Benutzerdefiniertes Arduino (billiger MakeyMakey) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Hi - ich bin 14 Jahre alt (zumindest war ich es, als ich dieses Instructable schrieb) und ich habe dieses Projekt für einen Professor an einer örtlichen Universität sowie für meine Oma gebaut, die mit Kindern mit Handicap arbeitet.

Wenn Sie dieses Instructable mögen oder die Sache unterstützen, für die ich dies mache (Kinder mit Behinderungen), gehen Sie voran und hinterlassen Sie einen Kommentar!

Ein Makey Makey ist ein Arduino-basiertes Board, das von zwei MIT-Absolventen, Jay Silver und Eric Rosenbaum, in Zusammenarbeit mit SparkFun Electronics entworfen und entwickelt wurde. Es fungiert als Tastatur und Maus und fügt Ihrem PC im Wesentlichen eine sekundäre Tastatur und Maus hinzu. Die eigentliche Innovation, die Silver und Rosenbaum einführten, war die Fähigkeit zur "Berührungserkennung". Mit unglaublich hochwertigen Pull-Up-Widerständen konnten sie Alltagsgegenstände als Taster verwenden.

Es gibt viele Möglichkeiten und Ideen für den MakeyMakey, aber einer meiner Favoriten ist die Verwendung für Kinder mit Behinderungen. Diejenigen, die ihre Finger nicht gut genug benutzen können, um eine Standard-QWERTZ-Tastatur zu verwenden, können einen MakeyMakey als Tastaturemulator verwenden. Durch die Verwendung von Alltagsgegenständen als Tasten für eine Tastatur können behinderte Kinder Gegenstände wie Obst (Bananen, Äpfel oder Orangen), Knete oder alles, was leicht leitfähig ist, als Taste verwenden.

Dieses Projekt begann eher als Lernerfahrung. Meine Tante hatte gerade eine Sonderschulklasse mit MakeyMakeys abgeschlossen. Sie und die anderen 15 Schüler hatten sich jeweils ihre eigenen MakeyMakeys für 50 Dollar gekauft. Ich bot an, dass ich einen für weniger als 40 Dollar machen könnte, und der Rest ist Geschichte.

Eine kurze Anmerkung: Dieses Projekt basiert auf dem Originaldesign, das uns freundlicherweise durch die Open Source Hardware-Lizenz von Jay Silver und Eric Rosenbaum zur Verfügung gestellt wurde. Ich zolle ihnen volle Anerkennung und danke ihnen für ihre Großzügigkeit.

Schritt 1: Recherche

Der erste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie ein traditioneller MakeyMakey funktioniert, und dann die Teile und Lieferanten zu finden, um einen selbst zu bauen. Zu deinem Glück habe ich alles für dich getan und es auf das reduziert, was du wissen musst.

Erstens nutzt ein MakeyMakey die Verwendung von Pull-up-Widerständen. Kurz gesagt, ein Pull-Up-Widerstand ist eine Komponente, die garantiert, dass der Computer eine "No-Touch" registriert, bis der Pin tatsächlich berührt wird. Ohne Pull-Up-Widerstand hat der Computer keine Ahnung, ob der Pin berührt oder nicht berührt wird.

Zur Verdeutlichung, Widerstände sind physikalische Komponenten, die Sie sehen und fühlen können. Ein Pull-Up-Widerstand ist ein normaler Widerstand, der nur verdrahtet ist, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen (diese Aufgabe besteht darin, einen Pin "herauszuziehen").

Widerstände gibt es in vielen Werten, gemessen in Ohm. Alles hat einen Widerstand, aber Widerstände werden mit einem bestimmten Widerstandswert hergestellt. Ein typischer Pull-Up-Widerstand beträgt normalerweise etwa 10.000 Ω (Ohm). Diejenigen, die sich auf einem MakeyMakey befinden, haben 22.000.000 (22 Millionen) Ohm, sodass jedes Objekt mit weniger als 22 M Ω als Schalter funktionieren kann.

Von Fingerspitze zu Fingerspitze haben Sie einen Widerstand zwischen 1.000 Ω und 100.000 Ω, je nachdem, wie nass Ihre Haut ist. Damit bleiben Ihnen ungefähr 21,9 Mio. Ω (22 Mio. - 100K = 21,9 Mio.) für jedes Objekt, das Sie verwenden möchten. Metall, Salz und sogar die Mine eines Bleistifts funktionieren, solange der Widerstand weniger als 22 M beträgt.

Wenn Sie eine grundlegendere Erklärung der Funktionsweise eines MakeyMakeys wünschen, hat MakeyMakey eine großartige Antwort.

Schritt 2: Planung/Kauf

Für diesen Schritt verwenden wir die Eagle CAD-Software, die derzeit im Besitz von Autodesk ist. Wenn Sie diese Software nicht haben, können Sie eine kostenlose einjährige Testversion herunterladen. Wenn ich auf Modifikationen oder die Verwendung eines bestimmten Tools verweise, verwende ich die Eagle-Software. Ich werde mein endgültiges Design jedoch teilen.

Nachdem Sie nun ein grundlegendes Verständnis dafür haben, wie ein MakeyMakey funktioniert, können Sie mit der Bestellung beginnen. Ich habe das Design von SparkFun für einen MakeyMakey heruntergeladen und modifiziert, um den Zusammenbau zu erleichtern. Das ursprüngliche Design verwendete SMD (Surface Mount Devices) in der Größe 0402. Diese Stücke sind winzig, etwa 0,4 mm x 0,2 mm. Ich habe es ausprobiert, aber fast die Hälfte aller Teile verloren.

Um es Ihnen leichter zu machen, ändern Sie die Größen der Komponenten auf Größe 0603 oder größer. Um diese Dinge zu ersetzen, verwenden Sie einfach das Tool "Ersetzen". Da dies kein Eagle-Tutorial ist, gehe ich davon aus, dass Sie wissen, wie man mit Eagle arbeitet.

Um die Platine (Printed Circuit Board) oder die Platine, auf der alles platziert ist, zu bestellen, ging ich zu OSHPark. Sie stellen sehr schnell und sehr kostengünstig hochwertige Leiterplatten her. Sie haben eine Mindestbestellmenge von drei, aber der Preis ist unschlagbar. Hier der Link zu meinem Design.

Für Teile müssen Sie sich an DigiKey oder einen anderen Elektronikanbieter wenden. Ich kann meinen Warenkorb leider nicht teilen, aber es sollte nicht länger als 20 Minuten dauern, einen Warenkorb abzuschließen und zu bestellen. Ich habe jedoch eine Excel-Tabelle mit Links beigefügt. Noch ein paar Anmerkungen, bevor Sie bestellen:

• Achten Sie beim Hinzufügen des ATMEGA32u4 zu Ihrem Warenkorb darauf, dass es sich um ein 44TQFP-Paket handelt
• DigiKey-Versand ist teuer. Es ist besser, mehr zu bekommen, als Sie brauchen, damit Sie bei Verlust oder Beschädigung Extras haben.
• DigiKey bietet Mengenrabatte. Zum Beispiel kostet ein Widerstand 0,10 $, aber 10 davon sind 0,11 $. Nutzen Sie den Rabatt!
• Sicherungen sind etwas teurer, aber kaufen Sie mindestens eine zusätzliche. Sie können mir später danken.
• Ich konnte auf DigiKey keine LEDs finden, also habe ich sie einfach nicht verwendet. Wenn Sie dies tun, benötigen Sie jedoch 330--Widerstände.

Abgesehen davon ist es ziemlich direkt. Hier ist die Excel-Tabelle, die ich für die Bestellung verwendet habe:

Schritt 3: Erstellen Sie es

Jetzt kommt der lustige Teil: alles zusammenzustellen. Dies ist keine Lötanleitung für die Oberflächenmontage, aber hier ist ein großartiges Tutorial. Was das Löten von Bauteilen unterschiedlicher Größe angeht, sollten sie am Ende alle gleich funktionieren. Dieser Schritt ist wahrscheinlich der schwierigste und zeitraubendste, aber er sollte Sie nicht umbringen (ich empfehle jedoch, zur Sicherheit die Daumen zu drücken). Hier sind nur ein paar Tipps, die ich während der Arbeit daran gelernt habe:

• Was den ATMEGA32u4-Mikrocontroller angeht, war der beste Weg, den ich gefunden habe, ein Pad an einer Ecke der Platine zu verzinnen und dann den Chip richtig ausgerichtet darauf zu legen. Nachdem Sie es durch Schmelzen des Eckpads verriegelt haben, laden Sie alle Stifte mit Lötzinn auf. Es sollten riesige Lötbrücken sein. Dann schmelzen Sie das Lot mit Ihrem Lötdocht erneut, um es zu entfernen. Dies hinterlässt ein schönes Ergebnis, ohne Shorts.
• Bevor Sie versuchen, das USB-Kabel anzuschließen, überprüfen Sie die Stifte unter dem USB-Mini-B-Anschluss. Mein erster Versuch hatte eine kleine Brücke unter dem Stecker, die den Chip beschädigte.
• Was die Reihenfolge der Teile angeht, beginnen Sie mit dem AMTEGA32u4-Mikrocontroller, gehen Sie dann zu Kondensatoren, Widerständen, der Uhr und schließlich zu den Buchsenleisten mit dem USB-Anschluss.

Schritt 4: Code

Jetzt kommt der letzte, befriedigendste Schritt (nur wenn es funktioniert, ist es befriedigend). Um ein benutzerdefiniertes Arduino zu codieren, müssen Sie zuerst den Bootloader brennen. Ein Bootloader ist ein kleines Stück Code, das werkseitig in jeden Arduino programmiert wird, um dem Arduino mitzuteilen, was er beim ersten Start tun soll und was mit dem Code zu tun ist, mit dem Sie ihn programmieren. Da dies in der Arduino-Fabrik erfolgt, müssen wir dies auch tun. Dazu können wir ein anderes, vorgefertigtes Arduino verwenden, um es zu programmieren. Dies erfordert einen Arduino mit einem ATMEGA328-Chip (wie ein Uno oder Nano). Dazu folgen wir der Anleitung von SparkFun. Schließen Sie die Stifte wie gezeigt an:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

Masse - Masse

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - ZURÜCKSETZEN

Gehen Sie dann in die Arduino IDE und wählen Sie das Arduino-Board aus, das Sie zum Programmieren Ihres MakeyMakey verwenden. Öffnen Sie unter Beispiele die Skizze 'Arduino als ISP'. Laden Sie es wie gewohnt auf Ihren Arduino hoch. Wählen Sie dann unter Tools unter Board „Arduino/Genuino Micro“aus. Wählen Sie dann unter Tools>Programmer 'Arduino als ISP' (nicht zu verwechseln mit 'ArduinoISP'). Wählen Sie dann unter Tools erneut 'Burn Bootloader'. Nach ein paar Minuten sollte die IDE "Done Burning Bootloader" sagen. Ihr MakeyMakey ist jetzt bereit, wie jedes andere Arduino zu fungieren.

Der nächste Schritt besteht darin, zu MakeyMakeys GitHub und zum Abschnitt „Firmware“zu gehen. Kopieren Sie einfach 'makey_makey.ino' und 'settings.h' in Notepad und speichern Sie sie entsprechend ihrer jeweiligen Erweiterungen. Öffnen Sie nun Ihr neu gespeichertes 'makey_makey.ino', öffnen Sie es mit Arduino IDE und laden Sie es auf Ihr MakeyMakey-Board hoch. Sie sollten jetzt voll funktionsfähiges MakeyMakey haben! Herzliche Glückwünsche!

Schritt 5: Spielen

Was könnten Sie mit Ihrem neuen MakeyMakey tun? Es gibt so viele Optionen, mit einigen lustigen Apps oder Websites, die auf der Website von MakeyMakey aufgeführt sind. Wenn Sie eine Idee zum Teilen haben, tun Sie es bitte! Ich und viele andere würden gerne Ihre Ideen hören! Ich habe einige Bilder von dem, was ich gesehen oder mir selbst einfallen lassen, beigefügt.

Als Randnotiz: Wenn Sie Feedback zu diesem Instructable, gut oder schlecht, haben, hinterlassen Sie es bitte in den Kommentaren. Ich habe versucht, ein besserer Autor zu werden, daher ist jede Kritik willkommen. Vielen Dank!