Ultimate Sonic Screwdriver: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Ладно, он не может так много, как настоящая звуковая отвертка из «Доктора Кто», но это только начало. Этот проект был своего рода дополнительным маленьким рождественским подарком для моего брата. Вы можете найти игрушки со звуковой отверткой на Amazon, но кроме освещения и, возможно, шума, они не имеют особой функции. Я хотел сделать звуковую отвертку, которая действительно имела бы несколько различных применений и настроек. Кроме того, я хотел увидеть, насколько близко я могу подобраться к звуковой отвертке с датчиками Arduino, доступными в современном мире. Так что, хотя эта отвертка далека от того, чтобы быть такой же крутой, как настоящая, я приложил все усилия, чтобы упаковать ее как можно большим количеством применений. Она имеет:

• Ультразвуковой датчик - для измерения длины до 254 дюймов (~ 6,5 метра) с точностью до дюйма (плюс звуковое устройство должно иметь какой-то звуковой компонент)
• Лазерный измерительный датчик - ультразвуковой датчик не может измерять ниже 6 дюймов, поэтому, чтобы иметь полный диапазон измерений, я добавил этот датчик, который может измерять до метра с точностью до миллиметра.
• Компас - для направления с севера в следующий раз, когда вы отправитесь в путешествие на свежем воздухе.
• УФ-светодиод - для чтения секретных сообщений и, возможно, отпугивания вампиров
• GPS - для направления вас туда, откуда вы начали, если вы заблудились

и конечно

синие светодиоды - для обеспечения света, когда вы исследуете темное место

Надеюсь вам нравится. Если вам это нравится, подумайте о голосовании за это.

Шаг 1: материалы

Стоимость материалов составляет около 200 долларов, но это зависит от того, где вы их достаете и что у вас уже есть. Я поместил ссылки Adafruit на множество разной электроники. Adafruit - это что-то вроде того, что я использую для технологий Arduino. У них также есть ссылки на учебные пособия на страницах продуктов, что очень полезно при тестировании различной электроники и приучении ее к работе. Возможно, вы сможете найти более дешевые цены в другом месте. У Amazon иногда есть продукты Adafruit по более низкой цене, но обычно не намного.

Базовый прототип Adafruit Feather MO --------------------------------------------- ------- $ 19,95

** Вы также можете попробовать использовать одну из других плат Feather MO для добавления Wi-Fi, Bluetooth или некоторых других дополнительных функций.

Adafruit Ultimate GPS ----------------------------------------------- ------------------- 39,95 долл. США

Монохромный 0,96-дюймовый графический OLED-дисплей 128x64 ------------------------------ $ 19,50

Прозрачные линзы UV / UVA, 400 нм, фиолетовые светодиоды, 5 мм - упаковка из 10 шт. ----------------------- $ 4,95

Датчик расстояния Adafruit VL53L0X - от 30 до 1000 мм ------- $ 14,95

Ультразвуковой дальномер Maxbotix - LV-EZ0 - LV-EZ0 --------------------------- $ 26.95

Светодиодные пайетки Adafruit - тёмно-синий - набор из 5 штук ---------------------------------- $ 3,95

Трехкоординатный акселерометр + плата магнитометра (компаса) --------------- $ 14.95

Литий-ионный полимерный аккумулятор - 3,7 В, 500 мАч ------------------------------------- $ 7,95

** Если вы хотите, вы можете использовать портативное зарядное устройство для телефона и USB-кабель вместо указанного выше аккумулятора. Зарядное устройство для телефона дает отвертке дополнительную возможность использовать ее в качестве зарядного устройства для телефона. Однако вам нужно подключить переключатель включения / выключения к проводу между батареей и пером, а с USB-кабелем это сделать сложнее. Аккумулятор телефона также делает отвертку более громоздкой, особенно если вы используете толстые провода.

Силиконовый чехол с многожильным сердечником - 50 футов 30AWG Красный ---------------------- $ 4,95

** Отказ от ответственности: я фактически не использовал этот провод. Проволока, которую я использовал, была толще, поэтому доставить всю электронику в корпус отвертки было намного сложнее. Вышеупомянутый провод - это то, что я хотел бы использовать. Также обязательно покупать только красный провод, потому что ничто не говорит «подозрительно», как труба из ПВХ, заполненная красными проводами:)

Потенциометр------------------------------------------------- -------------------------- $ 1,25

** Я этим тоже не пользовался. Первоначально я собирался использовать ползунковый потенциометр для имитации скользящего движения, которое отвертка 10-го Доктора должна была изменить настройки. Когда ползунковый потенциометр не работал, я использовал стандартный потенциометр, который у меня уже был под рукой.

Ползунковый переключатель ------------------------------------------------ ----------------------------- 0,95 доллара США

** Я использовал немного другой переключатель, который у меня уже был

Тактильный кнопочный переключатель (6 мм) x 20 шт. ----------------------------------------- - 2,50 доллара США

Резистор 10 кОм ----------------------------------------------- ---------------------- $ 0,75

Электролитические конденсаторы 100 мкФ ---------------------------------------------- ------- 1,95 доллара США

Труба ПВХ 1 "X2" -------------------------------------------- --------------------------- 2,18 доллара США

Ниппель для трубы из оцинкованной стали 3/4 "X2-1 / 2" ------------------------------------ - 1,87 доллара США

Цветная клейкая лента (я выбрал серый и золотой, но выбрал любые цвета, которые вам нужны)

Также вам понадобятся:

• Паяльник и припой
• Ручная пила
• Бур
• горячий клей
• устройства для зачистки проводов

Шаг 2: Электромонтаж: часть 1

** На первом рисунке показаны светодиоды и ультразвуковой датчик, припаянные к перышку, но пока не подключайте их.

Припаяйте следующие соединения.

GPS ====== Перо

Длина провода - GPS будет рядом с пером (см. Рисунок), поэтому длина проводов не должна превышать 3 дюйма.

RX ======== TX

TX ======== RX

GND ====== GND

VIN ======= 3,3 В

Компас === Перо

Длина провода - компас будет прямо над пером, поэтому провода должны быть примерно 1,75 дюйма в длину.

GND ====== GND

VIN ======= 3,3 В

ПДД ====== ПДД

SCL ====== SCL

ToF Laser ==== Перо

Длина провода - примерно 2,5 дюйма

GND ======== GND

VIN ========= 3,3 В

ПДД ======== ПДД

SCL ======== SCL

Припаяйте оба провода SDA к отверстию SDA на перышке, а оба провода SCL - к отверстию SCL. При желании вы можете использовать секцию прототипирования Feather.

Потенциометр ==== Перо

концевой штифт ========= GND

другой концевой штифт ===== 3,3 В

средний штифт ====== A5

Припаяйте конденсатор к обоим концевым контактам. Убедитесь, что сторона (-) конденсатора идет к контакту GND, как показано здесь.

Пуговицы ===== Перо

Длина провода - примерно 3,5 дюйма

Есть две кнопки. Для каждой кнопки подключите одну сторону кнопки к 3,3 В. Подключите другую сторону к земле через резистор 10 кОм (см. Эту схему с веб-сайта Arduino). Убедитесь, что резистор установлен правильно, и постарайтесь не оставлять много оголенных проводов. Для первой кнопки подключите сторону с резистором к контакту 5 на Feather с помощью провода. Для второй кнопки подключите провод со стороны резистора кнопки к контакту 6 на Feather.

Переключатель аккумуляторной батареи

Отрежьте один из проводов от аккумулятора. Припаяйте одну сторону отрезанного провода к концу ползункового переключателя, а другую сторону отрезанного провода к середине переключателя.

Наконец, припаяйте провода длиной около фута к отверстиям 9, 10, 12, 13, SCK, MOSI, MISO и A0 на перышке. Также припаяйте два провода, каждый фут длиной, к земле и еще два (также фут длиной) к питанию. Промаркируйте каждый провод соответствующим названием с помощью куска ленты на конце.

Шаг 3: Изготовление корпуса

Изначально я хотел сделать корпус для техники из разных металлических труб, таких как медь или бронза, возможно, с некоторыми стальными или алюминиевыми деталями, чтобы это было что-то вроде стимпанка, но современно. Тем не менее, я не думал, что технологу понравится металлический корпус (особенно компас), и мне нужно было уметь резать и формировать трубы. Мне было не по силам делать такие вещи с металлическими трубами, поэтому я выбрал ПВХ.

Отрежьте кусок ПВХ длиной около 7 дюймов. Вкрутите штуцер трубы в один конец ПВХ. Когда он станет слишком твердым, используйте плоскогубцы и нагрейте ПВХ на плите, чтобы размягчить его. Постарайтесь, чтобы ПВХ покрыл резьбу металлической трубы. Отрежьте второй кусок ПВХ длиной 8 дюймов. Проделайте то же самое с этим ПВХ и другим концом ниппеля трубы.

Если хотите, обрезайте поливинилхлорид, пока он не приобретет нужные вам пропорции (отвертка, вероятно, длинновата).

Затем сделайте отступ, чтобы OLED-дисплей «сидел» на боковой стороне трубки. Нагрейте одну сторону 7-дюймовой детали, стараясь не обжечь ПВХ. Используйте кусок дерева, чтобы выровнять участок размером с OLED примерно в том же месте, что и OLED-дисплей на фотографиях. Используйте кусок дерева, чтобы также нажать на самую переднюю часть ПВХ, чтобы изменить конец с круглого на немного овальный.

Нагрейте 8-дюймовый ПВХ на стороне, противоположной выступу OLED. Немного приплюсните сторону ПВХ, чтобы она стала немного похожей на овал.

Дайте ПВХ остыть.

Вырежьте выемку в самом верху 7-дюймового ПВХ для установки ультразвукового датчика maxbotix (рис. Выше). Постарайтесь, чтобы выемка плотно прилегала к ультразвуковому датчику.

Используйте дрель, чтобы просверлить отверстие диаметром в полдюйма в середине плоского пятна для OLED. Затем с помощью дрели и пилы вырежьте прямоугольное отверстие в 8-дюймовом куске на стороне, противоположной выступу OLED (в той же области, где вы его нагревали). Вы хотите сделать прямоугольное отверстие как можно меньше, но при этом иметь возможность вставить в него перо и другие приспособления, чтобы вставить его в ПВХ.

Наконец, просверлите отверстие в 8-дюймовой детали на той же стороне, что и OLED для потенциометра.

Шаг 4: Помещение техники в кейс

Заправка проводов

Возьмите перо и все датчики, которые к нему подключены, и вставьте маркированные провода длиной в фут от конца ступени проводки в квадратное отверстие в более длинной (8-дюймовой) секции ПВХ. Пропустите провода SCK, MOSI, MISO, контакт 13 и контакт 12 вместе с одним из заземляющих проводов и одним из проводов 3,3 В через трубу и из отверстия в углублении OLED. Пропустите другие провода (A0, заземление, 3,3 В, штырьки 9 и 10) через трубу и выведите их сверху. Теперь у вас должны быть провода, выходящие сверху и через отверстие сбоку.

Размещение пера

Направьте беспорядок техники в трубку. Убедитесь, что потенциометр входит в отверстие с другой стороны. Компас будет находиться прямо между пером и потенциометром. Убедитесь, что компас направлен в правильную сторону. В какую бы сторону ни указывал компас, вы хотите, чтобы передняя часть отвертки была направлена в одном направлении, поэтому, если компас говорит, что он направлен на север, передняя часть отвертки также должна быть обращена на север. Вы можете проверить это в руководстве по компасу на Adafruit. GPS будет располагаться рядом с пером, а керамическая антенна будет обращена в сторону от трубы. Feather будет располагаться стороной с кнопкой сброса внутрь. Убедитесь, что порт USB направлен назад, рядом с GPS. Лазер ToF будет стоять поверх всего остального. Задняя часть лазера (сторона без лазера) будет стоять вплотную к стороне пера без кнопки сброса. Кнопки будут торчать со стороны квадратного отверстия, чтобы их можно было обернуть снаружи ПВХ и приклеить к нему. Проденьте провода аккумулятора, а затем аккумулятор в заднюю часть отвертки и вставьте аккумулятор в перо. Вбейте электронику в ПВХ как можно сильнее, ничего не сломав.

Закрытие прямоугольного отверстия

Вырежьте кусок гибкого пластика из того, что вы найдете в своем мусорном ведре. Пластик должен быть достаточно длинным, чтобы покрыть перо, но не GPS, и достаточно широким, чтобы охватить технику в прямоугольном отверстии и контактировать с ПВХ. Вырежьте небольшое отверстие, достаточно большое для реального лазера, в пластике, где находится лазерный датчик ToF, чтобы лазер мог получать точные показания. Затем приклейте лазерный датчик к пластику. Оберните пластик вокруг открытого прямоугольного отверстия как можно плотнее. Убедитесь, что ползунковый переключатель и две кнопки не зажаты под ним и не находятся под ним, а затем с помощью изоленты приклейте пластик к ПВХ. Убедитесь, что порт USB на Feather все еще доступен для кабеля. Как можно аккуратно заклейте ПВХ изолентой. Убедитесь, что ползунковый переключатель, подключенный к батарее, прочно прикреплен к внешней стороне ПВХ. Также не закрывайте саму антенну GPS или светодиод на плате GPS. Просто обмотайте плату вокруг антенны GPS. И последнее, но не менее важное: используйте горячий клей, чтобы приклеить пуговицы к желаемому месту на внешней стороне ПВХ.

Шаг 5: Электромонтаж: часть 2

Припаяйте следующие компоненты к проводам, пропущенным через ПВХ. Обрежьте провода для ног, если они очень длинные. Сделайте их достаточно длинными, чтобы иметь к ним доступ и припаивать к ним компоненты.

OLED-дисплей ===== Перо

GND ====== GND

Вин ======= 3,3 В

ДАННЫЕ ===== MOSI

CLK ====== SCK

D / C ====== MISO

RST ====== 13

CS ======= 12

Maxbotix Ultrasonic === Перо

AN ================= A0

GND ============== GND

+5 ================ 3,3 В

УФ светодиод ====== Перо

Подключите длинный провод светодиода к проводу, подключенному к контакту 10. Подключите короткий провод к заземляющему проводу. Попробуйте подключить провода ближе к основанию светодиода. Затем обрежьте лишние оголенные провода светодиода. Оберните соединения лентой, чтобы они случайно не соприкоснулись друг с другом или с другим проводом.

Синие светодиоды ====== Перо

Вы можете делать разные вещи с тем, где вы располагаете синие светодиоды на отвертке. Я положил три на лицевой стороне вперед и два наверху вверх, чтобы свет был направлен вперед, а светодиоды наверху были бы легко видны и использовались в качестве индикаторов. Как бы вы ни решили это сделать, соедините положительную сторону всех пяти светодиодов проводом, а отрицательные стороны всех пяти - вторым проводом. Затем припаяйте отрицательный провод к заземляющему проводу от Feather, а положительный провод к проводу от контакта 9 Feather.

Поместите OLED в углубление на ПВХ и разместите светодиоды и ультразвуковой датчик в выемке на передней части отвертки. Им не следует слишком много двигаться. Если они есть, вы можете использовать клей или ленту.

Наконец, как можно аккуратно заклейте более короткий ПВХ изолентой.

Шаг 6: Код

Заранее приносим свои извинения. Мой код - это чудовищная склейка различных битов кода, из-за которой Франкенштейн выглядит единым, связным, собранным воедино. Тем не менее, я попытался показать, откуда у меня все разные фрагменты кода. Многие из них взяты из примеров библиотеки Adafruit. Есть также некоторые из увлекательной страницы искры и еще несколько из милого автономного транспортного средства с инструкциями. Еще больше пришло из проекта геокэшинга на Github. Не забудьте загрузить библиотеки для OLED, ToF-лазера, компаса и GPS. Также убедитесь, что вы добавили Feather на платы в Arduino IDE. Учебные пособия по ссылкам в шаге материалов помогут вам пройти через него.

Шаг 7: Использование

Ползунковый переключатель включает и выключает его. Потенциометр позволяет переключаться между настройками.

Значения потенциометра 500-600: GPS. Когда GPS заблокирован, светодиод GPS не будет так часто мигать. Если вы нажмете кнопку один, ваши текущие координаты сохранятся. Затем, если вы переместитесь в другое место и нажмете кнопку два, отвертка укажет направление обратно туда, где вы начали.

Значения 600-700: Компас. Показывает ваше направление с севера. Светодиоды загораются, если вы указываете на север.

700-750: Синие светодиоды

750-800: УФ-светодиод

800-900: Ультразвуковой датчик

900-1024: лазер ToF

В будущем я мог бы добавить пьезо, чтобы добавить этот чудесный звук жужжания звуковой отвертки. Также было бы здорово добавить настройку, которая использует ультразвуковой датчик как датчик движения. Затем вы можете оставить отвертку где-нибудь, и она будет гудеть, чтобы предупредить вас, когда кто-то придет. Будет интересно посмотреть, что еще я могу добавить.

Особая благодарность моему брату за то, что сделал несколько снимков, когда я понял, что мне не хватило.

Надеюсь, вам понравился этот проект. Если у вас есть какие-либо комментарии или вопросы, пишите!