Προσαρμοσμένο Arduino (φθηνότερο MakeyMakey): 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Γεια - Είμαι 14 ετών (τουλάχιστον ήμουν όταν έγραψα αυτό το Instructable) και έχτισα αυτό το έργο για έναν καθηγητή σε τοπικό πανεπιστήμιο, καθώς και για τη γιαγιά μου, η οποία εργάζεται με παιδιά με αναπηρία.

Αν σας αρέσει αυτό το Instructable ή υποστηρίζετε τον σκοπό για τον οποίο το κάνω (παιδιά με αναπηρίες), προχωρήστε και αφήστε ένα σχόλιο!

Το A Makey Makey είναι ένας πίνακας με βάση το Arduino που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από δύο αποφοίτους του MIT, τον Jay Silver και τον Eric Rosenbaum, σε συνεργασία με την SparkFun Electronics. Λειτουργεί ως πληκτρολόγιο και ποντίκι, προσθέτοντας ουσιαστικά ένα δευτερεύον πληκτρολόγιο και ποντίκι στον υπολογιστή σας. Η πραγματική καινοτομία που εισήγαγαν οι Silver και Rosenbaum ήταν η ικανότητα "ανίχνευσης αφής". Χρησιμοποιώντας απίστευτα υψηλής ποιότητας αντιστάσεις έλξης, μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν καθημερινά αντικείμενα ως κουμπιά.

Υπάρχουν πολλές δυνατότητες και ιδέες για το MakeyMakey, αλλά ένα από τα αγαπημένα μου είναι η χρήση για παιδιά με αναπηρία. Όσοι δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα δάχτυλά τους αρκετά καλά για να χρησιμοποιήσουν ένα τυπικό πληκτρολόγιο QWERTY, μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα MakeyMakey ως εξομοιωτή πληκτρολογίου. Τα παιδιά με ειδικές ανάγκες μπορούν να χρησιμοποιούν αντικείμενα καθημερινής χρήσης ως πλήκτρα για πληκτρολόγιο, όπως φρούτα (μπανάνες, μήλα ή πορτοκάλια), να παίζουν ζύμη ή οτιδήποτε ελαφρώς αγώγιμο ως κλειδί.

Αυτό το έργο ξεκίνησε περισσότερο ως μαθησιακή εμπειρία. Η θεία μου είχε μόλις τελειώσει ένα μάθημα ειδικής αγωγής που χρησιμοποιούσε το MakeyMakeys. Αυτή και οι άλλοι 15 μαθητές είχαν αγοράσει ο καθένας το δικό του MakeyMakeys για 50 $. Πρότεινα ότι θα μπορούσα να βγάλω ένα για λιγότερο από $ 40, και τα υπόλοιπα είναι ιστορία.

Μια γρήγορη σημείωση: αυτό το έργο βασίζεται στον αρχικό σχεδιασμό που παραχωρήθηκε ευγενικά μέσω της άδειας υλικού ανοικτού κώδικα από τους Jay Silver και Eric Rosenbaum. Τους αποδίδω πλήρως και τους ευχαριστώ για τη γενναιοδωρία τους.

Βήμα 1: Έρευνα

Το πρώτο βήμα είναι να καταλάβετε πώς λειτουργεί ένα παραδοσιακό MakeyMakey και στη συνέχεια να βρείτε τα μέρη και τους προμηθευτές για να φτιάξετε ένα μόνοι σας. Ευτυχώς για σένα, έκανα όσα μπορούσα για σένα και το συμπύκνωσα σε αυτό που πρέπει να ξέρεις.

Πρώτον, ένα MakeyMakey εκμεταλλεύεται τη χρήση αντιστάσεων έλξης. Εν ολίγοις, μια αντίσταση έλξης είναι ένα στοιχείο που εγγυάται ότι ο υπολογιστής θα καταγράψει ένα "άγγιγμα" μέχρι να ακουμπήσει πραγματικά ο πείρος. Χωρίς αντίσταση έλξης, ο υπολογιστής δεν έχει ιδέα αν αγγίζεται ή δεν αγγίζεται ο πείρος.

Όσο για διευκρίνιση, οι αντιστάσεις είναι φυσικά συστατικά που μπορείτε να δείτε και να αισθανθείτε. Μια αντίσταση έλξης είναι μια κανονική αντίσταση, απλώς συνδεδεμένη για να κάνει μια συγκεκριμένη δουλειά (αυτή η δουλειά είναι να "τραβήξει" μια καρφίτσα).

Τώρα, οι αντιστάσεις έρχονται σε πολλές τιμές, μετρημένες σε ωμ. Όλα έχουν αντίσταση, αλλά οι αντιστάσεις κατασκευάζονται με συγκεκριμένη τιμή αντίστασης. Μια τυπική αντίσταση έλξης είναι συνήθως περίπου 10, 000 Ω (ωμ). Αυτά που βρίσκονται σε ένα MakeyMakey είναι 22, 000, 000 (22 εκατομμύρια) ωμ, επιτρέποντας σε οποιοδήποτε αντικείμενο που έχει λιγότερα από 22 εκατομμύρια Ω να λειτουργεί ως διακόπτης.

Από την άκρη του δακτύλου έως την άκρη του δακτύλου, έχετε αντίσταση οπουδήποτε από 1, 000 Ω έως 100, 000 Ω, ανάλογα με το υγρό δέρμα σας. Αυτό σας αφήνει περίπου 21,9M Ω (22M - 100K = 21,9M) για οποιοδήποτε αντικείμενο θέλετε να χρησιμοποιήσετε. Μέταλλο, αλάτι, ακόμη και το μόλυβδο από ένα μολύβι θα λειτουργήσει, αρκεί η αντίσταση να είναι μικρότερη από 22M Ω.

Αν θέλετε μια πιο βασική εξήγηση για το πώς λειτουργεί το MakeyMakey, το MakeyMakey έχει μια εξαιρετική απάντηση.

Βήμα 2: Σχεδιασμός/Αγορά

Για αυτό το βήμα, θα χρησιμοποιήσουμε το λογισμικό Eagle CAD, το οποίο ανήκει επί του παρόντος στην Autodesk. Εάν δεν διαθέτετε αυτό το λογισμικό, μπορείτε να κατεβάσετε μια δωρεάν δοκιμή ενός έτους. Όταν αναφέρομαι σε τροποποιήσεις ή στη χρήση ενός συγκεκριμένου εργαλείου, χρησιμοποιώ λογισμικό Eagle. Θα μοιραστώ τον τελικό μου σχεδιασμό, όμως.

Τώρα που έχετε μια βασική κατανόηση για το πώς λειτουργεί το MakeyMakey, μπορείτε να αρχίσετε να παραγγέλνετε πράγματα. Κατέβασα το σχέδιο του SparkFun για MakeyMakey και το τροποποίησα για να διευκολύνει τη συναρμολόγηση. Ο αρχικός σχεδιασμός χρησιμοποίησε SMD (συσκευές επιφάνειας τοποθέτησης) στο μέγεθος 0402. Αυτά τα κομμάτια είναι μικροσκοπικά, περίπου 0,4 mm x 0,2 mm. Το δοκίμασα, αλλά έχασα σχεδόν τα μισά από όλα τα κομμάτια.

Για να είναι πιο εύκολο για τον εαυτό σας, αλλάξτε τα μεγέθη των εξαρτημάτων σε μέγεθος 0603 ή μεγαλύτερα. Για να αντικαταστήσετε αυτά τα πράγματα, απλώς χρησιμοποιήστε το εργαλείο "Αντικατάσταση". Δεδομένου ότι αυτό δεν είναι ένα σεμινάριο Eagle, θα υποθέσω ότι γνωρίζετε πώς να εργάζεστε με τον Eagle.

Για να παραγγείλω το PCB (Printed Circuit Board) ή τον πίνακα στον οποίο είναι τοποθετημένα όλα, πήγα στο OSHPark. Κατασκευάζουν PCB υψηλής ποιότητας πολύ γρήγορα και πολύ φθηνά. Έχουν ελάχιστη ποσότητα παραγγελίας τριών, αλλά δεν μπορείτε να ξεπεράσετε την τιμή. Εδώ είναι ο σύνδεσμος για το σχέδιό μου.

Για ανταλλακτικά, θα πρέπει να μεταβείτε στο DigiKey ή σε άλλο πάροχο ηλεκτρονικών ειδών. Δυστυχώς, δεν μπορώ να μοιραστώ το καλάθι μου, αλλά δεν θα χρειαστούν περισσότερα από 20 λεπτά για να ολοκληρωθεί και να παραγγελθεί ένα καλάθι. Έχω, ωστόσο, συμπεριλάβει ένα φύλλο Excel με συνδέσμους. Λίγες σημειώσεις, όμως, πριν παραγγείλετε:

• Βεβαιωθείτε ότι όταν προσθέτετε το ATMEGA32u4 στο καλάθι σας, ότι είναι ένα πακέτο 44TQFP
• Η αποστολή DigiKey είναι ακριβή. Είναι καλύτερα να πάρετε περισσότερα από όσα χρειάζεστε, έτσι ώστε αν κάποιος χαθεί ή καταστραφεί, έχετε επιπλέον.
• Το DigiKey έχει μαζικές εκπτώσεις. Για παράδειγμα, μία αντίσταση είναι 0,10 $, αλλά 10 από αυτά είναι 0,11 $. Εκμεταλλευτείτε την έκπτωση!
• Οι ασφάλειες είναι λίγο ακριβότερες, αλλά αγοράστε τουλάχιστον μία επιπλέον. Μπορείτε να με ευχαριστήσετε αργότερα.
• Δεν μπορούσα να βρω κανένα LED στο DigiKey, οπότε απλά δεν τα χρησιμοποίησα. Αν το κάνετε, όμως, θα χρειαστείτε αντιστάσεις 330 Ω για να τις πάτε.

Εκτός από αυτό, είναι αρκετά απλό. Εδώ είναι το φύλλο Excel που χρησιμοποίησα για την παραγγελία:

Βήμα 3: Φτιάξτε το

Τώρα έρχεται το διασκεδαστικό μέρος: να τα συνδυάσουμε όλα. Δεν πρόκειται για οδηγό συγκόλλησης επιφανείας, αλλά εδώ είναι ένα εξαιρετικό σεμινάριο. Όσον αφορά τη συγκόλληση εξαρτημάτων διαφορετικού μεγέθους, θα πρέπει να λειτουργούν όλα το ίδιο στο τέλος. Αυτό το βήμα είναι ίσως το πιο δύσκολο και πιο χρονοβόρο, αλλά δεν πρέπει να σε σκοτώσει (συνιστώ όμως να σταυρώσεις τα δάχτυλά σου, για να είσαι ασφαλής). Ακολουθούν μερικές συμβουλές που άκουσα ενώ εργάζομαι σε αυτό:

• Όσον αφορά τον μικροελεγκτή ATMEGA32u4, ο καλύτερος τρόπος που βρήκα ήταν να κολλήσω ένα μαξιλάρι σε μια γωνία του πίνακα και στη συνέχεια να τοποθετήσω το τσιπ από πάνω, με σωστό προσανατολισμό. Στη συνέχεια, αφού το κλειδώσετε στη θέση του λιώνοντας το γωνιακό μαξιλάρι, γεμίστε όλες τις ακίδες με κόλλα. Θα πρέπει να υπάρχουν τεράστιες γέφυρες συγκόλλησης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το φυτίλι σας, λιώστε ξανά τη συγκόλληση για να την αφαιρέσετε. Αυτό αφήνει ένα ωραίο αποτέλεσμα, χωρίς κανένα σορτς.
• Πριν επιχειρήσετε να συνδέσετε το καλώδιο USB, ελέγξτε τις ακίδες κάτω από τη σύνδεση USB Mini-B. Η πρώτη μου προσπάθεια είχε μια μικρή γέφυρα κάτω από το βύσμα, προκαλώντας ζημιά στο τσιπ.
• Όσον αφορά τη σειρά εξαρτημάτων, ξεκινήστε με τον μικροελεγκτή AMTEGA32u4 και μετά μεταβείτε στους πυκνωτές, τις αντιστάσεις, το ρολόι και τέλος τις γυναικείες κεφαλίδες με τη σύνδεση USB.

Βήμα 4: Κωδικός

Τώρα έρχεται το τελευταίο, πιο ικανοποιητικό βήμα (μόνο όταν λειτουργεί είναι ικανοποιητικό). Για να κωδικοποιήσετε ένα προσαρμοσμένο Arduino, πρέπει πρώτα να κάψετε το πρόγραμμα εκκίνησης. Ένα bootloader είναι ένα μικρό κομμάτι κώδικα που έχει προγραμματιστεί σε κάθε Arduino στο εργοστάσιο για να πει στο Arduino τι να κάνει όταν ξεκινά για πρώτη φορά και τι να κάνει με τον κώδικα με τον οποίο το προγραμματίζετε. Δεδομένου ότι αυτό γίνεται στο εργοστάσιο Arduino, πρέπει να το κάνουμε επίσης. Για να γίνει αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα άλλο, premade Arduino, για να το προγραμματίσουμε. Αυτό απαιτεί Arduino με τσιπ ATMEGA328 (όπως Uno ή Nano). Για να το κάνουμε αυτό, θα ακολουθήσουμε τον οδηγό του SparkFun. Συνδέστε τις καρφίτσες όπως φαίνεται:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Στη συνέχεια, μεταβείτε στο Arduino IDE, επιλέγοντας τον πίνακα Arduino που χρησιμοποιείτε για τον προγραμματισμό του MakeyMakey. Κάτω από παραδείγματα, ανοίξτε το σκίτσο "Arduino ως ISP". Ανεβάστε το στο Arduino σας, όπως θα κάνατε συνήθως. Στη συνέχεια, στην περιοχή Εργαλεία, επιλέξτε στην ενότητα Πίνακας 'Arduino/Genuino Micro'. Στη συνέχεια, στην περιοχή Εργαλεία> Προγραμματιστής, επιλέξτε «Arduino ως ISP» (δεν πρέπει να συγχέεται με το «ArduinoISP»). Στη συνέχεια, για άλλη μια φορά στην ενότητα Εργαλεία, επιλέξτε 'Burn Bootloader'. Μετά από λίγα λεπτά, το IDE θα πρέπει να πει "Τέλος εγγραφής bootloader". Το MakeyMakey σας είναι τώρα έτοιμο να λειτουργήσει όπως οποιοδήποτε άλλο Arduino.

Το επόμενο βήμα είναι να μεταβείτε στο MakeyMakey's GitHub και στην ενότητα «υλικολογισμικό». Απλώς αντιγράψτε και επικολλήστε τα "makey_makey.ino" και "settings.h" στο Σημειωματάριο και αποθηκεύστε τα σύμφωνα με τις αντίστοιχες επεκτάσεις τους. Τώρα, ανοίξτε το πρόσφατα αποθηκευμένο 'makey_makey.ino', ανοίξτε το με το Arduino IDE και ανεβάστε το στον πίνακα MakeyMakey. Θα πρέπει τώρα να έχετε πλήρως λειτουργικό MakeyMakey! Συγχαρητήρια!

Βήμα 5: Παίξτε

Με το νέο σας MakeyMakey, τι θα μπορούσατε να κάνετε; Υπάρχουν τόσες πολλές επιλογές, με μερικές διασκεδαστικές εφαρμογές ή ιστότοπους για χρήση που αναφέρονται στον ιστότοπο του MakeyMakey. Εάν έχετε μια ιδέα να μοιραστείτε, κάντε το! Εγώ, και πολλοί άλλοι, θα ήθελα πολύ να ακούσω τις ιδέες σας! Έχω συμπεριλάβει μερικές εικόνες από αυτά που έχω δει ή έχω καταλήξει στον εαυτό μου.

Ως δευτερεύουσα σημείωση: Εάν έχετε οποιαδήποτε σχόλια σχετικά με αυτό το Instructable, καλό ή κακό, αφήστε το στα σχόλια. Προσπαθώ να γίνω καλύτερος συγγραφέας, οπότε κάθε κριτική εκτιμάται. Ευχαριστώ!