瑞克和莫蒂蒸汽朋克多功能小工具開源分享

描述

概念

木工/退休的工業(yè)自動化工程師在蒸汽朋克踢。設(shè)計了 Rick & Morty 的小玩意，現(xiàn)在想將其提升到一個新的水平

買了一套完整的工具包，想看看我能推多遠。在此過程中，我不得不發(fā)明連接器護罩、電纜支架和許多不同的 3D 打印安裝硬件。

一旦確定了布線并創(chuàng)建了安裝座，主要組件就安裝在一塊 12x12 的廢 lexan 上。我為四個 LCD 顯示器、光學拾音器和指示燈配備了其他 lexan。

力量

該裝置由連接到 TO-220 7805 三端 +5 伏穩(wěn)壓器的 12 伏直流汽車適配器供電。+5、Gnd、SCL 和 SDA 線連接到匯流條，以便于連接。

我嘗試了幾個不同的終端屏蔽。帶有柱子的那些不能牢牢抓住各個杜邦電線，而且針腳密度使得添加新連接有 550 次將另一個針腳敲松的機會。

選擇焊接到匯流條是為了簡單和可靠。安裝 12 ga。母線是 3D 打印和安裝的。安裝座上印有總線信號，以實現(xiàn)無錯誤接線。

在 2a 時將 12v 降至 5v 時，并沒有真正考慮到那個糟糕的 TO-220 封裝的耗散。下降是 7v @ 2a 或 14W！過了一會兒，我注意到安裝支架上冒出一縷煙霧。哎呀！需要一個 B 計劃。

禁用 USB 電源：

我在使用 USB 時遇到的一個問題是您必須拔下項目才能將其關(guān)閉。這將迅速磨損連接器。我的解決方案是在 USB 電源線上連接一個開關(guān)，這樣我就可以關(guān)閉和打開項目，而無需拉開電纜。

一切都焊接并覆蓋有 HS 管。電纜用 HS 綁扎以防止它們形成運行。

裹尸布

杜邦電纜具有需要插入的單獨針腳。由于大多數(shù)子卡有 2 到 8 個引腳，因此讓所有人同時參與是一個問題。安裝在各個銷上并粘在適當位置的護罩允許銷作為一組配合并提供標簽位置。

熱縮管用于防止帶狀線拉開。此外，它還用于將電源線和信號線分開分組，以便輕松驗證接線。

隨開發(fā)套件提供的每個子卡都連接了電纜和護罩，以及松散連接的安裝硬件。然后將該組件裝袋以將所有必要的組件保存在一個地方。這大大簡化了安裝，因為每個組件都經(jīng)過測試并準備就緒。

大多數(shù)已安裝的一切都在工作。接下來是步進電機。

調(diào)試：

雙 20x4 LCD 很方便，因為除了正常的serial.print調(diào)試消息之外，我還可以從每個傳感器顯示診斷值，以便于調(diào)試。

我遇到問題的一種設(shè)備是觸摸傳感器。這應(yīng)該是一個微不足道的項目，但似乎有一個非常嘈雜的輸出。看起來它在喋喋不休，而不是給出一個可靠的 DO。該設(shè)備還有一個 AO，所以也許我可以過濾它。

爆震傳感器計劃與觸摸傳感器綁定，因此用戶必須觸摸面板上的某個螺釘，然后觸發(fā)爆震。但這在我讓觸摸傳感器工作之前不會發(fā)生。

我有 5k 電位器，內(nèi)部 +5 電源和外部 +12V 電源都與 AI 相連，因此系統(tǒng)可以監(jiān)控它的內(nèi)部電壓。

5k 電位器被環(huán)入伺服系統(tǒng)并跟蹤。

我想連接直流電機，但我也想實現(xiàn)電機方向/啟用邏輯，所以我需要添加一個 74LS00 四與非門和一個 H 驅(qū)動器來反轉(zhuǎn)電機。它并不復雜，但必須構(gòu)建。也許給我一些東西來焊接到螺絲罩的面包板區(qū)域。

RTC 有點工作，它卡在設(shè)定的時間。我知道我錯過了一些簡單但不是優(yōu)先級列表中最高的東西。

聲納測深儀最初是向后接線的，顛倒代碼中的位解決了這個問題，而無需修改硬件。

日落感的 LDR 正在工作。我已經(jīng)把它綁在繼電器組上，以便在黑暗中打開負載。繼電器可以消耗 5A 電流，因此我可以控制很大的負載。不知道還有什么，但我正在努力。

另一個想法。可以將激光與 LDR 耦合，制成脈沖光束系統(tǒng)。這樣，系統(tǒng)就不會被外部來源弄得眼花繚亂。我們在關(guān)閉光束的情況下進行輪詢，并檢查它是否是黑暗的。然后我們打開激光再看一遍。如果它現(xiàn)在很亮，我們就可以關(guān)閉激光了。由于我們已經(jīng)在我們的控制下看到了兩種狀態(tài)下的光束，我們可以確信 LDR 只看到我們的光束并且我們可以檢測到“炫目”。

遠程EPS-01是有線的，但沒有其他人可以交流，所以沒有用過。

DHT-11 工作正常。我需要弄清楚EPS卡中內(nèi)置的另一個。為什么任何 Arduino 都沒有指向文檔的指針？

四個繼電器都工作。

• VU 表功率

• VU 源，NC - 廣播，NO - AO

• VU 模式 - 改變顯示模式的脈沖

• 黑暗繼電器，NC - 亮，NO - 暗

操縱桿正在工作，兩個模擬和一個按鈕。安裝仍然不確定。我可以擰緊四個角，但當我只需要 *4* 時，我必須購買一盒 100 個 6-32 x1" 螺釘。（嘆氣）

紅外遙控器正在面包板上工作。再次跑步應(yīng)該不難。只解碼了幾個按鈕。需要破譯所有21個。這將允許遠程控制我的 Rick Box? 的許多功能。

連接應(yīng)該更加可靠，因為一切都已安裝并且不會相互拉扯。我在底座上放了一些腳。整個鉆機可以在不干擾布線的情況下提升和移動。

設(shè)計細節(jié)：

我喜歡保留 IO 使用情況圖。這是我到目前為止所得到的。這只是一個實時文檔的快照，因此 project.zip 中的最終文件將與此處顯示的不同：

保持電子表格、硬件和軟件同步很重要。

我希望 TinkerCAD 能夠?qū)ο筠D(zhuǎn)儲為具有等距的標準三視圖，以便您可以輕松記錄正在 3D 打印的對象。該項目的最終版本將附加 .gcode 文件，或下載之類的文件，因此親愛的讀者，您將能夠制作一些零碎的東西。有些東西可能會被cad'ed，但我不打算畫庫存零件。

接線雜亂無章，我懷疑示意圖工具會很有用。我會試試看，但是有很多電線。這一切都設(shè)計得很巧妙，但在原型中，母線的纏結(jié)是不可避免的。

將嘗試開始使用熏制的 Lexan 前面板。前面和后面都是 12x12，計劃是把它框起來，這樣可以通過前面（暗地）看到內(nèi)臟。煙熏色或透明/半透明顏色的小尺寸（在一張紙下）很難找到。這是“灰色”，但不是很暗。顯示器會干凈地顯示出來，但內(nèi)臟可能太明顯了。走著瞧。

由于這是一個“Rick”盒子，我已經(jīng) 3D 打印了幾個門戶。只需要弄清楚在哪里添加它們。

這就是今天的內(nèi)容。瑪娜娜！

16JAN22

好吧，我從 Velleman 訂購了一個降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，并將其放在 +12V 主電源和 7805 本地 +5 穩(wěn)壓器之間。我將輸出電壓預設(shè)為 8V，所以現(xiàn)在 7805 僅下降 3v 而不是 7，這應(yīng)該將功率從 14W 降低到 2A 時的 6W。

當然，我必須為它打下基礎(chǔ)。我認為供應(yīng)商應(yīng)該開始為不斷增長的 3D 打印機社區(qū)提供 .STL 文件鏈接。這張?zhí)厥獾目]有安裝孔，沒有。如果安裝它的唯一方法是用膠水，他們認為我們?nèi)绾卧谟谰迷O(shè)置中使用這些？！3D 打印機是這方面的天賜之物。

我知道當前的設(shè)計處于 USB 的 PS 限制，因為 LCD 較暗，并且當伺服啟動時它們會閃爍，從而消耗更多電流。隨著 7805 關(guān)閉 +12V，一切都變得更亮了。

是時候構(gòu)建前面板了。主板上的連接已經(jīng)穩(wěn)定，因為所有部件都用螺栓固定，不再對引線施加壓力。安裝前面板將有助于其余部件。

買了一個立體聲 5W 放大器套件（也來自 Velleman），我打算用它來提高 FM 無線電卡的輸出，但由于 FM 卡很繁瑣，所以它可能會被擱置。引線折斷了，孔和卡太小了，以至于我[在重新接線時遇到了麻煩。除了我的手指，世界已經(jīng)將所有東西都小型化了。我的后備是汽車收音機立體聲。它可以通過藍牙控制，而無需編寫代碼。無論哪種方式，該計劃都包括一個立體聲 LED 條形圖 VU 表。幾個繼電器將用于控制源和顯示模式。

立體聲增益電位器是遠程安裝的。

Arduino 用作 AO 的濾波后的 PWM DO 只能驅(qū)動到 Vcc。條形圖從 0 到 12V 運行。所以我將使用放大器來增強信號，這樣我就可以對 Arduino 進行編程，以便在空閑時旋轉(zhuǎn)燈。在音樂時間，它會自動切換到現(xiàn)場音頻。需要配對繼電器或找到兼容的 DPDT 繼電器來進行信號切換。

由于電源現(xiàn)在穩(wěn)定，我可以重新開始編碼并讓剩余的麻煩項目正常運行（RTC、觸摸傳感器、BM280 baro）。

我做的一件小事是用記號筆標記卡片邊緣的 pin 1 位置。這使我可以在安裝卡的同時查看電纜的方向，而不必用手電筒在頂部找到方形填充銷。

結(jié)構(gòu)

設(shè)計開始形成。它將是兩片 12x12 的 Lexan（前煙熏，后透明）將內(nèi)臟夾在它們之間。整個東西將放在一個內(nèi)置秘密隔間的基座上。頂部將是另一個風暴玻璃和變色 LED。

步進電機板已連接但未經(jīng)測試。問題是沒有足夠的電流來驅(qū)動它。當我運行測試模塊時，我能感覺到步進器試圖轉(zhuǎn)動但實際上并沒有移動。我想我只是沒有足夠的 +5.amps。計劃 C 是我買了一個 5v @ 4A 電源。昨晚我打印了一個安裝盒，這樣我就可以不用拔掉電源就可以關(guān)閉電源。

更多的力量！呃！呃！呃！

該套件帶有一個很小的九十克力伺服。它正在工作，但它計劃打開通往秘密隔間的木門，我認為可能需要更強大的東西。我在當?shù)氐囊患覑酆蒙痰暌?20 美元的價格找到了這只野獸。

它們的引腳是相同的。但我認為當前的需求是不同的。所以我只為電機和伺服添加了第二個 +5。當伺服啟動時，這應(yīng)該可以防止 LCD 閃爍。我使用的是 12 V @ 10 Amp 電源，因此 +5 中的幾個 A 不應(yīng)加載太多。收音機是 4x50w，帶有 10 安培保險絲。

所以我要添加另一組電源母線，+12V、+5V 和 Gnd。現(xiàn)在正在打印。

面板工廠：

面板安裝已經(jīng)開始。2004 年的液晶顯示器就像眼睛。條形圖是鼻子，收音機是嘴巴。LDR 和 IR Remote 安裝在 LCD 下方。我什至打印了幾個 L 支架來安裝兩個 lexan 半部。

該面板仍然具有保護性皮膚。下面是透明的煙灰色。黑色 LDR，紅色 IR。條形圖垂直。一切都安裝有 4-40 或 6-32 硬件。我在螺絲頭下面使用紅色纖維墊圈，以免損壞 PC 痕跡。Nylock 螺母消除了鎖緊墊圈，并且在沒有內(nèi)部通道的情況下不會嘎嘎作響或被擰下。

2022 年 1 月 27 日

只需在煙熏 Lexan 上切掉幾乎最后一個安裝孔，就決定是時候真正建造了。

這是一些構(gòu)建圖片。我打印了，它們足夠大，可以讓前面板獨立站立。

大多數(shù)電纜都很短，但我有 MF DuPont 電線備用，所以我打印了一批電纜夾來固定延長線。由于需要兩端，我不會費心切割、添加護罩和重新焊接現(xiàn)成的電纜。

從左上角順時針。

• 面板自由支架

• 回聲游俠有孔切口。藍色和黃色液晶顯示器。條狀圖。

• 紅綠燈在立體聲的兩端。

• 面板和控制板開始連接。

從左上角順時針。

• 放大器模塊、輔助電源總線、放大器增益電位器。

• 主電源和 I2C 匯流條。

• 六個繼電器，自然邏輯在四塊板上與兩個單繼電器相反。

• 帶延長電纜的面板接線。

更多電源問題：

電力系統(tǒng)復雜。總消耗量超過了 Mega 的限制，因此使用了輔助 +5 VDC 電源。最初的設(shè)計是由一個 12 VDC、10A 電源轉(zhuǎn)換器供電，但 Aux +5 有自己的 5 VDC、4A 轉(zhuǎn)換器。輔助電源將為伺服系統(tǒng)、電機、繼電器和其他重要負載供電。為了確保設(shè)備知道 Aux 電源是否可用，0-25 VDC 輸入模塊已硬連線到 Aux +5 總線，因此 Mega 可以知道它是否可以彎曲肌肉。

另一個問題是 PC 與 USB 電纜之間的持續(xù)連接。我在 USB 電源上添加了一個開關(guān)，這樣我就可以在不運行項目且無需插拔的情況下運行計算機。出于同樣的原因，在 Aux +5 上添加了一個開關(guān)。

+12 VDC/10A 電源總線用于運行收音機、音頻放大器和條形圖顯示器，并通過切換器向下轉(zhuǎn)換為 +8，然后通過 7805 線性穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為 +5。在將一些負載卸載到 Aux 電源和使用開關(guān)預調(diào)節(jié)器之間，該調(diào)節(jié)器應(yīng)防止 7805（再次）熔化支座。

IO 再次重新映射，但似乎一切正常（大部分）。我曾嘗試直接焊接到 IO 擴展器，但這是一個錯誤。我不得不建造另一個并把它和 Mega 換掉。

第二個 Mega 將用于項目的外部部分。

伺服：

有一個不錯的強大伺服器可以用來開門。它應(yīng)該有足夠的扭矩。自然需要坐騎。3D 打印的支架非常堅固，我可以敲擊孔，因此安裝伺服不需要螺母。我已經(jīng)在精神上粗略地破壞了連桿，并且使用轉(zhuǎn)接桿移動 90 度應(yīng)該將門向下翻轉(zhuǎn)。慢慢地移動它，就像它重達一噸一樣。希望我能像它一樣制作一個吱吱作響的鉸鏈音效。嗯。

這個項目會很大！前面板為 12" x 12"，盒子大約 18" 高，12" 寬，至少 6" 深。（為什么在平板電腦上編輯數(shù)字這么難？）

事情開始亮起來并顯示出來。

時鐘正在滴答作響，必須設(shè)定時間，但事情正在向前發(fā)展。

大多數(shù)事情都是通過診斷，但像ESP這樣的事情需要遠端。電機和伺服系統(tǒng)正在等待最后的電源檢查，我的插座電量不足。

努力讓所有 IO 立即啟動。操縱桿工作但松動。正在考慮用支架將它安裝在面板上，但當我無法讓 FM 收音機模塊工作時，不再需要操縱桿來控制它們。我有可以由操縱桿控制的電機，所以我可能還有用，只是不想將它安裝在面板上。所以我設(shè)計了一個帶有支架和電纜孔的 2-1/4" x 2-3/4" 小盒子。這里是。頂部有一個球形凹槽，而不僅僅是一個孔，因此與操縱桿頂部的配合非常接近。打印花了 5 個小時，我認為效果很好。

該模塊在 80" x 1.05" 網(wǎng)格上有四個 #4 通孔，用于安裝。柱子需要為 #4 攻絲，但蓋子螺釘將接受 6-32 x 1/2" 打印的螺釘 - 無需剪線。為了舒適，拐角被倒圓。電纜出口左側(cè)。

向前進：

?

?

?

22 月 11 日：

一直在添加各種隨機功能。至今：

• Biker Magic 8 球

• 胰島素估計器

• 帶伺服執(zhí)行器的郵政信箱密碼鎖

• 立體聲硬件 VU Meter 支持

• 遙控

也一直在以不尋常的方式使用輸入設(shè)備。胰島素估計器和郵政信箱鎖都使用人工智能上的電位器作為數(shù)字數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。它直接用胰島素估計器輸入一個比例數(shù)字，并模擬鎖模塊中密碼鎖的旋鈕。

接近機械設(shè)計。如您所見，塑料條將裝置保持直立并在最終物理配置附近對齊。此外，翻轉(zhuǎn)門機制正在固化。伺服運動和安裝已或多或少得到解決，并打印了一些安裝位。

走到一起

該項目終于幾乎為最終工廠做好了準備。計劃是用 Lexan 覆蓋頂部和兩側(cè)，并在底部放置一個木制底座。SWMBO 喜歡能夠看到盒子內(nèi)部和所有閃爍的燈光。

我重新調(diào)整了步進電機驅(qū)動卡的用途，以驅(qū)動安裝在內(nèi)部的一些 12V 汽車 LED。一是RGB變色，二是UV，使3D打印部件真正流行。

一個問題是電機驅(qū)動卡上的 LED 非常亮，尤其是當所有四個同時亮時。我打印了一個擴散器蓋來覆蓋 LED，但仍然可以顯示狀態(tài)。

它是就地粘合的。

我還在兩個 R/Y/G 面板顯示器上添加了一些交通燈裝飾。我使用單獨的 R/Y/G LED 顯示屏而不是單個 RGB LED，這樣紅/綠盲人就可以通過位置分辨出哪種顏色被點亮。

案件來了：

我覺得它看起來很酷。整件事情是堅實的。您可以拿起它并翻轉(zhuǎn)它，沒有任何東西移動或掉落（伺服除外）。接線并沒有看起來那么糟糕。電纜護罩確實有助于保持一切連接。