Recuadro Un escape de cuarentena (el aburrimiento): 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este proyecto ha sido mi proyecto personal de cuarentena de Arduino. Trabajé en él de manera constante durante las primeras semanas en cuarentena, pero luego tuve algunos problemas con el uso de servomotores que no pude resolver fácilmente, así que lo dejé a un lado durante algunas semanas. Pero ahora, con nuestro estado comenzando a abrirse de nuevo, decidí: No más postergaciones; ¡Es hora de que termine esto!

Soy programador de computadoras y consultor de bases de datos durante el día, pero me fascinan las salas de escape y los rompecabezas. Aunque no tengo interés en construir proyectos de Arduino que satisfagan necesidades que ya se han abordado comercialmente (¿Por qué debería construir una luz nocturna con sensor de luz cuando puedo comprar una por un par de dólares en la tienda?), Cuando decidí construir la mía propia sala de escape de cosecha propia para amigos a fines del año pasado, aprender a usar un Arduino en rompecabezas personalizados de sala de escape de repente se convirtió en algo que me interesó. Dicho esto, no soy en absoluto un ingeniero eléctrico, y estoy aprendiendo a soldar y usar componentes eléctricos correctamente ¡A menudo ha sido un desafío! ¡Gracias a Dios por la gran cantidad de ejemplos y documentación de Arduino en Internet!

Así que una semana antes de que cerraran Carolina del Sur. Estaba recorriendo los pasillos de mi tienda Goodwill local y me encontré con una caja de madera con estantes, una puerta y algunos ganchos. No me quedó claro de inmediato para qué estaba diseñada la caja, pero pensé que con un Arduino en ella, podría ser un buen accesorio en la sala de escape casera que estaba planeando para algunos amigos en un futuro cercano. Sin embargo, después de que lo llevé a casa, finalmente lo reconocí por lo que era: una estación de carga / correo / llave de gran tamaño. Una semana después de ese viaje de compras, nos dijeron que "nos quedáramos en casa" y volví a mirar la caja. Pensé que tal vez podría llegar a ser más de lo que había pensado originalmente. Pensé que con todos los lados y compartimentos separados, tal vez podría convertirse en una caja de rompecabezas de varios pasos que podría compartirse con amigos o niños durante la cuarentena en lugar de una sala de escape real de contacto cercano. Dado que la caja en sí es básicamente tablero de partículas con un bonito acabado, quería diseñar algo que requiriera alteraciones mínimas en la caja para que no necesitara retoques o pintura para cubrir agujeros o rayones. Por lo tanto, necesitaba que mis rompecabezas funcionaran con la arquitectura existente de los lados de la caja. También quería diseñar suficientes rompecabezas para sentir que todos los lados de la caja estaban involucrados en al menos un rompecabezas. Así que lo miré durante un par de días e hice una lluvia de ideas … En cada sección a continuación, compartiré mis pensamientos iniciales, planes y soluciones definitivas para los distintos lados de la caja. La última sección sumará la secuencia de reproducción de principio a fin y proporcionará mi código Arduino. Al final, pude meter 8 acertijos distintos en la caja, que sentí que era un número decente para una caja más pequeña.

Con suerte, si este es el tipo de cosas que le interesan, mis notas e imágenes pueden darle algunas ideas para diseñar las suyas propias.

Suministros

Varios componentes de Arduino que incluyen:

Placa ELEGOO MEGA 2560 R3 (fuera de la marca Arduino Mega)

Pestillo Solonoide de 6 voltios

2 o 3 sensores de pasillo sin enclavamiento

3 bombillas LED UV de 10 mm

2 láseres rojos

Cadena de luces LED VISDOLL WS2801 Pixel (direccionables individualmente)

3 interruptores de botón (interruptores sin bloqueo impermeables de 12/17 mm)

Reproductor de mp3 HiLetgo Mini (DFPlayer)

Altavoz económico

6 fotorresistores / resistencias dependientes de la luz de 5 mm

Módulo de relé Tolako de 5 voltios

Sensor de peso de celda de carga digital AuBreey 5Kg

Cargador Anker PowerCore (para encender luces y arduino)

Batería de 9 voltios (para alimentar solonoide)

Alambre (según sea necesario)

Adaptadores (según sea necesario)

Cables de puente (según sea necesario)

Placas de PCB (según sea necesario)

Varias resistencias (según sea necesario)

Otros suministros:

Cerraduras de combinación pequeñas

Bolsas pequeñas con cremallera (que se pueden cerrar con candados en la parte superior)

Película plástica de diferentes colores u tinieblas

Espejos pequeños tipo dentista, telescópicos y pivotantes

Arandelas y Tuercas

Bolígrafo UV (tinta invisible)

Pequeña ficha o personaje utilizado para sostener el imán (utilicé un recipiente de bálsamo labial vacío con forma de zorro)

Enroscarse

Imanes de tierras raras

Papel

Trozo de tela

Trozos de madera

Paso 1: El lado de los ganchos de la caja

Mi caja contenía un lado con dos ganchos. Podría haberlos quitado por completo, pero como se mencionó, la caja en sí era de madera aglomerada y estaba tratando de mantenerla lo más libre de cicatrices posible. Entonces, ¿para qué se pueden usar los ganchos laterales? La respuesta obvia fue colgarles algo. Pero, ¿cómo se podía convertir algo colgando de ellos en un rompecabezas? Decidí que podría ser una especie de rompecabezas de peso. Originalmente, planeé conectar cada gancho a una báscula individual, pero después de investigar los sensores de peso y tensión, me di cuenta de que probablemente no tenía espacio para dos sensores en la caja y solo usar uno haría que la programación y el trabajo eléctrico fueran mucho más simples. Entonces, aunque sabía que solo uno de los ganchos funcionaría, no quería que el jugador se diera cuenta de eso. Planeé hacer varios artículos de varios pesos. El jugador tendría que usar algo de lógica o conjeturas para descubrir cómo dividir estos elementos de manera uniforme entre los dos ganchos. Hubiera sido bueno tener pequeños personajes o artículos de metal lindos pero pesados en los collares, pero tomé una ruta barata y me conformé con varias arandelas y tuercas con hilo. Cada bucle de hilo de hardware está marcado con un peso en gramos. El jugador debe dividir el hardware en dos juegos pares y colgar cada juego en un gancho separado para resolver el rompecabezas. El sensor de peso que utilicé es un sensor de peso de celda de carga HX711 de 5 kg. Su rango de peso es probablemente demasiado grande para el trabajo, pero funciona lo suficientemente bien cuando se calibra. Me tomó un buen rato descubrir cómo colocar el sensor de peso en la caja para que un gancho pudiera tirar del sensor y pudiera registrar el peso. Finalmente se me ocurrió la configuración ilustrada. El lado estático del sensor está conectado a un bloque que se atornilla en el interior de la caja. El otro lado del sensor tiene un bloque más pequeño unido a su parte superior en el que se atornilla el gancho del exterior de la caja (hasta el final del lado de la caja). Esto requirió usar un tornillo más largo y hacer el orificio en el que inicialmente se atornilló firmemente el gancho desde el exterior mucho más grande para que el tornillo del gancho cediera un poco para que el sensor de peso pudiera detectar la tensión en él.

Desde el exterior, el gancho parece normal, pero se mueve lo suficiente como para ejercer algo de presión sobre el sensor de peso interior y dar una lectura precisa (cuando está calibrado).

Paso 2: El lado del bolsillo de correo alto de la caja

Para el lado de la caja que contiene un bolsillo alto para correo, analicé varias ideas. Finalmente decidí que quería usar láseres en algún lugar de la caja, y aquí es donde finalmente se colocaron. Como el compartimento alto está insertado, pude agregar dos láseres en la parte superior y dos fotorresistores en el lado izquierdo. El jugador debe determinar que necesita encontrar una manera (con espejos) para dirigir un láser a cada sensor simultáneamente. Además de darles a los jugadores dos espejos de mano, quería que los jugadores pudieran encontrar una manera de colocar los espejos individualmente que no requiriera usar ambas manos para sostener los espejos. Pensé en lo que podría funcionar para hacer esto durante mucho tiempo. Finalmente me di cuenta de que los espejos de dentista pivotantes podrían hacer lo que yo quería. Pensé que si sus ejes podían mantenerse quietos, sus funciones telescópicas y giratorias podrían usarse para dirigir los rayos láser al sensor de forma independiente.

Perforé un trozo de madera con una broca apenas por encima del diámetro del eje del espejo en un trozo de madera que puse en la parte inferior del bolsillo lateral. Por lo tanto, los espejos se mantienen en posición vertical mientras el jugador ajusta la cabeza para apuntar los láseres.

Los pequeños espejos telescópicos también tienen la ventaja de ser lo suficientemente cortos como para caber horizontalmente debajo de la parte superior del bolsillo, por lo que no es evidente de inmediato que haya espejos en el costado.

Paso 3: El lado frontal de la caja con estantes

El frente de la caja tenía dos estantes inclinados. Sabía que quería usar los dos estantes para diferentes rompecabezas.

Decidí que un rompecabezas usaría una luz negra para iluminar tinta UV invisible, y el otro rompecabezas usaría varios sensores de luz (fotorresistores) seguidos. Después de experimentar con una sola bombilla de luz ultravioleta que provenía del extremo de un bolígrafo de tinta invisible, encontré su haz de luz insatisfactorio. En su lugar, pedí bombillas más grandes (10 mm) y usé tres de ellas para iluminar el estante superior en el que había dibujado un diseño de rompecabezas de tangram tradicional con tinta UV. Conecté cada luz individualmente a un pin de salida de Arduino con una resistencia de 100K (el cableado en serie habría requerido más de los 5 voltios que estaba suministrando a mi Arduino). Sin que el jugador lo sepa, un sensor de pasillo (que detecta la presencia de un imán fuerte) está conectado a una resistencia y pegado en caliente a un lugar en particular detrás del panel posterior. Cuando se iluminan las luces negras, el jugador debe usar piezas de tangram de madera que se le han suministrado para completar el diseño del tangram. La pieza cuadrada del tangram tiene un imán de tierras raras incrustado y cuando se coloca en el lugar correcto (en la parte superior), el rompecabezas se completa. Al final, me complació cómo resultó este acertijo. Para el estante inferior, tuve la idea de crear un rompecabezas que requeriría que un jugador leyera algunas pistas y, a partir de ellas, colocara cuatro personajes en el orden correcto de izquierda a derecha. Pensé que podía crear personajes (recortados con mi Silhouette Cameo) que tuvieran ventanas de película transparente de varios tonos.

Sin saber demasiado sobre fotorresistores, pensé que si los personajes se colocaban en el orden correcto, sus películas afectarían de manera confiable las lecturas de luz en cada uno de los sensores de luz. Encontré varias películas de plástico de diferentes colores y las probé para determinar qué cuatro colores de película eran los más distintos entre sí. Pero esta idea funcionó mejor en teoría que en la actualidad.

Los sensores de luz no son en última instancia tan confiables, y descubrí que la más mínima diferencia en los ángulos instalados también afectaba en gran medida la lectura que daba cada sensor, incluso si la luz que brillaba sobre todos ellos era exactamente la misma. Dicho esto, estaba decidido a hacer que esto funcionara, y encontré una manera de ordenar los personajes y sus películas a través de los sensores que 1) nunca permitirían que el rompecabezas se resolviera por accidente y 2) se pudiera resolver de manera confiable en una habitación con suficiente luz en todo momento. Estos sensores de luz están cableados exactamente de la misma manera que los sensores usados con los láseres en el lado del correo alto (con una resistencia que divide la pata no positiva a un pin negativo y de entrada). Hay mucha documentación sobre cómo cablear estas cosas.

Debido a que no sabía cuánta luz habría alrededor cuando los jugadores intentaron este rompecabezas, en lugar de verificar valores específicos o diferencias entre las medidas, solo verifico que mi película más liviana tenga una lectura más alta que la siguiente película más liviana, y eso película tuvo una lectura más alta que la siguiente, y así sucesivamente.

Se muestran mis pistas de pedido, con referencias de Covid-19 por diversión. Otra cosa que inicialmente había esperado hacer con esta caja era tener algunos compartimentos ocultos sobre los estantes que se abrirían automáticamente cuando un jugador resolviera un rompecabezas para proporcionarle suministros para el siguiente rompecabezas. Hay una cantidad significativa de espacio encima de cada estante para hacer esto. Así que instalé dos paneles de bisagras e hice algunos experimentos al tratar de usar pequeños servomotores para abrir los paneles, pero no soy un ingeniero mecánico y simplemente no pude hacer que funcionara bien. Dejé el proyecto a un lado durante algunas semanas por la frustración.

Después de unas semanas, decidí que para poner fin a este proyecto, lo mejor era descartar la idea de mover puertas. Para resolver el problema de llevar suministros al jugador, se me ocurrió una solución mucho más simple que se describe en el Paso de la parte superior de la caja a continuación.

Paso 4: la parte superior de la caja

La parte superior de la caja tiene una tapa que se abre. Originalmente, planeé bloquear la tapa y solo hacer que la tapa se desbloquee y se abra cuando algún rompecabezas se haya completado con éxito. Pero después de que mi idea de los compartimentos secretos de apertura automática resultó demasiado difícil de implementar en un período de tiempo razonable, me di cuenta de que necesitaba una solución más simple. Decidí mantener la parte superior abierta y usarla para almacenar los "suministros" que el jugador recibiría al completar cada rompecabezas. Pero, ¿cómo podría limitar a los jugadores a solo los suministros que se suponía que debían recibir cuando completaran cada rompecabezas? Mi respuesta simple era tener bolsas pequeñas con candados. Cada vez que un jugador resuelve un rompecabezas que tiene una recompensa, se anuncia la combinación del candado correspondiente y el jugador puede probar los candados para averiguar qué bolsa puede abrir.

Esta fue una solución fácil y simplificó enormemente la mecánica de la caja sin comprometer demasiado la diversión de resolver acertijos. ¡Y me permitió finalmente terminar la caja! Ultimate, la parte superior de la caja también terminó almacenando una buena cantidad de componentes eléctricos de las luces, los botones y los láseres.

Paso 5: El lado de la puerta trasera de la caja

Siempre he pensado que la puerta trasera de la caja tendría el "premio" por resolver todos los acertijos de la caja. Sin embargo, resultó que hay tantos cables, cargadores y otros componentes eléctricos que no hay mucho espacio para mucho más. Para el rompecabezas de este lado, inicialmente pensé que me gustaría tener una rejilla de madera contrachapada que encajara en la parte posterior de la puerta a través de la cual una ficha con un imán en su base se abriría camino alrededor de un laberinto, pero no tenía forma. de cortar una rejilla de madera, y decidí que un laberinto en un pedazo de papel o tela podría funcionar igual de bien incluso si no se veía tan bien. Al final, ni siquiera hice un laberinto real. Acabo de hacer un camino simple usando vinilo termoadhesivo sobre un trozo de tela de lino. La tela se adhiere a la puerta con imanes (empotrados en la parte posterior de la puerta). El jugador mueve su ficha (que contiene un imán en la base) de "inicio" a "final" y en el proceso activa un sensor de pasillo para completar con éxito el rompecabezas y desbloquear la cerradura de solenoide en la puerta. (Para que sea un poco más difícil "hacer trampa" en [o ir directamente al final], iba a agregar un segundo sensor de pasillo en algún lugar de la ruta, pero como el camino es tan simple de todos modos, parecía exagerado.) Mi "ficha" es solo un viejo recipiente de bálsamo labial que tiene un imán de tierras raras en su base.

El solenoide funciona con una batería de 9 voltios y se conecta al Arduino a través de un relé de 5 voltios.

Aunque el rompecabezas es simple, es de esperar que el desafío para algunos jugadores sea que no sea evidente de inmediato qué se debe hacer con la tela, la ficha y los imanes cuando se encuentran en la bolsa de suministros.

Paso 6: luces, botones y sonidos

Sabía que quería que la caja del rompecabezas tuviera luces y sonidos. También pensé que si tuviera botones tendría mucha más flexibilidad con los rompecabezas que podría crear. Decido agregar los botones y las luces alrededor de la parte superior de la caja para mantenerla lo más ordenada posible. Perforé 4 agujeros en cada lado. Las luces utilizadas son 9 LED multicolores direccionables individualmente en una sola cadena. Requieren energía de batería adicional desde fuera del Arduino, pero son fáciles de programar. Este fue mi primer experimento con los botones de Arduino. Los botones también requerían resistencias conectadas a ellos. Existe mucha documentación sobre los botones. El sonido lo proporcionó un reproductor de mp3 DFPlayer conectado a un solo altavoz barato que saqué de un altavoz base barato. Tuve algunos problemas al hacer referencia a los archivos por nombres o incluso números (ver código), pero al final no fue demasiado difícil averiguar cómo hacer que funcionara. Con tres luces y un botón en cada uno de los tres lados (izquierdo, derecho y frontal), traté de pensar en ideas para rompecabezas. Finalmente, me decidí por un rompecabezas de colores, un rompecabezas de luces parpadeantes y un rompecabezas de historias para escuchar. Para el rompecabezas de colores, las dos luces exteriores de cada lado están configuradas con colores primarios. La luz interior está inicialmente apagada. El jugador presiona el botón para encender y cambiar el color de la luz al color secundario correcto. Por ejemplo, si los dos exteriores son rojo y azul, la luz interior debe configurarse en púrpura. Para el rompecabezas parpadeante, las dos luces exteriores a cada lado de la caja parpadean el número de veces que corresponde a su posición. De izquierda a derecha, 1, 3, 4, 6, 7, 9. La luz central de cada lado debe sincronizarse con su posición presionando su botón ese número de veces. En última instancia, el rompecabezas se gana con la luz en la posición 1 parpadeando una vez, la luz en la posición 2 parpadeando dos veces, hasta la luz en la posición 9 parpadeando 9 veces. Para el acertijo de escucha, se lee una historia grabada. La historia contiene las palabras IZQUIERDA y DERECHA varias veces. Los botones izquierdo y derecho deben presionarse en el mismo orden que la historia para completar el rompecabezas. Además, las luces y el sonido se utilizan para indicar que el jugador ha completado con éxito ciertos acertijos, para darle al jugador las combinaciones de las bolsas de suministros y para hacerle saber que ha resuelto toda la caja.

Paso 7: la secuencia y el código de reproducción

El juego de caja es secuencial. Los 8 rompecabezas deben resolverse en orden. Y aunque hay numerosas posibilidades para ordenar los rompecabezas, esto es con lo que terminé: La caja del rompecabezas se inicia cuando el jugador (o guía de la caja, también conocido como yo) presionando el botón izquierdo y derecho simultáneamente. Las luces del rompecabezas de colores se iluminan y el jugador debe determinar que necesita colocar las luces centrales en cada uno de los 3 lados con el color secundario correcto (naranja, verde, morado).

Después de configurar los colores correctamente, los láseres sobre el bolsillo del correo se encienden y el jugador debe encontrar los espejos fuera de la vista y usarlos para dirigir los rayos láser hacia los sensores láser.

A continuación, comienza el rompecabezas de luces parpadeantes. El jugador presiona el botón para que la luz del medio a cada lado parpadee el número correcto de veces, y al finalizar, 1) se lee un número para la combinación de una de las bolsas de suministros y 2) se iluminan las luces ultravioleta.

La primera bolsa contiene las piezas de tangram de madera. El jugador ve el contorno iluminado por rayos ultravioleta del rompecabezas de tangram y completa la forma con las piezas de madera. Cuando se coloca la pieza superior, se resuelve el rompecabezas y se reproduce un mensaje que básicamente le dice al jugador que presione el botón frontal para continuar.

Cuando el jugador presiona ese botón frontal, el rompecabezas comienza la historia de IZQUIERDA-DERECHA. Puede reproducir la historia nuevamente presionando el botón frontal nuevamente. Eventualmente se da cuenta de que necesita presionar los botones izquierdo o derecho cada vez que la historia dice una de las direcciones.

Cuando ha completado correctamente la secuencia de botones IZQUIERDA-DERECHA, se anuncia otro mensaje con la combinación de otra bolsa de suministros. Esta vez, la bolsa contiene los lazos de hilo ponderados. Los números en los bucles le dan al jugador pistas de que necesita dividirlos en montones iguales. Cuando se coloca el mismo peso en cada anzuelo (aunque en realidad es el anzuelo correcto el que mide), se anuncia otra combinación.

Esta vez, la bolsa de suministros contiene los personajes con películas de colores y las pistas para instruir al jugador sobre cómo ordenar los personajes. El jugador los coloca en el orden correcto y finalmente se hace el anuncio de la última combinación de bolsas de suministros.

La última bolsa contiene la tela de lino con inicio-> línea final, 5 imanes diminutos y una ficha con un imán escondido en la base. El jugador mueve la ficha de principio a fin, y la puerta trasera finalmente se desbloquea y las luces y los sonidos anuncian que el jugador es el gran ganador.

Con tantos sensores de entrada y salidas, necesitaba más pines de los que podían proporcionar Arduino Uno o Nano. Ultimate Usé un Mega fuera de marca. Usé una combinación de 1) soldar directamente a sensores y cables positivos y negativos y 2) pines de puente empujados directamente al Mega. No me gustó particularmente cómo se sienten los pines de los puentes en el Mega (un poco sueltos), así que usé un poco de pegamento caliente para darles un poco más de soporte. Y por ahora funciona, ¡y espero que más personas lo jueguen!

Si tiene alguna pregunta específica sobre los suministros o los métodos que utilicé para completar este cuadro, avíseme y haré todo lo posible por responder.

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