Niestandardowe Arduino (tańsze MakeyMakey): 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Cześć - mam 14 lat (przynajmniej miałem, kiedy pisałem ten Instructable) i zbudowałem ten projekt dla profesora na lokalnym uniwersytecie, a także dla mojej babci, która pracuje z dziećmi niepełnosprawnymi.

Jeśli podoba Ci się ten Instruktaż lub popierasz cel, dla którego to robię (dzieci niepełnosprawne), śmiało zostaw komentarz!

Makey Makey to płyta oparta na Arduino zaprojektowana i opracowana przez dwóch absolwentów MIT, Jay Silver i Eric Rosenbaum, we współpracy z SparkFun Electronics. Działa jak klawiatura i mysz, zasadniczo dodając dodatkową klawiaturę i mysz do komputera. Prawdziwą innowacją, którą wprowadzili Silver i Rosenbaum, była zdolność „wyczuwania dotyku”. Używając niewiarygodnie wysokiej wartości rezystorów podciągających, byli w stanie używać przedmiotów codziennego użytku jako przycisków.

Istnieje wiele możliwości i pomysłów na MakeyMakey, ale jednym z moich ulubionych jest użycie dla dzieci niepełnosprawnych. Ci, którzy nie potrafią używać palców na tyle dobrze, aby używać standardowej klawiatury QWERTY, mogą użyć MakeyMakey jako emulatora klawiatury. Będąc w stanie używać przedmiotów codziennego użytku jako klawiszy na klawiaturze, niepełnosprawne dzieci mogą używać przedmiotów takich jak owoce (banany, jabłka lub pomarańcze), ciasta do zabawy lub czegokolwiek lekko przewodzącego jako klawisza.

Ten projekt zaczął się bardziej jako doświadczenie edukacyjne. Moja ciotka właśnie skończyła specjalną klasę edukacyjną, która wykorzystywała MakeyMakey. Ona i 15 pozostałych uczniów kupili własne MakeyMakey za 50 dolarów. Zaproponowałem, że mogę zrobić jedną za mniej niż 40 dolarów, a reszta to już historia.

Szybka uwaga: ten projekt jest oparty na oryginalnym projekcie udostępnionym dzięki licencji Open Source Hardware Jaya Silvera i Erica Rosenbauma. Daję im pełne uznanie i dziękuję za ich hojność.

Krok 1: Badania

Pierwszym krokiem jest ustalenie, jak działa tradycyjny MakeyMakey, a następnie znalezienie części i dostawców do samodzielnego zbudowania. Na szczęście dla ciebie zrobiłem dla ciebie tyle, ile mogłem i skondensowałem to do tego, co musisz wiedzieć.

Po pierwsze, MakeyMakey wykorzystuje rezystory podciągające. Krótko mówiąc, rezystor podciągający to element, który gwarantuje, że komputer zarejestruje „brak dotyku”, dopóki pin nie zostanie faktycznie dotknięty. Bez rezystora podciągającego komputer nie ma pojęcia, czy pin jest dotknięty, czy nie.

Jeśli chodzi o wyjaśnienie, rezystory to fizyczne elementy, które można zobaczyć i poczuć. Rezystor podciągający jest normalnym rezystorem, po prostu podłączonym do wykonania określonej pracy (to zadanie polega na "podciągnięciu" szpilki).

Teraz rezystory mają wiele wartości, mierzonych w omach. Wszystko ma rezystancję, ale rezystory są wykonane z określoną wartością rezystancji. Typowy rezystor podciągający ma zwykle około 10 000 Ω (omów). Te, które są na MakeyMakey mają 22 000 000 (22 miliony) omów, co pozwala każdemu obiektowi, który ma mniej niż 22 M Ω, na pracę jako przełącznik.

Od czubka palca do czubka palca rezystancja może wynosić od 1000 Ω do 100 000 Ω, w zależności od tego, jaka jest wilgotna skóra. To pozostawia około 21,9 MΩ (22M - 100K = 21,9M) na dowolny obiekt, którego chcesz użyć. Metal, sól, nawet grafit z ołówka zadziałają, o ile rezystancja jest mniejsza niż 22 M Ω.

Jeśli chcesz uzyskać bardziej podstawowe wyjaśnienie, jak działa MakeyMakey, MakeyMakey ma świetną odpowiedź.

Krok 2: Planowanie/Kupowanie

Na tym etapie użyjemy oprogramowania Eagle CAD, obecnie będącego własnością Autodesk. Jeśli nie masz tego oprogramowania, możesz pobrać bezpłatną roczną wersję próbną. Kiedy odnoszę się do modyfikacji lub użycia konkretnego narzędzia, korzystam z oprogramowania Eagle. Podzielę się jednak moim ostatecznym projektem.

Teraz, gdy masz podstawową wiedzę na temat działania MakeyMakey, możesz zacząć zamawiać rzeczy. Pobrałem projekt SparkFun dla MakeyMakey i zmodyfikowałem go, aby ułatwić montaż. W oryginalnym projekcie zastosowano urządzenia SMD (Surface Mount Devices) w rozmiarze 0402. Kawałki te są malutkie, około 0,4 mm x 0,2 mm. Wypróbowałem to, ale straciłem prawie połowę wszystkich kawałków.

Aby ułatwić sobie, zmień rozmiary elementów na rozmiar 0603 lub większy. Aby zastąpić te rzeczy, po prostu użyj narzędzia „Zamień”. Ponieważ to nie jest samouczek Eagle, zakładam, że wiesz, jak pracować z Eagle.

Aby zamówić płytkę PCB (Printed Circuit Board), czyli płytkę, na której wszystko jest umieszczone, udałem się do OSHPark. Wytwarzają wysokiej jakości płytki PCB bardzo szybko i bardzo niedrogo. Minimalna ilość zamówienia to trzy, ale cena jest nie do pobicia. Oto link do mojego projektu.

Aby uzyskać części, musisz udać się do DigiKey lub innego dostawcy elektroniki. Niestety nie mogę udostępnić koszyka, ale wypełnienie i zamówienie koszyka nie powinno zająć dłużej niż 20 minut. Dołączyłem jednak arkusz Excela z linkami. Tylko kilka uwag, zanim złożysz zamówienie:

• Upewnij się, że podczas dodawania ATMEGA32u4 do koszyka jest to pakiet 44TQFP
• Wysyłka DigiKey jest droga. Lepiej jest dostać więcej niż potrzebujesz, aby w razie zgubienia lub uszkodzenia miałeś dodatki.
• DigiKey ma zniżki hurtowe. Na przykład jeden rezystor kosztuje 0,10 USD, ale 10 z nich to 0,11 USD. Skorzystaj z rabatu!
• Bezpieczniki są nieco droższe, ale kup przynajmniej jeden dodatkowy. Podziękujesz mi później.
• Nie mogłem znaleźć żadnych diod LED na DigiKey, więc po prostu ich nie użyłem. Jeśli jednak to zrobisz, będziesz potrzebować do nich rezystorów 330 Ω.

Poza tym jest to całkiem proste. Oto arkusz Excela, którego użyłem do zamówienia:

Krok 3: Zbuduj to

Teraz nadchodzi zabawna część: złożenie tego wszystkiego w całość. To nie jest przewodnik po lutowaniu powierzchniowym, ale oto świetny samouczek. Jeśli chodzi o lutowanie elementów o różnej wielkości, to ostatecznie wszystkie powinny działać tak samo. Ten krok jest prawdopodobnie najtrudniejszy i zajmuje najwięcej czasu, ale nie powinien cię zabić (chociaż radzę trzymać kciuki na wszelki wypadek). Oto tylko kilka wskazówek, z których korzystałem podczas pracy nad tym:

• Jeśli chodzi o mikrokontroler ATMEGA32u4, najlepszym sposobem, jaki znalazłem, było pocynowanie jednej podkładki na rogu płytki, a następnie położenie chipa na wierzchu, w odpowiedniej orientacji. Następnie, po zablokowaniu go na miejscu przez stopienie podkładki narożnej, załaduj wszystkie szpilki lutem. Powinny być ogromne mostki lutownicze. Następnie za pomocą knota lutowniczego ponownie stop lut, aby go usunąć. Daje to niezły wynik, bez żadnych szortów.
• Zanim spróbujesz podłączyć kabel USB, sprawdź styki pod złączem USB Mini-B. Moja pierwsza próba miała mały mostek pod złączem, powodujący uszkodzenie chipa.
• Jeśli chodzi o kolejność części to zacznij od mikrokontrolera AMTEGA32u4, potem przejdź do kondensatorów, rezystorów, zegara, a na końcu żeńskich złączy ze złączem USB.

Krok 4: Kod

Teraz nadchodzi ostatni, najbardziej satysfakcjonujący krok (tylko wtedy, gdy działa, jest satysfakcjonujący). Aby zakodować niestandardowe Arduino, musisz najpierw nagrać bootloader. Bootloader to mały fragment kodu, który jest zaprogramowany w każdym Arduino w fabryce, aby poinformować Arduino, co ma zrobić po pierwszym uruchomieniu i co zrobić z kodem, którym go zaprogramujesz. Ponieważ odbywa się to w fabryce Arduino, musimy to również zrobić. W tym celu możemy użyć innego, gotowego Arduino, aby go zaprogramować. Wymaga to Arduino z układem ATMEGA328 (takim jak Uno lub Nano). W tym celu zastosujemy się do przewodnika SparkFun. Zaczep szpilki, jak pokazano:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - RESET

Następnie przejdź do Arduino IDE, wybierając płytę Arduino, której używasz do programowania MakeyMakey. W przykładach otwórz szkic „Arduino jako ISP”. Prześlij go do swojego Arduino, tak jak zwykle. Następnie w menu Narzędzia wybierz w obszarze Tablica „Arduino/Genuino Micro”. Następnie w menu Narzędzia>Programator wybierz „Arduino jako ISP” (nie mylić z „ArduinoISP”). Następnie ponownie w menu Narzędzia wybierz opcję „Spal Bootloader”. Po kilku minutach IDE powinno powiedzieć „Done burning bootloader”. Twój MakeyMakey jest teraz gotowy do działania jak każdy inny Arduino.

Następnym krokiem jest przejście do GitHub MakeyMakey i do sekcji „oprogramowanie układowe”. Po prostu skopiuj i wklej „makey_makey.ino” i „settings.h” do Notatnika i zapisz je zgodnie z odpowiednimi rozszerzeniami. Teraz otwórz nowo zapisany plik „makey_makey.ino”, otwórz go za pomocą Arduino IDE i prześlij go na swoją tablicę MakeyMakey. Powinieneś mieć teraz w pełni działający MakeyMakey! Gratulacje!

Krok 5: Graj

Co możesz zrobić z nowym MakeyMakey? Jest tak wiele opcji, a niektóre zabawne aplikacje lub strony internetowe do wykorzystania znajdują się na stronie internetowej MakeyMakey. Jeśli masz pomysł, którym chcesz się podzielić, zrób to! Ja i wiele innych osób z przyjemnością poznamy Twoje pomysły! Dołączyłem kilka zdjęć tego, co widziałem lub wymyśliłem.

Na marginesie: jeśli masz jakieś uwagi na temat tej instrukcji, dobre lub złe, zostaw je w komentarzach. Staram się być lepszym pisarzem, więc każda krytyka jest doceniana. Dziękuję!