בקר תלת מימד DIY: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

צור ממשק תלת מימד באמצעות שישה נגדים, רדיד אלומיניום וארדואינו. קח את זה, Wii. Update: הסבר הרבה יותר יסודי על הפרויקט הזה זמין במגזין Make. אולי יהיה קל יותר לעקוב אחר ההוראות שלהם, ולדעתי הקוד שלהם מעודכן יותר. המטרה הבסיסית כאן הייתה לייצר מערכת חישת מיקום יד תלת מימדית שרוב האנשים יכולים לבנות, תוך שמירה על מראה של פונקציונליות. כדי לקבל מושג על יישומים אפשריים, עיין בסרטון ההדגמה. אם אתה חושב שאתה יכול לבנות אחד פשוט יותר ומדויק באותה מידה, או מעט יותר מורכב ומדויק יותר, שתף בתגובות! ממשק 3D תלת מימדי: Tic Tac Toe מ- Kyle McDonald ב- Vimeo.

שלב 1: חומרים

כלים

• ארדואינו
• מעבד
• מספרי תיל
• מלחם
• חותך קופסאות

חומרים

• (3) נגדים של 270k
• (3) נגדים של 10k
• לְרַתֵך
• חוּט
• נייר אלומיניום
• קַרטוֹן

אופציונאלי:

• קלטת (למשל: סקוץ ')
• חוט מוגן (למשל: כבל קואקסיאלי, ~ 3 ')
• (3) קליפים של תנין
• כותרת בעלת 3 פינים
• רוכסן
• צינורות עטיפה לכווץ או דבק חם

שלב 2: הכינו את הצלחות

חיישן זה יעבוד באמצעות מעגלי RC פשוטים, כאשר כל מעגל מרגיש את המרחק בממד אחד. גיליתי שהדרך הקלה ביותר לסדר שלוש לוחות קיבולי למטרה זו היא בפינת קובייה. חתכתי את הפינה של קופסת קרטון לקובייה בגודל 8.5 אינץ 'ולאחר מכן חתכתי רדיד אלומיניום כך שיתאים לריבועים מעט קטנים יותר. קלטת בפינות שומרת אותם במקומם. אל תדביק את כל ההיקף, נצטרך זאת מאוחר יותר לחיבור קליפי התנין.

שלב 3: צור את המחברים

כדי לחבר את הארדואינו לצלחות אנו זקוקים לחוט מוגן. אם החוט אינו מוגן, החוטים עצמם פועלים באופן ברור יותר כחלק מהקבל. כמו כן, גיליתי שקליפי תנין מקלים מאוד על חיבור הדברים לאלומיניום - אך כנראה שיש גם הרבה דרכים אחרות.

• חותכים שלושה אורכים שווים של כבל מוגן. בחרתי בערך 12 ". כמה שיותר קצר יותר טוב. כבל קואקסיאלי עובד, אבל כמה שיותר קל/גמיש יותר טוב.
• הפשיטו את חצי הסנטימטר האחרון לערך כדי לחשוף את הסיכוך ואת רבע הסנטימטר האחרון לחשוף את החוט.
• סובב את קליפי התנין אל החוטים אל החוטים והלחם אותם יחד.
• הוסף קצת צינורות חום או דבק חם כדי לשמור על דברים ביחד.

שלב 4: צור את המעגל

"המעגל" הוא רק שני נגדים לפיסת אלומיניום. כדי להבין מדוע הם שם, זה עוזר לדעת מה אנחנו עושים עם הארדואינו. מה שנעשה עם כל סיכה, ברצף, הוא:

• הגדר את הסיכה למצב פלט.
• כתוב סיכה דיגיטלית "נמוכה" לסיכה. המשמעות היא ששני צידיו של הקבל מקורקעים והוא יתפזר.
• הגדר את הסיכה למצב קלט.
• ספרו כמה זמן לוקח לקבל להיטען על ידי המתנה עד שהסיכה תהיה "גבוהה". הדבר תלוי בערכים של הקבל ושני הנגדים. מכיוון שהנגדים קבועים, שינוי הקיבול יהיה מדיד. המרחק מהקרקע (היד שלך) יהיה המשתנה העיקרי התורם לקיבול.

נגדי 270k מספקים את המתח לטעינת הקבלים. ככל שהערך קטן יותר הם יטענו מהר יותר. נגדי 10k משפיעים גם על התזמון, אבל אני לא לגמרי מבין את תפקידם.נעשה את המעגל הזה בבסיס כל חוט.

• הלחם את הנגד 10k לסוף החוט מול קליפ התנין
• הלחם את הנגד 270k בין המגן לחוט (צלחת). אנו נגן על החוט עם אותו 5 V בו אנו משתמשים לטעינת הקבלים

שלב 5: סיים וחבר את המחבר

לאחר סיום שלושת המחברים, ייתכן שתרצה להוסיף צינורות כיווץ חום או דבק חם כדי לבודד אותם זה מזה, מכיוון שתלחם את נקודות ההגנה/5 V יחד.

בשבילי, הכי קל היה להלחם את שני המחברים החיצוניים ביותר יחד ולהוסיף את השלישי. לאחר שהלחמת את שלושת המחברים, הוסף חוט רביעי לאספקת המגן/5 וולט.

שלב 6: חבר והעלה קוד

• חבר את המחבר לארדואינו (סיכות 8, 9 ו -10)
• הצמד את קליפי התנין לצלחות (8: x: שמאל, 9: y: תחתון, 10: z: ימין)
• ספק כוח על ידי חיבור החוט הרביעי (החוט האדום שלי) ל- 5 V של הארדואינו
• חבר את ה- Arduino, הפעל את סביבת ה- Arduino
• העלה את הקוד ללוח (הערה: אם אתה מחוץ לצפון אמריקה, סביר להניח שתצטרך לשנות את #define לרשת החשמל במקום 50 במקום 60).

קוד Arduino מצורף כ- Interface3D.ino וקוד העיבוד מצורף כ- TicTacToe3D.zip

שלב 7: עשה משהו מגניב

אם תסתכל על החלון הסדרתי בסביבת Arduino, תבחין שהוא פולט קואורדינטות תלת -ממדיות גולמיות ב -115200 באוד, בסביבות 10 הרץ = 60 הרץ / (2 מחזורים מלאים * 3 חיישנים). הקוד מבצע מדידות כמה שיותר פעמים על כל חיישן במשך שני מחזורים של תדר החשמל (שהוא יציב להפליא) על מנת לבטל כל צימוד. הדבר הראשון שעשיתי עם זה היה לייצר Tic 3D פשוט ממשק טאק טו. אם אתה רוצה להתחיל עם הדגמה פועלת, הקוד זמין כאן, פשוט שחרר את התיקייה "TicTacToe3D" בתיקיית סקיצות העיבוד שלך. שלושה דברים מועילים שקוד הטיק טק טו מדגים:

• ליניאריזציה של הנתונים הגולמיים. זמן הטעינה למעשה עוקב אחר חוק כוח ביחס למרחק, כך שעליך לקחת את השורש הריבועי של אחד לאורך הזמן (כלומר, מרחק ~ = sqrt (1/זמן))
• מנרמל את הנתונים. כאשר אתה מפעיל את הסקיצה, החזק את לחצן העכבר השמאלי כלפי מטה תוך הזזת ידך כדי להגדיר את גבולות החלל שאיתו אתה רוצה לעבוד.
• הוספת "מומנטום" לנתונים כדי להחליק את כל הרעידות.

בפועל, באמצעות התקנה זו עם רדיד אלומיניום אני יכול לקבל מגוון של הממד הגדול ביותר של רדיד (החלק הגדול ביותר שבדקתי הוא 1.5 רגל מרובע).

שלב 8: וריאציות והערות

וריאציות

• בנה חיישנים מאסיביים
• בצע אופטימיזציה של הנגדים והקוד לדברים הרוטטים במהירות, והשתמש בו כאיסוף/מיקרופון
• יש כנראה טריקים אחרים לניתוק המערכת מהזמזום AC (קבל עצום בין הלוחות לאדמה?)
• ניסיתי להגן על הלוחות בתחתית, אבל נראה שזה רק גורם לבעיות
• צור בוחר צבעים RGB או HSB
• שליטה על פרמטרי וידאו או מוזיקה; רצף פעימה או לחן
• משטח גדול וכפוף מעט עם מספר לוחות + מקרן = ממשק "דוח מיעוט"

הערות

מגרש המשחקים Arduino כולל שני מאמרים בנושא חישת מגע קיבולית (CapSense ו- CapacitiveSensor). בסופו של דבר עברתי היפוך של עיצוב שנתקלתי בו בעותק של חבר של "מחשוב פיזי" (סאליבן/איגו) המתאר כיצד להשתמש ב- RCtime (במעגל קבוע ונגד אחד קבוע ומדד את הערך של העיתוי של המיקרו -שניות הושג באמצעות קוד אופטימיזציה מעט מהפורומים של ארדואינו. שוב: רק בהתחלה בטונות של תרשימים תרמיים אני לא לגמרי מבין, אני מודע היטב לכך שיש דרכים טובות יותר לבצע חישת מרחק קיבולי, אבל רציתי לעשות משהו פשוט ככל האפשר שעדיין מתפקד. אם יש לך עיצוב פשוט ופונקציונלי לא פחות, פרסם אותו בתגובות! תודה לדיין קוטטרון שסבל את כל שאלות האלקטרוניקה הבסיסיות שלי ועזר לי להבין כיצד פועל מעגל טרמין טרמין פשוט (במקור, התכוונתי להשתמש באלה - ו, אם הוא מכוון נכון, זה כנראה יהיה מדויק יותר).

פרס ראשון בתחרות הספרים המדריכים