Geek Spinner: 14 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Os spinners Fidget são divertidos e você pode encontrar um em qualquer balcão de check-out por apenas alguns dólares hoje em dia, mas e se você pudesse construir o seu próprio? E tinha LEDs? E você poderia programá-lo para dizer ou mostrar o que quiser? Se isso soa muito geek, ESTE É O PROJETO PARA VOCÊ.

Sempre me interessei em usar LEDs intermitentes para fazer com que as crianças se interessassem por programação. O projeto mais simples com um microcontrolador Arduino é acender e apagar um LED. Em seguida, você faz com que eles vejam quão rápido um LED pode piscar antes de parecer que está aceso continuamente (intervalos de cerca de 12 milissegundos). Então você balança o LED para frente e para trás e pode vê-lo piscar novamente! Este fenômeno é denominado "persistência da visão" (POV) e é assim que funciona este projeto. Isso pode levar a discussões sobre como o olho funciona e como os computadores são incrivelmente rápidos.

Este projeto usa um microcontrolador programável de 8 bits, oito LEDs e uma célula tipo moeda. Ele gira usando um rolamento de skate padrão e usa um sensor de efeito Hall e um ímã para determinar a rotação. Ele é feito usando peças de orifício para iniciantes e pode ser programado usando o ambiente de programação Arduino. Chega de conversa, vamos começar…

Etapa 1: Reúna as peças, ferramentas e suprimentos

É sempre frustrante chegar no meio de uma construção e descobrir que algo está faltando. Estas são as peças que experimentei e descobri que funcionam bem. Substitua por sua própria conta e risco:

Lista de materiais =================

• 1 ea, Purple PCB, cuidadosamente fabricada nos EUA pela OSH Park
• 1 ea, Attiny 84, Atmel ATTINY84A-PU,
• 1 ea, interruptor tátil, TE 1825910-6,
• 1 ea, Slide Switch SPDT Through Hole, C&K JS202011AQN,
• 1 ea, porta-bateria, Linx BAT-HLD-001-THM,
• 8 ea, LED vermelho de 3 mm 160 Mcd, Wurth 151031SS04000,
• 8 ea, 330 ohm 1 / 8W, Stackpole CF18JT330R,
• 1 ea, limite de 0,1 uF, KEMET C320C104M5R5TA,
• 1 ea, interruptor magnético, Melexis MLX92231LUA-AAA-020-SP,
• 1 ea, 608 Skateboard Bearing,
• 1 ea, pequeno ímã de terra rara de 2 mm x 1 mm,
• 2 cada, tampas impressas em 3D (arquivo STL anexado).
• 1 cada, bateria CR2032, Panasonic BSP ou equivalente,

Ferramentas e suprimentos: para meus workshops, eu uso o kit de ferramentas para iniciantes do SparkFun, que tem tudo que você precisa, exceto a pinça:

• Ferro de solda.
• Fio de solda
• Plyers recortados (adoro o Hakko CHP170 de $ 5!)
• Desoldering trança
• Super cola

Programando o Attiny (Etapa 4, não necessária se você comprar isso como um kit):

• Arduino (evite os clones chineses baratos e ofereça suporte aos fabricantes de código aberto dos EUA).

  • SparkFun Redboard
  • Adafruit Metro
  • Arduino UNO
• Proteção de programação AVR.
• Adaptador Pogo (se estiver programando com chip instalado).
• Um USB A-B padrão para Uno, USB Mini para Redboard ou USB Micro para Metro.

Um kit para este projeto está disponível em Tindie.com (sem a bateria). Adquirir o kit economizará tempo e despesas com pedidos de vários fornecedores diferentes e evitará o prêmio mínimo do pedido de PCB. Além disso, programar um Attiny não é trivial, e se você comprar o kit, ele já estará pré-programado. Você também estará me ajudando a desenvolver e compartilhar outros projetos em meus workshops!

Etapa 2: a resistência é essencial

Vamos supor que você tenha alguma experiência em construção de kits. Se precisar de ajuda para soldar, vá para www.sparkfun.com/tutorials/213 para retocar ou assista a Geek Girl explicando em https://www.youtube.com/embed/P5L4Gl6Q4Xo. Eu também tenho um kit apropriado para iniciantes em

Eu gosto de começar com o resistor porque a) eles são relativamente resistentes ao calor enquanto você está entrando na ranhura de soldagem e o ferro está chegando à temperatura, b) eles não têm polaridade, então a orientação não é crítica ec) eles são os componente mais baixo da placa, por isso sente-se bem ao soldar. Existem oito resistores limitadores de corrente de 330 ohms, um para cada um dos LEDs. Você pode fazer um de cada vez ou todos os oito de uma vez.

• Dobre os cabos na largura das almofadas e insira o resistor.
• Vire a placa e solde os terminais.
• Apare os leads com cortes nivelados.
• Acerte-os novamente com o ferro se quiser que eles impressionem seus amigos geeks.

Etapa 3: Código?

Se você comprou meu kit, o chip é pré-programado e pode pular para a próxima etapa.

Sim, este projeto precisa de algum código. E, se você estava prestando atenção, na Etapa 1 eu disse que programar um Attiny não era trivial. Eu uso o Arduino, seu ambiente de programação, meu programador AVR e um pogo pin jig.

O chip pode ser programado antes de ser soldado no lugar (foto 2) ou depois de ter sido soldado no lugar usando o conector ISP na parte inferior do PCB (foto 3). Em qualquer caso, a programação é a seguinte:

• Baixe o Arduino Programming Environment.

• Instale o suporte para o Attiny 85 de:

  • https://highlowtech.org/?p=1695 (Arduino Tiny)
  • https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore (Attiny Core)
• Faça o upload do "Arduino as ISP sketch": [Arquivo] -> [Exemplos] -> [Arduino as ISP].
• Anexe a blindagem de programação do AVR e insira o cabo de fita na posição Attiny84
• Se estiver usando o adaptador Pogo, posicione-o no cabeçalho do ISP na placa. Os blocos positivos e negativos são marcados para que você possa orientar o cabeçalho corretamente.
• Se estiver usando o chip, insira-o com o pino um voltado para o conector USB.

• Selecione o chip correto:

  • Arduino Tiny: "Attiny 84 @ 8 Mhz"

  • Núcleo Attiny: "Attiny 24/44/84"

    • Chip "Attiny 84"
    • 8 MHz (interno)
    • Mapeamento de pinos no "sentido anti-horário"
• Selecione o programador, [Ferramentas] -> [Programador] -> [Arduino como ISP]
• Defina os fusíveis de programação, [Ferramentas] -> [Gravar Bootloader]
• Carregue o esboço em anexo, [Arquivo] -> [Carregar usando o programador]

A maior fonte de erros que recebo envolve não ter os pinos alinhados corretamente.

Etapa 4: Chip It

Agora que seu chip tem código, você pode instalá-lo. A orientação de um chip DIP ("dual inline package") é geralmente indicada por um orifício adjacente ao pino um ou por um entalhe na extremidade do chip contendo o pino um, como é o caso aqui.

• Dobre os terminais em 90 graus pressionando-os contra uma superfície plana (fotos 1 e 2).
• Alinhe o chip com o símbolo no PCB e insira o chip (foto 3).
• Solde um pino em lados opostos e verifique se o chip está plano contra a placa de circuito impresso e se a orientação está correta. Fica muito difícil consertar depois disso. Confie em mim.
• Assim que tiver certeza de que ele está corretamente encaixado, solde os pinos restantes e corte-os perfeitamente.

Etapa 5: interruptor e capacitor

O botão de pressão vai ao lado do IC, e o capacitor do outro lado.

• Empurre o botão de pressão no lugar (certifique-se de que esteja na orientação correta).
• Solde-o no lugar.
• Corte os fios da parte traseira.

O capacitor não tem uma orientação, mas se você colocar o lado escrito para fora, seus amigos geeks saberão qual valor você usou.

Etapa 6: interruptor e suporte da bateria

A chave vai com o nível apontando para fora. Como os outros itens, solde dois pinos, verifique se está bem encaixado e, em seguida, solde o restante.

O porta-bateria tem marcação para mostrar a orientação, mas isso realmente não importa. No entanto, ele exigirá um pouco mais de calor do que os condutores normais e você deve certificar-se de que ele esteja totalmente assentado para manter a bateria na posição (figura 4).

Etapa 7: LEDs

Não existe um projeto decente que não inclua pelo menos um LED. Isso tem OITO!

O cabo longo é positivo (ânodo). Há uma marca "+" na serigrafia e o bloco é quadrado. Se você fizer todas as oito ao mesmo tempo, segure-as para cima para ter certeza de que todas as orientações estão corretas.

• Solde um cabo em cada LED.

• Verifique a orientação e se eles estão assentados na horizontal (figura 3).

  Se não estiverem, pressione a caixa com a palma da mão e aqueça novamente o cabo até que ele se encaixe na posição (figura 4)

• Solde o restante.
• Prenda as pontas.

Etapa 8: Confira

Neste ponto, ainda podemos verificar os LEDs e desligá-los:

• Insira uma bateria com o lado positivo para fora.
• Ligue o botão giratório e pressione o botão até que todos (com sorte) os LEDs estejam acesos (veja o vídeo).
• Gire o botão giratório e veja o padrão. Se um LED não acender, pode estar instalado ao contrário ou ter sofrido danos pelo calor. Desfaça a solda e coloque um novo.

Solução de problemas:

• Se nenhum LED acender:

  • Verifique se a bateria está boa e na orientação correta.
  • Você programou seu chip? Está na orientação certa? Está ficando quente?
  • Os LEDs estão orientados corretamente? Usar a célula tipo moeda nas juntas de solda de led para testá-los?

• Se a chave não fizer os LEDs piscarem:

  • Verifique as juntas de solda no LED.
  • Verifique as juntas de solda no Attiny.
• Se tudo mais falhar, tire e poste fotos em alta resolução da frente e do verso e peça ajuda nos comentários.

Etapa 9: tempo de rotação

O rolamento é mantido no lugar soldando a caixa à almofada grande. Isso requer paciência e muito calor:

• Use algo como moedas em uma superfície dura para posicionar o rolamento.
• Aqueça a almofada e o casquilho até ver o fluxo de solda na caixa (demora um pouco).
• Repita do outro lado.
• Verifique se o rolamento está alinhado corretamente girando o spinner.
• Vire a placa e solde dois pontos do outro lado.

Etapa 10: Isso é uma revolução?

Para mostrar mensagens em vez de apenas padrões, precisamos saber a posição do botão giratório em relação ao círculo. Usaremos um sensor de efeito Hall e um ímã. Isso é semelhante a como os motores de combustão sabem quando acionar a faísca para obter o máximo de potência. A orientação e o alinhamento do sensor e do ímã são essenciais para que isso funcione.

• A escrita na face do dispositivo está voltada para o rolamento que coincide com a tela de seda (foto 1).
• Alinhe a altura logo acima do rolamento (onde ficará o ímã na tampa).
• Solde um chumbo.
• Verifique a altura e alimentação.
• Solde os cabos restantes.
• Prenda as pontas.

Se estiver usando um sensor Omni-pólo, você precisará descobrir a orientação do ímã. A melhor maneira de fazer isso é definir um modo diferente do padrão da etapa anterior e, em seguida, encontrar o lado do ímã que faz os LEDs piscarem (veja o vídeo). Cole o ímã com o lado que trabalhou voltado para fora. Verifique seu trabalho.

Etapa 11: ato de equilíbrio

Se você segurar o botão giratório horizontalmente com a bateria inserida, verá que ele gira com o lado da bateria para baixo. Apesar do meu melhor esforço em balancear os componentes, ainda estou desequilibrado. Você pode adicionar peso ao lado sem bateria usando uma porca e parafuso ou adicionar um pouco de solda à almofada.

Etapa 12: Você é operacional

Com o ímã e o sensor no lugar, você está pronto para conferir todas as maravilhas do seu Geek Spinner. O modo do girador é mostrado pelo LED que acende ao ligar ou após um pressionamento de botão (D0 - D7). O modo é alterado pressionando o botão (ver vídeo).

modos int = 8; // número de modos disponíveis

// 0 -> texto "Olá, mundo!" // 1 -> RPM // 2 -> tempo em segundos // 3 -> contagem de giros // 4 -> contagem de giros (total) // 5 -> padrão "lilly pad" // 6 -> forma 1 (coração) // 7 -> forma 2 (sorriso)

Etapa 13: Mas espere, há mais.

Os padrões de "coração" e "sorriso" foram criados usando um gráfico polar para mostrar como os oito segmentos ficariam a cada 5 graus de rotação.

À mão:

• Baixe e imprima a imagem em resolução máxima (foto 1).
• Preencha os blocos para fazer sua imagem (figura 2).

• Ao longo do radial, começando com 0, calcule o byte usando preto = 1, branco = 0;

  O primeiro radial do coração é 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, então o byte = 0b100000000;

• Continue até terminar (dica, se sua imagem for simétrica, você só precisa fazer a metade).
• Cole seus bytes na seção "textAndShapes.h" do esboço em "shape_1 " ou "shape_2 ".

Usando Python:

• Instale o Python.
• Instale a biblioteca de imagens do Python.
• Baixe o script "readGraph.py" em anexo.
• Baixe a imagem em resolução máxima (foto 1).
• Abra a imagem em seu editor favorito (GIMP ou MS Paint).
• Use o comando "Preencher" com a cor preta selecionada para preencher os segmentos que deseja iluminar (figura 2).
• Salve a imagem no mesmo diretório do script "readGraph.py" e altere o nome do arquivo no script para corresponder a ele:

im = Image.open ('heart.png')

Execute o script e cole a saída na seção "textAndShapes.h" do esboço em "shape_1 " ou "shape_2"

De qualquer forma, fique à vontade para compartilhar sua criação (imagem e código) nos comentários!

Etapa 14: Créditos e considerações finais

Certamente não inventei tudo isso sozinho. Não por um tiro longo.

• Minha primeira experiência prática com POV foi com um projeto de Nick Sayer chamado POV Twirlie: https://www.tindie.com/products/nsayer/pov-twirlie/. (Eu também uso um adaptador pogo).
• O pensamento "LED + Fidget spinner = POV" surgiu em meu cérebro depois de ver o Instructable https://www.instructables.com/id/LED-FIDGET-SPINNER/ de Techydiy
• Sempre que você tem uma ideia incrível, alguém já a fez: https://www.instructables.com/id/POV-Arduino-Fidget-Spinner/. A soldagem de montagem em superfície é algo que eu posso fazer, mas não muito amigável para iniciantes. Seu código também estava um pouco além da minha cabeça, mas usei suas idéias sobre como exibir RPM e contagens.
• Consegui entender e usar snippets do código do POV Clock da Reger-men para exibir o texto:

Nenhum projeto é completo ou perfeito. Aqui estão algumas idéias que tenho a seguir:

• Balanço: as planilhas de dados raramente contêm informações sobre o peso dos componentes, por isso é difícil fazer até mesmo uma estimativa fundamentada sobre o balanço sem apenas construí-lo. A bateria é obviamente o componente mais pesado. Eu adicionei orifícios em cada extremidade para que eu pudesse adicionar peso conforme necessário para equilibrar.
• Sentido horário? Se você percebeu, o texto só é exibido corretamente se você girar no sentido horário. Girar na outra direção cria uma imagem espelhada. Adicionar um segundo sensor Hall ou ímã permitiria que você derivasse a direção de rotação (o projeto de Sean fez isso).
• Cor? Usar LEDs RGB programáveis permitiria fazer cores. Eles são normalmente montados em superfície.