Tablero del alfabeto controlado por la aplicación inspirado en Stranger Things: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Todo esto comenzó hace unas semanas cuando intentaba averiguar qué regalarle a mi sobrina de nueve años para Navidad. Mi hermano finalmente me informó que ella es una gran fanática de Stranger Things. Instantáneamente supe lo que quería regalarle, algo que cuelgue en la pared con luces navideñas y letras que ella pueda hacer deletrear oraciones al azar. ¿No lo sabrías ?, absolutamente nadie hace tal cosa… Encontré innumerables instancias de paredes con letras pintadas y luces navideñas siempre encendidas. Encontré muchas versiones en miniatura del mismo. Encontré solo un par de proyectos que usaban microcontroladores (Arduinos) y LED direccionables para deletrear frases, pero todos parecían depender de frases codificadas en el software del micro. Nada parecido a lo que tenía en la cabeza. Así nació el proyecto rudLights Alphabet Board.

El rudLights Alphabet Board, o rudLights para abreviar, también usa un Arduino y LED direccionables para mostrar oraciones en una cadena de "luces de Navidad". Sin embargo, también hace uso de un receptor Bluetooth barato y una aplicación de Android personalizada que el usuario, mi sobrina, puede usar para mostrar cualquier oración que quiera enviar desde su tableta (un Amazon Fire en este caso).

Siga leyendo para conocer los detalles apasionantes de cómo hice esta cosa mientras ahora hago una segunda para mi propia casa. No obtuve muchas fotos o documentación cuando hice el original, además ahora quiero una en mi propia sala de estar. Siga adelante si desea construir uno para usted. Al final de este Instructable, el código necesario estará disponible bajo la licencia más permisiva que pueda hacer, probablemente GPLv3, según parece.

Paso 1: piezas necesarias

La lista de piezas de rudLights es bastante sencilla. Tuve que comprar LED, necesitaba 26 pero solo tenía cinco a mano. Afortunadamente, encontré un paquete de 100 PCB WS2812B en Amazon por solo quince dólares. Lo más difícil de encontrar fue algo para pasar por el feo fondo de pantalla del programa. Mi hijo y yo finalmente encontramos algo en la sección de papel para álbumes de recortes de JoAnn's que funciona bastante bien. Aquí está la lista de cosas que usé y para qué sirve. Cuando sea posible, lo vincularé a dónde comprar. No utilizaré ningún enlace de afiliado, aunque son enlaces de Amazon Smile siempre que sea posible.

Cosas necesarias

• Más de 26 LED direccionables (también conocidos como NeoPixels): 100 por $ 15 en Amazon (no sé por qué están bajo Instrumentos musicales).
• Arduino Pro Mini: imitaciones en Amazon o legítimas de SparkFun No hay ninguna razón por la que no pueda usar un Arduino Uno de tamaño completo si tiene el espacio.
• Módulo Bluetooth HC-05: $ 8 en Amazon Me imagino que un módulo HC-06 también funcionaría, pero no hay promesas.
• Adaptador de corriente de 5VDC 2A A / C - $ 7.49 en Amazon
• Marco de documentos: marco de 8.5 x 11 pulgadas, encontré uno en JoAnn's por aproximadamente $ 10. Puede usar cualquier tamaño de marco que desee, elegí uno del mismo tamaño que el papel que come mi impresora.
• Papel tapiz feo: en realidad, un papel de álbum de recortes de 12 x 12 "llamado" Tan Swirly Flowers "que encontré en JoAnn Fabric & Craft Store. De hecho, compré cuatro para poder arruinar un par de veces. Contempla su" belleza "aquí (haz clic en" Sí, soy un minorista "para ver realmente la página) YMMV
• Dos láminas de vitela - También de JoAnn's, utilizadas como difusores para evitar la ceguera al observar los LED.
• Tablero de fibra de 1/8 ", hoja de 8.5x11" - 24x48 "cuesta $ 5 en Home Depot

Los basicos

• Resistencias divisoras de voltaje: 1k7 y 3k3 (o 1k y 2k, o incluso 2k2 y 3k3) para cambiar de nivel entre el pin Arduino TX de 5v y el pin RX del módulo BT de 3.3v.
• Resistencia de 220-470 ohmios: va en la línea de datos entre el Arduino y el primer LED WS2812B.
• 4 condensadores de 16 V 1000 µF - Potencia cósmica fenomenal. $ 11 paquete de gorras en Amazon
• Cable trenzado de 20-22 g en 3 colores: alimentación, tierra y datos a lo largo del hilo de LED.
• PCB de prototipos pequeños: utilicé uno para construir una cosa de distribución de energía central.
• Varias piezas de tubo termorretráctil - Para cubrir las resistencias soldadas en los cables de conexión. Cinco dólares en Harbor Freight.

Instrumentos

• Cortadores y pelacables
• Soldador y soldadura
• Protoboard y cable de conexión
• Cuchillo afilado para hobby (X-Acto)
• Tabla de cortar
• Cuchillo de uso
• Regla o cuadrado
• Chincheta, punzón, punzón central u otra cosa afilada
• Taladro de 5/16 "y algo para hacerlo girar (un motor de taladro, un taladro, un batidor de huevos …)
• Lima o papel de lija
• Pegamento para madera (o pegamento blanco)
• Pistola de pegamento caliente y palos

Opcional

• Raspberry Pi Zero W: usaré esto en mi propia placa del alfabeto rudLights en lugar del HC-05 porque no tengo módulos Bluetooth HC-05. También necesitará una tarjeta SD.
• Palo de pino de 1/2 "x 3/4" x 48 ": se utiliza para construir una extensión en la parte posterior del marco para documentos.
• Pinte para que coincida con su marco y pincel (s): se utiliza para disfrazar la extensión anterior detrás del marco. Usé pintura acrílica negra para manualidades y un pincel de espuma.
• Cuadro de sombra: en lugar del marco del documento, elimina la necesidad de la barra de extensión anterior.
• Conector de alimentación de 2,1 mm - $ 6 por un paquete de 5 en Amazon. También puede cortar el conector de la fuente de alimentación y soldarlo directamente al proyecto.
• Arduino de 3.3V y fuente de alimentación si desea reducir la potencia. Los LED WS2812B deberían funcionar a 3.3v. Esto eliminaría la necesidad de un divisor de voltaje. Nuevamente, sin promesas.

Paso 2: la parte estética

Pensé que podría encontrar una captura de pantalla o algo del programa para imprimir como una foto para usar en el marco. Por más que intenté, no pude encontrar la imagen que estaba buscando. Esto es lo que provocó la búsqueda que nos llevó al feo papel de scrapbooking. Le pedí a mi hijo que dibujara un alfabeto con una cadena de bombillas, y cortó el papel de 12 x 12 "a 8,5 x 11" para que quepa en la impresora. Luego, simplemente imprimí la imagen del alfabeto directamente en el papel feo e hice que el niño cortara todas las bombillas con un cuchillo X-Acto.

Si desea seguir la misma ruta, no dude en guardar la imagen de arriba, descargar la obra de arte de mi servidor o puede obtenerla del repositorio de GitHub.

Con un trozo de papel normal de impresora, o mejor aún, el cristal de su marco de fotos, coloque una sección del papel de 12 x 12 "para hacer una hoja de 8,5 x 11" en la que imprimir la imagen del alfabeto. El papel que usé tiene algo de coloración alrededor de los bordes para que parezca gastado, supongo. Como tal, terminé colocando una sección en el medio del papel. Luego utilicé una navaja para hacer los cortes. Asegúrese de cortar en una superficie de sacrificio, a menos que sea el afortunado propietario de un cortador de papel. Después de cortar el papel usando un trozo de papel de impresora como guía, descubrí que mi marco es un poquito más pequeño que 8.5x11 pulgadas … Para "arreglarlo", simplemente coloqué el vidrio en mi papel de pared feo y lo recorté aproximadamente 1/16 "por dos lados con un cuchillo de hobby.

Ahora es el momento de imprimir tu hebra de rudLights en el feo papel tapiz. Querrá asegurarse de decirle a su impresora que imprima en orientación horizontal, con los márgenes establecidos al mínimo. La imagen tiene bombillas de colores, pero como de todas formas se van a cortar, puedes imprimirla en blanco y negro sin problema. Le sugiero que lo imprima en papel normal al menos una vez para asegurarse de que la configuración haga que salga como usted desea. Ahora puede cargar su papel tapiz cortado a medida en su impresora e imprimir la pieza que se utilizará en el proyecto. Sin embargo, no corte las bombillas todavía, lo haremos al final del siguiente paso.

Continúe y enmarque el papel tapiz recién impreso y asegúrese de que todo esté alineado como se supone que debe estar.

Paso 3: preparación del tablero

El tablero de fibra de 1/8 (tableros duros, masonite, como quieras llamarlo) tiene dos pies por cuatro pies ya que viene de la tienda. Claramente, necesitamos reducir su tamaño un poco. Lo bueno de trabajar con este tipo del tablero es que es como un papel grueso y se puede cortar con bastante facilidad con un cuchillo. Solo mide el vidrio del marco y marca la misma medida en el tablero con un lápiz. Luego, puedes usar tu regla o escuadra como una valla para el cuchillo. Haz varias pasadas con el cuchillo, tómate tu tiempo, no hay prisa. A menos que tengas que terminar esto antes de Navidad y ni siquiera sabías que tenías que hacerlo hasta el 16 de diciembre aproximadamente… Aún así, tus dedos valen más que el proyecto, ¡así que ten cuidado!

Una vez que hayas cortado la tabla, rompe los bordes con tu lima o papel de lija para que no esté afilado. En serio, este material da los cortes de papel más desagradables … Luego, pruebe a colocarlo en su marco y lime / lije los bordes según sea necesario para que se ajusten sin problemas con la cantidad justa de ajuste. Nuevamente, tómese su tiempo y ajústelo bien la primera vez. Es bastante difícil volver a colocar un producto de madera en una pieza que ha sido cortada demasiado pequeña.

Dependiendo de la calidad de fabricación del marco que obtenga, es posible que desee intentar simplemente girar la tabla y ver si encaja en el otro lado. Mi marco no era realmente cuadrado, por lo que este truco funcionó con un archivo mínimo. Si encuentra que el suyo se comporta de la misma manera, asegúrese de marcar qué extremo está hacia arriba en ambas piezas, será importante cuando llegue el momento de colocar y perforar los orificios de la luz.

Ahora desea tomar el papel tapiz que imprimió en el último paso y colocarlo encima de su pieza de tablero de fibra y cuadrarlo todo. Debería tener aproximadamente el mismo tamaño. Una vez que esté alineado, use su cosa afilada para perforar el centro (-ish) de cada bombilla y coloque un divot en el tablero de fibra. Ese divot será la marca en la que taladrarás agujeros de 5/16 en el tablero para que brillen los LED. Si ya has cortado las bombillas del papel tapiz, puedes aproximar las ubicaciones de los taladros o usar una de las pruebas de desecho. piezas que imprimiste. Me ha resultado un poco más fácil observar las ubicaciones de los taladros en este material dibujando un pequeño círculo alrededor de cada divisora con un lápiz.

Es hora de hacer unas patatas fritas. Use cualquier dispositivo de taladro giratorio que tenga y un taladro de 5/16 "para hacer 26 agujeros en la tabla. Mi taladradora de bebé no llegaba al agujero central … así que tuve que usar otro dispositivo de spinney. Tiene razón, mi pequeño batidor de huevos no soportará un taladro de 5/16 ", pero arrojará un 9/32" muy bien;-) Los nuevos agujeros estarán crujientes, así que toma tu lima o papel de lija y alisa sus bordes también. El LED debe pasar por el orificio para que la PCB quede plana en la parte posterior de la placa.

Si aún no ha cortado las bombillas, ahora es el momento. Saca el cuchillo X-Acto y una tabla de cortar y vete a la ciudad. Mi hijo dice que cortar una forma de X en cada bombilla y luego recortar las piezas triangulares resultantes funcionó bastante bien.

Paso 4: Ponle algunos destellos

Es hora de comenzar con el LED final de este proyecto. Quite 26 de los WS2812B y alinéelos en la placa. Desea asegurarse de que todos estén planos correctamente. Este también es un buen momento para probarlos todos individualmente antes de soldar un montón para descubrir que hay uno que no funciona. He adjuntado un boceto simple de Arduino que simplemente escupe colores aleatorios en lenguaje WS2812. Puede usar un cable servo, un cable plano o cualquier cable de puente que pueda tener para preparar un cable de prueba. Simplemente inserte un cabezal de clavija de 3 pines en el cable y podrá sostenerlo en las almohadillas "de entrada" de los PCB de los LED. Cada LED debe encenderse inmediatamente, y siempre que solo esté probando uno a la vez, la fuente de alimentación de Arduino puede manejar fácilmente la tarea.

Una vez que esté seguro de que todos los LED están en buen estado de funcionamiento, puede comenzar a hacer cables. Solo usé un viejo cable de conexión trenzado de calibre 20 que obtuve cuando Radio Shack todavía estaba presente. Deberá hacer 23 de cada uno de los colores rojo, negro y verde, o cualquier otro que desee utilizar para la alimentación, la tierra y los datos. No tengo una dimensión para proporcionar la longitud de los cables. Simplemente sostuve un trozo de cable entre un par de LED y comencé a cortar el manojo a esa longitud. Hay una pareja en el centro que parece ser un poco más larga que las otras, así que esté atento a eso.

Después de cortar los cables, pele un poco de cada extremo, lo suficiente para soldar en las almohadillas de los PCB. No conectaremos H con I, o Q con R todavía. Estañe los extremos de los cables y estañe las almohadillas de los LED. Luego, prepárese para un tedioso proceso de chamuscar las yemas de los dedos y suelde los cables en los PCB. Repite lo que parecen once mil veces, aunque al final son más como 155.

Una vez que haya soldado las tres filas, colocará un cable de datos largo de H a I, luego otro de Q a R. Luego, cada fila recibirá cables de alimentación y tierra directamente de la placa de distribución de energía / enchufe / cosa, por lo que A, I y R tienen sus propios cables de alimentación. Vea la imagen y el esquema y todo tendrá sentido. También colocará una de las tapas de 1000μF en el otro extremo de cada línea, en H, Q y Z, para mantener una reserva de energía para cada hebra. (No puedo prometer que sea necesario, pero seguro que no hace daño en nada). Finalmente, creará el cable de puente desde el panel de datos de A que irá al Arduino. Simplemente tome un puente normal y córtelo en el medio, luego suelde R1, la resistencia de 220 a 470 Ohm, en línea y cúbralo con termorretráctil. Suelde un extremo a la almohadilla DIN en el primer LED, y el otro extremo va al pin 6 del Arduino (no tiene que ser 6, puede ser cualquier pin).

Una vez que hayas soldado todos los LED y los cables de alimentación conectados en un extremo de cada fila y los condensadores en el otro, es hora de seguir adelante y pegar todo en caliente a la placa. Tómate tu tiempo, no pegues los dedos a la tabla. Utilicé como tres o cuatro barras de pegamento para asegurarme de que todo quedara donde lo puse, incluida la acumulación un poco alrededor de los condensadores y los cables de alimentación para hacer aliviadores de tensión.

Verás dos tableros claramente diferentes en las fotos. Uno tiene el Arduino Pro Mini y el módulo Bluetooth HC-05, el otro tiene, bueno, nada todavía. El que tiene el Pro Mini es el que fue para mi sobrina del que no obtuve suficientes fotos de construcción. También es el que se muestra en el esquema adjunto. El divisor de voltaje que deja caer el 5v TX del Arduino al 3.3v RX del HC-05 está integrado en el cable que conecta los dos. Simplemente puede recortar ese cable y soldar R2, la resistencia de 1k7, en línea. Luego suelde R3, la resistencia de 3k3, desde el extremo HC-05 de R2 a un cable que va a tierra. O puede construir eso en un protoboard si lo prefiere.

La otra placa en las fotos es mía y usará una Raspberry Pi Zero W en lugar de la HC-05. El Arduino tiene un tablero de distribución de energía que golpeé en un protoboard. Son solo un par de filas de encabezados y otro capacitor de 1000 µF soldado a los cables del conector de alimentación. Ya no tengo conectores de cable de alimentación como ese para la versión Pi, así que obtuve el tipo con terminales de tornillo en el extremo y atornillé todos los cables de alimentación en eso. Probablemente terminaré construyendo algo un poco más ordenado, y ciertamente terminaré agregando el límite de 1000µF también.

Paso 5: dale un poco de inteligencia al estilo Arduino

Ahora la parte que todos hemos estado esperando, hacer que realmente haga algo. Afortunadamente para ti, ya he pasado algunas noches escribiendo el código para este proyecto. Todo lo que necesita hacer es descargar el archivo zip, extraerlo a su computadora en algún lugar, abrirlo en el IDE de Arduino y cargarlo en su Arduino. Afortunadamente para mí, soy nocturno, las altas horas de la noche no son un gran problema (son las 4 a.m. mientras escribo esto).

El final de Arduino de esto son en realidad seis archivos en una carpeta llamada "rudLightsArduino". El archivo zip que los contiene se adjunta a este paso. Alternativamente, puede obtenerlo del repositorio de GitHub. Independientemente de cómo decida adquirir los archivos, una vez que estén en su computadora, abra rudLightsArduino.ino en el IDE de Arduino. Eso también debería cargar los otros cinco archivos como pestañas en el IDE. Si conectó su pin de datos LED WS2812B a un pin Arduino que no sea el pin 6, querrá encontrar la línea "#define LED_PIN 6" y cambiar el 6 al pin que utilizó.

Luego puede cambiar a la pestaña etiquetada "daVars.h" y encontrar la parte de las cadenas codificadas que se muestran en el tablero. Estas son las líneas que comienzan con "const char string_X PROGMEM blah blah" cerca de la parte superior del archivo. Cámbielos como desee, solo asegúrese de que sean todos CAP y que no contengan caracteres especiales (como puntos, comas, etc.). Los espacios están bien.

Puede agregar más líneas copiando una línea existente, pegarla debajo de las demás y cambiar el número en la parte "string_X ". Simplemente incremente el número cada vez. En teoría, puede guardar tantas líneas como quepan en el almacenamiento flash de Arduino. La magia de la parte PROGMEM significa que estas cadenas no se guardan todas en la RAM, sino que se leen directamente de la memoria flash. No entraré en más detalles, pero puede obtener más información en la página de referencia de Arduino. Cuando agregue o elimine líneas allí, también tendrá que editar un par de partes más. Busque la siguiente sección con la "tabla de referencia para las cadenas anteriores" y agregue / elimine "cadena_X" según sea necesario entre las {llaves}. Finalmente, busque la línea "int string_count = X" y cambie el número para que sea la cantidad de cadenas de la tabla anterior. Este número es el recuento real, es decir, no comienza en cero. Si hay siete líneas "const char string_X", ponga un 7 aquí.

Ahora compile y cargue el código en su Arduino. Deberá desconectar el HC-05 para hacerlo, ya que el módulo Bluetooth usa las mismas líneas TX / RX que la computadora-> dispositivo de programación Arduino. Después de que se cargue el código, desconecte el 'duino de la computadora y vuelva a conectar su módulo BT.

Ahora finalmente puede ensamblar la pila que va en el marco. Primero el vidrio, luego el feo empapelado con las luces apagadas. Luego vienen las dos láminas de vitela como difusor. Terminé agregando otra capa de difusión pegando también una hoja de papel de impresora normal. Por último, puede colocar el tablero de fibra lleno de golosinas en el marco, asegurándose de que esté orientado correctamente a la hoja de papel tapiz.

Lo que viene a continuación depende de lo que utilizó para un marco y de cómo se apilan realmente las cosas en dicho marco. Puedes ver en la foto del terminado que tuve que construir una extensión en el marco para contener la altura agregada de todo. Esta extensión era solo 1/2 por 3/4 de tira de pino, ingleteada en las esquinas y pegada a la parte posterior del marco con pegamento para madera. Luego utilicé algunas piezas pequeñas de tablero de fibra en forma de triángulo para encajar en la ranura dentro del marco que sostenía el respaldo original. A ellos les pegué algunos trozos de pino separadores para construirlos en el borde posterior de la extensión del marco. Luego perforé algunos orificios piloto y atornillé el respaldo original del marco a los separadores. Finalmente, perforé y atornillé un trozo de cable de conexión sobrante a la extensión del marco para que actuara como una percha. Si usó un cuadro de sombra o un marco más grueso, es posible que no necesite pasar por toda esta diversión de extensión.

Por fin, déle la vuelta y conecte el adaptador de CA y observe cómo comienza el espectáculo de luces. Cuando mi sobrina conectó el suyo por primera vez, parpadeó "Feliz Navidad". El tuyo deletreará cualquier cadena que pongas en "const char string_0 " o "RUDLIGHTS ALPHABET BOARD" si aún no cambiaste el código.

Si omitió la parte del módulo Bluetooth HC-05, felicitaciones, ¡ha terminado! Espero que aproveche al máximo sus comunicaciones con Upside Down:-)

Si eligió el módulo Bluetooth, continúe con el siguiente paso, lo que creo que es la parte genial y por qué me embarqué en este proyecto en lugar de simplemente comprarle a mi sobrina otra muñeca.

Paso 6: la aplicación (!)

Sí, has leído bien. Existe una aplicación complementaria de Android para rudLights que le permite mostrar, e incluso guardar, mensajes personalizados en su tablero. La Navidad pasada le regalamos a mi sobrina una tableta Amazon Fire. Entonces, uno de los puntos clave de este proyecto fue tener una forma para que ella usara esa tableta para interactuar con rudLights Alphabet Board. Terminé en Thunkable, que proporcionó una forma agradable y sencilla de crear una aplicación para un tipo que nunca antes había creado una aplicación para Android. Me las arreglé para armar algo que hizo todo lo que necesitaba en solo unos días. Sin embargo, no tiene que hacer eso, simplemente puede descargar la aplicación desde mi servidor o desde el repositorio de GitHub. Desde cualquier ubicación, también puede descargar el archivo.aia del proyecto de la aplicación que puede usar en Thunkable para crear su propia versión de la aplicación rudLights. Siéntase libre de agregar o quitar cualquier cosa, volver a etiquetar, cambiar imágenes, lo que sea. Está disponible bajo la GPLv3 al igual que el final de Arduino.

Puede visitar la página web de rudLights para obtener detalles sobre la instalación y configuración de la aplicación, y también sobre cómo usarla una vez que esté instalada.

Paso 7: ¿El fin?

Bueno, ahí lo tienes, el tablero del alfabeto rudLights. Como mi versión impulsada por Pi todavía se está programando, todavía no he agregado un paso o documentos de soporte para eso. Actualizaré este Instructable tan pronto como tenga algo que funcione. Si tiene alguna pregunta o comentario, si algo no está claro, simplemente contácteme en los comentarios a continuación o envíe un mensaje a través de mi página de perfil. Estoy feliz de contestar.

Gracias por leer, ¡disfrútalo!

Editado 20180113 - Se cambió el enlace al módulo Bluetooth HC-05 ya que el artículo originalmente vinculado está agotado