Burbuja gigante de color sensible a la presión - Spectra Bauble ™: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Un amigo quería una luz divertida para una fiesta y por alguna razón se le ocurrió esto:

Un globo-bola gigante y blando que cuando lo presionas cambia de color y crea sonidos

Quería hacer algo original y divertido. Utiliza un sensor de presión de aire para determinar cuánto se está aplastando la parte del globo y es bastante sensible. Es programable, por lo que puede tener un comportamiento interesante, como sentarse tranquilamente en bicicleta a través de un arco iris de colores hasta que alguien presiona la pelota, luego puede cambiar los colores o incluso jugar un juego como hacer que el usuario intente igualar (presionando / presionando) un color que se muestra. en uno o más de los LED. Las adiciones futuras podrían incluir un chip de detección de movimiento para que comience a hacer ruido y colores cuando alguien se mueva cerca, y un pequeño motor de inflado, ya que la parte del globo puede desinflarse en unos pocos días.

Probé varias variaciones antes de decidirme por este diseño y algunas de las imágenes lo insinuarán, pero me centraré en hacer la versión final.

Además, hice gran parte de la construcción antes de pensar en hacer un Instructable para él, ya que no vi el concurso Make It Glow hasta más tarde. No tengo tantas imágenes como me gustaría, pero trataré de cubrir los puntos clave en la construcción para que puedas hacer una tú mismo. De todos modos, es mejor tener suficiente comprensión de que puedes "improvisar" durante la construcción y saber dónde están los límites para que puedas construir sin seguir servilmente una receta.

El nombre es solo por diversión, Spectra Bauble ™.

Paso 1: Piezas y herramientas

Instrumentos

• destornillador
• sierra de cinta o sierra de calar
• enrutador (no es absolutamente necesario)
• soldador y soldadura
• tijeras
• regla
• Impresora 3D (también puede hacer el soporte LED de otra manera; ver más abajo)
• taladro y juego de brocas
• expediente
• Pedazos de Forstner
• Bolígrafo (tinta plateada)
• brújula (dibujar círculos)
• cortador de alambre y pelacables
• alicates para ojales y algunos ojales (no es absolutamente esencial)
• rociar adhesivo
• cinta de dos lados
• Engarzadores y engarzadores Dupont (por ejemplo, PA-09, pero hay muchas otras opciones; consulte este otro Instructable)
• una especie de bomba de aire de gran volumen
• Vaselina (para articulaciones de aire)
• una impresora es útil para imprimir algunas plantillas, pero no es esencial

Partes

* Incluyo precios si los tengo a mano

* No siempre tengo el enlace para el artículo exacto que utilicé, pero podría enlazar un artículo similar usando "como este" o "p. Ej."

• 5 anillos de LED direccionables (pero realmente podría usar cualquier variedad de LED WS2812) $ 8.55
• Sensor de presión MS5611 (el BMP280, $ 0.69, debería ser una caída en reemplazo, pero un poco menos sensible) $ 4.72
• tubo, ~ 50cm
• conector de manguera (como este "conector de manguera de junta de pagoda")
• aguja de inserción de aire de bola (vino con el globo / bola de 60 cm / mediano, pero no con el de 120 cm)
• fuente de alimentación 5V, 6A, 30W $ 5.50
• alambre de tablero
• tablero pequeño (como este) $ 1
• alambre trenzado, digamos 22 o 24AWG
• pequeño altavoz (lo rescaté de un altavoz que encontré tirado en la calle)
• Arduino Pro Mini (por ejemplo, el atmega328 pero yo, dependiendo de su programa, también podría ser el atmega168, o incluso mejor, una placa inalámbrica como un ESP8266) ~ $ 2
• cable de alimentación con enchufe de pared (que se encuentra en mi colección de basura)
• conector de terminal de tornillo (como este)
• encabezado hembra de clavija redonda
• piel sintética de lana (de la tienda de telas local) ~ $ 5
• cuero falso (de la tienda de cuero local) ~ $ 3
• Tablero de MDF ~ $ 5
• tornillos para madera
• recipiente hermético (utilicé una vieja botella de vitaminas con una tapa abatible de cierre hermético)
• sellador (probablemente el pegamento también funcionaría, pero yo tenía un sellador)
• un par de corchos de botellas de vino viejas
• cubo de plástico ~ $ 3
• bolas grandes y blandas (probé una de 60 cm / M y una de 120 cm) ~ $ 10
• cordón elástico, ~ 3 mm de diámetro x 1 metro ~ $ 1
• ganchos de tornillo de metal
• pieza de tela súper elástica (acabo de buscar en la tienda de telas local, pero esto podría funcionar aún mejor) ¡La parte más cara! $ 14

/////////////////////

Entonces, ¿cuánto costaron todas las piezas juntas? Tal vez en el orden de $ 75, que no incluye las cosas que encontré en mis pilas de basura / tesoros: corchos, cable de alimentación, altavoz, tubería, conector de aire, recipiente hermético, cables, tornillos, sellador, todo lo cual podría agregue otros $ 15 más o menos si compró uno nuevo.

Paso 2: Cámara del sensor de presión

Necesitaba tener un sensor de presión conectado a la pelota de alguna manera. Consideré otras opciones como detectar la presión de la superficie inferior de la bola presionando algún tipo de sensor, o tener el sensor dentro de la bola o en la superficie de la bola, pero la opción más razonable que encontré fue conectar un aire separado. cámara hermética con el sensor en ella a la bola a través de un tubo.

La Cámara

De hecho, pasé bastante tiempo en un diseño de cámara de presión impresa en 3D que, en teoría, todavía funcionaría, pero encontré un problema en el sellado y luego decidí ir mano a mano con mi pila de chatarra y usar lo que tuviera a mano., que era un viejo recipiente de vitaminas con una tapa hermética que hace un sonido de "pop" cuando se lo quita.

Algunas imágenes de la cámara impresa en 3D descartada también se incluyen, parte del trabajo de 'falla' invisible que se incluye en la mayoría de los proyectos.

Construcción

Dos orificios perforados en el contenedor de vitaminas, uno para cables (alimentación y datos), otro para un conector de tubo.

Los cables y el conector se pegaron con un sellador submarino que tenía a mano, pero probablemente podría usar silicona o cualquier cosa que sea hermética y no desarrolle una grieta entre la interfaz del sellador-contenedor después de doblarse prolongadamente hacia adelante y hacia atrás (lo que sucede cuando está jugando durante la construcción y las pruebas).

Corté el tubo de vitamina a la longitud mínima suficiente para que los cables y el sensor aún encajaran en el interior, ya que sabía que el espacio sería estrecho en la construcción final.

Engarcé los conectores Dupont en los cables para poder conectar fácilmente el sensor de presión de alta sensibilidad MS5611 o el más barato BMP280 (desafortunadamente todavía no he tenido tiempo de probar el BMP280).

Haga que los cables sean lo suficientemente largos para que sea fácil colocar la placa del sensor fuera del contenedor, luego introdúzcalo todo y coloque la tapa.

El tubo que se muestra en la imagen fue solo para la prueba inicial y luego se reemplazó con una longitud mucho más larga, tal vez 30-40 cm, para que pueda sostener la parte del globo y clavar el extremo de la aguja del tubo en el globo sin tener que trabajar en el estrecho espacio del contenedor balde.

Paso 3: Base

Originalmente pensé en usar la tela elástica para sujetar la parte del globo sobre una plataforma de algún tipo, posiblemente hecha de espuma de poliestireno para que toda la construcción pudiera montarse en la pared (esto todavía es posible para una versión diferente). Aunque imaginé que la tela sería 'invisible' mientras se estiraba en todas partes, en realidad se amontona. Si la base era enorme, se podía estirar la tela hacia los lados y no se amontonaba, pero quería evitar una base enorme. Tuve la idea de aumentar el perímetro de la base para eliminar la holgura de la tela haciéndola un poco almenada / estrellada (vea las fotos del prototipo de cartón con 5 protuberancias) y eso funcionó, pero finalmente decidí hacer una base pesada con un balde.

En la sección de concreto de la ferretería encontré un balde muy barato, con un olor horrible a plástico, que era casi perfecto (y solo ~ $ 3). Originalmente vertí un montón de yeso viejo de París en la parte inferior para hacer una base pesada, y ese habría sido el final de la base, pero el yeso viejo nunca se instaló y solo tuve un gran desastre parecido a la arcilla que tuve que hacer. excavar fuera del balde. Entonces, otro fracaso.

Fotos de cartón de 5 lóbulos y fallas de yeso incluidas arriba.

Pensándolo bien, me gustó la idea de una base separable y tampoco tan extremadamente pesada. Decidí probar MDF.

Para evitar tener que trabajar en los confines del balde, corté el fondo del balde y desarrollé un sistema para pellizcar una base en el fondo entre dos piezas de MDF. Una pieza circular de MDF ligeramente más grande que el orificio en la parte inferior del cubo se atornilla a las otras piezas de la base de abajo, por lo que aprieta el cubo con fuerza, lo suficiente como para que pueda llevar toda la construcción por el cubo y la base lo hará. Aférrate.

Otras notas de construcción:

Cuchara de corte:

Observé dónde podía cortar el balde y dejar suficiente espacio para los componentes electrónicos debajo del radio / superficie inferior del globo mientras presionaba hacia abajo. Dibujé una línea en el exterior del balde a esa altura con un marcador plateado (porque el balde es negro) y usé un cortador de cajas / cuchillo para cortar (con cuidado) a través del balde. El plástico era muy blando y se deslizaba con bastante facilidad.

Cortar MDF:

Puse el cubo de corte en el MDF y dibujé alrededor del fondo interior del cubo para enrutar un canal en el que podría asentarse el borde inferior del cubo. Esto probablemente no sea absolutamente necesario ya que la piel cubrirá este borde, pero pensó que se veía mejor.

La base está hecha de tres discos de MDF, dos debajo del borde inferior del balde y uno dentro del balde que aprieta el balde sobre las otras dos piezas. Los dos inferiores tienen un diámetro un poco más grande que el fondo del cubo; es arbitrario, pero los hice unos centímetros más grandes según lo que pensé que se vería bien. En realidad, podrían ser de cualquier tamaño.

Corté el MDF con una pequeña sierra de cinta (¡que conseguí por $ 20!) Y enrute el borde superior visible, de nuevo, no es absolutamente necesario, pero creo que se ve mejor. Puede cortar el MDF con una sierra caladora; buen entrenamiento de brazos.

Enrute el borde inferior del disco de MDF "pincher" para que tuviera una forma ligeramente más de cuña que se ajustara a los lados inclinados del cubo cuando se atornilló. Probablemente no sea crítico, pero creo que ayudó a centrar el disco MDF interno un poco más fácilmente.

Puede ver en una de las fotos cómo las paredes del fondo del balde sobresalen ligeramente cuando el disco interior de MDF es forzado hacia abajo, bloqueando el balde en la base.

Paso 4: pies para la base

Debido a que decidí enrutar el cable de alimentación por la parte inferior en lugar de por el lateral, quería agregar algunos pies para elevar un poco toda la construcción y darle espacio al cable para salir. Usé un corcho viejo y algunos tornillos para hacer tres pies (tres puntos definen un plano, por lo que no se tambalearía).

No había nada demasiado complicado aquí:

- corte el corcho en tres secciones iguales con un cuchillo

- midió cada sección y la archivó hasta que todas tuvieran aproximadamente la misma altura

- Agujero avellanado perforado con cuidado a través del centro de cada corcho

- atornillado en la placa inferior de MDF a 120 ° de distancia utilizando una plantilla impresa en papel

Paso 5: soportes de LED

Fui un poco por la borda en esta parte porque tenía muchas visiones de variaciones de iluminación y quería algo genérico. Terminé con algo semi-genérico que puede ajustar la rotación y el ángulo y que se conecta a cualquier orificio de 10 mm (utilicé una broca Forstner para hacer un orificio de lados muy limpios). Tenía otros diseños en los que los LED se deslizaban a lo largo de un riel o hacía otras cosas, pero comenzó a tomar demasiado tiempo. De hecho, no es necesario que tenga este soporte, probablemente podría cortar la parte inferior de un vaso de papel y colocar el anillo LED y luego pegar el extremo del vaso hacia abajo.

Imagen de algunas de las muchas versiones fallidas. Debí tener 20-30 versiones y diferentes geometrías, pero finalmente opté por la base dividida que pellizcó la parte del yugo. Podría ser mejor, pero funciona bien.

Para ver la configuración de la impresora, vea las imágenes.

La parte más pequeña de los soportes LED encaja en su lugar como se muestra en la imagen y evita que el anillo LED se mueva.

Es un ajuste apretado para que el LED se deslice en la pieza de yugo semicircular, pero se enciende (coloque las pequeñas partes anti-oscilación primero).

Paso 6: abrigo de piel

Como es un juguete táctil, quería que la base fuera algo agradable de tocar también, así que me decidí por la piel sintética y la piel sintética, de color blanco, ya que el dispositivo en sí debería proporcionar el color.

Me quedaba un poco de piel sintética de otro proyecto, no lo suficientemente grande como para cortar lo que necesitaba en una sola tira, así que lo corté en dos piezas, pero no fue difícil ocultar las costuras presionando los bordes juntos.

Cubrí la base con un trozo de cartón (de una caja de pizza) y rocié adhesivo en los lados y luego apliqué con cuidado la tira de cuero blanco falso. Salió sorprendentemente bien y el cuero se adaptó bastante bien a la curva del borde superior también. Recorté los extremos de la tira de cuero con un cuchillo y luego simplemente tiré de ellos para cerrar el espacio ya que el material era bastante elástico. La articulación es apenas visible desde la distancia.

Paso 7: Colocación de la electrónica

A menudo 'coloco en seco' las piezas durante todo el proceso para tratar de evitar sorpresas más adelante de que algo no encajaría o no habría espacio libre o no se vería bien o lo que sea. Creo que es un buen hábito a la hora de hacer cosas, ya que ayuda a evitar muchos errores.

Soldé un cable de calibre 24AWG (22?) Que encontré en mi caja de cables aleatorios a las conexiones de alimentación de los LED. Soldé algunos conectores de clavija de encabezado hembra redondos en los canales de datos de entrada y salida. Quería tener alguna capacidad para quitar los LED sin tenerlos conectados a un gran lío de cables. Esta solución no es genial, pero funcionó. Cada anillo tiene una conexión de alimentación +/- más una conexión de entrada / salida de datos. Los cables amarillo-marrón (ver fotos) son la energía, y los púrpuras (cables de la placa de pruebas) se conectan desde el Arduino en la placa de pruebas hasta el último anillo LED mediante la conexión en cadena de un anillo al siguiente con un cable de placa de pruebas púrpura para la toma IN del último LED y un cable violeta proveniente del conector OUT. Usé los encabezados de clavija redonda hembra en la ENTRADA / SALIDA para que el cable de la placa de pruebas encajara perfectamente. El último anillo LED de la cadena no tiene ningún cable conectado a su pin OUT.

Los anillos de LED no requieren una gran cantidad de energía, pero son 5 x 16 = 80 LED y en total estaba estimando hasta 4 A como máximo con todos a plena potencia (aparentemente cada uno es de aproximadamente 50 mA en total, en comparación con un producto similar https://www.pololu.com/product/2537). Por lo tanto, la fuente de alimentación de 6A. Dado que la energía iba a cada anillo de LED individualmente, pensé que 24AWG sería suficiente (compare con las clasificaciones de ampacidad para diferentes AWG https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm). Usé un cable un poco más grueso (creo que era 22AWG) desde la fuente de alimentación hasta el bloque de conectores que distribuía la energía a los LED, ya que había menos cables, más corriente por cable. No fui extremadamente cauteloso ya que no planeaba hacer funcionar todos los LED a plena potencia durante un período de tiempo significativo. Supongo que si así es como desea ejecutarlo, es posible que desee verificar el calibre del cable más de cerca para ver si admite esa corriente sin sobrecalentamiento.

Imprimí un alivio de tensión del cable de alimentación de Thingiverse, "rtideas"

Atornillé la fuente de alimentación de 5V 6A con dos tornillos pequeños. La primera fuente de alimentación que utilicé explotó porque algunos cables se cortaron debido a que los cables del cable de alimentación no estaban firmemente conectados, así que tuve más cuidado después de pedir un suministro de repuesto. Realmente apreté los cables de alimentación de entrada y salida a este suministro.

Usé un bloque de conectores para llevar la energía de 5V a los LED y a la placa de pruebas para tener un alivio de tensión entre la fuente de alimentación y los componentes y una especie de punto de distribución para la energía que no sea directamente de la fuente (tal vez no sea absolutamente necesario).

La placa tiene un trozo de cinta adhesiva de doble cara para mantenerla en su lugar. ¿Podría funcionar suelto en un clima muy caluroso? Me queda bastante bien.

Notas de cableado:

El cableado de MS5611 no es totalmente obvio: con la biblioteca que se usó, espera que su pin SDA esté conectado a A4 en el Arduino, y que el SCL esté conectado a A5 en Arduino.

Lo siento, el diagrama de cableado es un poco feo, pero al menos quería poner algún tipo de diagrama.

Paso 8: Protector de tela protectora y difusora y globo de montaje

Me gusta el aspecto de la pelota sin tela, pero hay algunos problemas con eso:

- Simplemente se puede empujar, lo que arrancaría el tubo.

- en un entorno de fiesta / juego donde la gente puede dejarse llevar al empujar cosas dentro de la pelota, aumenta el riesgo de que la pelota se pinche.

- las luces no son tan difusas … lo cual no es realmente un problema, solo una elección de estética y de cualquier manera puede ser bueno

Imaginé una tela súper elástica que la cubriría suavemente, pero en realidad la tela del lado inferior se amontona. Es posible que la tela de nailon / calcetín se estire más y se arrugue menos, pero no tengo eso a mano. Creo que podría haber cortado la tela como una pelota de baloncesto y coserla en esas costuras para que se ajuste a la parte del globo, pero entonces tiene costuras feas, aunque potencialmente hacerlo en la parte inferior donde la tela se amontona podría ser una buena solución.. No tuve tiempo de intentar eso y decidí tirar de la tela hacia abajo agregando ojales en la parte inferior y tirando de ellos hacia la base con ganchos de metal. No es muy bueno visualmente, pero es aceptable cuando se ve desde un poco más arriba.

Consideré la posibilidad de difundir los LED con esa lámina de plástico especial hecha para difundir la luz en cajas de luz (ver fotos), pero decidí que el globo y la tela lo hicieron lo suficientemente difuso.

Agregar la tela:

- corte de tela en forma aproximadamente cuadrada

- Marcó 8 puntos aproximadamente equidistantes a lo largo de un círculo desplazado del borde unos pocos cm (para dar a los puntos de anclaje algo de protección contra la rotura)

- poner ojales (después de mucho ensayo y error para encontrar la manera de que pellizquen la tela); Usé un pequeño anillo de cartón delgado para ayudar a pellizcar mejor la tela.

- tejido drapeado, centrado, sobre cubo

- poner el globo inflado en un cubo con tela

- Enhebrar cordón elástico a través de los agujeros y sujetarlo alrededor del globo (difícil de hacer como una sola persona)

- cordón apretado y atado

Luego, solo es cuestión de insertar la aguja del globo (ponga un poco de vaselina para ayudar a sellar la articulación de las fugas; lo mismo ocurre con la tapa del recipiente de vitaminas), luego coloque el globo en el balde y estire la mano para enrollar el cordón elástico sobre los ganchos de metal. que sobresalen alrededor de la base.

Esto ancla el globo hacia abajo para que el usuario no pueda empujarlo, pero deja suficiente pendiente elástica para que pueda desengancharse fácilmente y también puede soportar fuertes empujones de juerguistas borrachos o niños locos con alto contenido de azúcar.

Notas de globo:

Me costó mucho inflarlo. En primer lugar, aparentemente no había ningún agujero, por lo que hice un agujero con mucho cuidado donde se suponía que debía estar con una aguja grande (~ 1 mm de diámetro). Entonces necesitas una bomba de gran volumen de algún tipo para inflarlo. Tenía un compresor de aire. Creo que con una bomba de bicicleta se necesitaría un tiempo infinitamente largo para inflarse (al menos una hora).

Paso 9: software

Eso es todo.

Oh, software. Hazlo vivo.

(en esta imagen final del ensamblaje en el cubo, es posible que observe un chip adicional colgando de los cables de la placa de pruebas. Es un amplificador de audio, PAM8403, que estoy probando. Puede obtener sonido del altavoz sin él, pero el amplificador lo hace mucho más fuerte. Funciona pero con un zumbido terrible (sin duda dada la situación del cableado), así que no lo estoy describiendo por ahora). El video en la parte superior de este paso muestra el sonido sin el PAM8403 y puede ver que es razonablemente alto.

El cerebro del Spectra Bauble es un Arduino Pro Mini 368.

El código es un 'trabajo en progreso'. Solo tuve tiempo hasta ahora para codificar este comportamiento:

Cuando enciende la alimentación, emite una especie de pitido R2D2. Cuando empujas la pelota y la presión aumenta, emite un tono cuyo tono aumenta con la presión de la pelota. Cuando alcanzas una cierta presión máxima, las luces se vuelven locas, emitiendo destellos brillantes aleatorios y finalmente haciendo un silbido de lobo. La idea detrás del max. El gatillo de presión era para evitar que las personas presionasen tanto dentro del globo que pudiera perforarse. Entonces, algunos comentarios ligeramente negativos.

Gracias a Connor Nishijima por la biblioteca de sonido de Arduino (y efectos de sonido) que le permite emitir sonido en el altavoz sin ningún hardware adicional. Los LED se controlan con la biblioteca Adafruit_NeoPixel.h, pero creo que hay otras bibliotecas que también funcionarán (bibliotecas para LED WS2812). El chip de presión se controla con el MS5611.h lib.

Se adjunta el código que se muestra ejecutándose en el video.

Hay un montón de comportamientos que se podrían programar, algunas de las ideas que tenía, "todo":

- presione un patrón de presión para desbloquear pantallas de color secretas o use un patrón de presión del usuario para cambiar el comportamiento

- cambiar el comportamiento / respuesta a lo largo del tiempo para que el usuario no se aburra o 'lo averigüe'

- girando / girando: las luces giran en anillos individuales una por una y 'pasan' la luz al siguiente anillo

- mejorar la súper sensibilidad solo a los cambios atmosféricos (por lo que parpadeará; probablemente se expanda la gama de colores)

- respuesta retardada (más confusión / comportamiento inesperado para mantener fresca la interacción)

- modo de juego:

- parpadea un color y el usuario tiene que presionar con la presión adecuada para igualar el color

- el usuario debe seguir un color (algunos anillos muestran el color de destino, otros muestran el color de presión actual del usuario)

- elija el color favorito del barrido de color, luego el siguiente espectáculo de luces será en ese color

- el color rebota entre anillos opuestos y si el usuario 'golpea' en el punto medio (tiempo), ejecute un nuevo comportamiento

- repite la entrada del usuario, atrae al usuario a jugar con diferentes patrones de entrada

- ¿El sensor de presión puede captar los gritos?

- por defecto a la luz de "respiración", ocasionalmente parpadea para llamar la atención; si el chip de radar agregado reacciona cuando la gente se acerca

Paso 10: Eso es todo lo que ella escribió

Eso es todo. No está tan hecho como me hubiera gustado, pero se me acabó el tiempo.

Me hubiera gustado haber agregado el amplificador para hacer el sonido más fuerte (aunque el sonido usando la bola más pequeña inflada al mismo tamaño era mucho más fuerte… creo que la goma extra en la bola grande amortiguó enormemente el sonido).

Tengo una placa de mp3 y habría agregado efectos de sonido de palabras habladas o música.

Quería agregar un chip de radar (RCWL-0516) para que sepa cuándo hay alguien cerca y comenzará a actuar.

Tengo una pequeña bomba de presión arterial y quería agregarla al circuito del tubo del globo para que Arduino pueda encenderla para inflar el globo si mide demasiada caída de presión (desinflado del globo).

Pensé en usarlo como controlador para otras cosas, como un lanzallamas pequeño hecho con un atomizador a presión para regar plantas, el tamaño de la llama está relacionado con el valor de presión, o artículos domésticos como una luz o control de volumen del sistema estéreo.

La salida de sonido también podría enrutarse a través de bluetooth a altavoces externos.

La pelota debería inflarse a más de 1,2 metros, pero todavía no lo he intentado. Puede ser una experiencia interesante.

Tantas ideas y tan poco tiempo …

Bueno, aquí hay al menos algo. Dale un tiro.

Un agradecimiento especial a Tom por probar la chuchería y demostrar lo divertido que puede ser.:)