ไม้กายสิทธิ์ไมโครบิต! (ระดับกลาง): 8 ขั้นตอน

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

"เทคโนโลยีขั้นสูงใด ๆ ที่เพียงพอก็แยกไม่ออกจากเวทมนตร์" (อาเธอร์ ซี. คลาร์ก). ตกลงใช่มันเป็น! รออะไร มาใช้เทคโนโลยีสร้างเวทย์มนตร์ในแบบฉบับของตัวเองกันเถอะ!!

โปรเจ็กต์นี้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ micro:bit สองตัว พัดลมระบายความร้อนในครัวเรือน และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กสองสามชิ้นเพื่อสร้างไม้กายสิทธิ์ของเราเอง ฉันเลือกใช้ท่าทาง Wingardium Leviosa แต่คุณสามารถปรับโครงงานนี้เพื่อร่ายคาถาอื่นได้อย่างแน่นอน!

โปรดทราบว่านี่เป็นโครงการระดับกลางเนื่องจากเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟสูง ใช้มาตรการด้านความปลอดภัยที่เหมาะสมและมีผู้ใหญ่อีกคนอยู่ใกล้ ๆ เสมอ

ความยาก: ระดับกลาง

อ่านเวลา: 15 นาที

สร้างเวลา: ~ 1 ชม

ค่าใช้จ่าย: ~ $40

เสบียง

• ไม้กายสิทธิ์!

  คุณสามารถซื้อไม้กายสิทธิ์แบบกำหนดเองหรือสร้างสรรค์และสร้างของคุณเองได้

• ขนนก (สำหรับลอย!)
• ถุงมือ (สำหรับซ่อนตัวควบคุม micro:bit wand)

• พัดลมระบายความร้อนในครัวเรือนหนึ่ง (1) ตัว (4A หรือน้อยกว่า)

  เราไม่ดัดแปลงพัดลมระบายความร้อน ดังนั้นควรซื้อพัดลมที่คุณมีอยู่ในบ้านหรือยืมจากคนที่ชื่นชอบ

• สายต่อหนึ่ง (1) เส้น

  เราจะแก้ไขสายไฟต่อ ดังนั้นใช้สายเสริมที่คุณไม่ต้องการหรือซื้อสายราคาถูก

• สอง (2) micro:bits

• ก้อนแบตเตอรี่ micro:bit สอง (2) ก้อนและแบตเตอรี่ AAA สอง (2) ก้อน

  หากคุณได้รับชุด micro:bit Go จะมาพร้อมกับชุดแบตเตอรี่และแบตเตอรี่:)

• สาย microUSB สอง (2) เส้น

• หนึ่ง (1) PCB

  ของฉันมีขนาด 2 ซม. x 8 ซม. PCB ที่คล้ายกันหรือใหญ่กว่าจะใช้งานได้ (แต่อย่าใช้เขียงหั่นขนมเพราะไม่สามารถรองรับกระแสไฟสูงได้)

• รีเลย์โซลิดสเตตหนึ่ง (1) (JZC-11F)

  รองรับอินพุต 5Vdc และเอาต์พุต 220/250 Vac และ 5A คุณสามารถใช้รีเลย์อื่นได้ตราบเท่าที่สามารถสลับได้

• ทรานซิสเตอร์ NPN หนึ่ง (1) ตัว
• หนึ่ง (1) ไดโอด
• ตัวต้านทาน 100 โอห์มหนึ่ง (1) ตัว
• คลิปจระเข้สาม (3) ตัว
• สายจัมเปอร์สาม (3) เส้น 22 เกจ
• สายจัมเปอร์สอง (2) เส้น 14 เกจ (พิกัด 5A ขั้นต่ำ)
• ท่อหดความร้อน (~ 4"/20 ซม.)

ขั้นตอนที่ 1: มายากล? อะไร?! ยังไง??

ฉากหนึ่งที่ฉันโปรดปรานจากหนังสือแฮร์รี่ พอตเตอร์เล่มแรกคือตอนที่เฮอร์มอยน์ทำขนนกลอยด้วยคาถา Wingardium Leviosa คาถาง่ายๆ นี้รวบรวมแก่นแท้ของสาเหตุที่เรารักเวทมนตร์: เพียงแค่สะบัดข้อมือและคำพูดเพียงไม่กี่คำ เราก็สามารถสร้างสิ่งน่าประหลาดใจ (และน่าประทับใจ) ให้เกิดขึ้นได้ในทันที

แม้ว่าเราจะไม่มีเวทมนตร์แบบนั้นจริงๆ แต่เราก็มีเทคโนโลยีที่บางครั้งดูน่าอัศจรรย์ แบบนั้นนับ! เพื่อเลียนแบบฉากโปรดของฉัน ฉันต้องการลอยขนนก เราจะย้ายขนนกจากระยะไกลในชีวิตจริงได้อย่างไร? มีลม!!

หลังจากสร้างโปรเจ็กต์เวอร์ชันเริ่มต้นแล้ว ฉันไม่พอใจ 100% ฉันต้องการบรรลุสถานะวิซาร์ดระดับเฮอร์ไมโอนี่! ดังนั้นฉันจึงออกแบบรุ่นที่สองที่สามารถเปลี่ยนพลังงานให้กับพัดลมขนาดใหญ่ในบ้านได้

รุ่นนี้ใช้โซลิดสเตตรีเลย์เพื่อสลับไฟ AC ด้วยทริกเกอร์ DC คุณสามารถเลียนแบบการออกแบบของฉันหรือสร้างเองได้ดีกว่า! มีรูปแบบต่างๆ มากมายสำหรับโปรเจ็กต์นี้ที่คุณสามารถสร้างได้ด้วยเฟรมเวิร์กพื้นฐานนี้ ค้นหาคาถาที่สร้างแรงบันดาลใจให้คุณ และทำให้มันมีชีวิต!

บทช่วยสอนนี้จะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการดังต่อไปนี้:

1. เขียนโค้ดแบบบล็อคอย่างง่ายสำหรับคอนโทรลเลอร์ micro:bit wand

2. สร้างวงจรเพื่อสลับพลังงานสำหรับพัดลมโฮสโฮลด์ 12V, 4A

3. เขียนโค้ดตามบล็อกอย่างง่ายสำหรับเครื่องรับเวทย์มนตร์ที่ถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณวิทยุ (aka Bluetooth)

ขั้นตอนที่ 2: เขียนโค้ด: Wand Controller

เริ่มต้นด้วยไม้กายสิทธิ์ของเรา! เรากำลังใช้การเข้ารหัสแบบบล็อกผ่านเว็บไซต์ Make Code แต่ถ้าคุณมีประสบการณ์ในการเขียนโค้ด คุณยังสามารถตั้งโปรแกรม micro:bit โดยใช้ micropython หรือ C++ ในสภาพแวดล้อมการเข้ารหัส fav ของคุณได้ (เช่น Idle, Visual Studio Code เป็นต้น)

ขั้นตอนที่ 1: ในบล็อก On Start ให้ตั้งค่าหมายเลข Radio Group เราจะใช้หมายเลขเดียวกันสำหรับเครื่องรับเวทย์มนตร์ micro:bit

ขั้นตอนที่ 2: ตัดสินใจว่าคุณต้องการให้ไม้กายสิทธิ์ของคุณกระตุ้นการกระทำอย่างไร

micro:bit มีมาตรความเร่งแบบ 3 แกน เราจะใช้สิ่งนี้เพื่อตั้งค่าทริกเกอร์ท่าทางสัมผัส

วิธีแก้ปัญหาด่วน: ใช้บล็อก "เมื่อเขย่า"!

โซลูชันที่ใช้ท่าทางสัมผัสที่ซับซ้อนมากขึ้น:

สำรวจว่ามาตรความเร่งทำงานอย่างไรโดยพิมพ์ไปที่พอร์ตอนุกรมที่มีบล็อก "ค่าเขียนแบบอนุกรม" (ในหัวข้อขั้นสูง) เปิด Arduino IDE Serial Monitor เพื่อสังเกตเอาต์พุต micro:bit ขณะที่คุณทำท่าทางสัมผัส ใช้การสังเกตของคุณเพื่อตั้งค่าทริกเกอร์ (รหัสหมายเลข 2)

ตัวอย่างใน Code No. 2 คือความพยายามของฉันในท่าทาง Wingardium Leviosa: หวดแล้วสะบัด! (ลงในทิศทาง z และซ้ายในทิศทาง x) ใช้ตามที่เป็นหรือเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับท่าทางเวทย์มนตร์ที่คุณชอบ!

เคล็ดลับที่เป็นประโยชน์:

(1) เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลข้อมูลได้เร็วมาก บล็อกการหยุดชั่วคราวทำให้เรามีเวลาทำท่าทางส่วนแรกให้เสร็จก่อนที่ micro:bit จะตรวจสอบส่วนที่สอง

(2) ฉันเพิ่มป้ายกำกับแกนบน micro:bit เพื่อให้สามารถหาวิธีการเคลื่อนไหวที่ถูกต้องสำหรับคาถา Wingardium Leviosa ได้ง่ายขึ้น - แนะนำสิ่งนี้อย่างแน่นอน!

ขั้นตอนที่ 3: ใช้ท่าทางสัมผัสเพื่อส่งหมายเลขวิทยุ (หรือสตริง ให้สม่ำเสมอ)

พบบล็อก "สายส่งวิทยุ" และ "หมายเลขส่งวิทยุ" ในชุดบล็อก "วิทยุ"

ขั้นตอนที่ 4: ดาวน์โหลดและบันทึกโค้ดลงใน micro:bit!

ขั้นตอนที่ 3: สร้างมัน: ตัวรับเวทย์มนตร์! (1/2)

หยิบ micro:bit อันที่สอง, PCB ของคุณ, หัวแร้งและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด!

ภาพรวมโดยย่อ: เรากำลังใช้ไฟออก micro:bit 3.3V เพื่อทริกเกอร์ด้าน DC ของรีเลย์ วงจรจะเสร็จสมบูรณ์เมื่อพิน micro:bit P0 เปิดสวิตช์ทรานซิสเตอร์ NPN ขั้นตอนที่ 1: ประสานรีเลย์และทรานซิสเตอร์กับบอร์ด PCB ของคุณ

ขั้นตอนที่ 2: ประสานไดโอดข้ามหมุดไฟ DC ของรีเลย์เพื่อป้องกัน micro:bit จากแรงดันไฟฟ้าจรจัดเมื่อสวิตช์คอยล์รีเลย์ ด้านลบของไดโอด (เส้นสีเทา) ควรเชื่อมต่อกับรีเลย์ DC พลังงานบวกในพิน

ขั้นตอนที่ 3: บัดกรีสายจัมเปอร์หนึ่งเส้นเข้ากับรีเลย์ DC ขาเข้าพลังงานบวก เชื่อมต่อคลิปจระเข้ระหว่างสายนี้กับแผ่นเอาต์พุต micro:bit 3.3V

ขั้นตอนที่ 4: ประสานสายจัมเปอร์อื่นระหว่างพินรีเลย์ DC power out (GND) กับพินตัวสะสมทรานซิสเตอร์

ขั้นตอนที่ 5: ประสานสายจัมเปอร์ที่สามเข้ากับพินอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ เชื่อมต่อคลิปจระเข้ระหว่างสายนี้กับไมโคร:บิต GND pad

ขั้นตอนที่ 6: ประสานตัวต้านทานของคุณกับพินฐานทรานซิสเตอร์ เชื่อมต่อคลิปจระเข้ระหว่างปลายอีกด้านของตัวต้านทานและแผ่น micro:bit P0

ขั้นตอนที่ 4: สร้างมัน: ตัวรับเวทย์มนตร์! (2/2)

ขั้นตอนที่ 7: ถอดฉนวน 1/2 (2 ซม.) ออกจากสายเกจ 14 ทั้งสองด้าน บัดกรีสายหนึ่งเส้นกับพินรีเลย์ NO (ปกติเปิด) และอีกสายหนึ่งเข้ากับพินรีเลย์ COM (หรือคอยล์ 2)

ขั้นตอนที่ 8: ตัดสายต่อที่ด้านเดียวเท่านั้น และถอดฉนวน ~ 1/2 (2 ซม.) ออกจากด้านข้างของลวดที่ตัด

ขั้นตอนที่ 9: หยิบลวดเกจ 14 เส้นแล้วเลื่อนท่อหดความร้อนลงบนลวดแต่ละเส้น

ขั้นตอนที่ 10: จัดเรียงปลายด้านหนึ่งของสายเกจ 14 เส้นเข้ากับปลายด้านหนึ่งของสายต่อจากนั้นบิดโลหะเข้าด้วยกัน ยึดท่อหดความร้อนด้วยสิ่งที่คุณโปรดปราน แหล่งความร้อน (เช่น ไฟแช็ก ไดร์เป่าผม ฯลฯ) ทำซ้ำสำหรับสายไฟอื่นๆ และท่อหดความร้อน

หมายเหตุ: การวางแนวของสายไฟ AC ไม่สำคัญ

ขั้นตอนที่ 5: ตั้งรหัส: ตัวรับเวทย์มนตร์

ถึงเวลาเข้ารหัสผู้รับเวทย์มนตร์ของเราแล้ว!

ขั้นตอนที่ 1: ตั้งค่า Radio Group เป็นหมายเลขเดียวกันกับ Wand Controller ขั้นตอนที่ 2: ดึงบล็อก "ที่ได้รับจากวิทยุ" และตั้งค่าเป็น "receivedNumber" (หรือ "receivedString" หากคุณใช้สำหรับ Wand Controller)

ขั้นตอนที่ 3: ลากบล็อกซ้ำไปที่บล็อก "ที่ได้รับวิทยุ" แล้วสลับเพื่อทำซ้ำ 2 - 4 ครั้ง

ขั้นตอนที่ 4: (ไม่บังคับ แต่แนะนำ) แสดงไอคอนบน micro:bit เพื่อแจ้งให้คุณทราบว่าได้รับสตริงหรือไม่

สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งหากคุณกำลังแก้ไขข้อบกพร่อง

ขั้นตอนที่ 5: เปิด Digital Pin 0! (หรือที่เรียกว่า "พินเขียนดิจิทัล P0" ถึง 1)

บล็อกนี้อยู่ภายใต้บล็อก "พิน" ใต้แท็บขั้นสูง

ขั้นตอนที่ 6: หยุดชั่วคราวสักครู่

ผมเลือก 2 วินาที จะเก็บไว้หรือปรับตามต้องการก็ได้

ขั้นตอนที่ 7: ปิด Digital Pin 0 ("digital write pin P0" ถึง 0) และจอแสดงผล micro:bit

ขั้นตอนที่ 8 (ไม่บังคับ แต่แนะนำ): เพิ่มทริกเกอร์สำรองโดยใช้ปุ่ม micro:bit A สำหรับการทดสอบและการดีบัก:)

โว้ว! ดาวน์โหลดโค้ดลงใน Magical Receiver micro:bit และเราพร้อมสำหรับพร็อพวิเศษแล้ว!

ขั้นตอนที่ 6: ทดสอบและแก้ไขข้อบกพร่อง

และตอนนี้สำหรับส่วนโปรดของเรา: การทดสอบ!!

เพิ่มพลังให้ micro:bits ของคุณ (ผ่านแบตเตอรี่หรือ microUSB) เสียบสายต่อและเสียบพัดลมเข้ากับสายไฟต่อ จากนั้นเลื่อนตัวควบคุมไม้กายสิทธิ์ของคุณเพื่อตรวจสอบว่าตัวรับสัญญาณมหัศจรรย์เปิดพัดลม

เมื่อคุณทำการทดสอบเสร็จแล้ว ให้เคลือบส่วนต่อตัวรับเวทย์มนตร์ด้วยกาวร้อนเพื่อยึดเข้าที่ หากคุณต้องการวิธีแก้ปัญหาแบบถาวรเป็นพิเศษ ให้ใช้อีพ็อกซี่ (คุณสมบัติกันน้ำเป็นโบนัสที่ดี) แนะนำให้หลีกเลี่ยงการคลุม micro:bit ในกาว เพื่อให้คุณสามารถใช้สำหรับโครงการในอนาคตได้

ไม่ทำงานตามที่คาดไว้?

1. พลังเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดสำหรับผู้สร้างทุกระดับประสบการณ์ ตรวจสอบอีกครั้งว่าเสียบปลั๊กทุกอย่างแล้ว ใช้ทริกเกอร์ด่วน micro:bit controller เพื่อทดสอบว่าผู้รับแสดงไอคอน "ได้รับข้อความ"

2. พัดลมไม่ขยับ? เมื่อรีเลย์เปลี่ยน คุณจะได้ยินเสียงคลิก ใช้ทริกเกอร์ด่วนของตัวควบคุม micro:bit และฟังเสียง

ฉันสังเกตเห็นว่าก้อนแบตเตอรี่ micro:bit 2xAAA มีพลังงานไม่เพียงพอที่จะทริกเกอร์รีเลย์ ฉันลงเอยด้วยการใช้สาย microUSB แต่ก้อนแบตเตอรี่ 3xAAA ก็ควรทำเช่นกัน

3. ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อตรวจสอบความต่อเนื่องของข้อต่อบัดกรีของคุณ และหากจำเป็น ให้ป้อนแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวด DC ของรีเลย์

ขั้นตอนที่ 7: สร้างอุปกรณ์ประกอบฉากวิเศษของคุณ

ตอนนี้คุณได้ทดสอบและฝึกฝนความสามารถด้านเทคโนโลยีเวทย์มนตร์แล้ว คุณก็พร้อมที่จะสร้างอุปกรณ์ประกอบฉากเวทย์มนตร์ของคุณแล้ว! ใช้ถุงมือเพื่อซ่อนตัวควบคุม micro:bit wand + ก้อนแบตเตอรี่

สำหรับเครื่องรับเวทย์มนตร์: คุณต้องการวางขนนกไว้ที่ไหนและจะซ่อนพัดลมได้อย่างไร?

สำหรับการสาธิตของฉัน ฉันแค่ซ่อนพัดลมไว้นอกกล้อง (อย่าบอกนะว่า!!) แต่ถ้าคุณแสดงมายากลด้วยตัวเอง คุณสามารถสร้างกรงเพื่อซ่อนพัดลมได้ ฉันพบว่าตาข่ายหน้าจอทำงานได้ดีมากในการช่วยซ่อนชิ้นส่วนในขณะที่ยังคงปล่อยให้อากาศไหลผ่าน

ต้องการทำเวทมนตร์ประเภทอื่น ๆ หรือไม่? คุณสามารถสร้างอุปกรณ์ประกอบฉากประเภทต่างๆ ได้! การตั้งค่าเดียวกันนี้จะใช้เพื่อเปิดอุปกรณ์ AC ที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น ลำโพงหรือหน้าจอ เพียงให้แน่ใจว่าดึงกระแสสูงสุดน้อยกว่า 5A

ขั้นตอนที่ 8: ออกไปและมีมนต์ขลัง

ใช่แล้ว ระดับพ่อมด: ระดับกลาง!! ฝึกท่าทางของคุณเพื่อสร้างความประทับใจให้ทุกคน และแน่นอน สอนคนอื่นถึงวิธีทำเวทมนตร์แห่งเทคโนโลยีนี้!

แสดงความคิดเห็นหากคุณต้องการความช่วยเหลือ มีคำถาม หรือต้องการอวดผลงานสร้างสรรค์ของคุณ!

มีความสุขมากเพื่อน!