Наверное, многие, кто работает с детьми на ниве радиоэлектроники, знают, как бывает трудно подобрать тему поделки для юного паятеля. Но речь будет не об этом. В этой статье мы расскажем о том, как мы делали поделку под названием Telepuzik.
Автор: педагог инженерного центра Александр. Образовательный проект для подростков и их родителей.
Страница в ВК (https://vk.com/tulateens).
Сайт проекта (http://www.tulateens.ru/)
3D музей (http://радиолевша.рф/electro_mobile.html)
Началось всё как обычно – с «хотелки». Весной этого года одна девчонка вдруг сказала – хочу сделать «рисовалку» на светодиодах. Ну а почему бы и нет… Есть широкий простор для обучения и изучения всяких разных вещей. Нужна матрица светодиодов… можно спаять из 5мм, 3мм, СМД, ну как-то так. Опыт создания разных вещей из светодиодов у нас есть, прошли и кубики, и строки, и указатели. Начали искать светики, изучать теорию и искать пути решения. Искали, искали, искали… И, как водится, всё простое на самом деле очень сложно, а всё сложное на самом деле очень простое.
Не буду описывать все те муки поисков и разбора принципов построения обратной связи для светового пера или емкостных датчиков или ещё каких-либо принципов. Половина была не реализуема, половина не устраивала ещё по каким-либо причинам. В общем, загрустила девчонка. Сложновато, но что делать, нужно пробовать. А тут ещё мама проспонсировала хотелку дочки, и купила ей на 8 марта 3 светодиодные панели на адресных СМД-шках шикарного размера - 32х8. Т.е. поле получилось и вообще невероятным – 24х32 (768 светодиодов WS2812B, что потом доставит проблем).
Решили начать экспериментировать и хотя бы включить матрицы, попробовать поуправлять и создать какие-то простые геометрические рисунки на этом поле. Сказано – сделано, взяли временную картонку, прихватили скотчем по краю и включили. Красота-то какая! 768 светодиодиков включались по очереди, и огонёк радостно пробегал всё поле – от первого до последнего. УРА! Всё вроде как классно. Но не тут-то было. Пока засвечивали по одному или по несколько – всё шло хорошо. Но захотелось посмотреть как будет светить всё поле и на полную яркость. И тут началось лето. Все прелести разочарований и неудач перенеслось на осень.
Осенью же первым делом попытались зажечь все 768 светодиодов на 100% яркости. И ооппа… 10 амперный блок питания натужено попискивая ШИМом испустил священный дым. Ничего удивительного, простой расчёт показал, что такая матрица при условии полной засветки будет кушать (по паспортным данным) 768х0.06А= 46А. Об этом, если честно, и я не сразу подумал. Одно радовало: я был не одинок в своих заблуждениях, много коллег сперва не верили, что это так, и брались за калькулятор. Но это не страшно, решили ограничить яркость и починить заодно, немного подняв мощность, отданные нам на растерзание 20-амперные блоки, в конце концов можно питать каждую часть от своего БП, и тогда хоть улицу освещай.
Начался процесс осознания задачи программирования. Для начала хотя бы просчитать математику пересчёта и алгоритмов сканирования. Упс… закопались. Правда. тут выяснилась ещё одна проблема. Матрицы-то греются, и заметно так. Нужно что-то делать.
Пришлось начать изучение программки для черчения и 3Д проектирования. Ну и как-то думать над оформлением, а то жалко зацепить или ещё как повредить матрицы, а они не очень-то дешевые, надо сказать. В мастерской валялся корпус от неизвестного разобранного ЖК телека, точнее один пластик корпуса. Однако размер экрана практически подходил, этот корпус и решили использовать в качестве основы для поделки. Нашли дюральку нужного размера.
Итак, усилие воли, позволившее просмотреть несколько видеороликов про программку для черчения, пара прочитанных страниц руководства, и вот он – первый чертёж. После подготовки задания для ЧПУ в руках – первая отфрезерованная деталь. И подкрались они, первые искренние слёзы и глубочайшее разочарование в жизни - разочарование в своей исключительности и знаниях. Но ничего, начинаем всё сначала. Раз взялись – значит нужно упереться и суметь. После 5-й или 6-й попытки на черновом материале наконец-то всё подогналось, учлось, начертилось, отфрезеровалось и на стол фрезера лег чистовой материал. Радость наполнила сердце юного конструктора. Правда, ненадолго.
Нужно решать следующие задачи, а их оказалось две – от корпуса утеряны динамики и найти подходящие больше не выходило. Пока ещё было непонятно, зачем, но захотелось поставить. И вторая проблема – нет подставки. Теперь-то было уже легче, всё-таки уже есть опыт, ну тот, который «сын ошибок трудных» (с). А в процессе творческих изысканий математики для софта выяснился ещё один не самый приятный момент: от тепла началось отслаивание матриц от дюралевого основания. Теперь-то они были приклеены на своей клеевой основе, и попытка снять матрицы гарантировала только их явную поломку. Нужно что-то придумывать типа рамки, ну и как минимум прикрывать матовым стеклом.
Но тут ей на глаза попадается описание «развлекушки» от всем известного «сантехника» (конечно, шутка, решения с сантехникой лично мы в практике использовали даже раньше, чем этот, талантливый по моему мнению, инженер и блогер). Да, да … AlexGyver'а. К этому моменту мы уже и сами уперлись в то, что ресурсов ардуино - ну точнее ардуино тут ни при чём - ресурсов MEGA328AP или LGT8F328P явно для нашей задачи не хватает. Я уже подумывал 8535 попробовать прикрутить или STM-ку… ставить 2560 не хотелось.
На страничке проекта у AlexGyver'а написано, что он этот проект отправил в свободный полёт и продолжение на хабре. О чудо, спасибо большое vvip-68! Да и всем тем, кому не жалко поделиться своими наработками и мыслями. Всем энтузиастам и увлечённым людям. Во всяком случае таким, как я, вы очень здорово помогаете.
Есть по крайней мере готовое решение, которое позволит собрать и запустить проект, а потом уже можно будет и подумать о переделке. К тому же завалялась нестандартная по нынешним меркам WEMOS 1 версии. Сказано – сделано. Юная конструкторская мысль начала реализовываться в виде корпуса для БП, подставки под телепузика, системы крепления, и даже «антенны» как у Твинки (не разбираюсь в этих мутантах с телевизорами в животах).
Пока это всё фрезеровалось и собиралось/клеилось, закончились эксперименты и подбор материала для рамки и подобрался пластик от экрана какого-то старого LED монитора. Чертежи элементов конструкции готовились, детали фрезеровались и в спешном темпе всё собиралось, чтобы успеть на выставку.
Подобрали динамики, придумали как их адаптировать под этот корпус, напечатали рамку для часов и корпуса для динамиков. Понятно, что перед этим необходимые элементы пришлось сначала начертить.
Процесс создания рамки на матрицы оказался сложным – материал плохо фрезеровался.
А углубления под СМД конденсаторы между диодами забивались стружкой, пришлось проходить два раза. Да и вообще не всё оказалось просто. Что-то приходилось переделывать не один раз.
В перерывах между фрезеровками и сборками занимались софтом, собрав схему на «соплях». Это оказалось не так просто, как кажется многим начинающим деятелям IT индустрии (и автору этого телепузика тоже). Даже у меня был некоторый шок – в чём же дело, ну не может же быть так чтобы у всех работало, а у нас нет.
И так мы были в ступоре, пока при очередной проверке не прочитали внимательно то, что «под звёздочкой и мелким шрифтом». Всё оказалось просто, как обычно. Отключили СД карту, немного оптимизировали код, и заработало. Ну вот и всё, Твинки собран. За антенну Твинки удобно держать, чтобы переставлять, БП доработал конечно я сам, что позволило ему в пиках выдерживать до 30А. Снова порадовал прекрасный материал – ламинат 33 класса, обрезки которого достаются бесплатно, но хорошо фрезеруется и клеится ПВА. Правда фрезы быстро «садятся».
Усилитель, конечно, разочаровал своим мерзким шипением, нужно переделать. Но пока оставили так, как и макетную плату, т.е. «сопли», сборочные времянки. Почему-то не заработало отключение питания матрицы и не врезали пару вентиляторов для охлаждения радиатора матриц.
Но в целом получился неплохой вариант оформления, имеющий место быть – будильник с красивой картинкой и очень громкой музыкой, теперь осталось переписать софт под свою задумку и успокоиться. Но это уже будет другая история и другой «реализатор». У юной девушки впереди ЕГЭ, и уже вряд ли ей захочется вернуться к этому проекту.
Если оценить полезность этого проекта, то можно смело сказать – на 5+. При реализации автору пришлось научился делать чертежи, находить решения пусть пока не сложных технически, но всё же проблем. А главное – проект в начальном варианте закончен, и пусть не оценили на выставке, но зато у нас теперь есть прикольные часы-будильник с красивыми эффектами. И да, ещё чёткое осознание, что 768 адресных светодиодов это 46 ампер потребляемого тока..
Подписывайтесь на мой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi