Giant Pressure Sensitive Color Bubble - Spectra Bauble ™: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En vän ville ha lite roligt ljus för en fest och av någon anledning kom jag att tänka på:

En gigantisk squishy ballongboll som när du trycker på den ändrar färg och skapar ljud

Jag ville göra något originellt och roligt. Den använder en lufttryckssensor för att avgöra hur mycket ballongdelen som kläms och är ganska känslig. Den är programmerbar så att den kan ha ett intressant beteende som att sitta tyst och cykla genom en regnbåge av färger tills någon trycker in i bollen, sedan kan ändra färg eller till och med spela ett spel som att låta användaren försöka matcha (genom att trycka/trycka) en färg som visas på en eller flera av lysdioderna. Framtida tillägg kan inkludera ett rörelsedetekteringschip så att det börjar göra buller och färger när någon rör sig i närheten, och en liten uppblåsningsmotor då ballongdelen kan tömmas över några/flera dagar.

Jag försökte flera varianter innan jag bestämde mig för denna design och några av bilderna antyder det men jag kommer att fokusera på att göra den slutliga versionen.

Jag gjorde också mycket av byggnaden innan jag tänkte göra en instruerbar för den eftersom jag inte såg Make It Glow -tävlingen förrän senare. Jag har inte så många bilder som jag skulle vilja, men ska försöka täcka de viktigaste punkterna i att bygga den så att du kan göra en själv. Hur som helst är det bättre att ha tillräckligt med förståelse för att du kan "vinge det" under byggandet och veta var gränserna är så att du kan bygga utan att slaviskt följa ett recept.

Namnet är bara för skojs skull, Spectra Bauble ™.

Steg 1: Delar och verktyg

Verktyg

• skruvmejsel
• bandsåg eller klippsåg
• router (inte absolut nödvändigt)
• lödkolv och löd
• sax
• linjal
• 3D -skrivare (du kan göra LED -hållaren på annat sätt också; se nedan)
• borr och uppsättning borr
• fil
• Forstner bitar
• Penna (silverfärg)
• kompass (för att rita cirklar)
• trådklippare och strippare
• tång och några tappar (inte absolut nödvändigt)
• spraya på lim
• dubbelsidig tejp
• Dupont-crimps och crimper (t.ex. PA-09 men det finns många andra alternativ; kolla in denna andra Instructable)
• någon form av hög volym luftpump
• Vaselin (för luftskarvar)
• en skrivare är till hjälp för att skriva ut några mallar men inte nödvändigt

Delar

* Jag inkluderar priser om jag har dem till hands

* Jag har inte alltid länken till det exakta objektet jag använde men kan länka ett liknande objekt med "så här" eller "t.ex."

• 5 ringar av adresserbara lysdioder (men du kan verkligen använda ett sortiment av WS2812 lysdioder) $ 8.55
• MS5611 trycksensor (BMP280, $ 0,69, borde vara en minskning av ersättningen, men något mindre känslig) $ 4,72
• slang, ~ 50cm
• slanganslutning (som denna "pagodfogslanganslutning")
• kulluftinsatsnål (den följde med 60cm/Medium ballong/boll-men inte med den 120cm)
• strömförsörjning 5V, 6A, 30W $ 5,50
• trådbräda
• liten brödbräda (så här) $ 1
• trådad tråd, säg 22 eller 24AWG
• liten högtalare (jag räddade den från en högtalare som jag hittade skräp på gatan)
• Arduino Pro Mini (t.ex.
• strömkabel med väggkontakt (finns i min skräpsamling)
• skruvanslutningskontakt (så här)
• rund stift kvinnlig rubrik
• falsk ullpäls (från lokal tygaffär) ~ $ 5
• falskt läder (från lokal läderbutik) ~ $ 3
• MDF -skiva ~ $ 5
• träskruvar
• lufttät behållare (jag använde en gammal vitaminflaska med en tätt tätande pop-off-topp)
• tätningsmedel (förmodligen skulle lim också fungera men jag råkade ha ett tätningsmedel)
• ett par gamla vinflaskor
• plast hink ~ $ 3
• stora squishy bollar (jag provade både en 60cm/M och 120cm) ~ $ 10
• elastisk sladd, ~ 3 mm diameter x 1 meter ~ $ 1
• skruvar i metall
• bit av super stretchigt tyg (jag sökte just på den lokala tygaffären men det här kan fungera ännu bättre) Den dyraste delen! $ 14

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

Så, vad kostade delarna tillsammans? Kanske i storleksordningen $ 75, som inte inkluderar de saker jag hittade i mina skräp-/skattehögar-korkar, strömkabel, högtalare, slangar, luftanslutning, lufttät behållare, ledningar, skruvar, tätningsmedel-allt detta kan lägg till ytterligare $ 15 eller så om du köpt nytt.

Steg 2: Trycksensorkammare

Jag behövde ha en trycksensor ansluten till bollen på något sätt. Jag funderade på andra alternativ som att känna trycket på bollens nedre yta som trycker på någon sensor, eller att ha sensorn inuti bollen eller på bollens yta men det rimligaste alternativet jag hittade var att fästa en separat luft- tät kammare med sensorn i den till bollen via ett rör.

Kammaren

Jag tillbringade faktiskt ett tag på en 3D-tryckt tryckkammarkonstruktion som teoretiskt sett fortfarande skulle fungera men stötte på en glitch i tätningen av den och bestämde mig sedan för att gå mano-a-mano med min skräphög och använda vad jag än hade till hands, som var en gammal vitaminbehållare med ett lufttätt lock som ger ett "pop" -ljud när du tar av det.

Några bilder på den kasserade 3D -tryckta kammaren ingår också, en del av det osynliga 'misslyckande' arbetet som går in i de flesta projekt.

Konstruktion

Två hål borrade i vitaminbehållare, ett för ledningar (ström och data), ett för en slanganslutning.

Ledningar och kopplingar limmades fast med lite undervattentätningsmedel som jag hade till hands, men du kan förmodligen använda silikon eller något som skulle vara lufttätt och inte utveckla en spricka mellan tätningsmedelsbehållarens gränssnitt efter långvarig böjning fram och tillbaka (vad händer när du är busa under konstruktion och testning).

Jag sågade vitaminröret till den minsta tillräckliga längden för att ledningar och sensor fortfarande skulle passa inuti eftersom jag visste att utrymmet skulle vara trångt i den slutliga konstruktionen.

Jag pressade Dupont -kontakterna på ledningarna så att jag enkelt kunde ansluta antingen MS5611 högkänslig trycksensor eller den billigare BMP280 (jag har tyvärr inte hunnit testa BMP280).

Gör ledningarna tillräckligt långa så att det är lätt att fästa sensorkortet utanför behållaren och stoppa sedan in allt och sätt på locket.

Slangen som visas på bilden var bara för första testet och ersattes senare med en mycket längre längd, kanske 30-40 cm, så att du kan hålla ballongdelen och sticka in nåländen av röret i ballongen utan att behöva arbeta i trångt utrymmet på skopbehållaren.

Steg 3: Bas

Jag tänkte ursprungligen på att bara använda det stretchiga tyget för att hålla ner ballongdelen på en plattform av något slag, möjligen gjord av frigolit så att hela konstruktionen kunde monteras på väggen (detta är fortfarande möjligt för en annan version). Även om jag föreställde mig tyget av att vara 'osynlig' som det sträckte sig lärde överallt, samlas det i verkligheten. Om basen var enorm kunde du sträcka tyget ut till sidorna och det skulle inte hopa sig men jag ville undvika en enorm bas. Jag hade tanken på att öka basens omkrets för att ta upp tygslack genom att göra den typ av crenellated/stellate (se bilder på kartongprototyp med 5 utskjutande delar) och den typen fungerade men bestämde mig slutligen för att göra en tung bas med en hink.

I den konkreta delen av järnaffären hittade jag en mycket billig, hemskt plastluktande hink som var nästan perfekt (och endast ~ $ 3). Jag hällde ursprungligen ett gäng gammalt gips i botten för att göra en tung bas, och det skulle ha varit slutet på basen, men det gamla gipset satte sig aldrig upp och jag hade bara en stor lerliknande röra jag var tvungen att gräva ur hinken. Så, ett annat misslyckande.

Bilder på 5-lobskartong och gipsfel ingår ovan.

Vid andra tankar gillade jag tanken på en separerbar bas och inte heller så extremt tung. Jag bestämde mig för att testa MDF.

För att undvika att behöva arbeta i hinkens ramar, klippte jag av skopans botten och utvecklade ett system för att nypa en bas på botten mellan två bitar MDF. En cirkulär bit av MDF som är något större än hålet i skopans botten skruvas ner på de andra delarna av basen nedanför, så kläm ner hinken ordentligt så att du kan bära hela konstruktionen i skopan och basen vänta.

Andra konstruktionsanmärkningar:

Skärhink:

Jag ögonklockade där jag kunde klippa av skopan och lämna tillräckligt med utrymme för elektroniken under ballongens nedre radie/yta när den tryckte ner. Jag ritade en linje på utsidan av hinken på den höjden med en silvermarkör (eftersom hinken är svart) och använde en lådskärare/verktygskniv för att skära (försiktigt) genom hinken. Plasten var väldigt mjuk och det gick ganska enkelt.

Skärning av MDF:

Jag lade avskurna skopan på MDF och drog runt hinkens insida för att ta en kanal som den nedre skopkanten kunde sitta i. Detta är nog inte absolut nödvändigt eftersom pälsen täcker denna kant men jag tyckte det såg trevligare ut.

Basen är gjord av tre skivor av MDF, två under skopans nedre kant och en inuti skopan som klämmer ner skopan på de andra två bitarna. De två nedre är något större i diameter än skopbotten-det är godtyckligt men jag gjorde dem några cm större utifrån vad jag trodde skulle se snyggt ut. De kan verkligen vara vilken storlek som helst.

Jag klippte MDF med en liten bandsåg (som jag fick för $ 20!) Och dirigerade den övre synliga kanten runt, igen inte absolut nödvändigt men jag tycker att det ser snyggare ut. Du kan skära MDF: n med en kapsåg; bra armträning.

Jag dirigerade MDF "pincher" -skivans nedre kant så det var lite mer en kilform som överensstämde med de sluttande hinkens sidor när den skruvades ner. Det är förmodligen inte kritiskt men jag tror att det hjälpte till att centrera den inre MDF -disken lite lättare.

Du kan se på en av bilderna hur de nedre skopväggarna sväller ut något när den inre MDF -knivskivan tvingas ner och låser skopan på basen.

Steg 4: Fötter för basen

Eftersom jag bestämde mig för att dra strömkabeln ut från botten snarare än sidan, ville jag lägga till några fötter för att höja hela konstruktionen lite för att ge kabelrummet att komma ut. Jag använde en gammal kork och några skruvar för att göra tre fot (tre punkter definierar ett plan, så det skulle inte vingla).

Det var inget för komplicerat här:

- skär korken i tre lika delar med verktygskniv

- mätte varje sektion och arkiverade det tills de alla var ungefär lika höga

- borrat försänkt hål noggrant genom mitten av varje kork

- skruvas fast i MDF -bottenplattan med 120 ° mellanrum med en mall tryckt på papper

Steg 5: LED -hållare

Jag gick lite överbord på den här delen eftersom jag hade många visioner om variationer av belysning och ville ha något generiskt. Jag slutade med något halvgeneriskt som du kan justera rotationen och vinkeln på och som ansluts till ett 10 mm hål (jag använde en Forstner-bit för att göra ett mycket rent hål). Jag hade andra mönster där lysdioderna gled längs en skena eller gjorde andra saker men det började ta för mycket tid. Faktum är att du inte behöver ha den här hållaren, du kan nog klippa av botten av en papperskopp och sätta LED -ringen på den och sedan limma ner koppänden.

Bild på några av de många misslyckade versionerna. Jag måste ha haft 20-30 versioner och olika geometrier men slutligen valde den delade basen som nypade okdelen. Kan bli bättre men det fungerar bra.

För skrivarinställningar se bilder.

Den minsta delen av LED -fästena snäpper på plats som på bilden och hindrar LED -ringen från att vingla.

Det sitter tätt för att få LED-lampan att glida in i det halvcirkelformade okstycket men det går (snäpp in de små anti-wobble-delarna först).

Steg 6: Päls

Eftersom det är en taktil leksak ville jag att basen skulle vara något trevligt att röra också så jag bestämde mig för falsk päls och falskt läder, vit eftersom enheten själv skulle ge färgen.

Jag hade lite falsk päls kvar från ett annat projekt, inte tillräckligt stor för att klippa det jag behövde i en enda remsa så jag skar den i två bitar men det var inte svårt att dölja sömmarna genom att trycka ihop kanterna.

Basen täckte jag med en kartongbit (från en pizzalåda) och sprutade lim på sidorna och applicerade sedan försiktigt remsan av falskt vitt läder. Det kom förvånansvärt bra ut och lädret överensstämde också med överkantskurvan ganska bra. Jag klippte ändarna av läderremsan med en verktygskniv och drog helt enkelt i dem för att stänga gapet eftersom materialet var ganska elastiskt. Fogen syns knappt på avstånd.

Steg 7: Sätta i elektroniken

Jag "torrmonterar" delar ofta under hela processen för att försöka undvika överraskningar senare att något inte skulle passa eller att det inte skulle bli klaring eller att det inte skulle se rätt ut eller vad som helst. Jag tror att detta är en bra vana när man gör saker eftersom det hjälper till att undvika många misstag.

Jag lödde en 24AWG (22?) Mätarkabel som jag hittade i min låda med slumpmässig tråd på strömanslutningarna på lysdioderna. Jag lödde några runda kvinnliga rubrikstiftkontakter på in- och utdatakanalerna. Jag ville ha någon möjlighet att ta bort lysdioderna utan att ha dem anslutna till en stor röra av ledningar. Denna lösning är inte bra men det fungerade. Varje ring har en +/- strömanslutning plus en data in/ut-anslutning. De gulbruna trådarna (se bilderna) är kraften, och de lila (brödtrådarna) ansluter från Arduino på brödbrädet hela vägen till den sista LED-ringen genom att kedja från en ring till nästa med en lila brödbräda till IN -uttaget från den senaste lysdioden och en lila kabel som kommer från OUT -kontakten. Jag använde de kvinnliga runda stifthuvudena på IN/OUT så att brödbrädans tråd skulle passa in ordentligt. Den sista LED -ringen i kedjan har ingen kabel ansluten till dess OUT -stift.

LED -ringarna tar inte en enorm mängd ström, men det är 5 x 16 = 80 lysdioder och totalt uppskattade jag upp till 4A maximalt med alla på full effekt (tydligen är varje cirka 50mA fullt, jämfört med liknande produkt https://www.pololu.com/product/2537). Därför 6A strömförsörjning. Eftersom strömmen gick till varje LED -ring individuellt trodde jag att 24AWG skulle vara tillräckligt (jämför med ampacity -betyg för olika AWG: s https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm). Jag använde lite tjockare tråd (jag tror att det var 22AWG) från strömförsörjningen till kontaktblocket som distribuerade ström till lysdioderna eftersom det var färre ledningar, mer ström per ledning. Jag var inte extremt försiktig eftersom jag inte hade tänkt köra alla lysdioder med full effekt under någon betydande tid. Jag antar att om det var så du ville köra den, kanske du vill kontrollera trådmätaren närmare för att se om den stöder den strömmen utan överhettning.

Jag skrev ut en strömkabelavlastning från Thingiverse, "rtideas"

Jag skruvade ner 5V 6A strömförsörjningen med två små skruvar. Den första strömförsörjningen jag använde sprängdes eftersom några ledningar blev korta eftersom strömkablarna inte var ordentligt fastsatta så jag var mer försiktig efter att ha beställt en ersättning. Jag stramade verkligen ner ingångs- och utmatningskablarna till denna matning.

Jag använde ett kontaktblock för att föra 5V -strömmen till lysdioderna och till brödbrädet för att ha en dragavlastning mellan strömförsörjningen och komponenterna och en sorts fördelningspunkt för strömmen annat än direkt från matningen (kanske inte absolut nödvändigt).

Brödbrädan har en bit dubbelsidig tejp för att hålla den på plats. Kan arbeta löst i ett mycket varmt klimat? Det håller ganska bra för mig.

Anslutningsnoteringar:

MS5611-ledningarna är inte helt uppenbara-med biblioteket som användes förväntar det sig att dess SDA-pin är ansluten till A4 på Arduino och att SCL är ansluten till A5 på Arduino.

Tyvärr är kopplingsschemat ganska fult men jag ville åtminstone sätta in någon form av diagram.

Steg 8: Skyddande och spridande tygskydd och monteringsballong

Jag gillar bollens utseende utan tyg på det men det finns några problem med det:

- den kan bara skjutas av, vilket skulle slita ur röret

- i en fest/lekmiljö där människor kan bli förda med att trycka in saker i bollen ökar risken att bollen punkteras.

- lamporna är inte lika spridda … vilket egentligen inte är ett problem, bara ett val av estetik och hur som helst kan vara bra

Jag föreställde mig ett super stretchigt tyg som skulle gå smidigt över det men i verkligheten buntar tyget på undersidan upp. Det är möjligt att strumpa/nylon tyg kan sträcka mer och gänga mindre men jag har inte det till hands. Jag kunde ha klippt tyget som en basket tror jag och sytt det på de sömmarna så att det passar formen på ballongdelen men det har fula sömmar då, även om det skulle kunna göra det på den nedre delen där tyget hopade sig kan vara en bra lösning. Jag hann inte prova det och bestämde mig för att dra ner tyget genom att lägga till tappar på undersidan och dra dem till basen med metallkrokar. Inte bra visuellt, men acceptabelt sett lite ovanifrån.

Jag övervägde att sprida lysdioderna med den speciella plastfolien för att sprida ljus i ljuslådor (se bilder) men bestämde mig för att ballongen plus tyget gjorde den tillräckligt diffus.

Lägga till tyget:

- klipp tyg till ungefär kvadratisk form

- markerat ut 8 ungefär lika avlägsna punkter längs en cirkel förskjuten från kanten med några cm (för att ge ankare några buffertar mot att riva ut)

- sätt in grommets (efter mycket försök och fel för att hitta ett sätt att få dem att nypa tyget); använde en liten ring av tunn kartong för att hjälpa till att nypa tyget bättre.

- draperat tyg, centrerat, över hink

- lägg upp en uppblåst ballong på hinken med tyg

- gängad elastisk sladd genom hål och knäppte upp den runt ballongen (svårt att göra som en person)

- åtdragna och avspända sladd

Sedan är det bara att sätta in ballongnålen (lägg lite vaselin på den för att täta fogen från läckor; ditto för vitaminbehållarlocket) och lägg sedan ballongen på skopan och nå ner för att slinga elastiskt snöre över metallkrokarna som sticker ut runt basen.

Detta förankrar ballongen så att den inte kan skjutas av användaren men lämnar tillräckligt med elastisk lutning så att den lätt kan lossas och kan också motstå allvarliga påtryckningar av berusade frossare eller galna barn med hög sockerhalt.

Ballonganteckningar:

Jag hade svårt att blåsa upp det. Först och främst fanns det tydligen inget hål och så petade jag mycket försiktigt ett hål där det skulle vara med en stor nål (~ 1 mm diameter). Då behöver du typ en högvolymspump av något slag för att blåsa upp den. Jag råkade ha en luftkompressor. Jag tror att med en cykelpump skulle det ta oändligt lång tid att blåsa upp (minst en timme).

Steg 9: Programvara

Det är ungefär det.

Åh, programvara. Gör det levande.

(på den här sista bilden av sammansättningen i hinken kan du märka ett extra chip som hänger på trådar från brödbrädet. Det är en ljudförstärkare, PAM8403, som jag testar. Du kan få ljud ur högtalaren utan det, men förstärkaren gör det mycket högre. Det fungerar men med ett fruktansvärt surr (utan tvekan med tanke på ledningssituationen) så jag beskriver det inte för tillfället). Videon högst upp i detta steg visar ljudet utan PAM8403 och du kan se att det är ganska högt.

Hjärnan i Spectra Bauble är en Arduino Pro Mini 368.

Koden är ett pågående arbete. Jag hade bara tid hittills att koda detta beteende:

När du slår på strömmen ger det ett slags R2D2 -pip. När du trycker på bollen och trycket höjs avger den en ton vars tonhöjd stiger med bolltryck. När du når ett visst maximalt tryck blir lamporna galna, gör slumpmässiga ljusa blixtar och slutligen gör en varg-visselpipa. Tanken bakom max. tryckavtryckaren var att hindra människor från att trycka så långt in i ballongen att den kan punkteras. Så lite negativ feedback.

Tack till Connor Nishijima för Arduino ljudbibliotek (och ljudeffekter) som låter dig mata ut ljud på högtalaren utan extra hårdvara. Lysdioderna drivs med Adafruit_NeoPixel.h -biblioteket men jag tror att det finns andra libs som också fungerar (libs för WS2812 LED). Tryckchipet styrs med MS5611.h lib.

Koden som visas i videon bifogas.

Det finns massor av beteenden som kan programmeras, några av de idéer jag hade, "todo":

- tryck på ett tryckmönster för att låsa upp hemliga färgdisplayer eller använd användar-push-mönster för att byta beteende

- ändra beteende/svar över tiden så att användaren inte blir uttråkad eller "räkna ut det"

- rullande/virvlande: lamporna virvlar på enskilda ringar en efter en och "släcker" ljuset till nästa ring

- öka superkänsligheten för bara atmosfäriska förändringar (så kommer det att flimra; utöka färgområdet troligen)

- fördröj svar (mer förvirring/oväntat beteende för att hålla interaktionen fräsch)

- spelläge:

- blinka en färg och användaren måste trycka med precis rätt tryck för att matcha färg

- användaren måste följa en färg (vissa ringar visar målfärg, andra visar användarens nuvarande tryckfärg)

- välj favoritfärg från färgsvep och sedan kommer följande ljusvisning i den färgen

-färg studsar mellan motsatta ish ringar och om användaren "träffar" vid mittpunkten (tid) sedan utföra nytt beteende

- upprepar användarinmatning, lockar användaren till att spela med olika inmatningsmönster

- kan trycksensorn ta upp skrik?

- standard för att "andas" ljus, ibland blinka för att locka uppmärksamhet; om radarchip läggs till reagerar när människor närmar sig

Steg 10: Det är allt hon skrev

Så det är det. Det är inte så gjort som jag skulle ha velat men jag tog slut i tid.

Jag hade gärna lagt till förstärkaren för att göra ljudet högre (även om ljudet med den mindre bollen uppblåst till samma storlek var mycket högre … Jag tror att extra gummi i den stora bollen dämpade ljudet enormt).

Jag har ett mp3 -kort och skulle ha lagt till ljudeffekter eller musik i talade ord.

Jag ville lägga till ett radarchip (RCWL-0516) så det vet när någon är i närheten och börjar agera.

Jag har en liten blodtryckspump och ville lägga till den i kretsen för ballongslangen så att Arduino kan slå på den för att blåsa upp ballongen om den mäter för mycket av ett tryckfall (tömning av ballongen).

Jag tänkte använda den som styrenhet för andra saker, som en liten eldkastare gjord av en växtvattentryck-mister, flamstorleken är relaterad till tryckvärdet eller hushållsartiklar som en ljus- eller stereosystem volymkontroll

Ljudutmatningen kan också dirigeras via bluetooth till externa högtalare.

Bollen ska blåsa upp till över 1,2 meter men det har jag inte provat än. Kan vara en intressant upplevelse.

Så många idéer och så lite tid..

Tja, här är åtminstone något. Ge det ett försök.

Särskilt tack till Tom för att han testade Bauble och visade hur kul det kan vara.:)