Alphabet Board controlado por aplicativo e inspirado em Stranger Things: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Tudo isso começou há algumas semanas, quando tentava descobrir o que dar de presente de Natal para minha sobrinha de nove anos. Meu irmão finalmente me informou que ela é uma grande fã de Stranger Things. Eu soube imediatamente o que queria dar a ela, algo que fica pendurado na parede com luzes de Natal e letras que ela pode formar em frases aleatórias. Você não saberia, absolutamente ninguém faz tal coisa … Encontrei inúmeras instâncias de paredes com letras pintadas e luzes de Natal sempre acesas. Encontrei muitas versões em miniatura do mesmo. Encontrei apenas alguns projetos usando microcontroladores (Arduinos) e LEDs endereçáveis para realmente soletrar frases, mas todos pareciam depender de frases codificadas no software do micro. Nada parecido com o que eu tinha na minha cabeça. Assim nasceu o projeto RudLights Alphabet Board.

O rudLights Alphabet Board, ou rudLights para abreviar, também usa um Arduino e LEDs endereçáveis para exibir frases em uma sequência de "luzes de Natal". No entanto, ele também usa um receptor Bluetooth barato e um aplicativo Android personalizado que a usuária, minha sobrinha, pode usar para exibir qualquer frase que queira enviar de seu tablet (um Amazon Fire, neste caso).

Continue lendo para obter os detalhes emocionantes de como fiz essa coisa, agora que faço uma segunda para minha própria casa. Não recebi muitas fotos ou documentação quando fiz o original, e agora meio que quero uma na minha própria sala de estar. Siga adiante se quiser construir um para você. Ao final deste Instructable, o código necessário estará disponível sob a licença mais permissiva que posso fazer, provavelmente GPLv3 ao que parece.

Etapa 1: peças necessárias

A lista de peças para rudLights é bastante direta. Tive que comprar LEDs, precisava de 26, mas só tinha cinco disponíveis. Felizmente, encontrei um pacote de 100 PCBs WS2812B na Amazon por apenas quinze dólares. A coisa mais difícil de encontrar era algo passar pelo papel de parede feio do show. Meu filho e eu finalmente encontramos algo na seção de papel de scrapbook de JoAnn que funciona muito bem. Aqui está a lista de coisas que usei e para que servem. Quando possível, vou indicar onde comprar. Não usarei nenhum link de afiliado, embora sejam links do Amazon Smile, quando possível.

Coisas necessárias

• Mais de 26 LEDs endereçáveis (também conhecidos como NeoPixels) - 100 por US $ 15 na Amazon (não sei por que eles estão em instrumentos musicais).
• Arduino Pro Mini - imitações da Amazon ou legítimo do SparkFun Não há motivo para não usar um Arduino Uno de tamanho normal se você tiver espaço.
• Módulo HC-05 Bluetooth - US $ 8 na Amazon Eu imagino que um módulo HC-06 também funcionaria, mas sem promessas.
• Adaptador de alimentação 5VDC 2A A / C - $ 7,49 na Amazon
• Moldura de documento - moldura de 8,5 x 11 polegadas, encontrei uma na JoAnn por cerca de US $ 10. Você pode usar qualquer tamanho de moldura que quiser, eu escolhi uma do mesmo tamanho que o papel que minha impressora come.
• Papel de parede feio - Na verdade, um papel de scrapbooking de 12 x 12 "chamado" Tan Swirly Flowers "que encontrei na JoAnn Fabric & Craft Store. Na verdade, comprei quatro para poder estragar algumas vezes. Veja a" beleza "aqui (clique em" Sim, estou um varejista "para realmente ver a página) YMMV
• Duas folhas de pergaminho - Também da JoAnn's, usadas como difusores para evitar a cegueira na observação dos LEDs.
• Placa de fibra de 1/8 ", folha 8,5 x 11" - 24 x 48 "custa US $ 5 na Home Depot

O básico

• Resistores divisores de tensão - 1k7 e 3k3 (ou 1k e 2k, ou mesmo 2k2 e 3k3) para mudança de nível entre o pino 5v do Arduino TX e o pino RX do módulo 3.3v BT.
• Resistor 220-470 Ohm - Vai na linha de dados entre o Arduino e o primeiro LED WS2812B.
• 4 Capacitores 16V 1000µF - Potência cósmica fenomenal. Pacote de US $ 11 na Amazon
• Fio entrançado de 20-22g em 3 cores - Alimentação, Terra e Dados ao longo do cordão de LEDs.
• PCB de prototipagem pequeno - usei um para construir uma coisa central de distribuição de energia.
• Tubos termorretráteis de várias peças - Para cobrir os resistores soldados nos cabos de conexão. Cinco dólares na Harbor Freight.

Ferramentas

• Cortadores de fio e decapantes
• Ferro de solda e solda
• Placa de ensaio e fio de conexão
• Faca afiada para passatempo (X-Acto)
• Tábua de cortar
• Canivete
• Straightedge ou quadrado
• Tachinha, furador, soco central ou outra coisa afiada
• Furadeira de 5/16 "e algo para girá-la (um motor de perfuração, prensa de perfuração, batedor de ovos …)
• Arquivo ou lixa
• Cola de madeira (ou cola branca)
• Pistola de cola quente e varas

Opcional

• Raspberry Pi Zero W - Vou usar isso no meu rudLights Alphabet Board em vez do HC-05 porque estou sem módulos Bluetooth HC-05. Você também precisará de um cartão SD para isso.
• Palito de pinho de 1/2 "x 3/4" x 48 "- Usado para construir uma extensão na parte de trás da moldura do documento.
• Pinte para combinar com sua moldura e pincel (s) - Usado para disfarçar a extensão acima atrás da moldura. Usei tinta acrílica preta e um pincel de espuma.
• Caixa de sombra - em vez da moldura do documento, elimina a necessidade do bastão de extensão acima.
• Conector de alimentação de 2,1 mm - US $ 6 para um pacote de 5 na Amazon. Você também pode simplesmente cortar o conector da fonte de alimentação e soldá-lo diretamente no projeto.
• 3.3V Arduino e fonte de alimentação se você quiser reduzir a energia. Os LEDs WS2812B devem funcionar a 3,3v. Isso eliminaria a necessidade de um divisor de tensão. Novamente, sem promessas.

Etapa 2: A parte estética

Achei que poderia encontrar uma captura de tela ou algo do programa para imprimir como uma foto e usar no porta-retratos. Por mais que tentasse, não consegui encontrar a imagem que procurava. Isso é o que motivou a busca que nos rendeu o papel de scrapbooking feio. Pedi a meu filho que desenhasse um alfabeto com uma série de lâmpadas e ele cortou o papel de 12 x 12 pol. Para 8,5 x 11 pol. Para caber na impressora. Então, simplesmente imprimi a imagem do alfabeto diretamente no papel feio e pedi a uma criança que cortasse todas as lâmpadas com uma faca X-Acto.

Se desejar seguir o mesmo caminho, fique à vontade para salvar a imagem acima, baixar a arte do meu servidor ou pode obtê-la no repositório GitHub.

Usando um pedaço normal de papel de impressora, ou melhor ainda, o vidro do porta-retratos, organize uma seção do papel 12x12 "para fazer uma folha 8,5x11" na qual imprimir a imagem do alfabeto. O papel que usei tem alguma coloração nas bordas para fazer com que pareça gasto, eu acho. Como tal, acabei traçando uma seção do meio do papel. Em seguida, usei apenas uma faca para fazer os cortes. Certifique-se de cortar em uma superfície de sacrifício, a menos que você seja o feliz proprietário de um cortador de papel. Depois que cortei o papel usando um pedaço de papel de impressora como guia, descobri que minha moldura é apenas um pouquinho menor que 8,5 x 11 polegadas … Para "consertar", coloquei o vidro no meu papel de parede feio e cortei cerca de 1/16 "de dois lados com uma faca de hobby.

Agora é hora de imprimir seu fio de rudLights no papel de parede feio. Certifique-se de informar a impressora para imprimir na orientação paisagem, com as margens definidas no mínimo. A imagem tem lâmpadas coloridas, mas como elas serão cortadas de qualquer maneira, você pode imprimi-la em preto e branco sem problemas. Eu sugiro imprimi-lo em papel normal pelo menos uma vez para ter certeza de que as configurações saem da maneira que você deseja. Agora você pode carregar seu papel de parede com corte personalizado em sua impressora e imprimir a peça a ser usada no projeto. Não corte as lâmpadas ainda, faremos isso no final da próxima etapa.

Vá em frente e emoldure o papel de parede recém-impresso e certifique-se de que tudo está realmente alinhado da maneira que deveria estar.

Etapa 3: preparando o quadro

A placa de fibra de 1/8 (placa dura, masonita, como você quiser chamá-la) tem 60 x 1,20 m quando sai da loja. É claro que precisamos diminuí-la um pouco. A parte boa de trabalhar com esse tipo do cartão é que é parecido com papel grosso e pode ser cortado facilmente com uma faca. Basta medir o vidro de sua moldura e marcar a mesma medida no quadro com um lápis. Em seguida, você pode usar sua régua ou esquadro como uma cerca para a faca. Faça vários passes com a faca, não tenha pressa, não há pressa. A menos que você tenha que terminar isso até o Natal e você nem sabia que precisava fazer isso até cerca de 16 de dezembro … Mesmo assim, seus dedos valem mais do que o projeto, então tome cuidado!

Depois de cortar a placa, quebre as bordas com sua lima ou lixa para que não fique afiada. Sério, esse material dá os cortes de papel mais desagradáveis … Em seguida, teste o ajuste em sua moldura e lixe / lixe as bordas conforme necessário para encaixar suavemente com a quantidade certa de ajuste. Mais uma vez, não tenha pressa e ajuste-o bem da primeira vez. É muito difícil colocar um produto de madeira de volta em uma peça que foi cortada muito pequena.

Dependendo da qualidade de fabricação da estrutura que você comprou, você pode tentar apenas virar a placa e ver se ela se encaixa no outro lado. Minha moldura não estava realmente quadrada, então esse truque funcionou com lima mínima. Se você perceber que a sua se comporta da mesma maneira, certifique-se de marcar qual extremidade está para cima em ambas as peças, será importante quando chegar a hora de fazer o layout e fazer os orifícios leves.

Agora você quer pegar o papel de parede que você imprimiu na última etapa e colocá-lo em cima da peça de fibra de papel e alinhar tudo. Deve ser do mesmo tamanho. Assim que estiver alinhado, use sua coisa pontiaguda para furar o centro (-ish) de cada lâmpada e coloque um ponto na placa de fibra. Esse ponto será a marca na qual você fará furos de 5/16 na placa para os LEDs brilharem. Se você já cortou as lâmpadas do papel de parede, pode aproximar os locais de perfuração ou usar um dos testes de sucata peças que você imprimiu. Achei um pouco mais fácil observar os locais de perfuração neste material, desenhando um pequeno círculo ao redor de cada saliência com um lápis.

É hora de fazer alguns chips. Use qualquer dispositivo giratório que você tiver e uma broca de 5/16 "para fazer 26 orifícios na placa. Minha furadeira infantil não atingiu o orifício central … então eu tive que usar outro dispositivo spinney. Você está certo, meu pequeno batedor de ovos não agüentará uma broca de 5/16 ", mas irá abrir uma 9/32" perfeitamente;-) Os novos orifícios serão crocantes, então pegue sua lima ou lixa e alise suas bordas também. O LED deve passar pelo orifício para que a placa de circuito impresso fique plana na parte de trás da placa.

Se você ainda não tinha cortado as lâmpadas, agora é a hora. Pegue a faca X-Acto e uma tábua de corte e vá para a cidade. Meu filho diz que cortar uma forma de X em cada lâmpada e, em seguida, aparar as peças triangulares resultantes funcionou muito bem.

Etapa 4: coloque alguns brilhos nele

É hora de começar o LED final deste projeto. Tire 26 WS2812Bs e alinhe-os no quadro. Você quer ter certeza de que todos eles estão colocados corretamente. Este também é um bom momento para testá-los todos individualmente antes de soldar um monte para descobrir que há um estranho ali. Anexei um esboço simples do Arduino que apenas exibe cores aleatórias na linguagem WS2812. Você pode usar um cabo servo, ou cabo de fita, ou quaisquer fios de jumper que você possa ter por perto para preparar um cabo de teste. Basta inserir um conector de pino de 3 pinos no cabo e você pode prendê-lo nas almofadas "de entrada" dos PCBs dos LEDs. Cada LED deve acender imediatamente e, contanto que você esteja testando apenas um de cada vez, a fonte de alimentação do Arduino pode facilmente realizar a tarefa.

Depois de ter certeza de que todos os LEDs estão em bom estado de funcionamento, você pode começar a fazer os fios. Acabei de usar um velho fio de conexão trançado calibre 20 que comprei quando o Radio Shack ainda existia. Você precisará fazer 23 de vermelho, preto e verde ou quaisquer cores que deseja usar para alimentação, aterramento e dados. Não tenho uma dimensão para prever o comprimento dos fios. Eu apenas segurei um pedaço de arame entre alguns LEDs e comecei a cortar o feixe com mais ou menos esse comprimento. Há um casal no centro que parece ser um pouco mais comprido do que os outros, então fique de olho nisso.

Depois que seus fios forem cortados, vá em frente e descasque um pouco de cada extremidade, apenas o suficiente para soldar nas almofadas dos PCBs. Não conectaremos H a I, ou Q a R ainda. Estanhe as pontas dos fios e as almofadas dos LEDs. Em seguida, prepare-se para um processo tedioso de pontas dos dedos chamuscadas e solde os fios nas placas de circuito impresso. Repita o que parece ser onze mil vezes, embora seja mais como 155 no final.

Depois que todas as três linhas estiverem soldadas, você colocará um longo fio de dados de H a I, depois outro de Q a R. Em seguida, cada linha receberá os fios de alimentação e aterramento diretamente da placa de distribuição de energia / plugue / coisa, então A, I e R têm seus próprios cabos de alimentação. Veja a imagem e o esquema e tudo fará sentido. Você também colocará uma das tampas de 1000μF na outra extremidade de cada linha, em H, Q e Z, para manter uma reserva de energia para cada fio. (Não posso prometer que seja necessário, mas com certeza não prejudica nada.) Finalmente, você fará o fio de ponte dos dados de A no bloco que irá para o Arduino. Pegue um jumper normal e corte-o no meio, depois solde R1, o resistor de 220 a 470 Ohm, em linha e cubra com termorretrátil. Solde uma extremidade para o pad DIN no primeiro LED, e a outra extremidade vai para o pino 6 do Arduino (não precisa ser 6, pode ser qualquer pino na verdade).

Depois que você tiver todos os LEDs soldados juntos e os fios de alimentação conectados em uma extremidade de cada linha e os capacitores na outra, é hora de ir em frente e colar tudo com cola quente na placa. Não tenha pressa, não cole os dedos no quadro. Usei três ou quatro bastões de cola para garantir que tudo fique onde eu coloquei, incluindo construir um pouco ao redor dos capacitores e fios de alimentação para fazer alívio de tensão.

Você verá duas placas claramente diferentes nas fotos. Um tem o Arduino Pro Mini e o módulo Bluetooth HC-05, o outro, bem, nada ainda. Aquele com o Pro Mini é aquele que foi para minha sobrinha e eu não tirei fotos suficientes para construir. É também aquele representado no esquema em anexo. O divisor de tensão que conecta o 5v TX do Arduino ao 3,3v RX do HC-05 está integrado ao cabo que conecta os dois. Você pode simplesmente prender esse fio e soldar R2, o resistor de 1k7, em linha. Em seguida, solde R3, o resistor 3k3, da extremidade HC-05 de R2 a um fio que vai para o aterramento. Ou você pode construí-lo em um protoboard, se preferir.

A outra prancha nas fotos é minha e usará uma Raspberry Pi Zero W no lugar da HC-05. O Arduino tem uma placa de distribuição de energia que montei em um protoboard. São apenas algumas linhas de conectores e outro capacitor de 1000 µF soldado aos cabos de alimentação. Estou sem conectores de cabo de alimentação como esse para a versão Pi, então peguei o tipo com terminais de parafuso na extremidade e aparafusei todos os cabos de alimentação nele. Provavelmente acabarei construindo algo um pouco mais legal e certamente acabarei adicionando a capa de 1000µF também.

Etapa 5: experimente um pouco - o método do Arduino

Agora, a parte que todos estávamos esperando, fazer com que realmente faça alguma coisa. Felizmente para você, já passei algumas noites escrevendo o código para este projeto. Tudo que você precisa fazer é baixar o arquivo zip, extraí-lo para seu computador em algum lugar, abri-lo no IDE do Arduino e carregá-lo para o seu Arduino. Felizmente para mim, sou noturno, madrugadas não são um grande problema (são 4 da manhã no momento em que escrevo isto).

O Arduino final disso são, na verdade, seis arquivos em uma pasta chamada "rudLightsArduino." O arquivo zip que os contém está anexado a esta etapa. Como alternativa, você pode obtê-lo no repositório GitHub. No entanto, você decide adquirir os arquivos, uma vez que eles estejam em seu computador, abra rudLightsArduino.ino no IDE do Arduino. Isso deve carregar os outros cinco arquivos como guias no IDE também. Se você conectou seu pino de dados LED WS2812B a um pino do Arduino diferente do pino 6, você desejará encontrar a linha "#define LED_PIN 6" e alterar o 6 para o pino usado.

Em seguida, você pode alternar para a guia rotulada "daVars.h" e encontrar a parte para as strings embutidas em código que são exibidas no quadro. Estas são as linhas que começam com "const char string_X PROGMEM blah blah" próximo ao topo do arquivo. Altere-os conforme desejado, apenas certifique-se de que sejam todos CAPs e não contenham caracteres especiais (como ponto, vírgula, etc …). Espaços são adequados.

Você pode adicionar mais linhas copiando uma linha existente, colando-a abaixo das outras e alterando o número na parte "string_X ". Apenas incremente o número a cada vez. Teoricamente, você pode salvar quantas linhas couberem no armazenamento flash do Arduino. A mágica da parte PROGMEM significa que essas strings não são todas mantidas na RAM, mas sim lidas diretamente da memória flash. Não entrarei em maiores detalhes, mas você pode aprender mais na página de referência do Arduino. Ao adicionar ou remover linhas lá, você terá que editar algumas outras partes também. Encontre a próxima seção com a "tabela ref para as strings acima" e adicione / remova "string_X" conforme necessário entre as {chaves}. Finalmente, encontre a linha "int string_count = X" e altere o número para ser a quantidade de strings da tabela acima. Este número é a contagem real, ou seja, não começa em zero. Se houver sete linhas "const char string_X", coloque um 7 aqui.

Agora compile e envie o código para o seu Arduino. Você precisará desconectar o HC-05 para fazer isso, pois o módulo Bluetooth usa as mesmas linhas TX / RX que o computador-> dispositivo de programação Arduino. Após o upload do código, desconecte o 'duino do computador e reconecte o módulo BT.

Agora você pode finalmente montar a pilha que vai no quadro. Primeiro o vidro, depois o papel de parede feio com as luzes apagadas. Em seguida, vêm as duas folhas de pergaminho como difusor. Acabei adicionando outra camada de difusão ao colar uma folha de papel normal de impressora também. Por fim, você pode colocar a placa de fibra cheia de guloseimas na moldura, certificando-se de que ela esteja orientada corretamente para a folha de papel de parede.

O que vem a seguir depende do que você usou para um quadro e como as coisas realmente se empilham nesse quadro. Você pode ver na foto do acabado que eu tive que construir uma extensão na moldura para conter a altura adicionada de tudo. Essa extensão tinha apenas 1/2 por 3/4 de tira de pinho, mitra nos cantos e colada na parte de trás da moldura com cola de madeira. Em seguida, usei alguns pequenos pedaços de placa de fibra em forma de triângulo para encaixar no slot dentro da moldura que prendia o suporte original. Para eles, colei alguns pedaços de pinho isolados para construí-los na borda posterior da extensão da moldura. Em seguida, fiz alguns furos piloto e aparafusei o suporte original da estrutura aos espaçadores. Finalmente, fiz um furo piloto e aparafusei um pedaço de fio de conexão restante à extensão da estrutura para funcionar como um gancho. Se você usou uma caixa de sombra ou uma moldura mais espessa, talvez não precise passar por toda essa diversão de extensão.

Por fim, vire-o e conecte o adaptador AC para assistir o show de luzes começar. Quando minha sobrinha ligou o dela pela primeira vez, ele piscou "Feliz Natal". O seu irá soletrar qualquer string que você colocar em "const char string_0 " ou "RUDLIGHTS ALPHABET BOARD" se você não mudou o código ainda.

Se você ignorou a parte do módulo HC-05 Bluetooth, parabéns, você terminou! Espero que você aproveite muito suas comunicações com o Upside Down:-)

Se você escolheu o módulo Bluetooth, vá para a próxima etapa, pelo que acredito ser a parte legal, e por que embarquei neste projeto em vez de apenas comprar outra boneca para minha sobrinha.

Etapa 6: o aplicativo (!)

Sim, você leu certo. Há um aplicativo Android complementar para rudLights que permite exibir e até mesmo salvar mensagens personalizadas em seu quadro. No Natal passado, demos à minha sobrinha um tablet Amazon Fire. Portanto, um dos pontos-chave deste projeto era ter uma maneira para ela usar aquele tablet para interagir com o Alphabet Board rudLights. Acabei no Thunkable, que forneceu uma maneira simples e agradável de criar um aplicativo para um cara que nunca fez um aplicativo Android antes. Consegui montar algo que fez tudo que eu precisava em apenas alguns dias. Você não precisa fazer isso, você pode apenas baixar o aplicativo do meu servidor ou do repositório GitHub. De qualquer local, você também pode baixar o arquivo.aia do projeto do aplicativo, que pode ser usado em Thunkable para fazer sua própria versão do aplicativo rudLights. Sinta-se à vontade para adicionar ou remover qualquer coisa, reclassificar, alterar imagens, o que você quiser. Ele está disponível sob a GPLv3, assim como o Arduino.

Você pode visitar a página da web do rudLights para obter detalhes sobre a instalação e configuração do aplicativo e também como usá-lo depois de instalado.

Etapa 7: Fim?

Bem, aí está, o RudLights Alphabet Board. Como minha versão com Pi ainda está sendo programada, não adicionei uma etapa ou documentos de suporte para isso ainda. Vou atualizar este Instructable assim que tiver algo funcionando. Se você tiver alguma dúvida ou comentário, se algo não estiver claro, basta clicar nos comentários abaixo ou enviar uma Mensagem através da página do meu perfil. Fico feliz em responder.

Obrigado por ler, divirta-se!

Editado 20180113 - Link alterado para o módulo Bluetooth HC-05, pois o item originalmente vinculado está fora de estoque