleştirmektir. Onları sıkıştırırken fazladan bir çift el çok faydalı olacaktır. Bunu birbirine kaynak yapın ve diğer taraf için tekrarlayın.

Her şey yolunda gittiyse, çelik çerçeve şimdiye kadar yapılmış olmalı!

3. Adım: Bir Sandık İnşa Etme - Yanlar ve Kapak

Sandığı bitirmek için yanlara ahşap paneller eklememiz gerekiyor. Elektroniklerin kapakta gizleneceğini unutmayın, bu nedenle sadece 6 parça 26x26cm'den biraz daha fazla plakaya ihtiyacınız olacak. Kendin Yap mağazasında 122x61 cm boyutlarındaydı ki bu mükemmeldi. Başlangıçta tasarladığımdan biraz daha ince ahşap seçtim ama sonuçta daha kalın ahşaptan daha iyi görünüyordu. Çelik boru 2 cm genişliğinde, köşeleri yuvarlatılmış ve montaj parçası 4 mm genişliğinde olduğunda, iyi bir görünüm elde etmeye devam ederken panel için yaklaşık 10 mm kalacaksınız. Bulduğum plakalar 9 mm kalınlığındaydı, yani bu mükemmeldi.

Plakaları 26x26cm'lik altı panele kesin. Kaynağınız biraz büyükse, köşeleri kesmeniz gerekecektir. Plakalara sahip olduğunuzda, bunları çerçeveye yerleştirin. Hangisinin nereye gittiğini etiketlemek uygundur. Ahşabın ortasında, iki deliğin olacağı yeri işaretleyin. Ahşabı çerçeveye ilgili yerine yerleştirin ve cıvata için delik açın. M6 cıvatalarım vardı ama herhangi bir cıvata iyidir. Daha büyük cıvatalar ona daha cesur bir görünüm verebilir, ancak bir M3 bile onu bir arada gayet iyi tutabilir. Cıvataların çok uzun olmadığından emin olun, çünkü bunlar çerçeveye çıkıntı yapacaktır. Eşyalarınızı buraya koyacağınız yer burasıdır, bu yüzden dışarı çıkan uzun cıvatalar biraz rahatsız edici olacaktır. Benimle tamamen aynı malzeme boyutlarını kullandıysanız, hedeflediğiniz şey 20 mm'lik bir cıvata olmalıdır. Delikler açıldığında plakaları monte edebilirsiniz ancak kapak bitmeden önce herhangi bir şey tutturarak beklemeyi unutmayın, kendinizi kilitlemek istemeyeceksiniz!

Kapak için kenarlar için kestiğimiz tabaklardan biriyle başlıyoruz. Buradaki fikir, kapağı elektronik için bir kasa haline getirmektir. Kendin-yap mağazasında ayrıca 22x30mm'lik bir tahta parçası buldum, bu da mükemmel bir mesafe ölçer yapacaktı. Elektriklerinizi saklayabileceğiniz üç santimetre sağlar. Bunları kapağa yapıştırmadan önce tahtaya delikler açmamız gerekiyor. Ekran için olan hariç hepsi yuvarlak deliklerdir. Yuvarlak olanlar için bir matkap kullanın. Boyut referansı için yukarıdaki resimlerdeki şemayı kullanın. Daha hassas olmak istiyorsanız, ekran için elektrikli bir dekupaj testeresi veya bir freze makinesi kullanabilirsiniz. Tüm delikler kesilip delindikten sonra, panelin yan taraflarındaki tahta parçalarını dik konumda yapıştırabilirsiniz! Ayrıca solenoidinizin kalan boşluğa hala sığmasına dikkat edin. Hepsi yapıştırıldığında, tam ölçüleri alın ve bu ölçülere göre bir tahta daha kesin. Köşeleri, başladığınız panelin köşesi ile aynı hizada kesebilmeniz için, ahşap ara parçaların altına zaten vidalamak isteyeceksiniz.

Şimdi basınç sensörü ve eylem düğmesi için butonları yapmamız gerekiyor. Asıl düğmeyi kullanıcıdan gizlemek istiyoruz, böylece onları elektronik bölmenin içindeki kapağın altına monte edeceğiz. Ara parça olarak hizmet etmek için artık kontrplaktan birkaç küçük tahta parçası kestim. Basmalı düğmeyi bir PCB'ye lehimleyin ve kapağın alt tarafına yapıştırılmış olan tahta parçalarına vidalayın, düğmenin tam olarak deliğin ortasından çıktığından emin olun. Basınç sensörü biraz farklı. Bunun için kapağa yapıştırılmış iki ara parçası da kullanın, ancak üçüncü parçayı alarak deliğin üzerine bir köprü yapın. Sensörü tam olarak deliğin ortasına yapıştırın.

Düğmeleri kapaktan kontrol etmek için bir şeyi 3 boyutlu olarak yazdırmak ideal olacaktır. Ne yazık ki bunun için zamanım yoktu, bu yüzden doğaçlama yaptım. Ne istersen yapabilirsin, ama burada bir ipucu, düğmenin her iki taraftan da düşmesini engelleyecek bir şeye ihtiyacın var. Bir ucunda yarım kesilmiş somunlu kısaltılmış cıvatalar kullandım ve etrafta bulduğum bir şeyle kapladım.

Bir sonraki monte edilecek şey solenoiddir. Her solenoid biraz farklıdır, ancak çoğu solenoidi monte etmenin en kolay yolu, ahşabı tam olarak çerçevenin arkasına kayana kadar tuğla ile kapak arasına yerleştirmek ve aynı zamanda uzatıldığında ahşaba dokunmayacak kadar geriye katlamaktır. Benim için bu 6 mm idi. Daha sonra biraz çeliği öğütmek zorunda kaldım çünkü sonunda hala yeterince aşağı değildi. Muhtemelen yaklaşık 7 veya 8 mm olmalıydım.

Kapak şimdi çoğunlukla yapılır ve yalnızca elektroniklerin eklenmesi gerekir. Bu, kapağı çerçeveye ilk takmak için doğru an. Yerel bir mağazadan küçük menteşeler almaya çalışın, bunlar çelik borudan (~18 mm) daha büyük olmamalıdır! Bu menteşelerin boyutuna ve kalitesine göre iki veya üç adet kullanabilirsiniz. Çerçevedeki ve kapaktaki konumlarını işaretleyin. Şimdi, nereye delik açacağınızı işaretlerken kapağı yerinde tutacak fazladan bir çift el edinin. Çelik borudaki delikler dişli olmalıdır, böylece nasıl sabitleneceği konusunda endişelenmenize gerek kalmadan bir cıvatayı vidalayabilirsiniz. Menteşeler çerçeveye takıldığında, fazladan ellerinizi geri alın ve bazı küçük vidaları kullanarak kapağı menteşelerin üzerine vidalayın. Kapak üzerinde daha sonra tekrar çalışmanız gerektiğinden, her şey bitene kadar bu adımda da bekleyebilirsiniz.

Artık elektronik üzerinde çalışmaya hazırız!

Adım 4: Elektronik

Devre beş ayrı devreden oluşmaktadır. Bunların çoğu oldukça basittir: Arduino pinine bağlı bir direnç veya basma düğmesi ile basit bir led. Daha karmaşık iki devre, ekranı ve solenoid kilidi çalıştıran devrelerdir.

Ekranın sürülmesi gereken 15 ayrı pini vardır. Temel bir Arduino en fazla 19 pin kullanabilir. Tasarımın geri kalanı için 5 pime daha ihtiyacım vardı, bu yüzden yetersiz kalıyordum. Çözümü, I2C güdümlü bir G/Ç genişletici olan MCP23017'yi kullanarak buldum. Bu cihaz için Adafruit kütüphanesi ile birlikte kullanımı gerçekten çok basit. Devrenin pin GPA0'a bağlı kısmı, HDSP-A22C ekranının iki ortak anot arasında geçiş yapmak için kullanılır. Yüksek olduğunda karakter 1'i ve düşük olduğunda karakter 2'yi çalıştırır. Bu genişleticiyi kullanmanın dezavantajı, bir bayt yazılır yazılmaz çıkış pinlerine yazmasıdır. Bu, gölgelenmeye neden oldu. Ne yazık ki bunu donanımla çözemedim, bu yüzden sorunu aşmak için yazılım kullandım.

Kullandığım solenoid 12V ile çalıştırıldığından (bunun için herhangi bir 12V güç kaynağını kullanabilirsiniz, Arduino'ya takın ve ona bir kablo lehimleyin), Arduino piniyle sürmek için bir amplifikatör devresine (Darlington) ihtiyacım vardı. Ayrıca solenoiddeki elektromıknatıslar tarafından üretilen tepe akımlarını sönümlemek için bir diyot kullanmayı unutmayın!

Devreleri lehimlerken, nereye yerleştireceğinizi aklınızda bulundurun. Tüm panolarımın etrafına küçük bir kenarlık tuttum, böylece onları kapağa yapıştırılmış bazı ara parçalar (yan panellerden kalanlar) üzerine vidalayabilirdim. LED'ler için, dirençli bir kabloyu doğrudan LED'e lehimleyebilir ve onu kapatmak ve kırılmadığından emin olmak için ısıyla daralan tüpler kullanabilirsiniz. Doğrudan bir tahtaya lehimlenen tüm tellerin kopmasını önlemek için sıcak tutkal kullanın.

Her şey lehimlendikten sonra, her şeyi bağlamanın zamanı geldi! 5V ve GND raylarını genişletmek için bazı dişi başlıklar aldım, bu yüzden her şeyi birlikte lehimlemem gerekmiyor ve böylece kırılırsa kolayca bağlantısını kesebilir veya değiştirebilirim. Kapağın kenarları için benimkine benzer bir tahta parçası kullandıysanız, Arduino'ya herhangi bir şey takacak yer kalmadığını fark edeceksiniz. Bunun en basit çözümü, pimleri 90 derecelik bir açıyla büküp bu şekilde takmak.

Son kısım en basit olanıdır ve bu kodu yüklemektir.

Adım 5: Kod

Kodun tamamı PlatformIO kullanılarak yapıldı. Buna aşina değilseniz, basitçe kopyalayıp bir Arduino taslağına yapıştırabilirsiniz. Eğer öyleyseniz, programı indirebilir ve Arduino'nuza yükleyebilirsiniz. Kod Github'ımda bulunabilir. Program yapılandırma bölümüne bir göz atın ve değerleri uygun gördüğünüz şekilde değiştirin (özellikle ilginç olan pinler ve kombinasyondur). Varsayılan kombinasyon 43 - 50 - 99'dur.

Adım 6: Son Dokunuşlar

Her şey yapıldıktan ve monte edildikten ve çalışmaya başladıktan sonra, her şeyin çalışmasına izin verecek son ayrıntı parçalarını eklemeye hazırız.

Kapağın çerçeveden düşmesini önlemek için, kapağın yan tarafına monte edilmiş iki blokaj plakası monte edebilirsiniz. Bulduğum 25x4mm'lik bir çelik çubuk kullandım, yaklaşık 8cm'lik parçalara ayırdım, delikler açtım ve kapağa vidaladım.

Kapağa eklediğim bir diğer şey de kulptu - açmak isterseniz oldukça kullanışlı. Takmak için kapağın kenarlarını derinden delmem gerekti ama harika görünüyordu.

Bir diğer önemli dokunuş, kapağın çok geriye düşmesini ve menteşelere zarar vermesini önlemek için küçük bir akor eklemektir. Benim çözümüm kapakta ve göğsün iç kısmında akor takabileceğim vidalı kancalar kullanmaktı.

Kapağın içine güç sağlamak için kenarlardan birine küçük bir delik açın ve üstten kesin. Başka bir kenara bir vida koyun ve birinin yanlışlıkla güç akorunu çekip sizi sonsuza kadar göğsünüzden kilitlemesini önlemek için akoru vidaya bağlayın.

Son olarak, kapağı henüz kapatamadığınızı fark etmiş olabilirsiniz. Bunun nedeni, yolda fındık olmasıdır. Bu fındıklara yer açmak için burada biraz odun kesmeniz yeterli.

Ve bu kadar! Dijital hazine sandığını bu şekilde kendiniz çoğaltabilirsiniz! Ve tehlikeli elektrikli aletler kullanırken uygun koruyucu giysiler giymeyi unutmayın!