Вы играли в Портал? Даже если и нет, то собрать персональную автоматическую турель с детектором движения и оригинальным голосовым сопровождением наверняка окажется как минимум интересно, ведь такая диковинка может не только украсить интерьер, но и стать, например, отличным подарком для детей.
Фон
С момента первого выпуска Portal в 2007 году турели в игре впечатляли.Белые вещи странной формы, манят приятным голосом, но одним неверным движением расстреливают вас вдребезги.
На этот проект меня вдохновило наличие 3D-принтера, сильное желание создать что-то крутое с помощью сервоприводов и возможность проверить потенциал Fusion 360. Всего я поставил перед собой несколько целей:
- Добейтесь компактного дизайна.
Я использую Prusa Mini, поэтому мне хотелось, чтобы детали были небольшими.
Кроме того, готовый продукт должен поместиться на моем столе.
- Обеспечьте максимально возможную свободу передвижения.
- Турель должна реагировать так же, как оригинал в игре, поэтому нужна озвучка, обнаружение людей и движений.
- Постарайтесь, чтобы оно не выглядело так, как будто его напечатали на 3D-принтере.
Некоторыми аспектами пришлось пожертвовать, но, учитывая физические размеры башни, это вполне ожидаемо.
Об этом руководстве
Данная инструкция была написана после полной сборки башни.Так как ко мне поступило много просьб поделиться файлами для печати, я решил изложить письменно все этапы самостоятельной сборки.
Многие проблемы, с которыми я столкнулся в процессе проектирования, были исправлены, поэтому все должно пройти гладко.
Самое сложное, наверное, это проводка.
Советую резать их длиннее; у вас всегда будет время их укоротить.
Кроме того, найдите время, чтобы изучить схему и, возможно, даже просмотреть исходный код, прежде чем переходить к окончательной сборке.
Внимательный пошаговый подход обязательно поможет вам грамотно и качественно собрать отличную башенку.
Необходимые компоненты
- Блок питания 5 В с хорошей силой тока (2 А должно хватить).
USB-зарядка тоже подойдет;
- USB-коммутационная плата;
- Держатели светодиодов 3мм х 4шт.;
- акселерометр ADXL345 х 1 шт.;
- светодиоды оранжевые 3мм х 4шт.;
- красные светодиоды 5мм х 1 шт.;
- Кольцо 8-светодиодное SK6812 5050 RGB х 1 шт.;
- стандартный сервопривод G90 х 1 шт.;
- рычажный микропереключатель х 1шт.;
- Плата PCA9685, желательно без распаянных гребенок х 1 шт.;
- PIR-датчик х 1шт.;
- динамик 4 Ом, шириной 4 см и высотой 2 см х 1 шт.;
- Сервопривод непрерывного вращения g90 х 1 шт.;
- MP3-плеер YX5200 х 1 шт.;
- Wemos D1 Mini 3 х 1шт.;
- стальной стержень 4мм;
- стержень с резьбой М3;
- шестигранник 4мм;
- провод;
- карта микро SD
Инструменты
- 3д принтер;
- паяльник;
- компоненты для покраски и шлифовки;
- стандартные инструменты, такие как отвертки, мини-пилы и т. д.
Схема
Схематически башня относительно проста.Все компоненты питаются от линий 5 В.
И ADXL345, и PCA9685 работают по протоколу I2C. YX5200 подключается через последовательный порт, а PIR-датчик и светодиодное кольцо используют один контакт для связи.
Несколько важных замечаний:
- Как только Wemos будет встроен, к нему будет сложно добраться.
Так что обязательно скачайте эскиз заранее.
Это позволит вам использовать OTA-обновления без необходимости каждый раз подключать плату через USB.
- Используйте макет, чтобы заранее убедиться, что все компоненты работают. Нет ничего хуже, чем обнаружить, что деталь нуждается в замене уже после завершения окончательной сборки.
- Подтягивание контакта D0, используемого для микропереключателя открытия/закрытия, осуществляется через резистор сопротивлением 4,7 кОм.
Я выбрал D0, потому что при подтягивании остальных контактов, оставшихся на Wemos, на верхний уровень возникли проблемы с загрузкой.
- Чтобы проверить, занят ли MP3-плеер, я использовал аналоговый пин Wemos. Это можно считать пустой тратой аналоговой функции, поскольку осталось еще 2 цифровых контакта.
Однако в режиме ожидания MP3-плеер вытягивает штифт вверх, поэтому Wemos вряд ли загрузится правильно при использовании одного из них.
- Wemos питается от 3,3 В, но кольцевой светодиодный сигнал ожидает 5 В.
Мне удалось заставить его работать, но есть большая вероятность, что вам понадобится логический преобразователь 3,3 В в 5 В, если светодиоды внезапно начнут показывать странные цвета.
- Чтобы ADXL345 работал в режиме I2C, вывод CS необходимо перетянуть на верхний уровень.
Логический уровень микросхемы - 3,3В, но я по ошибке подключил этот контакт напрямую к линии 5В, и знаете что, все заработало - поэтому я оставляю это подключение в своей схеме.
Рекомендую попробовать подключить CS к выходу 3,3В, например, на Wemos.
Это лишь некоторые нюансы, с которыми я столкнулся при сборке башни.Поэтому я рекомендую вам внимательно прочитать характеристики выбранных вами компонентов перед их подключением.
Источник
Мозгом башни станет Wemos D1 Mini. Эта мощная маленькая плата имеет встроенный Wi-Fi и ее легко программировать.Для установки библиотек и программ вам понадобится Arduino IDE.
- Ээта страница поможет вам понять программирование Wemos.
- Информация об использовании файловой системы Wemos для запуска веб-страницы .
- Весь исходный код турели .
Весь функционал разделен на разные файлы, чтобы сделать работу с ним немного проще.
Для работы кода вам также потребуется установить несколько библиотек:
- AceRoutine
- Адафрут ADXL345
- Унифицированный датчик Adafruit
- Веб-сокеты Arduino
- АсинхронныйЭлегантОТА
- DFРоботDFPlayerМини
- ESPAsyncWebServer
- ESPAsyncWiFiManager
- ФастЛЭД
- WiFiManager
Файлы для 3D-печати
Башня состоит из множества частей.Все они показаны ниже.
Я предлагаю использовать такую программу, как Slic3r или Prusa Slicer, чтобы нарезать их.
Большинство деталей можно напечатать практически без поддержки.
В Prusa Slicer есть инструменты для размещения опор в нужных местах.
Такие параметры, как температура и поля, необходимо определять в соответствии с моделью вашего принтера и выбранной нитью.
Самое сложное будет распечатать крылья.
Мне пришлось использовать довольно много вспомогательного материала и сделать большие запасы, чтобы получить точный и последовательный элемент. Если вы хотите в конечном итоге добиться такой же глянцевой поверхности, используйте для внешних слоев толщину около 0,10 мм.
Внутренние детали можно печатать с немного большей высотой слоя, хотя это, естественно, приведет к более заметным линиям слоев.
Внутренние детали
Скачать
Внешние детали
Скачать
Ноги
Скачать
Аудио
Турель воспроизводит многие образцы речи из игры.
Скачать этот архив и загрузите его содержимое на SD-карту, которая будет использоваться в плеере YX5200.
Раскраска
Хочу предложить вам несколько упрощенный способ окраски готового изделия.Но увы, для получения блестящей поверхности есть только один:
- используйте небольшую высоту печати;
- отполировать детали;
- дополнительно загладить поверхность грунтовкой;
- используйте глянцевую аэрозольную краску.
Не спеши.
Не наносите слишком много краски за раз.
Чем более гладкой будет поверхность изначально, тем лучше будет результат в конечном итоге.
Потраченное время будет стоить того.
Сборка
После того, как все детали распечатаны и покрашены, можно приступать к сборке.Все эти шаги предполагают, что вы умеете подключать электронику.
Основной
Для облегчения печати основание механической части выполнено в 3 прохода.
Соедините эти три части шестью винтами.
Шестерни должны четко входить внутрь.
В качестве центральной оси я использовал старый шестиугольник.
Он должен легко входить, но шестерня должна быть прочно зафиксирована.
Если он болтается, ось может выпасть.
Оси остальных шестерен я сделал из металлических прутков толщиной 4 мм, которые обрезал до необходимой длины.
Убедитесь, что шестерни ориентированы правильно! 
Используйте 4 маленьких винта, чтобы прикрепить боковую пластину, чтобы закрепить шестерни.
Установите сервопривод непрерывного вращения и микропереключатель.
Этот переключатель позволит микроконтроллеру определять открытое/закрытое состояние створок.
Вставьте стойки и убедитесь, что они выровнены с обеих сторон.
Оба должны полностью втянуться.
Теперь устанавливаем большую шестерню.
Его также нужно прочно зафиксировать на оси, чтобы он не упал.
Можно просто капнуть немного клея.
Верхняя часть крепится тремя винтами.
На этом сборка внутреннего механизма завершена.
Обратите внимание, головки винтов не должны выступать, так как это будет мешать движению детали.
Глаз
Центральный элемент напечатан плоско, чтобы облегчить процесс печати и обеспечить отсутствие линий слоев.
Однако форма должна быть слегка утоплена.
Для этого после печати глазок помещают в горячую воду – пластик становится податливым – и с помощью специальной «чашки» прижимают к нужной выемке.
Кольцо светодиода должно точно входить в крепление.
То же самое касается красного светодиода.
Белая часть представляет собой «рассеиватель», равномерно рассеивающий красный свет по всему глазу – выглядит гораздо эффектнее.
Все детали располагаются одна рядом с другой и должны вписываться в контуры основного корпуса.
Красный светодиод выступает в роли своеобразной опоры.
Кронштейн для Wemos
Для Wemos нужно распечатать небольшую скобку.
Имейте в виду, что на момент написания статьи уже был выпущен Wemos v4, с другим расположением крепежных отверстий.
Либо брать v3, либо переделывать сам кронштейн.
Сам он предполагает прикручивание платы всего одним винтом, что упрощает дальнейший доступ при пайке компонентов.
Главное здание
Отрезаем от стержня с резьбой два отрезка необходимой длины и приклеиваем их к одной стороне туловища.
Убедитесь, что провода динамика имеют достаточную длину, так как после этого этапа до него будет сложно добраться.
Теперь разместите вторую часть туловища на стержнях, также закрепив клеем.
Собранную проушину можно ставить на место.
Далее приклеиваем кронштейн Wemos. Это дополнительно поможет выровнять два элемента корпуса.
Верхняя часть
Нижний элемент — часть фонаря, позволяющая поворачивать крылья.
PCA9685 и YX5200 также расположены здесь.
Поскольку у плеера нет отверстий для крепления, я решил просто приклеить его к верхнему сегменту.
Для экономии места советую отпаять гребенки от YX5200. Отрежьте ножницами черные пластиковые элементы и с помощью паяльника извлеките металлические штифты.
Удалите их по одному.
Не перегревайте чип.
PCA9685 крепится 4 винтами.
После приклеивания YX5200 к детали можно прикручивать его.
Готовую сборку вставьте в корпус и закрепите 4 винтами.
Теперь вся сборка станет намного стабильнее.
Нижняя часть
Запитать турель можно разными способами — использовать коммутационную плату с USB или просто проложить провода напрямую — оба варианта должны подходить под небольшую планку, которая крепится двумя винтами.
Далее идет акселерометр.
Для его крепления предусмотрены две опоры.
Вся эта пластина крепится снизу шестью винтами.
PIR-датчик закреплен спереди, занимая удобное положение над акселерометром.
Места здесь немного, но если провода проложены плотно, то должно работать.
Прикрутите небольшую шестерню к сервоприводу и установите ее на пластину.
Отрежьте от металлического стержня 2 отрезка необходимой длины и вставьте их через пластину так, чтобы они выступали на несколько миллиметров с каждой стороны.
Используйте еще один небольшой кусок стержня в качестве шарнира между верхом и низом.
На этом большая часть внутренней механики завершена.
Всю эту механическую деталь вставьте в верхнюю вешалку.
Немного раздвиньте части тела внизу, чтобы они поместились на стержни.
Если корпус не плотно прилегает к стержням, можно использовать клей.
Но учтите, что таким образом вы надежно зафиксируете узел, поэтому сначала лучше убедиться в исправности всех элементов.
Крылья
Первые два пулемета.
Вставьте белые светодиоды в металлические держатели.
Сами держатели вставьте в бочки.
Они должны оставаться в них без дополнительной помощи.
В задней части пулеметов имеется небольшой канал для прокладки проводов.
Закрепите светодиоды и провода клеем.
Убедитесь, что провода достигают PCA9685. Берите с запасом — проще будет отрезать, чем потом припаивать новые.
Отрежьте четыре стержня необходимой длины.
Я рекомендую их отшлифовать, вставив в дрель и вращая внутри наждачной бумаги.
Хорошо отшлифуйте, но учтите, что они должны прилегать как можно плотнее, чтобы крылья не создавали лишних вибраций.
Теперь слегка придайте шероховатость концам штифтов и вставьте их в крыло.
Рекомендую установить крылья в основной механизм, пока высыхает клей для фиксации стержней.
Но следите, чтобы они не трогали его, иначе они могут прилипнуть.
Спроси меня, откуда я это знаю.
Прикрутите автомат с помощью 2-6 винтов.
Отрежьте от стержня с резьбой два небольших сегмента и приклейте один к крылу.
Это будут штифты, на которые будут крепиться стойки, поэтому закрепите их как следует.
После приклеивания и фиксации всех элементов можно вставить крылья и защелкнуть рейки на штифты.
Ноги
Каждая ножка собирается из куска стального стержня, двух печатных элементов и небольшого арматурного штифта.
Штифт можно вырезать из резьбового стержня.
В конечном итоге все слипается.
Добиться правильной формы металлических деталей бывает сложно – ведь сталь 4мм.
Советую использовать что-нибудь круглое подходящего размера, чтобы согнуть стержни под нужным углом.
Завершение!
Теперь пришло время приклеить все три ножки и антенну.
На этом сборка завершена.
Первый старт
После сборки турель практически готова к использованию.При запуске Wemos выполнит поиск сети Wi-Fi. Если он его не найдет, он запустит точку доступа для подключения.
Вам нужно будет ввести свои учетные данные Wi-Fi через предоставленный портал.
После этого турель должна подключиться к сети и запустить программу.
Посмотреть IP-адрес турели можно через роутер или на странице http://portal.local через устройство, подключенное к той же сети.
Эта ссылка приведет вас на страницу турелей, посвященную Порталу, где вы сможете просмотреть ее датчики.
Теги: #игры #Программирование микроконтроллеров #Игры и игровые приставки #Сделай сам или Сделай сам #3D принтеры #diy #ruvds_translation #3d печать #портал #турель
