Micro:bit Zauberstab! (Mittelstufe): 8 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

"Jede ausreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden." (Arthur C. Clarke). Verdammt ja, das ist es! Worauf warten wir noch, nutzen wir die Technologie, um unsere eigene Art von Magie zu erschaffen!!

Dieses Projekt verwendet zwei micro:bit-Mikrocontroller, einen Haushaltslüfter und ein paar kleine elektronische Teile, um unseren eigenen Zauberstab herzustellen. Ich habe mich für die Wingardium Leviosa-Geste entschieden, aber Sie können dieses Projekt mit Sicherheit für andere Zaubersprüche anpassen!

Bitte beachten Sie, dass dies ein Zwischenprojekt ist, da es sich um Hochspannung und Strom handelt. Verwenden Sie die richtigen Sicherheitsprotokolle und haben Sie immer einen anderen Erwachsenen in der Nähe.

Schwierigkeit: Mittel

Lesezeit: 15 Minuten

Bauzeit: ~ 1 Stunde

Kosten: ~ $40

Lieferungen

• Zauberstab!

  Sie können benutzerdefinierte Zauberstäbe kaufen oder kreativ werden und Ihre eigenen herstellen

• Feder (zum Schweben!)
• Handschuh (zum Verstecken des micro:bit Zauberstab-Controllers)

• Ein (1) Haushaltslüfter (4 A oder weniger)

  Wir modifizieren den Lüfter nicht, also schnappen Sie sich einen, den Sie im Haus haben, oder leihen Sie sich einen von einem Lieblingsmenschen aus

• Ein (1) Verlängerungskabel

  Wir modifizieren das Verlängerungskabel, verwenden Sie also ein zusätzliches, das Sie nicht benötigen, oder kaufen Sie ein billiges

• Zwei (2) Mikro:Bits

• Zwei (2) Micro:Bit-Akkus und zwei (2) AAA-Batterien

  Wenn Sie das micro:bit Go-Bundle erhalten, wird es mit einem Akku und Batterien geliefert:)

• Zwei (2) microUSB-Kabel

• Eine (1) PCB

  Meins ist 2 cm x 8 cm groß, jede ähnliche oder größere Platine funktioniert (aber auf keinen Fall ein Steckbrett verwenden, da es den hohen Strom nicht verarbeiten kann)

• Ein (1) Halbleiterrelais (JZC-11F)

  Ausgelegt für 5Vdc Eingang und 220/250Vac und 5A Ausgang. Sie können ein anderes Relais verwenden, solange es schalten kann

• Ein (1) NPN-Transistor
• Eine (1) Diode
• Ein (1) 100 Ohm Widerstand
• Drei (3) Krokodilklemmen
• Drei (3) Überbrückungsdrähte, 22 Gauge
• Zwei (2) Überbrückungsdrähte, 14 Gauge (mindestens 5 A Nennleistung)
• Schrumpfschlauch (~ 4"/20cm)

Schritt 1: Magie? Was?! Wie??

Eine meiner Lieblingsszenen aus dem ersten Harry-Potter-Buch war, als Hermoine mit dem Zauber Wingardium Leviosa eine Feder schweben lässt. Dieser einfache Zauber fängt die Essenz dessen ein, warum wir Magie lieben: dass wir buchstäblich mit einer Handbewegung und ein paar ausgewählten Worten überraschende (und beeindruckende) Dinge geschehen lassen können.

Obwohl wir nicht genau diese Art von Magie haben, haben wir eine Technologie, die manchmal wie ein Wunder wirkt. Das zählt also! Um meine Lieblingsszene nachzuahmen, wollte ich eine Feder schweben lassen. Wie können wir im wirklichen Leben Federn aus der Ferne bewegen? Mit Wind!!

Nachdem ich eine Anfängerversion dieses Projekts erstellt hatte, war ich nicht 100% zufrieden. Ich wollte den Zaubererstatus auf Hermine-Ebene erreichen! Also entwarf ich eine zweite Version, die den Strom für einen großen Haushaltsventilator schalten kann.

Diese Version verwendet ein Halbleiterrelais, um Wechselstrom mit einem Gleichstromauslöser zu schalten. Sie können mein Design nachahmen oder, noch besser, Ihr eigenes erstellen! Es gibt TONNEN von Variationen für dieses Projekt, die Sie mit diesem Grundgerüst erstellen können, einen Zauberspruch finden, der Sie inspiriert und zum Leben erweckt!

Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie Folgendes tun:

1. Schreiben Sie einen einfachen blockbasierten Code für einen micro:bit Zauberstab-Controller

2. Bauen Sie eine Schaltung auf, um die Stromversorgung für einen 12V, 4A Haushaltslüfter zu schalten.

3. Schreiben Sie einen einfachen blockbasierten Code für einen magischen Empfänger, der mit einem Funksignal (auch bekannt als Bluetooth) ausgelöst wird.

Schritt 2: Codieren Sie es: Zauberstab-Controller

Beginnen wir mit unserem Zauberstab! Wir verwenden blockbasierte Codierung über die Make Code-Website, aber wenn Sie Erfahrung mit Codieren haben, können Sie das micro:bit auch mit Micropython oder C++ in Ihrer bevorzugten Codierungsumgebung (z. B. Idle, Visual Studio Code usw.) programmieren.

Schritt 1: Legen Sie im Block On Start die Funkgruppennummer fest. Wir verwenden dieselbe Nummer für den magischen Empfänger micro:bit.

Schritt 2: Entscheiden Sie, wie Ihr Zauberstab eine Aktion auslösen soll.

Das micro:bit verfügt über einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser, mit dem wir einen Gestentrigger setzen.

Schnelle Lösung: Verwenden Sie den "On Shake"-Block!

Komplexere, gestenbasierte Lösung:

Erkunden Sie, wie der Beschleunigungsmesser funktioniert, indem Sie mit den Blöcken "Serial write value" (im Abschnitt "Erweitert") auf den seriellen Port drucken. Öffnen Sie den Arduino IDE Serial Monitor, um die micro:bit-Ausgabe zu beobachten, während Sie Gesten machen. Verwenden Sie Ihre Beobachtungen, um Auslöser zu setzen. (Code-Nr. 2)

Das Beispiel in Code Nr. 2 ist mein Versuch einer Wingardium Leviosa-Geste: Swish-and-Flick! (unten in z-Richtung und links in x-Richtung). Verwenden Sie es wie es ist oder als Ausgangspunkt für Ihre eigene magische Lieblingsgeste!

Hilfreiche Tipps:

(1) Da Mikrocontroller Informationen superschnell verarbeiten, gibt uns der Pausenblock Zeit, den ersten Teil der Geste zu beenden, bevor das micro:bit nach dem zweiten Teil sucht.

(2) Ich habe dem micro:bit Achsenbezeichnungen hinzugefügt, damit ich leichter herausfinden kann, wie ich die richtige Bewegung für den Zauber Wingardium Leviosa bekomme - auf jeden Fall empfehlen!

Schritt 3: Verwenden Sie die Geste, um eine Funknummer (oder einen String, seien Sie einfach konsistent) zu senden.

Die Blöcke "Funksendezeichenfolge" und "Funksendenummer" befinden sich im Blocksatz "Funk".

Schritt 4: Laden Sie den Code herunter und speichern Sie ihn auf dem micro:bit!

Schritt 3: Bauen Sie es: Magischer Empfänger! (1/2)

Schnappen Sie sich Ihr zweites micro:bit, Ihre Leiterplatte, Ihren Lötkolben und alle elektronischen Teile!

Kurzer Überblick: Wir verwenden den micro:bit 3.3V-Stromausgang, um die DC-Seite des Relais auszulösen. Die Schaltung ist abgeschlossen, wenn der micro:bit P0-Pin den NPN-Transistor einschaltet. Schritt 1: Löten Sie das Relais und den Transistor auf Ihre Leiterplatte.

Schritt 2: Löten Sie die Diode über die Relais-Gleichstrom-Pins, um das Mikro: Bit vor Streuspannung zu schützen, wenn die Relaisspulen schalten. Die negative Seite der Diode (graue Linie) sollte mit dem positiven Gleichstrom des Relais im Pin verbunden werden.

Schritt 3: Löten Sie ein Überbrückungskabel an den positiven DC-Stromeingang des Relais. Schließen Sie eine Krokodilklemme zwischen diesem Draht und dem micro:bit 3,3 V-Ausgangspad an.

Schritt 4: Löten Sie ein weiteres Überbrückungskabel zwischen dem Relais-Gleichstromausgangsstift (GND) und dem Transistorkollektorstift.

Schritt 5: Löten Sie das dritte Überbrückungskabel an den Transistor-Emitter-Pin. Verbinden Sie eine Krokodilklemme zwischen diesem Draht und dem micro:bit GND-Pad.

Schritt 6: Löten Sie Ihren Widerstand an den Transistorbasisstift. Verbinden Sie eine Krokodilklemme zwischen dem anderen Ende des Widerstands und dem micro:bit P0-Pad.

Schritt 4: Bauen Sie es: Magischer Empfänger! (2/2)

Schritt 7: Entfernen Sie 1/2 (2 cm) der Isolierung vom 14-Gauge-Draht auf beiden Seiten. Löten Sie einen Draht an den Relais-NO-Pin (normalerweise offen) und den anderen Draht an den Relais-COM-Pin (oder Spule 2).

Schritt 8: Schneiden Sie das Verlängerungskabel nur auf einer Seite ab und entfernen Sie ~ 1/2 (2 cm) der Isolierung von der Seite des abgeschnittenen Drahts.

Schritt 9: Greifen Sie den 14-Gauge-Draht und schieben Sie ein Stück Schrumpfschlauch auf jeden Draht.

Schritt 10: Richten Sie ein Ende des 14-Gauge-Kabels mit einem Ende des Verlängerungskabels aus und drehen Sie dann das Metall zusammen. Sichern Sie den Schrumpfschlauch mit Ihrem Favoriten. Wärmequelle (z. B. Feuerzeug, Fön usw.). Wiederholen Sie dies für die anderen Drähte und den Schrumpfschlauch.

Hinweis: Die Ausrichtung der AC-Kabel spielt keine Rolle.

Schritt 5: Code es: Magischer Empfänger

Zeit, unseren magischen Empfänger zu codieren!

Schritt 1: Stellen Sie die Funkgruppe auf die gleiche Nummer wie für den Zauberstab-Controller ein. Schritt 2: Ziehen Sie einen Block "on radio empfangen" heraus und stellen Sie ihn auf "receivedNumber" (oder "receivedString", wenn Sie diesen für Ihren Zauberstab-Controller verwendet haben).

Schritt 3: Ziehen Sie einen Wiederholungsblock in den Block "On Radio Received" und schalten Sie ihn auf 2 - 4 Wiederholungen um.

Schritt 4: (Optional, aber empfohlen) Zeigen Sie ein Symbol auf dem micro:bit an, um Sie darüber zu informieren, ob die Zeichenfolge empfangen wurde.

Dies ist super hilfreich, wenn / wenn Sie debuggen.

Schritt 5: Schalten Sie Digital Pin 0 ein! (auch bekannt als "digitaler Schreibstift P0" auf 1)

Dieser Block befindet sich unter dem Block "Pins" auf der Registerkarte Erweitert.

Schritt 6: Halten Sie einige Sekunden inne.

Ich habe 2 Sekunden gewählt, Sie können diese beibehalten oder nach Belieben anpassen.

Schritt 7: Schalten Sie Digital Pin 0 ("digital write pin P0" auf 0) und die micro:bit-Anzeige aus.

Schritt 8 (Optional, aber empfohlen): Fügen Sie einen Backup-Trigger mit micro:bit button A zu Test- und Debugzwecken hinzu:)

Voila! Laden Sie den Code auf Ihren Magical Receiver micro:bit herunter und wir sind bereit für die magische Requisite!

Schritt 6: Testen & Debuggen

Und nun zu unserem Lieblingsteil: Testen!!

Schalten Sie Ihre micro:bits ein (über Batterie oder microUSB), stecken Sie das Verlängerungskabel ein und stecken Sie den Lüfter in das Verlängerungskabel, dann bewegen Sie Ihren Zauberstab-Controller, um zu überprüfen, ob der magische Empfänger den Lüfter einschaltet.

Wenn Sie mit dem Testen fertig sind, beschichten Sie die magischen Empfängeranschlüsse mit Heißkleber, um sie an Ort und Stelle zu halten. Wenn Sie eine ultra-permanente Lösung wünschen, verwenden Sie Epoxid (wasserdicht ist ein nettes Bonusmerkmal). Es wird empfohlen, das micro:bit nicht mit Klebstoff zu bedecken, damit Sie es für zukünftige Projekte verwenden können.

Funktioniert nicht wie erwartet?

1. Macht ist das häufigste Problem für Hersteller aller Erfahrungsstufen. Überprüfen Sie, ob alle Dinge eingesteckt sind. Verwenden Sie den Schnelltrigger des micro:bit-Controllers, um zu testen, ob der Empfänger das Symbol "Nachricht erhalten" anzeigt.

2. Lüfter bewegt sich nicht? Wenn das Relais schaltet, hören Sie ein hörbares Klicken. Verwenden Sie den Schnellauslöser des micro:bit-Controllers und hören Sie auf den Ton.

Mir ist aufgefallen, dass der micro:bit 2xAAA-Akku nicht genügend Leistung hatte, um das Relais auszulösen. Am Ende habe ich nur das microUSB-Kabel verwendet, aber ein 3xAAA-Akku sollte auch ausreichen.

3. Verwenden Sie ein Multimeter, um den Durchgang Ihrer Lötstellen und, falls erforderlich, die Spannung an den Gleichstromspulen des Relais zu überprüfen.

Schritt 7: Bauen Sie Ihre magische Stütze

Nachdem Sie Ihre magischen technischen Fähigkeiten getestet und geübt haben, können Sie Ihre magische Requisite bauen! Verwenden Sie Handschuhe, um den micro:bit Zauberstab-Controller + den Akku zu verstecken.

Für den magischen Empfänger: Wo willst du die Feder hinlegen und wie kannst du den Fächer verstecken?

Für meine Demo habe ich den Lüfter einfach vor der Kamera versteckt (shhhhh, nicht erzählen!!), aber wenn Sie Ihre magische Performance persönlich durchführen, können Sie ein Gehäuse bauen, um den Lüfter zu verstecken. Ich fand, dass das Fenstergitternetz großartig funktionierte, um die Teile zu verbergen und gleichzeitig Luft durchzulassen.

Willst du andere Arten von Magie machen? Sie können verschiedene Arten von Requisiten bauen! Das gleiche Setup funktioniert, um jedes stromsparende AC-Gerät wie Lautsprecher oder einen Bildschirm einzuschalten! Stellen Sie nur sicher, dass die maximale Stromaufnahme weniger als 5 A beträgt.

Schritt 8: Gehen Sie weiter und seien Sie magisch

Verdammt ja, Zaubererlevel: Mittelstufe!! Üben Sie Ihre Geste, damit Sie alle Leute wirklich beeindrucken können. Und natürlich bringen Sie anderen bei, wie man diese technologische Magie macht!

Hinterlassen Sie einen Kommentar, wenn Sie Hilfe benötigen, Fragen haben oder Ihre Kreationen zeigen möchten!

Viel Spaß beim Machen, Freunde!