Подсмотрел идею на одном из популярных сайтов. Там были показаны диорамы разных игр – все очень красиво и аккуратно сделано. Но диорама кроме эстетики и ностальгии больше никакой нагрузки не несет. А если к диораме добавить Arduino?
Так пришла идея сделать подарок гейм-дизайнеру (любят они такие штучки): и про игру напоминает, и время показывает. А если попрограммировать немного, то и счетчиком подписок или просмотров канала (сайта) может стать, да еще и погоду показывать – в общем все, что из интернета можно вытянуть…
Описание самоделки
Самоделка представляет собой пластиковую фоторамку 10 x 15 см, в которой размещена минидиорама на тему классической компьютерной игры. Я опишу создание диорамы на примере когда-то популярной игры Pacman.
В нижней части рамки расположен цифровой дисплей.
Сзади размещается электроника и мобильный источник питания.
Рамка при включении подключается к WiFi-роутеру домашней сети и получает данные о времени (и другие параметры, которые Вы захотите отображать на цифровом дисплее) из сети интернет.
Для реализации самоделки Вам необходимо владеть навыками работы с программой Arduino IDE (или придется самостоятельно разобраться в ней).
Для создания диорамы можно привлечь детей — они с удовольствием будут, если не помогать, то внимательно смотреть.
Итак, приступим:
Материалы и инструменты:
Для работы нам понадобятся:
— 3D принтер и пластик (желательно 2 цвета, я использовал только белый);
— паяльник с припоем;
— соединительные провода для пайки;
— термоусадочные трубки;
— зарядник от старого телефона (для питания рамки);
— надфили;
— наждачная бумага (мелкозернистая);
— ножницы;
— канцелярский нож;
— прозрачная плотная пленка (от упаковки бытовой техники или конфет) – для использования вместо стекла рамки;
— черный упаковочный материал или поролон для элементов диорамы (часто используется вместо пенопласта);
— картон;
— двухсторонний скотч, клеящий карандаш или клей;
— ручная дрель и сверло 3 мм;
— электронные компоненты (ссылки приведены исключительно для получения информации о внешнем виде и параметрах компонентов):
—- ESP8266 D1 mini – микроконтроллер – 1 шт.
—- цифровой дисплей TM1637 – 1 шт.
—- светодиод белого света – 1 шт;
—- резистор 100-150 ом (зависит от рабочего напряжения и тока светодиода — в сети есть калькуляторы для расчета номинала резистора) – 1 шт;
—- аккумулятор 18650 – 1 шт. (опционально);
—- TP4056 модуль зарядного устройства – 1 шт. (опционально);
—- пассивный зуммер – 1 шт. (опционально);
—- микропереключатель – 1 шт. (опционально).
Также понадобится цветной принтер для печати фона и элементов диорамы.
Шаг первый: печать корпуса рамки
Корпус рамки печатается на 3D принтере. Для разнообразия можно части корпуса рамки напечатать разными цветами.
По ссылке ниже размещен архив с файлами деталей, подготовленные для печати на 3D принтере.
Детали рамки спроектированы так, чтобы можно было печатать без поддержек. Но так как площадь печати значительная, то во избежание отслоения детали от стола принтера рекомендуется печатать с режимом «брим».
Печатать можно любым видом пластика, но желательно в высоком качестве. После печати детали при необходимости обрабатываются надфилем или наждачной бумагой.
В результате мы получим 5 элементов рамки:
— передняя рамка;
— основание;
— крышка диорамы;
— задний корпус;
— держатель плат.
Шаг второй: подготовка элементов минидиорамы
Для создания минидиорамы нам потребуется распечатать на плотной бумаге игровое поле из старой компьютерной игры Pacman. Изображения фона и игровых элементов приведены для примера. Вы можете найти в интернете любую понравившуюся картинку фона и персонажей игры.
Необходимо распечатать фон и все элементы диорамы на плотной бумаге. При печати элементов нужно выбрать соответствующий масштаб, чтобы элементы были соизмеримы с фоном. Вы можете в интернете найти другие картинки, главное, чтобы они были хорошего качества и разрешения. Печатать нужно с максимальным разрешением.
Фон наклеивается на картон, затем он вырезается с помощью линейки и канцелярского ножа. Размер получившейся картинки должен быть 85 x 105 мм. Фон должен свободно входить в крышку диорамы.
Далее картон с фоном приклеивается к крышке диорамы двухсторонним скотчем.
Остальные детали также аккуратно вырезаются ножом или ножницами.
По результату выполненных работ мы имеем следующий набор деталей:
— фон;
— цветные персонажи игры.
Для придания объемности диораме необходимо, чтобы перегородки были приподняты над фоном. Для этого из черного тонкого поролона (или аналогичного материала – используется в упаковках бытовых приборов) канцелярским ножом аккуратно вырезаются «бруски» нужной длины и конфигурации по контуру нарисованных на фоне.
Все вырезанные перегородки приклеиваются на игровое поле в соответствующие позиции. Работа очень кропотливая, возможно потребуется использовать пинцет.
После наклеивания перегородок на фоне игрового поля размещаются и аккуратно в произвольном порядке наклеиваются остальные персонажи диорамы.
Шаг третий: установка цифрового дисплея
Предварительно необходимо припаять к контактам цифрового дисплея 4 цветных провода длиной 15 см.
Цифровой дисплей устанавливается с внутренней стороны основания рамки и крепится 2-4 винтами М2 с гайками. В связи с тем, что крепления дисплея смещены относительно центра, то необходимо правильно установить (отцентровать) дисплей, чтобы он входил в вырез на передней панели рамки, отметить и просверлить крепежные отверстия сверлом 3 мм.
Глубину позиции дисплея можно отрегулировать, проложив картонную прокладку или шайбы между платой дисплея и внутренней стороной основания.
Шаг четвертый: установка и монтаж электронных компонентов
Ниже приведена схема подключения электронных компонентов:
Электронные компоненты размещаются в заднем корпусе в свои ячейки. С обратной стороны корпуса имеются вырезы: для программирования/питания микроконтроллера, для подачи питания на модуль зарядки и вырез под микропереключатель. При использовании аккумулятора шнур питания от зарядного устройства необходимо подключать к модулю зарядки.
Если аккумулятор не требуется, то элементы NCR18650B (аккумулятор) и TP4056 (зарядный модуль) вместе с соединительными проводами можно исключить из монтажа. Питание в этом случае подается с зарядника на микроконтроллер (D1 mini). А микропереключатель можно задействовать для отключения зуммера.
Для соединения компонентов между собой используется макетная плата, выполняющая роль коммутатора. На макетной плате размещаются контактные группы, резистор и зуммер. Соединение компонентов можно провести и без нее – навесным способом. Каждый мастер сам определяет, как ему удобнее и понятнее сделать монтаж схемы.
Для изоляции открытых соединений нужно использовать термоусадочные трубки.
Аккумулятор и модуль зарядки устанавливаются опционально. Как показал опыт использования рамки – на практике она постоянно подключена либо к заряднику, либо к USB системного блока (ноутбука).
Если Вы решили установить аккумулятор, то в аккумуляторный отсек по бокам предварительно устанавливаются П-образные контакты (из медной проволоки «рожками» наружу), к которым припаиваются цветные провода (+ и — соответственно) и выводятся в верхнюю часть заднего корпуса к модулю зарядки. Аккумулятор плотно входит в отсек, прижимая контакты к стенкам.
К микропереключателю припаивается два провода. Затем микропереключатель вставляется в вырез сзади. Провода подключаются согласно схеме.
В передней части корпуса (рядом с держателем) устанавливается светодиод.
Микроконтроллер и модуль зарядки фиксируются держателем и винтом М2 с гайкой.
Шаг пятый: программирование микроконтроллера
Для программирования микроконтроллера необходимо скачать скетч по ссылке ниже и с помощью Arduino IDE загрузить микропрограмму. Описание настроек приведено в комментариях в скетче. Скетч программирует контроллер на выполнение следующих функций:
— инициация цифрового дисплея, светодиода и зуммера;
— подключение к WiFi домашней сети с выходом в интернет (настройка подключения может проводиться с телефона или планшета);
— получение точного времени от серверов времени;
— отображение времени на цифровом дисплее;
— моргание светодиодом и пиканье зуммером каждый час — регулируется настройками в скетче.
Данный функционал не исчерпывает возможности самоделки и легко может быть расширен при наличии навыка программирования и доступа к интернету. Функционал демонстрирует работоспособность установленных электронных элементов и связь микроконтроллера с локальной и глобальной сетью. На базе этого устройства Вы можете реализовать функции «умного» дома, например, информирование сигналом о приходе электронной почты, показ на дисплее температуры на улице, атмосферного давления и т.д. Интернет Вам поможет в этом.
Шаг шестой: сборка рамки с минидиорамой
Перед сборкой диорамы необходимо из прозрачного упаковочного пластика вырезать «стекло» передней рамки. Для этого пластик размечается по внутренним размерам передней рамки. Аккуратно канцелярским ножом или ножницами вырезается размеченный прямоугольник.
Вырезанное «стекло» прикладывается изнутри к передней рамке и по периметру фиксируется клеем или скотчем.
Далее крышка с диорамой вставляется в основание (фиксируется клеем при необходимости), к основанию прикладывается передняя рамка (до фиксации). Задний корпус с электронными компонентами вставляется в рамку с тыльной стороны. При необходимости – также фиксируется клеем.
Заключение
Скетч для загрузки в микроконтроллер приведен для примера. Вы можете при наличии навыка модернизировать его или написать свою программу и выводить нужные показатели на цифровой дисплей: например, счетчик подписок, данные о погоде и т.д.
При необходимости 4-х разрядный дисплей может быть заменен на 8-разрядный – для этого нужно расширить вырез передней рамки и внести изменения в скетч.
Габаритные размеры самоделки 10 x 15 см, поэтому Вы можете ее при желании вставить в подходящую фоторамку.
Успехов в реализации и новых идей!
