Peti Harta Karun Digital: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Saya belajar teknologi Game dan Interaksi di Utrecht University of the Arts. Ada satu proyek yang disebut "Jika ini maka itu" di mana Anda diminta untuk membuat produk interaktif. Anda harus menggunakan Arduino, merancang elemen interaktif yang menarik dan membangun prototipe yang bagus dan terlihat profesional di sekitarnya. Saya memiliki beberapa keinginan pribadi yang jelas untuk masuk ke proyek ini: Saya ingin belajar cara mengelas, saya ingin belajar memprogram dalam C/C++ dan saya ingin mengendarai tampilan 14-segmen yang telah ada di sekitar tempat saya selamanya. Butuh beberapa minggu bagi saya untuk menemukan ide yang menyatukan ini, tetapi akhirnya saya sampai pada saya: Saya akan membuat peti yang perlu Anda buka dengan kode, tetapi bukan kode apa pun. Sensor tekanan terus dibaca dan ditampilkan di layar, Anda harus mencapai nomor yang tepat dan mengonfirmasinya tiga kali untuk membuka kunci peti.

Saya ingin peti memiliki semacam tampilan industri modern sehingga pilihan bahan saya adalah baja dan kayu.

Pada akhirnya saya cukup senang dengan bagaimana ternyata! Saya menulis langkah-langkah di bawah ini sehingga Anda dapat membuat ulang atau bahkan meningkatkannya! Selamat bersenang-senang!

Langkah 1: Mengumpulkan Bahan

Sebelum kita mulai, kita membutuhkan beberapa bagian. Berikut daftar lengkapnya:

Selubung:

• 350cm tabung baja persegi, 20x20x2mm
• 6x26x26x0.9cm panel kayu lapis (cara yang paling efisien adalah memotong papan yang lebih besar dari 52x72cm menjadi enam bagian, tetapi pastikan Anda memiliki kayu sisa!)
• 1x26x22x0.9cm panel kayu lapis
• Kayu 90cm 22x30mm (potong-potong 26cm, 2x 18cm dan 2x 12cm)
• Engsel kecil
• 2x loop akord
• Sekrup: 4.0x16, 4.0x20, 4.0x25, 3.0x12 (masing-masing sekitar sepuluh, termasuk beberapa cadangan)
• Baut: M3x20, M6x12, 1x M10x30 (masing-masing sekitar sepuluh, termasuk beberapa cadangan)
• Kacang: M3, M6, M10
• Menangani
• Batang baja 2x8cm 25x4mm

Elektronik:

• Tombol
• LED merah
• LED biru
• Resistor peka gaya
• Solenoid gaya kunci (milik saya adalah model 12V 650mA)
• Tampilan 14-segmen HDSP-A22C
• Ekspander I/O Digital MCP23017
• 15x resistor 470
• 3x resistor 1k
• 6x resistor 10k
• 1N4007 dioda
• 2x BC547B transistor
• 2x BC557B transistor
• transistor TIP31A
• Adaptor dinding 12V 1A

Langkah 2: Membangun Peti - Rangka Baja

Peti itu berbentuk kubus berukuran 30 cm, terbuat dari pipa baja dan panel kayu. Di garasi saya menemukan tabung persegi yang bagus berukuran 20x20mm dengan dinding setebal 2mm. Dinding harus cukup tebal untuk mengelas dan untuk menyadap lubang berulir untuk baut M3. 2mm adalah ketebalan yang sempurna untuk ini. Tentu saja Anda dapat menggunakan segala jenis pipa baja untuk ini jika Anda memiliki ide yang lebih baik.

Cara paling elegan untuk membangun bingkai adalah dengan membuat dua kotak berukuran 30x30cm dan kemudian menghubungkan kedua kotak ini menggunakan tabung 26cm (30 - 2*2). Untuk membuat bujur sangkar, potong tabung baja panjang secara diagonal menjadi delapan bagian. Ujung potongan harus dipotong pada sudut 45 derajat menghadap satu sama lain. Panjang ujung potongan adalah 30 cm. Saat menggunakan gergaji yang terpasang, mudah untuk memutar bilah pada 45 derajat dan memutar tabung setelah setiap bagian. Ini membuang bahan paling sedikit. Setelah Anda memiliki delapan potong diagonal, saatnya untuk memotong empat lagi yang lurus. Potongan-potongan ini berukuran panjang 26 cm.

Kemudian akhirnya potong sepuluh potong sekitar 6cm dari batang baja 20x4mm. Ini akan menjadi titik pemasangan untuk panel kayu.

Ketika semua logam sudah siap, saatnya untuk mengelas. Bagian terberat di sini adalah melapisi tabung yang telah Anda potong. Mari kita mulai dengan kotak atas dan bawah. Ambil potongan-potongan diagonal dan buat garis dalam bentuk persegi di atas sepotong kayu. Tip di sini adalah menggunakan pelat persegi kira-kira berukuran sekitar 30cm sehingga Anda dapat membiarkan sudut-sudutnya jatuh dari tepinya jika Anda meletakkannya pada sudut 45 derajat dibandingkan dengan kayu. Kencangkan dengan beberapa klem dan pastikan logam menyentuh di semua sudut sehingga listrik dapat mengalir dari setiap bagian ke bagian berikutnya saat pengelasan. Jika Anda belum pernah mengelas sebelumnya, sekarang saatnya untuk berlatih sedikit karena jika Anda mengacaukannya, Anda dapat melakukan semuanya sejauh ini. Bagaimanapun, las bagian-bagiannya menjadi satu di sudut-sudutnya (saya memilih untuk melakukannya di bagian dalam) dan Anda sekarang telah menyelesaikan bagian pertama! Kotak kedua lebih mudah dibuat garis karena Anda bisa meletakkannya di atas kotak pertama. Las ini bersama-sama juga. Jika semuanya berjalan dengan baik, Anda sekarang harus memiliki dua kotak baja yang identik.

Pada titik ini Anda akan ingin memasang titik pemasangan untuk kayu. Saya menggunakan dua potong untuk setiap panel di sisi berlawanan dari kubus. Saya memilih pola tertentu sehingga tidak ada bagian yang menghalangi tutupnya sehingga saya tidak perlu memasang dua bagian di tepi yang sama. Anda dapat melakukannya dengan cara apa pun yang Anda suka, selama tepi tempat solenoid akan dikunci tidak memilikinya.

Pada titik ini saya juga mengambil alat gerinda dengan sikat baja yang terpasang untuk membersihkan baja. Bar memiliki beberapa titik berkarat di atasnya dan saya menemukan itu memberi mereka tampilan yang bagus.

Untuk menyelesaikan pembangunan rangka baja kita hanya perlu menghubungkan dua kotak yang kita miliki sekarang. Cara termudah adalah dengan menempatkannya tegak pada permukaan yang rata dan meletakkan dua tabung 26cm di antara keduanya. Sepasang tangan tambahan akan sangat berguna saat Anda menjepitnya. Las ini bersama-sama dan ulangi untuk sisi yang lain.

Jika semuanya berjalan dengan baik, rangka baja harus sudah selesai sekarang!

Langkah 3: Membangun Peti - Sisi dan Penutupnya

Untuk menyelesaikan peti, kita perlu menambahkan panel kayu ke samping. Ingatlah bahwa barang elektronik akan disembunyikan di dalam tutupnya, jadi Anda akan membutuhkan sedikit lebih banyak piring daripada hanya 6 buah berukuran 26x26cm. Di toko DIY mereka memiliki 122x61cm, yang sempurna. Saya memilih kayu yang sedikit lebih tipis dari yang saya maksudkan, tetapi akhirnya terlihat lebih baik daripada kayu yang lebih tebal. Ketika tabung baja memiliki lebar 2cm, memiliki sudut membulat dan dudukan memiliki lebar 4mm, Anda akan memiliki sekitar 10mm untuk panel sambil tetap menjaga tampilan yang bagus. Pelat yang saya temukan tebalnya 9mm jadi itu sempurna.

Potong pelat menjadi enam panel berukuran 26x26cm. Jika lasan Anda agak besar, Anda harus memotong sudutnya. Saat Anda memiliki piring, letakkan di bingkai. Lebih mudah untuk memberi label mana yang pergi ke mana. Di tengah kayu, tandai tempat di mana kedua lubang itu berada. Tempatkan kayu di bingkai di tempatnya masing-masing dan bor lubang untuk baut. Saya memiliki baut M6 yang tergeletak di sekitar tetapi baut apa pun bagus. Baut yang lebih besar mungkin memberikan tampilan yang lebih berani, tetapi bahkan M3 dapat menahannya dengan baik. Pastikan bautnya tidak terlalu panjang, karena akan menonjol ke dalam rangka. Di sinilah Anda akan meletakkan barang-barang Anda sehingga ketika ada baut panjang yang mencuat, itu akan sedikit merepotkan. Jika Anda menggunakan dimensi material yang sama persis dengan saya, baut 20mm harus sesuai dengan yang Anda tuju. Ketika lubang dibor, Anda dapat memasang pelat tetapi pastikan untuk menunggu dengan mengencangkan apa pun sebelum tutupnya selesai, Anda tidak akan ingin mengunci diri!

Untuk tutupnya, kita mulai dengan salah satu piring yang kita potong untuk sisinya. Idenya adalah membuat tutupnya menjadi wadah untuk barang elektronik. Di toko DIY saya juga menemukan sepotong kayu 22x30mm, yang akan membuat jarak yang sempurna. Ini menyediakan tiga sentimeter di mana Anda dapat menyembunyikan listrik Anda. Sebelum menempelkan ini pada tutupnya, kita perlu membuat lubang di kayu. Mereka semua lubang bulat kecuali satu untuk tampilan. Untuk yang bulat, gunakan bor. Untuk referensi ukuran, gunakan skema pada gambar di atas. Untuk tampilan Anda dapat menggunakan gergaji listrik atau mesin penggilingan jika Anda ingin lebih presisi. Setelah semua lubang dipotong dan dibor, Anda bisa merekatkan potongan kayu di sisi panel, dalam posisi tegak! Juga berhati-hatilah agar solenoida Anda masih muat di ruang yang tersisa. Setelah semuanya direkatkan, lakukan pengukuran yang tepat dan potong satu panel kayu lagi ke dimensi ini. Anda pasti ingin memasangnya di bagian bawah spacer kayu sehingga Anda dapat memotong sudutnya rata dengan sudut panel yang Anda mulai.

Sekarang kita perlu membuat tombol untuk sensor tekanan dan tombol aksi. Kami ingin menyembunyikan tombol sebenarnya dari pengguna sehingga kami akan memasangnya di bawah tutupnya, di dalam kompartemen elektronik. Saya hanya memotong beberapa potong kayu kecil dari kayu lapis yang tersisa untuk dijadikan spacer. Solder tombol tekan ke PCB dan kencangkan pada potongan kayu yang direkatkan ke bagian bawah tutupnya, pastikan tombol keluar tepat di tengah lubang. Sensor tekanan sedikit berbeda. Untuk ini, gunakan dua potongan spacer yang direkatkan ke tutupnya juga, tetapi ambil potongan ketiga untuk membuat jembatan di atas lubang. Rekatkan sensor tepat di tengah lubang.

Untuk mengontrol tombol melalui tutupnya, akan ideal untuk mencetak sesuatu secara 3D. Sayangnya saya tidak punya waktu untuk ini jadi saya berimprovisasi. Anda dapat melakukan apa pun yang Anda inginkan, tetapi tip di sini adalah Anda memerlukan sesuatu untuk memblokir tombol agar tidak jatuh di kedua sisi. Saya menggunakan baut yang diperpendek dengan mur yang dipotong setengah di salah satu ujungnya dan saya menutupinya dengan sesuatu yang saya temukan tergeletak di sekitar.

Hal berikutnya yang harus dipasang adalah solenoid. Setiap solenoida sedikit berbeda, tetapi cara termudah untuk memasang sebagian besar solenoida adalah dengan melapisi kayu di antara bata dan tutupnya sampai benar-benar tergelincir di belakang bingkai, tetapi juga cukup jauh ke belakang agar tidak menyentuh kayu saat diperpanjang. Bagi saya ini adalah 6mm. Saya kemudian harus menggiling beberapa baja nanti lagi karena pada akhirnya masih belum cukup jauh ke bawah. Saya mungkin harus memiliki sekitar 7 atau 8mm.

Tutupnya sekarang sebagian besar sudah selesai dan hanya elektronik yang perlu ditambahkan. Inilah saat yang tepat untuk pertama kali memasang tutup pada bingkai. Cobalah untuk mendapatkan beberapa engsel kecil di toko lokal, ini tidak boleh lebih besar dari pipa baja (~ 18mm)! Tergantung pada ukuran dan kualitas engsel ini, Anda dapat menggunakan dua atau tiga. Tandai posisinya pada bingkai dan tutupnya. Sekarang dapatkan sepasang tangan ekstra yang akan menahan tutupnya di tempatnya saat Anda menandai tempat untuk mengebor lubang. Lubang-lubang di tabung baja harus diberi ulir sehingga Anda bisa memasang baut tanpa harus khawatir tentang cara mengencangkannya. Saat engsel terpasang ke bingkai, dapatkan kembali tangan ekstra itu dan kencangkan tutupnya pada engsel menggunakan beberapa sekrup kecil. Karena Anda perlu mengerjakan tutupnya lagi nanti Anda bisa menunggu dengan langkah ini juga sampai semuanya selesai.

Sekarang, kami siap mengerjakan elektronik!

Langkah 4: Elektronik

Sirkuit ini terdiri dari lima sirkuit terpisah. Sebagian besar cukup mudah: led sederhana dengan resistor atau tombol tekan yang terhubung ke pin Arduino. Dua sirkuit yang lebih rumit adalah sirkuit yang menggerakkan layar dan kunci solenoid.

Layar memiliki 15 pin terpisah yang perlu digerakkan. Arduino dasar dapat menggerakkan paling banyak 19 pin. Saya membutuhkan 5 pin lagi untuk sisa desain jadi saya kehabisan. Saya menemukan solusi dalam menggunakan expander I/O yang digerakkan oleh I2C, MCP23017. Dikombinasikan dengan perpustakaan Adafruit untuk perangkat ini, sangat mudah digunakan. Bagian dari rangkaian yang terhubung ke pin GPA0 digunakan untuk bergantian antara dua anoda umum dari tampilan HDSP-A22C. Ketika tinggi, ia menggerakkan karakter 1 dan ketika rendah ia menggerakkan karakter 2. Kelemahan menggunakan expander ini adalah ia menulis ke pin output segera setelah satu byte ditulis. Hal ini menyebabkan ghosting. Sayangnya saya tidak dapat menyelesaikan ini dengan perangkat keras jadi saya menggunakan perangkat lunak untuk menghindari masalah.

Karena solenoida yang saya gunakan digerakkan oleh 12V (untuk itu Anda dapat menggunakan catu daya 12V apa pun, tancapkan ke Arduino dan solder kabel ke sana), saya memerlukan rangkaian penguat (Darlington) untuk menggerakkannya dengan pin Arduino. Juga jangan lupa dioda untuk meredam arus puncak yang dihasilkan oleh elektromagnet di dalam solenoida!

Saat menyolder sirkuit, ingatlah di mana Anda akan menempatkannya. Saya membuat pembatas kecil di sekitar semua papan saya sehingga saya bisa memasangnya pada beberapa potongan spacer (sisa dari panel samping) yang direkatkan ke tutupnya. Untuk LED Anda dapat menyolder kawat dengan resistor langsung ke LED dan menggunakan tabung heat shrink untuk menutupinya dan untuk memastikan tidak putus. Gunakan lem panas agar semua kabel yang disolder langsung ke papan tidak putus.

Setelah semuanya telah disolder, saatnya untuk menghubungkan semuanya! Saya memang mendapatkan beberapa header wanita untuk memperluas rel 5V dan GND, jadi saya tidak perlu menyolder semuanya bersama-sama sehingga saya dapat dengan mudah memutuskan atau mengganti sesuatu jika rusak. Jika Anda menggunakan sepotong kayu yang sama untuk sisi tutupnya seperti saya, Anda akan melihat tidak ada lagi ruang untuk menyambungkan apa pun ke Arduino. Solusi paling sederhana untuk ini adalah dengan hanya menekuk pin pada sudut 90 derajat dan memasangnya dengan cara itu.

Bagian terakhir adalah yang paling sederhana dan itu adalah mengunggah kode.

Langkah 5: Kode

Semua kode dibuat menggunakan PlatformIO. Jika Anda tidak terbiasa dengan ini, Anda cukup menyalin dan menempelkannya ke sketsa Arduino. Jika ya, Anda cukup mengunduh program dan mengunggahnya ke Arduino Anda. Kode dapat ditemukan di Github saya. Lihat-lihat di bagian konfigurasi program dan ubah nilainya sesuai keinginan Anda (terutama yang menarik adalah pin dan kombinasinya). Kombinasi default adalah 43 - 50 - 99.

Langkah 6: Sentuhan Akhir

Setelah semuanya selesai dan dipasang dan mulai bekerja, kami siap menambahkan detail terakhir yang memungkinkan semuanya berfungsi.

Untuk mencegah penutup jatuh melalui bingkai, Anda dapat memasang dua pelat penahan yang dipasang di sisi penutup. Saya menggunakan batang baja 25x4mm yang saya temukan, memotongnya menjadi potongan-potongan sekitar 8cm, saya mengebor lubang di dalamnya dan memasangnya di tutupnya.

Hal lain yang saya tambahkan ke tutupnya adalah pegangan - cukup berguna jika Anda ingin membukanya. Saya harus mengebor jauh ke dalam sisi tutupnya untuk memasangnya tetapi ternyata terlihat bagus.

Sentuhan penting lainnya adalah menambahkan akord kecil untuk mencegah tutupnya jatuh terlalu jauh ke belakang dan merusak engselnya. Solusi saya adalah menggunakan pengait sekrup di tutupnya dan di bagian dalam peti tempat saya bisa memasang akord.

Untuk mendapatkan daya di dalam tutupnya, bor lubang kecil di salah satu ujungnya dan lihat dari atas. Pasang sekrup di sisi lain dan ikat akord ke sekrup untuk mencegah seseorang menarik keluar akord daya secara tidak sengaja dan mengunci Anda keluar dari peti selamanya.

Akhirnya, Anda mungkin menyadari bahwa Anda belum bisa menutupnya. Ini karena ada kacang di jalan. Cukup potong sedikit kayu di sini untuk memberi ruang bagi kacang-kacangan ini.

Dan itu saja! Begitulah cara Anda dapat mereproduksi peti harta karun digital sendiri! Dan jangan lupa untuk memakai alat pelindung yang tepat saat menggunakan alat-alat listrik yang berbahaya!