מחולל קוביות: 12 שלבים (עם תמונות)

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-13 06:57

מדריכים אלה מיועדים לפרויקט המרכזי שלי שהשלמתי במסגרת קורס מערכות הבקרה והבקרה שלי ב- IGCSE. הוא קיבל ציון A* ואני אדריך אותך כיצד לעשות זאת בהנחיה זו. רקע הגון בתחום האלקטרוניקה, כמו גם ניסיון עם Arduino ו- IDE שלו נדרש על מנת להשלים פרויקט זה.

רקע כללי

כאשר משחקי הלוח יורדים בפופולריות והאלקטרוניקה פורחת, זה אולי נראה קשה לשבת ולשחק ללא הפרעה של גאדג'טים. במקרה הספציפי הזה, הלקוח שלי, מורה של מועדון וורהאמר, יעדיף להשתמש בקוביות פיזיות מאשר מקוונות במועדון שלו. הבעיה היא שהוא לא יכול לקבל קוביות עם 100 צדדים ולכן הוא חייב להשתמש בסימולטור קוביות מקוון. כאן עולה ההזדמנות למוצר זה.

אומנם גודל השוק שאליו מכוונת מוצר זה הולך ופוחת, אך הצורך בו עדיין קיים. משחקי לוח הופכים למאפיין בעבר בזמן שמשחקים מקוונים ואלקטרוניים מופיעים. במקרה הספציפי הזה, המוצר שלי מפחית את הצורך בטלפונים או באינטרנט במהלך משחקי הלוח וגורם לשחקנים להרגיש פחות מנותקים מהמשחק בפועל. המערכות בהן היא תעשה שימוש הן ה- IC 4511 ומייקרו Arduino Nano. פרויקט זה יצטרך להשתמש בבקר מיקרו כיוון שבלי זה המעגל יהיה לא יעיל מדי.

פוּנקצִיָה

המוצר מאפשר למשתמש לבחור מספר בין 0 ל -100 באמצעות שני מתגים סיבוביים בצד שמאל של המכשיר. מספר זה מוצג למשתמש באמצעות שתי תצוגות 7 הקטע ישירות מעל המתגים הסיבוביים כמשוב. לאחר מכן, כאשר המשתמש לוחץ על כפתור הגלילה, מספר אקראי בין 0 למספר הנבחר יתגלגל ויוצג על 7 תצוגות הקטע בצד ימין של המכשיר.

שלב 1: המעגל

תרשים המעגלים הפשוט לעיל מציג כל אחת מכניסות ויציאות Arduino הדרושות שישמשו כהפניה לשלבים מאוחרים יותר בפרויקט.

כיצד פועל המעגל?

המשתמש מזין תחילה את מספר הצדדים שהוא רוצה שיהיו לקוביות שלו על ידי שימוש בשני המתגים המסתובבים מהם האחד שולט על המקום של 10 הספרות והשני שולט על המקום של ספרת ה -1. מספר זה מוצג באמצעות משוב על ה- PCB הראשון של 7 החלקים, מה שמקל על המשתמש להבין את המספר שבחר.

קלט העשרוני של המשתמש מומר לפורמט בינארי במחשב הלוח הרוטרי ונשלח ל- Arduino Nano. לאחר מכן הננו יבחר מספר אקראי בין 0 למספר הנבחר. מידע זה יישלח לאחר מכן בפורמט בינארי למעגל הלוח השני של 7 הקטע כאשר לוחץ על מתג Push-To-Make (Roll).

צירפתי את קוד הארדואינו לעיון למטה על מנת להקל על ההבנה כיצד מוצר זה עובד.

שלב 2: לוחות מעגלים מודפסים

שטר חומרים:

• נגדי 470 אוהם x28
• נגדי 10K אוהם x22
• תקליטור 4511BE x4
• תצוגת 7 פלחים (ירוק, CC) x4
• דיודה 1N4002 x44
• מתג סיבובי (1P12T) x2
• מתג נדנדה (On-Off) x2
• Push To Make x1
• Arduino Nano x1
• LED ירוק x2

בעזרת Autodesk Eagle במחשב שלי, עיצבתי את הסכימה של כל PCB כפי שניתן לראות בתמונה למעלה. מהעיצוב הסכמטי, היו לי PCBs (2x 7 Segment PCB, 1x Rotary PCB) תוצרת סין ונשלחתי.

קבצי גרבר ניתן למצוא כאן (קבצי נשר מצורפים למטה)

רכיבי הלחמה

לפני ההלחמה יש להקפיד על אוורור טוב ומשקפי בטיחות. כמו כן, עליך לוודא לכוון ולמקם את כל הרכיבים במיקומם הנכון לפני הלחמתם ללוח. היו מהירים עם המגהץ שכן החזקתו מעל סיכה זמן רב מדי עלולה לגרום לשריפת ה- IC. וודא שכל נקודת מגע מהודקת היטב ללוח בעזרת הלחמה וכי אין מפרקים יבשים.

חיתוך חורים

ראשית, סימנתי את החורים בכל לוח PCB ויישרתי אותם כדי לוודא שהם מסומנים כראוי. הדבר נעשה באמצעות ריבוע, סמן ושליט. לאחר סימון החורים, השתמשתי במהדק פלדה כדי להחזיק את הלוח במקום ולקדוח חורים 4x2 מ"מ בכל לוח PCB, ואחריו חורי 3 מ"מ הנדרשים על מנת למנוע פיצוח של חומר TRFE.

שלב זה חשוב מכיוון שהוא יאפשר לך לאבטח כראוי את ה- PCB למארז מאוחר יותר.

שלב 3: מעגלים + בדיקות

משימות

• בדוק את כל חיבורי ה- PCB.
• הגדר את כל המעגל.
• הפעל את הקוד דרך המעגל לבדיקה.
• אם זה לא עובד, תקן את הבעיה וחזור על זה.

בקרת איכות: באמצעות הגדרת ההמשכיות במולטימטר, בדקתי כל מסלול ורכיב כדי לזהות ולחסל כל מכנס קצר שיכול להשפיע על תפקוד המעגל. אם נמצא קצר, ננקטו הצעדים הבאים על מנת לפתור את הבעיה.

1. זהה את הקצר - וודא שהשורט אכן מהווה בעיה והוא קיים ככל שככל שחום מוחל על כריות הנחושת, כך גדל הסיכוי שהם יתמוססו, ייפגעו או לא מוליכים.

2. בעזרת פראייר הלחמה, מחממים בעדינות את המפרק ומוצצים את הלחמה הנוזלית. חזור על הפעולה עד להסרת כל הלחמה. אם הלחמה לא יורדת, השתמש בפתיל הלחמה על מנת לנסות לספוג חלק ממנה.

3. לבסוף, הלחם מחדש של שני המפרקים בזהירות ועם הלחמה מינימלית אך מספיק כדי שהמפרק יהיה מאובטח ומוליך.

העלאת הקוד:

על מנת להעלות את הקוד ל- Arduino Nano, ראשית, הורד את Arduino IDE. לאחר מכן, הורד את מנהל ההתקן Nano של Arduino ואת מנהל ההתקן הזה של FTDI.

לאחר מכן השתמש בקוד משלב 1, העלה אותו באמצעות כבל USB ל- Micro-USB ל- Arduino Nano. המעגל אמור כעת להיות פעיל. אם זה לא עובד, התחל בפתרון בעיות על ידי בדיקה כפולה של כל הרכיבים והחיבורים.

LED נוסף

אם תסתכל בזהירות על לוח ה- PCB של 7 הקטעים, תבחין כי יש חריץ לנורית LED. נורית LED זו נמצאת שם כדי להאיר כאשר המספר 100 מוצג ושתי תצוגות 7 הקטע יציגו שני 0s. על מנת לגרום לכך לעבוד, השתמש בשני שערים NOT ושני שערי AND בתצורה שתפעיל את הנורית כאשר אין להם כניסות ל- 4511 IC.

שלב 4: ממשק משתמש

משימות

• עיצוב ממשק המשתמש באמצעות Adobe Illustrator.
• חתוך בלייזר את ממשק המשתמש וודא שהוא מתאים לרכיבי המעגל. חרוט את עיצוב הנשר וורהאמר על ממשק המשתמש.
• צבע ריסוס בעיצוב האפור/כסף.

חומר: אקריליק שחור

בעזרת Adobe Illustrator עיצבתי את ממשק המשתמש בהתאם למידות המפורטות בתמונה למעלה (לחץ על ראה תמונות נוספות). לאחר מכן ייצאתי את קובץ העיצוב הזה לחותך הלייזר וחתכתי את פיסת האקריליק.

לאחר מכן, כשהשארתי את יריעת הפלסטיק על האקריליק ריססתי את החלקים החקוקים של האקריליק בצבע כסוף/אפור. זה נעשה מספר פעמים (4 פעמים עם מרווחים של 10 דקות) על מנת להבטיח תמונה נועזת וברורה. לאחר שהשארתי הכל להתייבש, קילפתי את שכבת הפלסטיק וידאתי שאין אי סדרים.

שלב 5: צלחות צד

משימות

• אוסף עץ האפר.
• צייר את כל קווי החיתוך על פיסת העץ למדריך בעת החיתוך. חותכים את הצד השמאלי והימני עבור הדיור.

חומרים

1. עץ אפר 135 מ"מ (רוחב) x 300 מ"מ (l) x 10 מ"מ (ד)

השלב הבא של הפרויקט הזה, ואולי החלק המורכב ביותר של הדיור, הוא הלוחות הצדדיים. ראשית, בעזרת המדידות שניתנו לעיל, סמן את שתי חלקי הצד על פיסת עץ אפר בעובי 10 מ מ. חותכים בעזרת מסור להקה את הצורה הכללית של החלקים.

לאחר מכן, בעזרת נתב (מכונת ניתוב), חתכו את החריצים המוצגים בתרשימים למעלה. ישנם שני חריצים ברוחב x 10 מ"מ בעובי 10 מ"מ. ואחד 3 מ"מ (רחב) x 150 מ"מ (ארוך) x 5 מ"מ (עמוק) חריץ בזווית של 50 מעלות.

מסיים

על מנת לתקן שגיאות קטנות ביישור פני השטח או בקצוות חדים, השתמש בנייר זכוכית עדין כדי לעבור על החלקים האלה כדי להחליק אותם ולהעניק להם משיכה אסתטית יפה. מקצועיות היא המפתח.

שלב 6: צלחות עליונות, תחתונות ואחוריים

משימות

• חותכים את הסרגל העליון.
• חותכים את הצלחת התחתונה.
• חיתוך בלייזר את הלוח האחורי לאחר יצירת קובץ המאייר של Adobe לחותך הלייזר.

צלחת עליונה (חומר: אפר)

הצלחת העליונה היא יצירה מסובכת לייצור מכיוון שהיא כוללת זווית של 50 מעלות על פנים אחד. על מנת לחתוך חתיכה זו, סמן תחילה את הצורה הכללית של הבלוק בעזרת הממדים שניתנו למעלה וריבוע נסה. לאחר מכן, צור את הזווית על ידי הגדרת זווית הבנק של פלטפורמת מסור הלהקה על 50 מעלות. משם, חותכים לאורך צד אחד של המלבן על מנת לייצר את הפנים האלכסוניות.

יתר על כן, יישר את הרציף על מנת להשתמש במסור הלהקה כדי לחתוך את שלושת הצדדים האחרים של החלק העליון המלבני.

צלחת תחתונה (חומר: אפר)

קל לחתוך את הלוח התחתון באמצעות מסור להקה מכיוון שהוא גוש מלבני של עץ אשווד במידותיו 220 מ"מ על 145 מ"מ על 10 מ"מ.

לוח אחורי (חומר: אקריליק)

בעזרת Adobe Illustrator עיצבתי את הלוח האחורי (135 מ"מ על 230 מ"מ) יחד עם חריץ לכבל ה- Power In ומתג ההפעלה והכבה יחד עם החורים לברגים כפי שניתן לראות בתרשימים למעלה. לאחר מכן ייצאתי את הקובץ הזה לחותך הלייזר ונתקתי אותו.

בעזרת עיפרון וסרגל, סמן 4 חורים (2 מכל צד) לחורים לברגים (הקוטר תלוי בבורג שבו אתה משתמש). בעזרת אגרוף מרכזי ופטישון, עשה שקע על כל אחד מהחורים האלה ולבסוף השתמש במקדח המתאים עם מקדחה ידנית כדי לקדוח את כל 4 החורים.

לאחר מכן, עקבתי אחר אותם שלבים לריסוס אותיות על אקריליק כמו בשלב 4. לבסוף, בעזרת מקדח נגד, עברתי על כל אחד מחורי הבורג על מנת להבטיח שראשי הבורג יהיו מיושרים עם משטח האקריל כאשר התאספו.

מוצרי אלקטרוניקה:

אספקת החשמל הנכנסת חייבת להיות בסביבות 5V. לאחר שהועבר דרך חור החשמל בלוח האחורי, החוט החיובי חייב להיות מנותב דרך מתג ההפעלה, כך שהמשתמש יוכל לשלוט בכוח המוצר. לאחר מכן יש לחבר את הטרמינל החיובי מהמתג לסיכה V (ב) בארדואינו ולחבר את החוט השלילי/GND לסיכה ה- GND (in) של Arduino.

שלב 7: הדבקה והידוק

כעת, לאחר שכל חתיכות הדיור נחתכו, עלינו לחבר אותן יחד. כל החלקים מפורטים להלן:

• 2x צלחות צד
• 1x בר עליון
• 1x מקום תחתון
• 1x ממשק משתמש
• 1x לוח אחורי

בשלב זה החלקים שנדביק יחד הם:

• 1x בר עליון
• 2x צלחות צד

חשוב מאוד שהחתיכות האלה והיצירות האלה יודבקו זו לזו בלבד. הלוח התחתון מוצג בתמונות למעלה אך אינו מודבק ללוחות הצד. הוא ממוקם שם אך ורק כמדריך ולמיקום.

שלבים:

1. מסדרים את החלקים לפי הסדר וודא שניתן למקם ולהתאים את כולם כראוי. אם זה לא המקרה, יש לרשום את החלק הבעייתי עד שהוא אכן עובד, או ליצור אותו מחדש.

2. מרחו שכבה קטנה אך סבירה של דבק PVA על נקודות המגע העיקריות. במקרה זה, נקודות אלה יהיו מפרק ההנחה העליון בשתי החלקים הצדדיים.

3. שלב את כל החלקים יחד בעזרת הצלחת התחתונה כמדריך שיסייע להחזיק את הצלחות הצדדיות ואת המוט העליון.

4. השתמש באחד או שניים מהדקים כדי להדק את הנתח בתצורה זו עד שהדבק יתייבש והפרקים כולם מאובטחים.

שלב 8: קידוח

בסך הכל ישנם 8 חורים שיש לקדוח לתוך אשווד. יש לקדוח את כל החורים בעזרת מקדח 2.5 מ מ.

ראשית הדקתי את הדיור על מנת להבטיח שהוא לא יזוז במהלך תהליך הקידוח לבקרת איכות. לאחר מכן, באמצעות סרגל ועיפרון, סימנתי את כל 8 החורים שצריך לקדוח מאחור ובתחתית. בעזרת אגרוף מרכזי ופטיש עט, הכנסתי כל נקודה על מנת להנחות את המקדח. לבסוף, בעזרת מקדחה ידנית ומקדח 2.5 מ מ, קידחתי כל חור.

לאחר קידוח החורים דרך החלק האחורי האקרילי והחלק התחתון מעץ, השתמשתי במקדח נגד כדי ליצור כיור נגד לכל חור. זה היה הכרחי שכן השתמשתי בברגים הקשה עצמית כדי לחבר את החלקים האחוריים והתחתונים לבית. המשמעות היא שעם כניסות אלה, ראש הבורג יהיה מיושר עם פני השטח של החומר שאליו הוברג, וייתן לו מראה יפה וחוץ מבטחים.

שלב 9: שיוף וגימור

ליטוש זיהומים

לאחר שהדבק הודבק זה לזה, השתמשתי לראשונה בנייר זכוכית מחוספס כדי להיפטר מכל עודף אבק מיובש או בעיות יישור לא ברורות. לאחר מכן, לבקרת איכות. עברתי לנייר זכוכית עדין ועברתי על כל משטח כדי להבטיח גימור חלק.

החלת גימור: שעווה לרהיטים

לבסוף, על מנת להעניק לעץ האפר גימור ותחושה נאים, החלטתי לעשות שעווה על פני השטח. בעזרת בד פוליש מרחתי את שעוות הרהיטים על כל משטח חיצוני של העץ 4 פעמים מעל תוך 30 דקות ייבוש בין לבין לבקרת איכות. זה נועד לבקרת איכות שהבטיחה שכל סנטימטר של העץ יהיה מצופה כראוי ובעל אותו מרקם.

שלב 10: אבטחת אלקטרוניקה לדיור

חומרים

• 12x ברגים M4
• 12x M4 אגוזים
• 12 x M4 ניילונים

למעלה, אני מצרף את ה- PCB לממשק המשתמש באמצעות הברגים, האומים והדביקים מניילון. השתמשתי במכוני כביסה מניילון מכיוון שהם אינם מוליכים ולכן לא יוצרים מכנסיים קצרים במגע עם ה- PCB שלי. לאחר חיבור הלוחות הלחימה, השתמשתי במקדח ובמברג כדי לחבר את הלוחות האחוריים והתחתונים שלי לבית הסופי. בצע את התהליך בזהירות מכיוון שהאלקטרוניקה עלולה להיות עדינה למדי.

אם כל מפרקי הלחמה יישברו או יתפרקו, חובה שתתקן אותו שם ואז תמשיך. הקפד לבדוק את המעגל לפני ואחרי אבטחתו למארז על מנת לוודא שהכל נשאר תקין.

שלב 11: חבר את הדיור יחד

בשלב אחרון זה, קח את ממשק המשתמש והחלק אותו במעלה החריצים של צלחת הצד לתוך הבית. לאחר מכן, הנח את הצלחת התחתונה מתחת לבית בין המפרקים של שני הלוחות הצדדיים. יישר את חורי הברגים בעזרת מברג, הכנס את כל 4 הברגים (2 מכל צד) על מנת לאבטח את הצלחת במקומה.

השלב האחרון הוא חיבור לוח האחורי לבית. בצע זאת על-ידי יישור חורי הבורג ולאחר מכן הכנס את כל 4 ברגי העץ ההברגה העצמית לכל עמדה ובדוק אם הוא מתאים היטב.

לבסוף, אתה יכול להחליק כל שגיאה באמצעות נייר זכוכית דק ושעווה רהיטים. אם יש שגיאות ביישור, עיין שוב בשלבים הקודמים. אם אתה זקוק לעזרה כלשהי במהלך תהליך זה, אל תהסס לפרסם את שאלותיך בסעיף ההערות למטה.

שלב 12: סיימת

כל הכבוד על השלמת הפרויקט! תהנה!