Δημιουργία σημειώσεων: Το πλαίσιο μέτρησης - 💡 Fix My Ideas

Δημιουργία σημειώσεων: Το πλαίσιο μέτρησης

Δημιουργία σημειώσεων: Το πλαίσιο μέτρησης


Συγγραφέας: Ethan Holmes, 2019

Πάνω από λίγες φορές έχω κοιτάξει τη νύχτα για να βρω τον γιο μου στο κρεβάτι με μια αριθμομηχανή στο ένα χέρι και ένα φακό στο άλλο, ήχο να κοιμάται αφού πιέσει "1 + = = =" και βλέποντας τους αριθμούς να ανεβαίνουν μέχρι να μην μπορούσε Δεν κρατάτε τα μάτια του ανοιχτά. Έτσι, για τα τέταρτα του γενέθλια αποφάσισα να τον κατασκευάσω ένα αφιερωμένο μηχάνημα που δεν θα έκανε τίποτα παρά να μετράει και να μετράει κάτω από την εντολή του.

Η αρχική μου ιδέα ήταν απλή: μια μεγάλη πολυψήφια οθόνη LED επτά τμημάτων, δύο μεγάλα κουμπιά arcade για προσθήκη και αφαίρεση και ένα περιστροφικό διακόπτη 10 θέσεων στη μέση. Γυρίστε τον περιστροφικό διακόπτη για να επιλέξετε μια τιμή από το ένα έως το 10, στη συνέχεια πιέστε ένα κουμπί για να αυξήσετε τον αριθμό που εμφανίζεται στις λυχνίες LED κατά το ποσό αυτό. Πιέστε το άλλο κουμπί και θα πάει κάτω από το ίδιο.

Το Κύκλωμα

Το κύκλωμα ήρθε πρώτο σε αυτό το έργο, αφού το μέγεθος της θήκης θα εξαρτιόταν από το μέγεθος της τελικής συσκευασίας ηλεκτρονικών.

Στον πυρήνα του όλα είναι ένα ATmega328, ένας από τους πιο συνηθισμένους επεξεργαστές Arduino. Ένα ζευγάρι 4-ψηφίων οθονών ρολογιού LED δείχνει τον αριθμό, που οδηγείται από έναν οδηγό οθόνης Maxim MAX7219 οδηγήσεων, ικανό να χειρίζεται 64 LED ή 8 ψηφία επτά τμημάτων, χρησιμοποιώντας μόνο 3 ακίδες εξόδου στο ATmega.

Μετά την κατασκευή του κυκλώματος σε ένα πινέλο και τη σύνταξη ενός βασικού προγράμματος δοκιμών, είχα την πρώτη μου εισαγωγή για να μεταβιβάσω την αναπήδηση, τον ηλεκτρονικό θόρυβο ή φλυαρία στο επίπεδο του χιλιοστού του δευτερολέπτου, καθώς οι επαφές του διακόπτη ανοίγουν ή κλείνουν. Αυτό που μοιάζει με το πάτημα ενός πλήκτρου σε εμάς μπορεί να διαβαστεί από έναν μικροεπεξεργαστή ως δεκάδες, εκατοντάδες ή και περισσότερα. Ευτυχώς, τα κουμπιά arcade που διέταξα, συνέβησαν με διακόπτες διπλής βολής. Αυτά επιτρέπουν μια αρκετά απλή λύση debounce στο υλικό χρησιμοποιώντας 2 NAND λογικές πύλες για κάθε διακόπτη. Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα 74HC00 παρείχε όλες τις 4 απαραίτητες πύλες σε ένα τσιπ.

Ο περιστροφικός διακόπτης ήταν δυαδικός κωδικοποιημένος, οπότε ήταν μόνο το θέμα της σύνδεσης των 4 καρφιτσών του - ενός για κάθε ένα από τα δυαδικά ψηφία που απαιτείται για να μετρήσουν έως και 10 - στους ακροδέκτες εισόδου του ATmega, διαβάζοντας το κάθε ένα και συνδυάζοντάς το, στη συνέχεια μετατρέποντας σε δεκαδικό.

Τώρα που το κύκλωμα μπορούσε να μετρήσει, χρειαζόμουν έναν τρόπο να αποθηκεύσω την τρέχουσα τιμή της οθόνης. Δεν θέλετε να πάρετε το κουτί μέτρησης σας σε έναν εκπληκτικά υψηλό αριθμό μόνο για να το χάσετε όταν απενεργοποιήσετε το ρεύμα. Αυτό θα πρέπει να είναι μια εύκολη δουλειά για την εσωτερική EEPROM της ATmega, αλλά όταν εξέτασα τις προδιαγραφές βαθμολογήθηκε μόνο για 100.000 κύκλους εγγραφής. Με μια οθόνη που θα μπορούσε να φτάσει μέχρι 99.999.999, αυτό φάνηκε ανεπαρκές. Αντ 'αυτού βρήκα το τσιπ μνήμης 24LC256 EEPROM με 1.000.000 κύκλους εγγραφής - ακόμα δεν είναι τόσο υψηλό όσο το Μετρητικό Κουτί θα μπορούσε να φτάσει, αλλά πολύ πιο κοντά. Στην πραγματική χρήση, όμως, η μνήμη της ATMEGA θα είναι πολύ πιθανό να είναι αρκετή.

Έκανα τα πρωτότυπα και τον προγραμματισμό μου με ένα Arduino Duemilanove, αλλά για την τελική κατασκευή χρησιμοποίησα το ίδιο τσιπ ATmega για να φτιάξω ένα αυτόνομο κύκλωμα με ταινία. Προτιμώ έναν αυτόνομο μικροελεγκτή στα έργα μου, επειδή χρησιμοποιεί λιγότερο χώρο από την κατασκευή ενός ολόκληρου πίνακα Arduino, κοστίζει λιγότερο και αφήνει το Arduino δωρεάν για το επόμενο έργο.

Η οθόνη LED είναι στη δική της πλακέτα, συνδεδεμένη με καλώδιο κορδέλας στην κύρια πλακέτα επεξεργαστή. Το 99,999,999 μετράει ότι τα 8 ψηφία επιτρέπουν είναι σίγουρα overkill, αλλά χρησιμοποιώντας τις 4-ψηφιακές ενδείξεις LED αποθηκεύονται πολλές καλωδίωση και συγκόλληση σε σύγκριση με τη χρήση μεμονωμένων ψηφίων.

Για την τροφοδοσία, σχεδίασα τη χρήση επαναφορτιζόμενων μπαταριών AA.

Το λογισμικό

Το λογισμικό έχει 3 βασικές λειτουργίες: το κουμπί χειρισμού πιέζει για να αυξήσει και να μειώσει τον αριθμό κατά την επιλεγμένη ποσότητα, εμφανίζοντας τον αριθμό και αποθηκεύοντας τον αριθμό στη μνήμη.

Το κουμπιά σπρώχνει να περνάει ως διακοπές, τα οποία κάνουν σχεδόν αυτό που ακούγεται σαν να ήταν - να διακόψουν οποιαδήποτε άλλη ενέργεια που λαμβάνει χώρα στο πρόγραμμα. Η εναλλακτική λύση είναι η διαρκής δημοσκόπηση του κουμπιού για να δείτε αν πιέζεται, αλλά αυτό είναι αναποτελεσματικό σε σύγκριση με το ουσιαστικό ερώτημα του κουμπιού για να σας ενημερώσουμε όταν πιέζεται. Όταν πατήσετε ένα κουμπί, το πρόγραμμα διαβάζει την τιμή του περιστροφικού διακόπτη, προσθέτει ή αφαιρεί το ποσό από τη μεταβλητή και στη συνέχεια το σπάει σε μεμονωμένα ψηφία για να στείλει στο MAX7219 για εμφάνιση. Σε κάθε βρόχο, το πρόγραμμα συγκρίνει την τρέχουσα τιμή της μεταβλητής με την τιμή της μεταβλητής στον προηγούμενο βρόχο. Εάν είναι διαφορετικά, αποθηκεύει τη νέα τιμή στο τσιπ μνήμης EEPROM.

Μπορείτε να μηδενίσετε το πλαίσιο μέτρησης, ρυθμίζοντας τον επιλογέα αριθμών σε 8 και κρατώντας πατημένο το κουμπί μείωσης όταν το θέτετε σε λειτουργία. Ομοίως, ο ορισμός του επιλογέα αριθμών σε 3 και το πάτημα του κουμπιού αύξησης κατά την ενεργοποίηση θα εμφανίσει στατιστικά στοιχεία όπως ο υψηλότερος και ο χαμηλότερος αριθμός που επιτεύχθηκε και ο συνολικός αριθμός των πιεσμένων πλήκτρων κατά τη διάρκεια ζωής του κουτιού. Για να εξοικονομήσετε ενέργεια, το ATmega πηγαίνει να κοιμηθεί και η οθόνη LED σβήνει εάν δεν πιέσετε κανένα κουμπί για ένα λεπτό. Πατώντας οποιοδήποτε κουμπί θα ξυπνήσει το σύστημα.

Δημιουργώντας το κουτί

Με το κύκλωμα και το λογισμικό, έβαλα και τα δύο στην άκρη. Θα μπορούσαν σίγουρα να σταθούν κάποια περαιτέρω βελτιστοποίηση, αλλά η μόνη πραγματική τους απαίτηση ήταν ότι λειτουργούν. Το κουτί, όμως, θα μπορούσε να δει κάθε μέρα και έπρεπε να φανεί όσο το δυνατόν καλύτερα. Θα έπρεπε να είναι φιλικό προς τα νέα χέρια και αρκετά ανθεκτικό ώστε να αντέχει την περιστασιακή πτώση. Το ξύλο ήταν το τέλειο υλικό, αλλά δεν έχω τις δεξιότητες ξυλογλυπτικής ακρίβειας ή κατάστημα για να φτιάξω αυτό που ήθελα. Κοπή λέιζερ στη διάσωση!

Για να σχεδιάσω το μοτίβο των αρθρώσεων στις γωνίες, χρησιμοποίησα ένα ηλεκτρονικό βοηθητικό πρόγραμμα που ονομάζεται BoxMaker (boxmaker.rahulbotics.com). Εισαγάγετε το εξωτερικό πλάτος, το βάθος και το ύψος του τελικού κουτιού σας, το πάχος του υλικού και το kerf (το πλάτος του υλικού που αφαιρείται από την περικοπή) και δημιουργεί ένα PDF με όλα τα απαιτούμενα κομμάτια.

Εισήγαγα αυτό το PDF στο Adobe Illustrator, έκανα μερικές μικρές αλλαγές στο διάστημα για συμμετρία μεταξύ της αριστερής και της δεξιάς πλευράς και έβαλα τα στοιχεία όπως το άνοιγμα παραθύρου και τις κουμπότρυπες.

Πριν από τη μεταφόρτωση για κοπή, έβαλα τα σχέδια και τοποθετήσατε με ψεκασμό σε μια πλάκα πυρήνα αφρού 1/4 ", έπειτα κόψατε και συναρμολογήσατε τα κομμάτια. Ο πίνακας αφρού είναι πολύ φθηνότερος από την κοπή λέιζερ, οπότε αυτό το στάδιο είναι ένα πολύ καλύτερο μέρος για να βρείτε σφάλματα (όπως μια καρτέλα στην οποία πρέπει να υπάρχει μια υποδοχή ή ένα κουτί που δεν είναι αρκετά βαθιά για να κρατήσει ένα κουμπί).

Όχι μόνο το mockup ταιριάζει, αλλά όλα τα εξαρτήματα ταιριάζουν σε αυτό. Με τον τελικό έλεγχο, έβαλα το σχέδιο στο Ponoko (ponoko.com) για να κοπεί με λέιζερ από κόντρα πλακέ μπαμπού.

Δύο εβδομάδες αργότερα έφτασε ένα πακέτο με το κομμένο ξύλο. Τα κομμάτια ήταν όμορφα, αλλά δεν ταιριάζουν μαζί. Είχα διευκρινίσει υπερβολικά ευρύτατο από ένα κεράτι (το πλάτος μιας περικοπής), και για να αντισταθμίσω ότι το πρόγραμμα BoxMaker είχε προσαρμόσει τα πλάτη των εγκοπών για να κλείσει κενά που δεν υπήρχαν. Με ένα αρχείο και με κάποιο γυαλόχαρτο μπορέσαμε να διευρύνουμε τις εγκοπές αρκετά ώστε να πάρουμε το κουτί μαζί.

Κόλλησα τις αρθρώσεις, τρίβω μια ακτίνα σε όλες τις γωνίες, τελείωσα το ξύλο με γυαλιστερή πολυουρεθάνη για προστασία και έδωσα στο μπαμπού μια ζεστή, πορτοκαλί λάμψη.

Το κόκκινο ακρυλικό παράθυρο που καλύπτει τις λυχνίες LED κόπηκε με λέιζερ ταυτόχρονα με το ξύλο. Ελπίζω για μια στενή εφαρμογή που δεν θα απαιτούσε καμία κόλλα, έτσι έκανα 6 διαφορετικές εκδοχές του παραθύρου, το καθένα μεγέθους μερικές εκατοντάδες μιας ίντσας μεγαλύτερο από το τελευταίο, και χρησιμοποίησε αυτό που ταιριάζει καλύτερα.

Καθώς άρχισα να το βάζω όλα μαζί, συνειδητοποίησα ότι δεν ήμουν ευχαριστημένος με τον τρόπο που οι μπαταρίες AA ταιριάζουν στην υπόθεση. Ήταν άσχημο, και η λήψη τους για χρέωση θα ήταν μια ταλαιπωρία. Για να τα αντικαταστήσω, χρησιμοποίησα μπαταρία ιόντων λιθίου και φορτιστή USB, και από την Adafruit (adafruit.com). Η μπαταρία 3.7V τροφοδοτείται σε ένα κύκλωμα αύξησης τάσης για την παροχή της απαραίτητης 5V.

Όπως πολλοί από εμάς, ο γιος μου αρέσει να κοιτάζει μέσα τα πράγματα και να δούμε πώς δουλεύουν. Η αλλαγή της τελευταίας στιγμής τροφοδοσίας επιτρέψτε μου να βάλω το κύκλωμα στραμμένο προς τα έξω όπου θα υπήρχαν οι μπαταρίες, επιτρέποντας στην πόρτα στο πίσω μέρος να χρησιμεύσει ως παράθυρο για να κοιτάξει στα ηλεκτρονικά μέσα. Για να διατηρήσω ασφαλή τα εύθραυστα καλώδια, κάλυψα το κύκλωμα με ένα κομμάτι καθαρό ακρυλικό κομμένο σε μέγεθος και κρατήθηκε από standoffs.

Η πόρτα στο πίσω μέρος του κιβωτίου κρατιέται από τέσσερις μαγνήτες νεοδυμίου 3mm εποξειδικά σε οπές που τρυπιούνται στο πλαίσιο της πόρτας και στο πλαίσιο. Οι μαγνήτες είναι αρκετά ισχυροί ώστε να κρατούν την πόρτα ασφαλή σε κανονική χρήση, αλλά δίνουν όταν ανοίγουν ανοιχτά χρησιμοποιώντας τις αποκοπές μισού φεγγαριού σε κάθε πλευρά.

Χρησιμοποιώντας το πλαίσιο μέτρησης

Εκτός από την προφανή συγκίνηση που βλέπεις πόσο ψηλά μπορούν να πάρουν οι αριθμοί, είναι εύκολο να βρεις τα παιχνίδια για να παίξεις με το Κουτί Μετρήσεων. Κάντε ερωτήσεις όπως, "Πώς μπορείτε να φτάσετε στο 49 με το μικρότερο πάτημα του κουμπιού; Μπορείτε να το κάνετε με τον διακόπτη επιλογής που έχει ρυθμιστεί στην ίδια τιμή ολόκληρο το χρόνο; "Το Κουτί Μετρήσεως μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην εισαγωγή μαθηματικών εννοιών, όπως η καταμέτρηση των skip. Οι πιο προηγμένες ιδέες, όπως ο πολλαπλασιασμός και ο διαχωρισμός, έρχονται γρήγορα όταν είναι φανερό ότι δεν είναι τίποτα περισσότερο από επαναλαμβανόμενη προσθήκη ή αφαίρεση.

Δεν είμαι σίγουρος ποιος έμαθε περισσότερο, εγώ με την κατασκευή του ή το γιο μου να παίζω με αυτό, αλλά και ο τρόπος με τον οποίο μετράει το κουτί μετράει πολύ.

Περισσότερα στο hahabird.com.

Το MAKE Volume 33 περιλαμβάνει την ειδική ενότητα Λογισμικό για κατασκευαστές που καλύπτει εφαρμογές για σχεδιασμό κυκλωμάτων, σχεδιασμό και εκτύπωση 3D, μικροελεγκτές και προγραμματισμό για παιδιά. Επίσης, συναντήστε το νέο ρομποτικό Rovera που λειτουργεί με Arduino και ξεκινήστε με το Raspberry Pi. Ως συνήθως, θα βρείτε επίσης συναρπαστικούς κατασκευαστές στο εσωτερικό, όπως οι μανιακοί στην κάλυψή μας, οι χάκερ πίσω από τις δημοφιλείς εκδηλώσεις Power Racing Series στο Maker Faire.

Δοκιμάστε το χέρι σας σε 22 μεγάλα έργα DIY, όπως το κιβώτιο εφέ κιθάρων Optical Tremolo, το πινέλο Panjolele, το ποντίκι Wii Nunchuk, τα κόλπα για τα κουφώματα CNC, το post-scraping post, το laser cutting ξύλινα βιβλία, αυξάνοντας τις εξαιρετικά ζεστές πιπεριές "τσίχλας φάντασμα", και πολλά άλλα.

Επί γραφημάτων τώρα, συνδρομητικά ή διαθέσιμα στο Sample Maker

Αγορασε τωρα!



Μπορεί Να Σας Ενδιαφέρει

Οι νομαδικές παραγωγές της γραμμής συναρμολόγησης Mini Detroit

Οι νομαδικές παραγωγές της γραμμής συναρμολόγησης Mini Detroit


Εκδηλώσεις Hackerspace

Εκδηλώσεις Hackerspace


Το Οροπέδιο

Το Οροπέδιο


Πώς-να: Φελλός με βελόνες

Πώς-να: Φελλός με βελόνες