แผงควบคุมยานอวกาศ - ของเล่น Arduino Laser Cut: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

โครงการฟิวชั่น 360 »

ไม่กี่เดือนที่ผ่านมา ฉันตัดสินใจเข้าร่วมเป็นสมาชิกของ Maker Space ในพื้นที่ เนื่องจากฉันต้องการเรียนรู้เครื่องมือของ Maker Trade มานานแล้ว

ฉันมีประสบการณ์ Arduino เล็กน้อยและเคยเรียนหลักสูตร Fusion ที่นี่ใน Instructables อย่างไรก็ตาม ฉันไม่เคยมีประสบการณ์กับเครื่องตัดเลเซอร์ หรือการเขียนโปรแกรม Arduino ระดับกลางหรือส่วนประกอบใดๆ นอกเหนือจาก LED มาตรฐานหรือเซ็นเซอร์ธรรมดา

เนื่องจากหลานชายจะอายุครบ 6 ขวบในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า ฉันจึงตัดสินใจว่าจะมอบของขวัญให้เขา เนื่องจากเขาชอบทุกอย่างที่เกี่ยวกับอวกาศ (โดยเฉพาะถ้ามันมีปุ่มและไฟ) ฉันก็เลยมีความคิดเริ่มต้นที่จะทำให้เขาเป็นของเล่นง่ายๆ ที่ใช้ Arduino กับ LED, ปุ่ม, ลำโพง, แถบเลื่อน ฯลฯ

ดังนั้นฉันจึงสืบค้นอินเทอร์เน็ตเพื่อดูบทช่วยสอนเกี่ยวกับบทเรียนของเล่น Arduino ง่ายๆ เพื่อหาแรงบันดาลใจ แต่ฉันไม่พบสิ่งที่ต้องการอย่างแน่นอน ของเล่นยานอวกาศที่น่าทึ่งของ Jeff High Smith และการเรียบเรียงของ Duncan Jauncey เป็นแรงบันดาลใจที่ดี แต่ก็ค่อนข้างใหญ่เกินไปสำหรับฉันเพราะฉันยังขาดอยู่: a) ประสบการณ์ที่เพียงพอในการสร้าง b) เวลาเพียงพอที่จะได้รับประสบการณ์และ c) ฉันต้องการให้ Arduino ควบคุมโปรเจ็กต์เท่านั้นเพื่อให้ง่ายขึ้น (และถูกกว่า) มากกว่าต้องติดต่อกับเช่น Raspberry Pi หรือใกล้เคียง ของเล่นแผงควบคุมเล็กๆ ที่สวยงามของ Bob Lander ก็เป็นแรงบันดาลใจเช่นกัน แต่ฉันต้องการสร้างบางสิ่งที่มีการโต้ตอบกันมากขึ้น

ดังนั้นฉันจึงเริ่มร่างแนวคิดบางประการสำหรับแผงควบคุมจนกระทั่งได้รูปลักษณ์ที่พอใจ

ด้วยการออกแบบเบื้องต้นเข้าที่แล้ว (ร่างค่อนข้างเร็วบนกระดาษเป็นอย่างน้อย) ฉันพร้อมที่จะดำเนินการต่อไปเพื่อค้นหาสิ่งที่ต้องใช้เพื่อสร้างสิ่งนี้ - ฉันต้องการส่วนไหนและส่วนใด ตัวควบคุม Arduino ตัวใด การใช้งาน ฯลฯ WORD OF ADVICE…

… สำหรับผู้ที่ต้องการร่วมเดินทางในการสร้างสิ่งนี้: การใช้ตัวนับทศวรรษ 4017 เป็นวิธีการควบคุม LED ที่ซับซ้อนโดยไม่จำเป็น หากคุณต้องการสร้างเวอร์ชันของคุณเอง ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้บางอย่างเช่น LED WS2812B (หรือที่คล้ายกัน) เนื่องจากจะทำให้การควบคุม LED ง่ายขึ้นมาก (เช่น การใช้ไลบรารี FastLED)

สมาชิกผู้สอนคนอื่นอีกคนหนึ่งได้ค้นพบความคลาดเคลื่อนบางอย่างระหว่างแผนผังและรหัส (ด้วยหมุด I/O บางตัวในรหัสที่ไม่สอดคล้องกับแผนผังที่แสดง) ฉันจะพยายามสร้างแผนผังเวอร์ชันที่อัปเดตทันทีที่มีเวลา ในระหว่างนี้ ให้ใช้รหัสเป็นพื้นฐานสำหรับการตั้งค่าพิน I/O (ไม่ใช่แผนผัง)

ขั้นตอนที่ 1: โครงสร้างของบทช่วยสอนนี้

ตอนนี้ฉันมีความคิดโดยรวมว่าแผงควบคุมยานอวกาศควรเป็นอย่างไร และเมื่อตัดสินใจที่จะทำให้มันค่อนข้างง่าย ฉันมั่นใจว่าการสร้างมันจะเป็นเรื่องง่าย…!

อืม… กลายเป็นว่าสายลมกลายเป็นมากกว่า ถ้าไม่ใช่พายุ อย่างน้อยก็พายุ! มันค่อนข้างยากกว่าที่คาดไว้ตอนแรก

โปรเจ็กต์นี้ใช้เวลาว่างเกือบสามเดือน และฉันเพิ่งเขียนโค้ดเสร็จในวันก่อนวันเกิดหลานชายของฉันเท่านั้น!

อย่างไรก็ตาม กระบวนการสร้างเป็นประสบการณ์การเรียนรู้ที่ยอดเยี่ยมและสนุกสนาน (และบางครั้งก็น่าผิดหวังเท่านั้น) ด้วยการลองผิดลองถูกมากมาย และสิ่งต่างๆ ที่ฉันจะทำแตกต่างออกไป หากฉันสร้างมันขึ้นมาอีกครั้ง

ขั้นตอนส่วนใหญ่ในบทช่วยสอนนี้จะมีสองส่วน:

• ส่วน "Long Read" สำหรับผู้อ่านผู้ป่วย ซึ่งฉันอธิบายกระบวนการ ความคิด และ (อาจ) ข้อผิดพลาดของฉันโดยละเอียด
• ส่วน "Tl;dr" สำหรับผู้อ่านที่ใจร้อนมากขึ้น ซึ่งฉันเข้าถึงประเด็นได้เร็วกว่าเล็กน้อย และนำเสนอสูตรที่จะปฏิบัติตาม (แก้ไขโดยการเรียนรู้จากความผิดพลาดของฉัน)

สนุกกับการขี่และโปรดถามคำถาม!

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือและวัสดุ

เมื่อร่างของฉันอยู่ในมือ ฉันสามารถเริ่มหาจำนวน LED ปุ่ม และสิ่งอื่น ๆ ที่ฉันต้องการได้

อ่านนาน

เนื่องจากภาพสเก็ตช์ของฉันมี LED จำนวนมาก (42 รวมถึงปุ่มที่มีไฟ) จึงเป็นที่ชัดเจนว่าฉันต้องไปหา Arduino Mega อย่างไรก็ตาม แม้จะใช้ Mega ก็ยังมีพิน I/O ไม่เพียงพอสำหรับใช้กับ LED, ปุ่ม, piezo buzzers และโพเทนชิโอมิเตอร์ทั้งหมด

ดังนั้นฉันจึงสืบค้นอินเทอร์เน็ตอีกครั้งเพื่อดูเคล็ดลับในการควบคุม LED หลายดวงด้วยหมุด I/O เพียงไม่กี่ตัว และลงเอยด้วยการตัดสินใจเลือก "ตัวนับทศวรรษ CD4017" หลังจากอ่านบทแนะนำที่เรียบร้อยนี้

ถ้าฉันจะทำเวอร์ชันที่อัปเดต ฉันจะแทนที่ LED ส่วนใหญ่ด้วยบางอย่างเช่น LED ประเภท WS2812B เนื่องจากง่ายต่อการเชื่อมโยง ตั้งโปรแกรม และเล่นด้วย แต่เนื่องจากฉันไม่รู้ว่าเมื่อถึงเวลาสร้าง บทช่วยสอนนี้จะยังคงเน้นที่การใช้เมธอด CD4017

ฉันยังไม่ทราบแน่ชัดว่าวงจรจะเป็นอย่างไร ดังนั้นฉันจึงต้องการให้แน่ใจว่าฉันสามารถตัดการเชื่อมต่อและเชื่อมต่อสายไฟและส่วนประกอบต่างๆ ใหม่ระหว่างทางได้ ดังนั้นฉันจึงเลือกที่จะทำ (เกือบ) การเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างส่วนประกอบและบอร์ดโดยใช้สายเคเบิลดูปองต์หญิง/หญิงและหมุดส่วนหัวของตัวผู้

เพื่อให้การเชื่อมต่อส่วนประกอบกับ Arduino ผ่านสายเคเบิลดูปองท์ง่ายขึ้น ฉันตัดสินใจซื้อแผงป้องกันเซ็นเซอร์สำหรับ Mega

สำหรับเครื่องมือและวัสดุที่เหลือ คุณสามารถดูได้ที่ด้านล่าง

TL;DR

เครื่องมือ:

• เครื่องตัดเลเซอร์. พื้นที่ผู้ผลิตของเรามีระบบเลเซอร์สากล VLS 3.50 45W ซึ่งฉันใช้สำหรับตัดและแกะสลักอะคริลิก และเลเซอร์ 120w จีนขนาดใหญ่ที่ไม่มีชื่อซึ่งฉันใช้สำหรับตัด MDF คุณสามารถตัดกล่องและอะครีลิคได้อย่างง่ายดายโดยใช้เครื่องมือไฟฟ้ามาตรฐาน อย่างไรก็ตาม สำหรับการแกะสลักบนอะคริลิก/สี ควรใช้เลเซอร์มากกว่า
• หัวแร้ง.
• ปืนกาวร้อน (ไม่จำเป็น แต่น่ามี)
• ชุดไขควง.
• เคาเตอร์ซิงค์บิต
• ดอกสว่าน 2 มม.-3 มม. หรือใกล้เคียง
• ไดร์เวอร์สว่าน (อะไรก็ได้ แต่แท่นสว่านจะทำให้ง่ายขึ้น)
• กระดาษกาว
• ที่หนีบ
• คาลิปเปอร์
• คีมขนาดเล็กหลายแบบ
• Adobe Illustrator ($$) หรือ Inkscape (ฟรี) - หรือซอฟต์แวร์วาดภาพเวกเตอร์อื่น ๆ
• Autodesk Fusion 360 (อุปกรณ์เสริม) - สำหรับการออกแบบเคส

วัสดุสำหรับตัวเรือนและการประกอบ:

• แผ่นอะครีลิคหนา 5 มม. ควรใช้อะครีลิคหล่อ (เนื่องจากไม่ละลายและคืนสภาพได้ง่ายเหมือนอะคริลิกรีดเมื่อตัดด้วยเลเซอร์)
• แผ่นอะครีลิค 2 มม.
• MDF หนา 6 มม.

• สีสเปรย์ฉันใช้:

  • Molotow Urban Fine-Art Artist Acrylic - แดรี่ออเรนจ์ สำหรับรายละเอียดกราฟิกที่แผงหน้าปัดและที่จับ
  • Molotow Urban Fine-Art Artist อะคริลิค - สัญญาณสีดำ สำหรับเคสและแผ่นปิดหน้า
  • สีดำที่ไม่ใช่อะคริลิกทั่วไปสำหรับแผ่นอะคริลิกป้องกัน 2 มม.
• สกรู - 2.5 x 13 มม. (หรือใกล้เคียง - เส้นผ่านศูนย์กลางไม่ควรเกิน 4 มม.)
• กาวไม้มาตรฐาน (PVA) (สำหรับติดกล่องไม้)
• กาวติดหรือกาวอะคริลิก (สำหรับติดแผ่นอะคริลิกป้องกัน 2 มม. ที่ด้านล่างของแผ่นปิดหน้า)
• มัลติมิเตอร์ (เป็นทางเลือก แต่มีประโยชน์มากสำหรับการค้นหาช็อต ไดโอดทดสอบ และการทดสอบความต่อเนื่องทั่วไป)

อิเล็กทรอนิกส์:

• Arduino Mega 2560 R3
• Mega Sensor Shield V2.0 สำหรับ Arduino Mega
• สายดูปองท์ ตัวเมีย/ตัวเมีย (100 ชิ้นน่าจะพอ) เลือก (อย่างน้อย) ความยาว 30 หรือ 20 ซม. - 10 ซม. จะสั้นเกินไป
• ไฟ LED ทั้งพวง - ทั้ง 3 มม. และ 5 มม.
• หมุดส่วนหัวชาย
• บอร์ดแถบ PCB
• ซ็อกเก็ต DIP IC ขนาด 4x 16 พิน (สำหรับติดตั้งตัวนับทศวรรษ)
• 4x CD4017BE ชิปตัวนับทศวรรษ
• 2x สวิตช์ LED เรืองแสงสีแดง w. พลิกปก
• 2x โพเทนชิโอมิเตอร์แบบสไลด์เชิงเส้นเดี่ยว 10k
• ปุ่มกดชั่วขณะสี่เหลี่ยมสีเขียวสว่าง 2x โปรดทราบ!!: ปุ่มที่เชื่อมโยงจะไม่สว่างด้วยไฟ LED เป็นหลอดไส้และจะไม่สว่างขึ้นเมื่อเชื่อมต่อ ในการทำให้พวกมันสว่างขึ้น คุณจะต้องถอดหลอดไส้ข้างในออกแล้วแทนที่ด้วย LED 3 มม. ฉันพยายามสั่งซื้อปุ่มที่คล้ายกันอื่น ๆ ที่อ้างว่าติดไฟด้วย LED แต่อนิจจา - เมื่อพวกเขามาถึงพวกเขาก็กลายเป็น หลอดไส้
• 6x 3-pin 2 ตำแหน่งเปิด/เปิดสวิตช์พลิก
• 1x สวิตช์กุญแจล็อคความปลอดภัย (ประเภท DPST หรือ DPDT)
• 1x SPST เปิด/ปิดสวิตช์โยก
• 2x Piezo buzzers
• 1x MAX7219 LED Dot matrix 8-Digit Digital แสดงผล โมดูลควบคุม
• 2x โพเทนชิโอมิเตอร์แบบโรตารี่เชิงเส้นเดียว 10k
• 2x ฝาครอบปุ่มหมุนสำหรับโพเทนชิโอมิเตอร์
• ตัวต้านทาน 22x180 หรือ 200 โอห์ม
• ตัวต้านทาน 11x 150 โอห์ม
• ตัวต้านทาน 14x100 โอห์ม
• 1x T-type "9v" snap-on แบตเตอรี่สายเชื่อมต่อ
• 1x ช่องใส่แบตเตอรี่ AA 4 ช่อง

ขั้นตอนที่ 3: การวัดชิ้นส่วนและชุดทดสอบ

LONG(-ish)อ่าน

ด้วยชิ้นส่วนทั้งหมดที่อยู่ในมือ ตอนนี้ฉันสามารถเริ่มวัดส่วนประกอบแต่ละชิ้นเพื่อให้แน่ใจว่าเมื่อฉันเริ่มออกแบบการออกแบบขั้นสุดท้ายใน Illustrator หรือ Inkscape ทุกส่วนจะพอดีและไม่มีส่วนใดทับซ้อนกันที่ด้านล่าง ของแผ่นปิดหน้า

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสวิตช์กุญแจนั้นลึกมาก ดังนั้นความลึกสุดท้าย (หรือความสูง แต่คุณต้องการวางไว้อย่างไร) ของกล่องจะต้องรองรับสำหรับสิ่งนี้ และคำนึงถึงสิ่งนี้เมื่อวางส่วนประกอบภายในลงในเคส (เช่น Arduino Mega ตัวนับทศวรรษ เป็นต้น)

จากนั้นฉันก็สร้างภาพวาดเวกเตอร์อย่างง่ายใน Illustrator โดยแสดงขนาด/ความกว้างของส่วนประกอบต่างๆ ทั้งหมด ใส่ชิ้นทดสอบอะคริลิกขนาด 5 มม. ลงในเครื่องตัดเลเซอร์ แล้วตัดออก

เมื่อตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดพอดีกับรู/ช่องตามลำดับ ฉันจึงวาดส่วนประกอบแต่ละอย่างใน Illustrator (ดูรูป) เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานในการออกแบบขั้นสุดท้าย

TL;DR

• วัดส่วนประกอบทั้งหมดของคุณโดยใช้เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลาง
• ใช้การวัดเพื่อสร้างไฟล์ทดสอบเวกเตอร์ที่มีปุ่ม/ขนาดส่วนประกอบทั้งหมดใน Illustrator
• ตัดไฟล์ทดสอบบนอะคริลิกขนาด 5 มม. บนเครื่องตัดเลเซอร์
• ใช้ชิ้นทดสอบเพื่อดูว่าส่วนประกอบทั้งหมดพอดีหรือไม่
• หากจำเป็น ให้ปรับขนาดรูในไฟล์เวกเตอร์และสร้างชิ้นทดสอบใหม่ด้วยขนาดที่แก้ไข
• ใช้การวัดขั้นสุดท้ายสร้างไฟล์ Illustrator ใหม่และวาดส่วนประกอบทั้งหมดของคุณในมาตราส่วนที่ถูกต้อง
• หรืออย่าทำอย่างใดอย่างหนึ่งข้างต้น ฉันจะให้ไฟล์เวกเตอร์สุดท้ายในขั้นตอนต่อไป หากคุณต้องการใช้สิ่งนั้น

ขั้นตอนที่ 4: การออกแบบเคส

ด้วยการวัดส่วนประกอบทั้งหมด ตอนนี้ฉันสามารถเริ่มออกแบบเคสของแผงควบคุมได้แล้ว

อ่านนาน

ด้วยเหตุผลบางอย่าง ฉันตัดสินใจทำให้กระบวนการนี้ยากขึ้นมากสำหรับตัวเองเกินความจำเป็น และเลือกสร้างเคสข้อต่อนิ้วที่กำหนดแบบอิงพารามิเตอร์ใน Fusion 360 จริงๆ แล้ว ฉันแค่อยากจะเรียนรู้ Fusion 360 ให้ดีขึ้น จริงๆ แล้วมันไม่ใช่ ไม่ใช่การตัดสินใจของคนบ้าทั้งหมด แต่ฉันสามารถใช้เครื่องมือ MakerCase (ค่อนข้างยอดเยี่ยม) ได้ง่ายขึ้นและทำมันให้เสร็จ

แต่ฉันเลือกที่จะปฏิบัติตามบทช่วยสอนกล่องข้อต่อพาราเมตริกของ The Hobbyist Maker ซึ่งฉันขอแนะนำเป็นอย่างยิ่งหากคุณต้องการปรับปรุงการออกแบบพาราเมตริก 3 มิติให้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม การสร้างแบบจำลอง 3 มิติเต็มรูปแบบสำหรับการออกแบบที่เรียบง่ายเหมือนของฉันนั้นยากเกินไป เนื่องจากคุณจะต้องส่งออกแต่ละพื้นผิวเป็นภาพวาดเวกเตอร์ 2 มิติในภายหลัง ดังนั้นคุณจึงควรสร้างมันใน Illustrator ก่อน

ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ฉันยังคงใช้ Fusion 360 ต่อไปจนกว่าฉันจะพอใจกับการออกแบบ เนื่องจากฉันรู้ (อย่างน้อยก็หวังว่าอย่างน้อย) หลานชายของฉันจะพกสิ่งนี้ไปด้วยบ่อยๆ ฉันจึงต้องการทำให้มันง่ายสำหรับเขาด้วยการเพิ่มที่จับ ที่จับเป็นส่วนหนึ่งของกล่องไม้และยื่นออกมาผ่านแผ่นปิดหน้าอะคริลิก ให้การยึดเกาะและช่วยล็อคตัวเรือนให้เข้าที่

ด้วยการออกแบบในตำแหน่งที่ฉันส่งออกชิ้นส่วนทั้งหมดจากไฟล์เวกเตอร์ 2D.dxf โดยใช้วิธีการ "ร่างอย่างง่าย" ที่อธิบายไว้ในคำแนะนำของ Taylor Sharpe

จากนั้นฉันแก้ไขไฟล์ dxf ใน Illustrator และเพิ่มช่องเล็กๆ สำหรับเข้าถึงช่องใส่แบตเตอรี่และรูสำหรับเชื่อมต่อกับ Arduino Mega (ซึ่งฉันได้วัดในขั้นตอนก่อนหน้านี้ด้วย) ฉันยังเพิ่มรูสำหรับสวิตช์เปิด/ปิดสำหรับเสียงที่ด้านข้างของเคส และรูเจาะเล็กๆ ที่ด้านล่าง

ภาพวาดสุดท้ายของเคสถูกแนบมากับขั้นตอนนี้ (ในรูปแบบ.ai,.svg และ.pdf) ในขณะที่การออกแบบแผงปิดหน้ากำลังจะเกิดขึ้นในขั้นตอนต่อไป

TL:DR

• ใช้ MakerCase เพื่อสร้างกล่องต่อนิ้วพื้นฐานสำหรับเคส
• แก้ไขไฟล์เวกเตอร์ MakerCase ใน Illustrator เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของคุณ อย่าลืมเพิ่มช่องสำหรับแบตเตอรี่และรูสำหรับพอร์ต Arduino
• หรือเพียงดาวน์โหลดแผนที่แนบมากับขั้นตอนนี้

ขั้นตอนที่ 5: การออกแบบแผ่นปิดหน้าและเลเซอร์แกะสลักสี

อ่านนาน

ด้วยขนาดโดยรวมสุดท้ายของเคสและแผ่นปิดหน้า ในที่สุดฉันก็สามารถไปยังส่วนที่สนุก (มากยิ่งขึ้น) ได้: การออกแบบของแผ่นปิดหน้า!

เนื่องจากฉันได้วัดและวาดไลบรารีขนาดเล็กของชิ้นส่วนทั้งหมดใน Illustrator แล้ว (ในขั้นตอนที่ 3) และฉันมีภาพสเก็ตช์ที่วาดด้วยมือเบื้องต้นเพื่ออ้างถึง มันเป็น "เพียง" เรื่องของการวางชิ้นส่วนบนเวกเตอร์แผ่นปิดหน้าที่สะอาด การวาดภาพ (ส่งออกจาก Fusion ในขั้นตอนก่อนหน้า) ใน Illustrator และเพิ่มกราฟิกพื้นที่เย็น

ด้วยการออกแบบเวกเตอร์เริ่มต้น ถึงเวลาเลเซอร์แล้ว!

ค้นหากระบวนการที่เหมาะสม:

สำหรับการออกแบบแผงหน้าปัด ฉันต้องการให้พื้นหลังของแผงหน้าปัดเป็นสีดำและกราฟิกพื้นที่บนหน้าปัดให้โดดเด่นในสีสัญญาณ (ในกรณีของฉันคือสีส้ม) อย่างไรก็ตาม ฉันไม่พบบทเรียนใดๆ เกี่ยวกับกระบวนการแกะสลักด้วยเลเซอร์ผ่านการลงสี มีตัวอย่างอยู่สองสามตัวอย่างในการเสริมแต่งชิ้นงานที่กัดแล้วด้วยสีหรือกัดครั้งเดียวบนพื้นผิวที่ไม่โปร่งใส หรือใช้สีกัดด้วยเลเซอร์พิเศษที่เกาะติดกับพื้นผิวเมื่อทำเลเซอร์ (ซึ่งค่อนข้างตรงกันข้ามกับที่ฉันต้องการ) ต่อมาฉันพบว่าวิดีโอนี้แสดงให้เห็นสิ่งที่ฉันต้องการบรรลุไม่มากก็น้อย แต่ก็สายเกินไปแล้ว และฉันก็ใช้เวลามากเกินไปแล้ว ทดสอบสีประเภทต่างๆ จำนวนชั้นของสีที่แตกต่างกัน และ ล้านการตั้งค่าที่แตกต่างกันบนเลเซอร์ ULS:|

โชคดีที่คุณไม่จำเป็นต้องทำอย่างนั้น และฉันจะเก็บรายละเอียดที่น่าปวดหัวของการทดสอบและการลองผิดลองถูกหลายๆ แบบให้คุณ และนำเสนอสิ่งที่คุณค้นพบหลัก:

กระบวนการแกะสลักด้วยเลเซอร์ - TL;DR:

ขั้นตอนการตัดแผ่นปิดหน้าและแกะสลักการออกแบบ ประกอบด้วยขั้นตอนแยกกันสองสามขั้นตอนโดยย่อ:

1. ตัดแผ่นปิดหน้าออกเองและรูและช่องทั้งหมดสำหรับปุ่มและส่วนประกอบ
2. ทาสีด้านล่างของแผ่นปิดหน้าด้วยสีสเปรย์อะครีลิคสีดำหนึ่งชั้นแล้วปล่อยให้แห้งสนิท
3. ใส่แผ่นปิดหน้าที่ทาสีลงในเครื่องตัดเลเซอร์อีกครั้ง และสลักการออกแบบลงในพื้นผิวที่ทาสี
4. ทาสีด้านล่าง (ตอนนี้แกะสลักด้วยเลเซอร์) ของแผ่นปิดหน้าอีกครั้งด้วยสีสเปรย์อะครีลิคสีส้มหนึ่งชั้นแล้วปล่อยให้แห้ง

กระบวนการแกะสลักด้วยเลเซอร์ - อ่านยาว:

กระบวนการแกะสลักด้วยเลเซอร์โดยละเอียด:

1. ตัดแผ่นปิดหน้าออกเองและรูและช่องทั้งหมดสำหรับปุ่มและส่วนประกอบ ในไฟล์การออกแบบที่แนบมากับขั้นตอนนี้ มีสามชั้นที่แตกต่างกัน:A. ชั้นตัด (เส้นสีแดง)B. เลเยอร์การแกะสลักแบบเวกเตอร์ (เส้นสีน้ำเงิน) C. เลเยอร์การแกะสลักแบบแรสเตอร์ (คุณสมบัติสีดำ) ในขั้นตอนนี้ คุณต้องขอให้เครื่องตัดเลเซอร์ตัดเลเยอร์สีแดงและเลเยอร์สีน้ำเงินออกเท่านั้น ชั้นสีแดงควรตัดจนสุด ส่วนชั้นสีน้ำเงินควรแกะสลักเป็นเส้นละเอียดในอะคริลิก กากบาทสีน้ำเงินทำเครื่องหมายจุดเจาะ (สำหรับภายหลัง เมื่อเราต้องเจาะรูยึดเข้ากับแผ่นปิดหน้า) ในขณะที่กากบาทสีน้ำเงินเหนือดาวเคราะห์ที่มุมล่างซ้ายเป็นเครื่องหมายการจัดตำแหน่งที่เราจะใช้เมื่อแกะสลักแผ่นปิดหน้า ขั้นตอนที่ 3 ของกระบวนการ
2. ทาสีด้านล่างของแผ่นปิดหน้าเป็นสีดำ โปรดทราบว่าเนื่องจากไฟล์การออกแบบนั้นสะท้อนออกมา อันที่จริงแล้วด้านล่างเป็นด้านที่หงายขึ้นเมื่อวางไว้ในเครื่องตัดเลเซอร์ นอกจากนี้ ก่อนที่คุณจะเริ่มวาดภาพ คุณควรใช้เทปกาวเพื่อปิดบังส่วนต่างๆ ของอะคริลิกที่คุณไม่ต้องการทาสี! ฉันลองใช้สีดำสองสามแบบ แต่ลงเอยด้วยการใช้ Molotow Urban Fine- Art Artist อะครีลิคสัญญาณ สีดำ เพราะมันอัศจรรย์ ! มีเม็ดสีที่มีความเข้มข้นสูงมาก คุณจึงจำเป็นต้องลงสีเพียงชั้นเดียวเพื่อให้สีอะครีลิคคลุมทั้งหมด (ซึ่งจะสะดวกในขั้นตอนต่อไป) เมื่อด้านล่างเป็นสีดำแล้ว ปล่อยให้แห้ง อย่างเต็มที่และดำเนินการในขั้นตอนต่อไป
3. ด้วยแผ่นปิดด้านล่างที่ทาสีดำด้านใต้ ให้ใส่กลับเข้าไปในเครื่องตัดเลเซอร์ และ (ถ้าจำเป็น) ใช้เครื่องหมายการจัดตำแหน่ง (อธิบายไว้ในขั้นตอนที่ 1) เพื่อจัดตำแหน่งเลเซอร์ให้เข้ากับหน้ากากได้อย่างสมบูรณ์ (ดูรูปที่แนบมา) ในการแกะสลัก ฉันใช้เลเซอร์ VLS 3.50 ซึ่งมาพร้อมกับคลังวัสดุที่มีพรีเซ็ตมากมาย อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้มาพร้อมกับการตั้งค่าล่วงหน้าใดๆ สำหรับ "การกัดสี" จากอะคริลิก ดังนั้นฉันจึงต้องทดลองสักหน่อย สำหรับชิ้นทดสอบแรกที่ฉันทำ ฉันใช้สีหลายชั้น ซึ่งหมายความว่าฉันต้องเล่นซอมากกับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพื่อให้เลเซอร์กัดตลอดชั้นสี อย่างไรก็ตาม การใช้สีเพียงชั้นเดียว การตั้งค่า "การแกะสลักแรสเตอร์" มาตรฐานสำหรับอะคริลิกขนาด 5 มม. บน VLS 3.50 ก็เพียงพอแล้วที่จะกัดเลเยอร์สีออก! เยี่ยมมาก! ดังนั้นการใช้ไฟล์การออกแบบที่แนบมานี้จะส่งเลเยอร์การแกะสลักแรสเตอร์ (เส้นสีดำ) ไปยังเลเซอร์และเริ่มแกะสลักลวดลายอวกาศบางส่วนลงในสีและอะคริลิก!
4. คุณลักษณะการออกแบบที่กว้างขวางทั้งหมดของแผ่นปิดหน้าควรถูกสลักไว้ที่ด้านล่างของแผ่นปิดหน้า - นั่นคือ คุณควรจะสามารถมองทะลุผ่านแผ่นอะคริลิกที่สีถูกสลักไว้ได้ แต่เราไม่ต้องการให้ข้อความ สัญลักษณ์ และเส้นบนหน้ากากมองเห็นได้ชัดเจน! เราอยากให้พวกมันสว่างเป็นสีส้มสดใส! ดังนั้น ให้เลือกสีอะครีลิคสีส้มของคุณ (ฉันใช้สีอะครีลิคจากซีรีส์ Molotow เดียวกันกับสีดำในขั้นตอนที่ 2) แล้วทาสีหนึ่งหรือสองชั้นลงที่ด้านล่างสีดำของแผ่นปิดหน้า อีกครั้ง ปิดบังส่วนที่คุณไม่ต้องการให้ทาสีส้ม - โดยเฉพาะสี่เหลี่ยมที่อยู่ตรงกลางของแผ่นปิดหน้า! สี่เหลี่ยมจัตุรัสต้องยังคงโปร่งใส เนื่องจากเราจะติดตั้งจอแสดงผล LED แบบเรียบง่ายในภายหลัง ขณะที่คุณอยู่ที่นั้น คุณอาจทาสีที่จับของเคสด้วย (ดูรูปที่แนบมา)

เมื่อทาสีและแกะสลักด้วยเลเซอร์เสร็จแล้ว ฉันก็พร้อมที่จะทดสอบชิ้นส่วนต่างๆ

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบตัวเคส การประกอบ และการทาสี

TL;DR

การสร้างวงจรเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน:

1. การทดสอบส่วนประกอบโดยใช้มัลติมิเตอร์
2. การติดตั้งส่วนประกอบ (LED, ปุ่ม, จอแสดงผล ฯลฯ) เข้ากับแผ่นปิดหน้า
3. บัดกรีหมุดส่วนหัวของตัวผู้กับส่วนประกอบ (จำเป็น) ทั้งหมด
4. การใช้มัลติมิเตอร์เพื่อทดสอบการลัดวงจรและความต่อเนื่อง
5. การติดตั้ง Arduino Mega (พร้อมตัวป้องกันเซ็นเซอร์) เข้ากับด้านล่างของเคส
6. เชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมด (อย่างถูกต้อง) กับแผงป้องกันเซ็นเซอร์ Arduino โดยใช้สายเคเบิลดูปองท์
7. ประสานสายไฟขั้วต่อแบตเตอรี่เข้ากับขั้วแจ็ค Arduino Mega

อ่านนาน

… และหากฉันเป็นคนฉลาดกว่านี้ ฉันจะทำตามขั้นตอนที่แน่นอนตามลำดับนั้น… อย่างไรก็ตาม ฉันไม่ใช่คนฉลาด และด้วยเหตุนี้จึงต้องเปลี่ยนส่วนประกอบที่ผิดพลาดซึ่งติดกาวและติดตั้งเข้ากับ faceplate, shorting LED's และกิจกรรมสนุกอื่นๆ!

แต่ความล้มเหลวของฉันไม่ควรหยุดคุณไม่ให้ทำงานได้ดีขึ้น ดังนั้นฉันจะให้คำอธิบายโดยละเอียดของแต่ละขั้นตอนด้านล่าง และคุณสามารถค้นหารูปภาพจากกระบวนการด้านบนได้

1. ทดสอบส่วนประกอบของคุณโดยใช้มัลติมิเตอร์ก่อนติดตั้ง ตรวจสอบเพื่อดูว่า LED ทำงานทั้งหมดหรือไม่ หากปุ่มเปิดและปิดอย่างถูกต้อง โพเทนชิโอมิเตอร์ทำงานหรือไม่ เป็นต้น ขอแนะนำให้ตั้งค่าการทดสอบเล็กน้อยด้วยจอแสดงผล LED MAX7219 (ดูตัวอย่างบทช่วยสอนนี้) เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงาน มันจะช่วยให้คุณปวดหัวได้มากในภายหลัง
2. ติดตั้งส่วนประกอบของคุณเข้ากับแผ่นปิดหน้า ปุ่มทั้งหมดสามารถติดตั้งได้ง่ายกับแผ่นปิดหน้า เนื่องจากทุกปุ่มมีน็อตและเพลาแบบเกลียว อย่างไรก็ตาม LED ที่หลวมจะต้องติดกาวบนกระดานโดยใช้กาวร้อน (ดูรูป)
3. หมุดส่วนหัวของตัวผู้ประสานกับส่วนประกอบทั้งหมด เนื่องจากฉันตัดสินใจใช้สายคอนเนคเตอร์ดูปองท์สำหรับส่วนประกอบทั้งหมดของฉัน นี่จึงหมายความว่าฉันต้องทำการบัดกรีเป็นจำนวนมาก เนื่องจาก LED ทุกดวงและทุกปุ่มต้องมีหมุดส่วนหัวของตัวผู้ที่บัดกรีไว้ เพื่อช่วยให้ง่ายขึ้นเล็กน้อย ฉันตัดแผ่นกระดานและบัดกรีหมุดส่วนหัวของตัวผู้และตัวต้านทาน (ถ้าจำเป็น) สำหรับสิ่งนี้ จากนั้นฉันก็บัดกรีบอร์ดสตริปที่เสร็จแล้วไปยังส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องบนแผงควบคุม (ดูภาพ) ตัวนับ 4017 ทศวรรษทั้งสี่ถูกติดตั้งบนบล็อกบอร์ดแถบเดียวเพื่อ (ถ้าจำเป็น) ทำให้การสลับการเชื่อมต่อทำได้ง่ายขึ้น (ดูรูป)
4. ทดสอบความสั้นและความต่อเนื่อง ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อตรวจสอบว่าข้อต่อบัดกรีทั้งหมดของคุณมีการเชื่อมต่อหรือไม่ และตรวจดูว่ามีข้อต่อใดบ้างที่เชื่อมต่อกับสิ่งที่ไม่ควรเชื่อมต่อมากเกินไป!
5. ติดตั้ง Arduino Mega ที่ด้านล่างของเคสเพื่อให้แจ็คไฟและปลั๊ก usb บนบอร์ดจับคู่กับรูที่ด้านหลังของเคส (ดูภาพ) คุณควรติดตั้งตัวนับทศวรรษ 4017 เข้ากับ ด้านล่างของเคสรวมทั้งมีการตัดออก ประกอบและติดตั้งช่องใส่แบตเตอรี่ (แนบมากับขั้นตอนนี้) (ดูภาพ)
6. ได้เวลาเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดโดยใช้สายเคเบิลดูปองต์ตัวเมีย/ตัวเมีย อ้างถึงแผนผังในขั้นตอนที่ 8 ของคำแนะนำนี้เพื่อให้แน่ใจว่าคุณเชื่อมต่อทุกอย่างถูกต้อง
7. ด้วยเหตุผลแปลก ๆ บางอย่าง ตัวป้องกันเซ็นเซอร์ที่ฉันซื้อไม่ได้มาพร้อมกับพิน "Vin" เพื่อให้สามารถอินพุต 7-12 โวลต์ที่มีการควบคุมได้ ดังนั้นฉันจึงต้องบัดกรีสายขั้วต่อแบตเตอรี่กับซ็อกเก็ตแจ็คไฟของ Arduino Mega (ดูรูป)

เลยเดาว่า… ได้เวลาเสียบปลั๊กแล้ว..!

ขั้นตอนที่ 10: การทดสอบและการเข้ารหัส

คุณเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของบทช่วยสอนแล้ว! ทำได้ดี!

การเข้ารหัสแผงควบคุมเป็นการเดินทางด้วยตัวมันเองด้วย googling การทดสอบการตั้งโปรแกรมและการเดินสายไฟใหม่ ฉันโชคดีที่ได้รับความช่วยเหลือด้านการพัฒนาที่มีประสบการณ์มากขึ้นจากทั้งพี่ชายและเพื่อนร่วมห้อง มิฉะนั้น ฉันไม่เคยทำสำเร็จทันวันเกิดหลานชายมาก่อน

อย่างไรก็ตาม โค้ดที่เรียกว่า "ขั้นสุดท้าย" ซึ่งถูกโอนไปยัง Arduino ยังคงมีข้อบกพร่องอยู่มากมาย และค่อนข้างตรงไปตรงมา โชคดีที่เราไม่ได้พัฒนาโค้ดสำหรับยานอวกาศจริง ดังนั้นในกรณีนี้ โค้ดก็เพียงพอแล้ว:)

โค้ดนี้ยังไม่ได้รับการจัดทำเป็นเอกสารเป็นอย่างดี และเนื่องจากเราเคยทำงานกันสามคนในเรื่องนี้ การพยายามแก้ให้หายยุ่ง อาจเป็นการทดลองเล็กน้อย แม้แต่สำหรับฉัน

ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด รหัสจะถูกแนบและ - ไขว้นิ้ว - จะยังคงใช้งานได้ ถ้าคุณลองแล้วเมื่อใด:)

ขอขอบคุณที่ติดตาม - ฉันหวังว่าคุณจะสามารถใช้บางสิ่งในบทช่วยสอนนี้ได้อย่างน้อย

เนื่องจากนี่เป็นคำสั่งสอนครั้งแรกของฉัน ฉันจึงยินดีที่จะรับฟังความคิดเห็นของคุณและรับคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุง (และในอนาคต)

เพลิดเพลินกับวิดีโอของโปรเจ็กต์สุดท้ายและมีความสุขในการทำ:D

/ นีลส์ aka. นิลฟิสเกน

ขั้นตอนที่ 11: การระบุแหล่งที่มา

ตลอดหลักสูตรการออกแบบแผงควบคุม ฉันได้ใช้สื่อโอเพนซอร์ซที่หลากหลาย ส่วนใหญ่เป็นกราฟิกประเภทต่างๆ ผู้สร้างสิ่งเหล่านี้ต้อง (และควร) ถูกกล่าวถึง:

จากไซต์ที่ยอดเยี่ยม TheNounProject ฉันใช้ไอคอนต่อไปนี้:

• "บูม" โดย VectorBakery (CC BY)
• "การสั่นสะเทือนของเสียง" โดย Symbolon (CC BY)
• "การระเบิด" โดย Oksana Latysheva (CC BY)
• "เพนตากอนอันตราย" โดย Blackspike (สาธารณสมบัติ)
• "อาณาจักรกาแลคซี" โดย Franco Perticaro (CC BY)
• "Laser Beam" โดย Ervin Bolat (CC BY)
• "ดาวเสาร์" โดย Lastspark (CC BY)
• "ไฟฟ้า" โดย Hea Poh Lin (CC BY)

ฟอนต์ที่ใช้คือ

"Oilrig" โดย Checkered Ink (ดูใบอนุญาตที่นี่)

นอกจากนี้ ขอขอบคุณ "นักกวดวิชา" คนอื่นๆ ทุกคนที่คอยให้คำแนะนำ เทคนิค และประสบการณ์ของคุณโดยไม่คิดค่าใช้จ่าย และให้ทุกคนได้สนุกไปกับมัน ถ้าไม่มีคุณ ผมก็ไม่สามารถสร้างโครงการแบบนี้ได้

รองชนะเลิศอันดับ 1 ผู้เขียน