Dados arcoíris: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Esto hace una caja de juegos de dados con 5 dados hechos de LED smd en 5 colores. El software que lo maneja permite diferentes modos de juego con múltiples dados involucrados.

Un interruptor principal permite la selección de juegos y el lanzamiento de dados. Los interruptores individuales junto a cada dado permiten la selección o el control según el tipo de juego.

Los costos de construcción son muy modestos, pero requieren una buena cantidad de tiempo de construcción, un buen soldador y una mano firme.

La electrónica se basa en un módulo ESP8266 (ESP-12F) que ejecuta un servidor web que permite actualizaciones de firmware fáciles y la posibilidad de monitoreo / expansión de juegos.

La caja funciona con batería con una batería recargable y, como el consumo de corriente es bastante modesto, funcionará durante muchas horas con una sola carga.

Paso 1: Piezas y herramientas

Componentes

Se necesitan los siguientes componentes. Todos están disponibles en eBay.

1. Módulo de procesamiento wifi ESP-12F ESP8266. (1,50 €)
2. Batería 18650 y soporte (£ 3.00)
3. LED SMD x7 de rojo, azul, verde, amarillo, blanco (paquete de 20 de cada color 0,99 €)
4. Pulsador 6mm interruptores x6 (0,12 €)
5. Interruptor deslizante de encendido / apagado mini 8x4 mm (£ 0.10)
6. Módulo cargador de batería USB LIPO (0,20 €)
7. MOSFETS de canal n - AO3400 x6 (£ 0.20)
8. Regulador de baja caída de 3.3V - XC6203E (£ 0.20)
9. 220uF electrolítico (£ 0.15)
10. Resistencia 220R x5 (£ 0.05)
11. Resistencia 4K7 x 6 (0.06)
12. Placa prototipo con orificios laterales dobles aislados (0,50 €)
13. Cable de conexión flexible
14. Alambre de cobre esmaltado 32
15. Pines de cabecera 40 tiras de pines x3 (0,30 €)

Además se necesita un recinto. Diseñé una caja impresa en 3D para contener todo y permitir que los LED brillen. Esto está disponible en Thingiverse.

Instrumentos

1. Soldador de punta fina
2. Pinzas finas
3. Cortadores de alambre
4. Sierra de hack junior
5. Las limas de aguja son útiles
6. Pegamento de resina
7. Acceso a impresora 3D si usa el diseño de caja incluido.

Paso 2: descripción del circuito

El esquema muestra el módulo ESP-12F impulsando las matrices de 5 LED que forman los dados.

Cada dado está compuesto por 7 LED dispuestos en 3 pares (2 diagonales y medio) más un LED central único. Estos necesitan 4 pines GPIO para seleccionar los LED que se mostrarán. Las resistencias 220R se utilizan para determinar la corriente y 2 se utilizan en serie para el LED central para que la corriente sea la misma.

Los 5 dados están multiplexados por 5 líneas GPIO que controlan interruptores MOSFET. Solo se habilita un interruptor a la vez. El software permite 1 mseg por dado, por lo que el período de actualización general es de 200 Hz y no hay parpadeo.

5 interruptores están asociados con cada dado. Como el GPIO es limitado, estos se leen utilizando las mismas líneas que se utilizan para multiplexar el dado. Durante la secuencia multiplex, estas líneas de control se configuran como entradas con pull ups y se lee el estado de los interruptores. Luego se devuelven a las salidas para el resto de la secuencia de multiplexación.

La línea GPIO16 lee un sexto interruptor para el control general. Esto solo puede tener un tirón hacia abajo para que el interruptor esté conectado a 3.3V. Se lee bajo cuando el interruptor está abierto y alto cuando está cerrado.

Paso 3: Construcción del DIe

Esta es la parte del trabajo que consume más tiempo y necesita cuidados.

Cada dado se construye en una pieza de tablero de prototipos cuadrado de 6 orificios x 6 orificios. El primer paso es cortar 5 de estos de una tabla con una mini sierra para metales. Trate de dejar el menor límite posible fuera de los agujeros.

La siguiente etapa es agregar 2 encabezados de 6 pines en cada lado, y 2 juegos de 3 pines aislados junto a estos, y luego un par adicional en el medio. Estos son los que contendrán los LED SMD. Me parece bueno quitar los 2 pines no utilizados de cada una de las columnas exteriores. La parte superior de la placa donde se van a montar los LEDS debe tener los pines del cabezal cortados de modo que sobresalga aproximadamente 1 mm. Trate de mantenerlos todos nivelados. Esto permite que los LED sobresalgan por encima de la superficie del tablero.

Los 7 LED SMD ahora están soldados en la parte superior de cada par de pines. Esta es la parte más complicada de la construcción general, pero no toma mucho tiempo después de un poco de práctica. La técnica que utilicé fue estañar la parte superior de la mitad de los pines para que ya hubiera algo de soldadura. Luego, sosteniendo el LED con unas pinzas, derrita la soldadura nuevamente y ejecute el LED en él. No se preocupe demasiado por la calidad de la articulación en esta etapa. Más importante es conseguir que la alineación del LED sea lo mejor posible, horizontal y entre los pines. Una vez que un LED está en su lugar, se puede soldar correctamente en el otro extremo a su pin y luego soldar la primera unión si es necesario.

La polaridad de los diodos debe ser la correcta. Organizo todos los pines exteriores del cabezal para que se conecten a los ánodos. El LED central hice la misma orientación que la columna de la izquierda (visto de frente y con la fila de repuesto en la parte inferior. Los diodos tienen una marca tenue en el cátodo, pero también es bueno verificar con un medidor. en realidad se encienden cuando se usa el rango de resistencia (digamos 2K) y el cable rojo en el ánodo y el negro en el cátodo. Permanecen apagados al revés. Este también es un buen método para verificar los colores si se mezclan.

Una vez que se montan los LED, se puede completar el resto de la placa.

En la parte inferior del tablero.

1. Conecte todos los cátodos juntos usando un alambre delgado de una sola hebra sin aislamiento.
2. Suelde el mosfet con el pasador de drenaje conectado a la cadena del cátodo
3. Conecte la fuente del mosfet a su pin de encabezado, que eventualmente será 0V
4. Conecte la puerta a través de una resistencia 4K7 a su pin de encabezado. Es bueno enraizar esto a través de otro orificio inferior como se muestra, ya que aquí es donde se conectará el interruptor.

En la parte frontal de la placa, conecte en forma cruzada los 3 pares de ánodos.

1. Utilice alambre esmaltado para soldar para mantener el perfil bajo.
2. Pre-estañe un extremo de cada cable
3. Sueldelo a un ánodo.
4. Enrutelo y córtelo a la medida.
5. Pre-estañe y suelde al par de ánodo correspondiente.

En este punto es bueno hacer una prueba preliminar de cada dado usando el multímetro. Con el cable negro en los cátodos comunes (drenaje Mosfet), el cable rojo se puede mover a los 3 pares de ánodo y al ánodo único. Los LED correspondientes deben encenderse.

Paso 4: Construcción de la caja

Esto supone que se está utilizando la versión de caja impresa en 3D. La caja tiene sangrías para cada dado y cada LED. La capa inferior debajo de cada LED es muy delgada (0,24 mm), por lo que con plástico blanco permite que la luz brille muy bien y actúa como difusor. Hay cortes para todos los interruptores y punto de carga. La batería tiene su propio compartimento.

Primero monte los 6 mini interruptores de botón y el interruptor deslizante en su lugar. Asegúrese de que estén al ras con el exterior. Los interruptores de botón tienen dos pares de contactos conectados en paralelo. Oriéntelos de modo que los contactos de conmutación estén adyacentes a su matriz. Use un poco de resina de fraguado rápido para fijar en su lugar.

Ahora monte la batería y su caja en el espacio provisto. Debe quedar bastante ceñido, pero use un poco de pegamento si es necesario.

Pegue el cargador LIPO en la pared provisto con micro USB accesible a través de su orificio.

Complete el cableado de alimentación básico conectando la tierra de la batería a través de todos los interruptores de botón y la conexión LIPO B- y dejando una cola de cerdo para la conexión a la electrónica. La batería + debe ir al B + en el cargador LIPO y al interruptor deslizante. El otro lado del interruptor deslizante debe ir al sexto interruptor y una cola de cerdo para la electrónica. Asegúrese de que el interruptor deslizante esté en la posición de apagado y aísle temporalmente las colas de cerdo. ¡No querrás cortar la batería!

Suelde dos colas de cerdo cortas sin aislamiento en cada uno de los 5 interruptores de dado. Estos deben ser un poco flexibles.

Coloque y asegure cada una de las matrices en su posición soldando las dos trenzas del interruptor en la placa de matriz, asegurándose de que el 0V del interruptor esté conectado a la fuente del mosfet / punto 0V y el lado vivo del interruptor a través de la puerta 4K7 / mosfet. Los LED de la placa deben encajar en los huecos de la carcasa y los cables del interruptor deben ser suficientes para mantener el troquel en su posición.

A continuación, conecte todos los ánodos comunes de los 5 dados. Esto se hace más fácil porque las conexiones del par de diodos están disponibles en ambos lados del dado, pero tenga en cuenta que están cruzadas en las diagonales. No se confunda con el cable rojo en la imagen que aparentemente va al troquel. Es solo la coleta y no está conectada a nada en esta etapa.

Maquillaje ESP-12F

Tenga en cuenta que es posible que desee programar el módulo ESP-12F antes de montarlo. Una vez que se ha flasheado, todas las demás actualizaciones se pueden realizar mediante wifi OTA.

Componga el regulador de 3.3V con un poco de tarjeta prototipo sobrante. Esto solo tiene el regulador LDO y el condensador de desacoplamiento. Aunque la disipación de energía es muy baja, sueldo algunos de los contactos para que actúen como un disipador de calor para el dispositivo. Dos cables pueden sobresalir y hacer una conexión directa al 3.3V / 0V del ESP-12F.

Suelde los cables en los pines GPIO para las 5 líneas múltiplex y el interruptor 6. Las 4 líneas del controlador de ánodo LED necesitan las resistencias de la serie 220R / 440R en línea. Se pueden usar resistencias de orificio pasante pequeñas en el ESP-12F para esto o lo hice con SMD solo apilado en los orificios, lo que también es bastante robusto.

Finalmente, conecte las líneas de multiplexación a los pines del cabezal de la matriz individual y las líneas del controlador de ánodo a su correspondiente cadena de margarita.

Paso 5: software

El software para esto se basa en el entorno Arduino ESP8266. Está disponible en github.

Código disponible aquí

Hay una biblioteca diceDriver que proporciona las funciones de bajo nivel que se utilizan para multiplexar los LED y leer los interruptores. Esto es impulsado por interrupciones, por lo que una vez que se establecen los valores de los dados, se mantiene automáticamente.

El tiempo total se divide en un intervalo de 1 mseg por dado. El período dentro de este 1 mseg que los LED están encendidos se puede configurar para cada matriz de forma independiente. Esto permite que la iluminación se equilibre entre los diferentes colores y también permite la atenuación y el destello como parte del control del juego.

La biblioteca también lee los conmutadores de dados como parte del múltiplex y tiene las rutinas para "lanzar" uno o más dados en paralelo.

El boceto utiliza la biblioteca para proporcionar una selección de modos de juego de dados y ejecutar estos juegos. También proporciona funciones de mantenimiento para configurar wifi inicialmente, para descargar OTA nuevo firmware y para proporcionar algunas funciones web básicas para probar y verificar el estado del dispositivo.

El software está compilado en un IDE de Arduino. Además del ino, utiliza la biblioteca BaseSupport para proporcionar funciones básicas. Esto se configura en el archivo BaseConfig.h local. Se utiliza una contraseña predeterminada de 'contraseña' para conectarse a su configuración wifi. Es posible que desee cambiar eso por otra cosa. También puede configurarlo con credenciales wifi fijas si no desea utilizar la configuración integrada. Del mismo modo, existe la misma contraseña predeterminada para el proceso de actualización del firmware OTA que es posible que desee cambiar. La primera vez que el firmware debe cargarse a través de la conexión en serie al IDE de Arduino. Esto debe obedecer las reglas de flasheo normales con GPIO0 bajado durante el reinicio para ponerlo en modo serie flash. Esto se hace más convenientemente antes de que el módulo esté finalmente cableado, pero se puede hacer in situ si se colocan clips en los pines correspondientes.

Cuando el firmware se ejecuta por primera vez, no se conectará al wifi local y entrará automáticamente en un modo de configuración configurando una red de acceso propia. Puede conectarse a esto desde un dispositivo wifi (por ejemplo, un teléfono) y luego navegar hasta 192.168.4.1, lo que le permitirá seleccionar el wifi local real e ingresar su contraseña. Si está bien, se reiniciará y utilizará esta red.

OTA se realiza exportando binarios en el IDE de Arduino y luego navegando a ip / firmware donde ip es la ip de la caja cuando está conectado. Esto solicitará / buscará el nuevo binario.

Otras funciones web son

• setpower - establece la potencia para un dado (ip / setpower? dice = 3 & power = 50)
• setflash: establece el flash para los dados (ip / setflash? mask = 7 & interval = 300)
• setdice - establece un valor de dado (ip / setdice? dice = 3 & value = 2)
• parámetros: establece los parámetros del rollo (ip / parámetros? máscara = 7 y tiempo = 4000 e intervalo = 200)
• estado: devuelve los valores de los dados y cambia el estado

Paso 6: Juegos

El software permite la selección de juegos y la ejecución de juegos controlados por el interruptor principal.

Inicialmente, el sistema está en modo de configuración del juego y solo el primer dado muestra un '1'. Pasas por 12 modos de juego diferentes presionando brevemente este botón. El primer dado va de 1 a 6, y luego se queda en 6, mientras que el segundo dado muestra de 1 a 6.

Para seleccionar un juego en particular, mantén presionado el botón (> 1 segundo) y esto lo coloca en el modo de ejecución del juego.

Dentro de un juego, una tirada normalmente se inicia con una pulsación corta de este interruptor. PARA volver al modo de selección de juego desde el modo de ejecución, haga una pulsación larga de este interruptor y luego mostrará el número de juego como antes y permitirá una mayor selección.

Actualmente se definen 9 modos de juego con 3 de repuesto.

Los juegos 1 a 5 son simples tiradas de ese número de dados. Cada lanzamiento simplemente lanza todos los dados. Los cambios de dados no tienen ningún efecto en estos Juegos.

El juego 6 es un número dinámico de dados. Presione uno de los interruptores de dados para seleccionar el número de dados y luego el interruptor principal para lanzar los dados. El número de dados se puede cambiar antes de cada lanzamiento.

El juego 7 es una tirada de varios tiros. Los 5 dados están involucrados. Una pulsación del interruptor principal lanza todos los dados. Al presionar cada interruptor de troquel, parpadea. Cuando se presiona el interruptor principal, solo rodará el dado parpadeante, excepto que si ninguno parpadea, todo rodará. Esto es como dados de póquer o Yahtzee. Tenga en cuenta que no se aplica la cantidad de lanzamientos permitidos. Eso depende de la integridad del jugador.

El Juego 8 es como el Juego 7, excepto que se usa tenue para indicar que el dado seleccionado no parpadea.

El juego 9 usa los interruptores de dados para determinar las tiradas. Si se selecciona uno de los 3 primeros, esto determina el número de dados a tirar (1, 2 o 3). Luego, si se presiona uno de los 2 interruptores inferiores, la fila superior se mantiene y esto selecciona el número de dados a tirar en la fila inferior (1 o 2). Esto se usa en juegos como Risk.