DIY 3D Controller: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Δημιουργήστε μια τρισδιάστατη διεπαφή χρησιμοποιώντας έξι αντιστάσεις, φύλλο αλουμινίου και ένα Arduino. Πάρτε αυτό, Wii. Ενημέρωση: μια πολύ πιο εμπεριστατωμένη εξήγηση αυτού του έργου είναι διαθέσιμη από το Make Magazine. Μπορεί να είναι ευκολότερο να ακολουθήσετε τις οδηγίες τους και νομίζω ότι ο κωδικός τους είναι πιο ενημερωμένος. Ο βασικός στόχος εδώ ήταν να φτιάξουμε ένα τρισδιάστατο σύστημα ανίχνευσης θέσης στο χέρι που οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να κατασκευάσουν, διατηρώντας παράλληλα κάποια εμφάνιση λειτουργικότητας. Για να πάρετε μια ιδέα για πιθανές εφαρμογές, δείτε το βίντεο επίδειξης. Αν νομίζετε ότι μπορείτε να φτιάξετε ένα πιο απλό και εξίσου ακριβές, ή ελαφρώς πιο περίπλοκο και πιο ακριβές, μοιραστείτε τα σχόλια! DIY 3D Interface: Tic Tac Toe από τον Kyle McDonald στο Vimeo.

Βήμα 1: Υλικά

Εργαλεία

• Arduino
• Επεξεργασία
• Συρματοκόπτης
• Συγκολλητικό σίδερο
• Κόπτης κουτιού

Υλικά

• (3) αντιστάσεις 270k
• (3) αντιστάσεις 10k
• Κόλλα μετάλλων
• Σύρμα
• Αλουμινόχαρτο
• Χαρτόνι

Προαιρετικός:

• Ταινία (π.χ. σκωτσέζικο)
• Θωρακισμένο σύρμα (π.χ. ομοαξονικό καλώδιο, ~ 3 ')
• (3) κλιπ αλιγάτορα
• Κεφαλίδα 3 ακίδων
• Φερμουάρ
• Συρρικνώστε τυλιγμένο σωλήνα ή ζεστή κόλλα

Βήμα 2: Φτιάξτε τα πιάτα

Αυτός ο αισθητήρας θα λειτουργήσει χρησιμοποιώντας απλά κυκλώματα RC, με κάθε απόσταση κυκλώματος να ανιχνεύει την απόσταση σε μία διάσταση. Διαπίστωσα ότι ο ευκολότερος τρόπος για να τακτοποιήσετε τρεις χωρητικές πλάκες για αυτόν τον σκοπό είναι στη γωνία ενός κύβου. Έκοψα τη γωνία ενός κουτιού από χαρτόνι σε κύβο 8,5 ιντσών και έπειτα έκοψα λίγο αλουμινόχαρτο για να χωρέσει ως ελαφρώς μικρότερα τετράγωνα. Η ταινία στις γωνίες τα κρατάει στη θέση τους. Μην κολλάτε όλη την περίμετρο, θα το χρειαστούμε αργότερα για τη στερέωση των συνδετήρων αλιγάτορα.

Βήμα 3: Δημιουργήστε τις συνδέσεις

Για να συνδέσουμε το Arduino με τις πλάκες χρειαζόμαστε θωρακισμένο σύρμα. Εάν το καλώδιο δεν είναι θωρακισμένο, τα ίδια τα καλώδια λειτουργούν πιο προφανώς ως μέρος του πυκνωτή. Επίσης, διαπίστωσα ότι τα κλιπ αλιγάτορα διευκολύνουν τη σύνδεση των πραγμάτων με αλουμίνιο - αλλά πιθανότατα υπάρχουν και πολλοί άλλοι τρόποι.

• Κόψτε τρία ίσα μήκη θωρακισμένου καλωδίου. Επέλεξα περίπου 12 ". Όσο πιο κοντό τόσο το καλύτερο. Το ομοαξονικό καλώδιο λειτουργεί, αλλά όσο πιο ελαφρύ/πιο ευέλικτο τόσο το καλύτερο.
• Απογυμνώστε την τελευταία μισή ίντσα για να αποκαλύψετε την θωράκιση και την τελευταία τέταρτη ίντσα για να αποκαλύψετε το σύρμα.
• Περιστρέψτε τους συνδετήρες αλιγάτορα στα καλώδια πάνω στα σύρματα και συγκολλήστε τους μαζί.
• Προσθέστε λίγο σωλήνα θερμοσυρρίκνωσης ή ζεστή κόλλα για να κρατήσετε τα πράγματα ενωμένα.

Βήμα 4: Κάντε το κύκλωμα

Το "κύκλωμα" είναι μόνο δύο αντιστάσεις ανά τεμάχιο αλουμινίου. Για να καταλάβουμε γιατί βρίσκονται εκεί, μας βοηθά να γνωρίζουμε τι κάνουμε με το Arduino. Αυτό που θα κάνουμε με κάθε καρφίτσα, διαδοχικά, είναι:

• Ρυθμίστε τον πείρο στη λειτουργία εξόδου.
• Γράψτε ένα ψηφιακό "χαμηλό" στην καρφίτσα. Αυτό σημαίνει ότι και οι δύο πλευρές του πυκνωτή είναι γειωμένες και θα αποφορτιστεί.
• Ρυθμίστε τον πείρο στη λειτουργία εισόδου.
• Μετρήστε πόσο χρόνο χρειάζεται για να φορτιστεί ο πυκνωτής περιμένοντας την καρφίτσα να πάει "ψηλά". Αυτό εξαρτάται από τις τιμές για τον πυκνωτή και τις δύο αντιστάσεις. Δεδομένου ότι οι αντιστάσεις είναι σταθερές, μια αλλαγή χωρητικότητας θα είναι μετρήσιμη. Η απόσταση από το έδαφος (το χέρι σας) θα είναι η κύρια μεταβλητή που συμβάλλει στην χωρητικότητα.

Οι αντιστάσεις 270k παρέχουν την τάση φόρτισης των πυκνωτών. Όσο μικρότερη είναι η τιμή, τόσο πιο γρήγορα θα φορτίζονται. Οι αντιστάσεις 10k επηρεάζουν επίσης το χρονισμό, αλλά δεν καταλαβαίνω πλήρως τον ρόλο τους. Θα κάνουμε αυτό το κύκλωμα στη βάση κάθε καλωδίου.

• Συγκολλήστε την αντίσταση 10k στο τέλος του σύρματος απέναντι από το κλιπ αλιγάτορα
• Συγκολλήστε την αντίσταση 270k μεταξύ της ασπίδας και του σύρματος (πλάκα). Θα προστατεύσουμε το σύρμα με τα ίδια 5 V που χρησιμοποιούμε για τη φόρτιση των πυκνωτών

Βήμα 5: Ολοκληρώστε και επισυνάψτε τη σύνδεση

Μόλις τελειώσουν οι 3 σύνδεσμοι, μπορεί να θέλετε να προσθέσετε σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας ή θερμή κόλλα για να τους μονώσετε ο ένας από τον άλλο, επειδή θα κολλήσετε τα σημεία θωράκισης/5 V μαζί.

Για μένα, ήταν πιο εύκολο να κολλήσω μαζί τους δύο εξωτερικούς συνδέσμους και στη συνέχεια να προσθέσω τον τρίτο. Μόλις συγκολλήσετε τους τρεις συνδετήρες, προσθέστε ένα τέταρτο καλώδιο για την παροχή της θωράκισης/5 V.

Βήμα 6: Σύνδεση και μεταφόρτωση κώδικα

• Συνδέστε το φις στο Arduino (ακίδες 8, 9 και 10)
• Τραβήξτε τα κλιπ αλιγάτορα στις πλάκες (8: x: αριστερά, 9: y: κάτω, 10: z: δεξιά)
• Παρέχετε ισχύ συνδέοντας το τέταρτο καλώδιο (το κόκκινο μου καλώδιο) στο 5 V του Arduino
• Συνδέστε το Arduino, ξεκινήστε το περιβάλλον Arduino
• Ανεβάστε τον κωδικό στον πίνακα (σημείωση: εάν βρίσκεστε εκτός Βόρειας Αμερικής, πιθανότατα θα χρειαστεί να αλλάξετε το #define δίκτυο σε 50 αντί για 60).

Ο κώδικας Arduino επισυνάπτεται ως Interface3D.ino και ο κώδικας επεξεργασίας επισυνάπτεται ως TicTacToe3D.zip

Βήμα 7: Κάνε κάτι δροσερό

Αν κοιτάξετε το σειριακό παράθυρο στο περιβάλλον Arduino, θα παρατηρήσετε ότι εκπέμπει ακατέργαστες συντεταγμένες 3D σε 115200 baud, σε περίπου 10 Hz = 60Hz / (2 πλήρεις κύκλοι * 3 αισθητήρες). Ο κώδικας λαμβάνει μετρήσεις όσο το δυνατόν περισσότερες φορές σε κάθε αισθητήρα κατά τη διάρκεια δύο κύκλων της συχνότητας ισχύος δικτύου (η οποία είναι εκπληκτικά σταθερή) προκειμένου να ακυρωθεί οποιαδήποτε σύζευξη. Το πρώτο πράγμα που έκανα με αυτό ήταν να κάνω ένα απλό τρισδιάστατο τικ Διασύνδεση Tac Toe. Εάν θέλετε να ξεκινήσετε με μια επίδειξη εργασίας, ο κωδικός είναι διαθέσιμος εδώ, απλώς αφήστε τον φάκελο "TicTacToe3D" στο φάκελο σκίτσων επεξεργασίας. Τρία χρήσιμα πράγματα που δείχνει ο κώδικας Tic Tac Toe:

• Γραμμικοποιεί τα ακατέργαστα δεδομένα. Ο χρόνος φόρτισης ακολουθεί πραγματικά έναν νόμο ισχύος σε σχέση με την απόσταση, οπότε πρέπει να λάβετε την τετραγωνική ρίζα του ενός με την πάροδο του χρόνου (δηλαδή, απόσταση ~ = sqrt (1/ώρα))
• Κανονικοποιεί τα δεδομένα. Όταν ξεκινάτε το σκίτσο, κρατήστε πατημένο το αριστερό κουμπί του ποντικιού ενώ μετακινείτε το χέρι σας για να καθορίσετε τα όρια του χώρου με τον οποίο θέλετε να εργαστείτε.
• Προσθέτοντας "ορμή" στα δεδομένα για να εξομαλυνθούν τυχόν εκνευρισμοί.

Στην πράξη, χρησιμοποιώντας αυτήν τη ρύθμιση με αλουμινόχαρτο μπορώ να πάρω μια σειρά από τη μεγαλύτερη διάσταση φύλλου (το μεγαλύτερο κομμάτι που έχω δοκιμάσει είναι 1,5 τετραγωνικά πόδια).

Βήμα 8: Παραλλαγές και σημειώσεις

Παραλλαγές

• Δημιουργήστε τεράστιους αισθητήρες
• Βελτιστοποιήστε τις αντιστάσεις και κωδικοποιήστε για πράγματα που δονούνται γρήγορα και χρησιμοποιήστε το ως παραλαβή/μικρόφωνο
• Πιθανότατα υπάρχουν άλλα κόλπα για την αποσύνδεση του συστήματος από το βουητό AC (ένας τεράστιος πυκνωτής μεταξύ των πλακών και του εδάφους;)
• Έχω πειραματιστεί με τη θωράκιση των πλακών στο κάτω μέρος, αλλά φαίνεται ότι προκαλεί μόνο προβλήματα
• Δημιουργήστε έναν επιλογέα χρωμάτων RGB ή HSB
• Έλεγχος παραμέτρων βίντεο ή μουσικής. ακολουθία ενός ρυθμού ή μελωδίας
• Μεγάλη, ελαφρώς λυγισμένη επιφάνεια με πολλαπλές πλάκες + διεπαφή προβολέα = "Έκθεση μειονότητας"

Σημειώσεις

Η παιδική χαρά Arduino διαθέτει δύο άρθρα σχετικά με την χωρητική ανίχνευση αφής (CapSense και CapacitiveSensor). Στο τέλος, πήγα με μια αντιστροφή ενός σχεδίου που έπεσα πάνω σε ένα αντίγραφο ενός φίλου του "Physical Computing" (Sullivan/Igoe) που περιγράφει τον τρόπο χρήσης του RCtime (το κύκλωμα είχε σταθεροποιημένο τον πυκνωτή και μία αντίσταση και μέτρησε την τιμή ενός ποτενσιόμετρο). Ο χρόνος μικροδευτερολέπτου ολοκληρώθηκε χρησιμοποιώντας κάποιον ελαφρώς βελτιστοποιημένο κώδικα από τα φόρουμ Arduino. Και πάλι: μόλις ξεκίνησα από τους τόνους των σχημάτων theremin που δεν καταλαβαίνω πλήρως, γνωρίζω καλά ότι υπάρχουν καλύτεροι τρόποι για να γίνει η χωρητική ανίχνευση της απόστασης, αλλά ήθελα να κάνω κάτι όσο το δυνατόν πιο απλό που να είναι ακόμα λειτουργικό. Αν έχετε εξίσου απλό και λειτουργικό σχεδιασμό, δημοσιεύστε το στα σχόλια! Χάρη στον Dane Kouttron που ανέχτηκε όλες τις βασικές μου ερωτήσεις σχετικά με την ηλεκτρονική και με βοήθησε να καταλάβω πώς λειτουργεί ένα απλό κύκλωμα ετερόδυνου ιρεμίνης (αρχικά, επρόκειτο να τα χρησιμοποιήσω - και, εάν συντονιστεί σωστά, πιθανότατα θα ήταν πιο ακριβές).

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Βιβλίου The Instructables