BBC Microbit的万圣节糖果桶

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shaoziyang
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BBC Microbit的万圣节糖果桶

#1

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零件
在开始本教程之前,让我们看看完成此项目所需的硬件,软件和工具。您可以方便的在Element14上购买。
硬件
  • BBC Micro:bit
  • 1米NeoPixel Strip/每米60个LED
  • 连接电线
  • 小型USB电池组
  • 1个万圣节灯笼糖果桶
软件 工具
  • 剥线钳
  • 剪刀
  • 热缩套管(可选)
  • 焊台
  • 无铅焊料
  • 焊剂
  • 胶带
  • 万能胶
  • 砂纸
  • 魔术贴
构建硬件
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要开始使用,我们需要将NeoPixel条切成较小的灯条,以便它们更好地装到糖果桶凹入的内表面。我选择了四条长度为六个像素的条,但是在构建项目之后,我感觉五条像素的五条每条都会在糖果桶内提供更多的圆形图案。最后,我会把这个决定留给你,但请记住,如果你做五个像素,每个五个像素,你将需要削减额外的一块连接线,以容纳额外的条。
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有些人喜欢用剃刀刀片或者x-acto刀片来切割这些条纹,但是我发现它更容易,而且使用一把剪刀要快得多。用一把好剪刀剪一层细软的铜丝不会损伤剪刀,如果你不得不削减一堆这些东西,你就会感谢你节省的时间。如果您之前没有使用NeoPixels,则可以像上图中那样在每个暴露的铜焊盘处切割灯带。简单地沿着黑线切割。
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切割好的条状物后,我测量了桶内顶部的周长。这有点复杂,因为水桶表面是一个复合曲线,我不知道什么是放置LED的最佳位置。经过一些不同的测量,我决定在19英寸和25英寸中选择,但我不确定一旦LED灯条安装后,会有多少弯曲,所以我觉得19英寸足以让我在灯箱内获得良好的光线覆盖而不会冒任何LED重叠的风险。解决了这个小问题之后,我把三根三英寸长的三芯带状电缆切成两端,当它们焊接在一起时,这会给我一个大约19英寸的总长度。
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我总是喜欢在涉及焊接的项目中用助焊剂。初学者经历的许多问题都可以用神秘的液体来解决......好吧,我知道这不是一种神奇的液体,只是一种温和的酸,能够清除被加入的金属中的氧化物,导致焊料在金属之间流动,并且与金属结合更容易。我只是想把它当作黑魔法,因为它运作得很好。我喜欢用什么被称为助焊笔。它像永久性标记一样工作,用户只需在助焊剂上涂刷即可。我推荐你购买优质焊料。
我也想指出,你绝对必须在这个项目中使用无铅焊料,因为你的孩子的糖果可能会在他们的玩耍中接触到它。我使用含铅焊料,因为这个糖果桶不会被任何人使用。我为了创建本教程而构建它。
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我喜欢在平坦的表面上焊接LED灯条,而不是用手中的设备,因为使用这种方法可以更容易地保持一切正确。确保一切都是在平坦的,坚固的地方。请注意,将灯带焊接在一起时,必须确保将数据输入(DI)焊盘焊接到数据输出(DO)焊盘。
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通常情况下,创建焊接点时不需要焊料的成球形状,但是在焊接LED条时,由于其长方形几乎不可能避免。即使使用最少量的焊料,也会使焊料变成球形。只要接头有光泽,并且没有任何垫子抬起的迹象,它们对于我们的目的来说将是完美的。再次确保将数据输入(DI)焊盘焊接到数据输出(DO)焊盘。
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我们项目的“照明灯具”已经完成。最后我们需要添加一条线来连接带到BBC Micro:bit。
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我用了三根10英寸长的红色,黑色和黄色的实心连接线,我将它们绞合在一起。
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使用与之前相同的胶带方法,将连接线焊接到NeoPixel条上,确保将黄色导线焊接到数据输入(DI)焊盘上。当将较粗的导线焊接到这些类型的LED灯条上时,很容易造成焊桥,所以要小心,如果需要的话,使用吸锡器或导线去除过量的焊锡。
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现在我们需要在这个新的连接上消除应力。热缩套管是我发现作为制造商的无价之宝,我将它用于从布线工程到线缆末端。你不需要使用这么大,但是如果你喜欢修饰,那么保留一小撮手头是一个好主意。
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在制作LED灯条时,我喜欢在末端添加一段热收缩以减轻应力,并保护焊点。要做到这一点,我找到了一块几乎不能贴合LED灯条的热收缩部分,然后在收缩热缩套管后,将导线按我需要的方向弯曲。一旦被冷却,这提供了一个体面的应变消除,以最小的努力。
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随着NeoPixel条焊接在一起,我们可以开始将它们连接到BBC Micro:bit,并且有几种方法可以实现这一点。最简单的方法是将连接线的裸露部分扭过Micro:上的圆孔。另外一个最简单的方法是使用鳄鱼夹,但该方法只能用于原型设计和实验室使用。永久性连接方法是直接将焊线焊上去,但是这会破坏边缘连接器。我选择使用Thingiverse.com上的这个漂亮的快速连接适配器。
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与地球上的任何人一起开发和分享想法,设计和其他任何东西是多么容易。在苦苦思索如何将LED灯条连接到Micro:位并仍然保持最低配置文件之后,我在Thingiverse.com上偶然发现了MiniSumoMicro:Bit Edge Connector。我明白,不是每个人都有一台3D打印机,但是我想,我想试试这个。如果你没有打印机,你可以使用我上面提到的任何方法,而且事情仍然可以正常工作。
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我以100微米的层高印刷连接器,平均速度为40毫米/秒,以获得最佳质量。不幸的是,我设置的当前打印机是一个便宜的I3,我从一个工具包中为我为另一个网站编写的评论而构建。这意味着由于线性轴承质量很低,而且所有零件的整体公差都很小,因此打印作品有点粗糙。如果我愿意使用我的Lulzbot Taz 4或Prusa Research Prusa I3 MK2s,打印效果会好很多,而且我也不必钻出这些孔。最后,通过适合通过Micro:bit上的针2孔的锁定按钮,它运行良好。
将NeoPixels连接到Micro:bit时请遵循此示意图。
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  • NeoPixel 数据输入(DO)引脚到pin0
  • NeoPixel 5V引脚l连到 3V
  • NeoPixel GND引脚连接GND
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这种连接器的工作方式是将实心芯线剥去约2英寸,并将每根芯线馈入连接器底部的大孔中。将这些电线的剥离部分尽可能笔直地很有帮助。
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从顶部送入电线,并通过第二个孔使电线回到原位,将电线的剥离部分穿过小壁上的孔,将电路板锁定到位。
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在这里,你可以看到我是如何将它们缠绕在后面,然后用一对松紧带扣紧。如果您的电路板在这样做后很难锁定到位,则可能需要在塑料上留下一个小凹槽,以便电线可以稍稍凹进。
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一旦我测试了电路板可以为灯条供电,我添加了一小段热胶以将电路板锁定到塑料连接器。

程序
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就像我之前提到的那样,我希望这个项目对家庭友好,特别是对于年龄较小的可能对电子和编程有兴趣的家庭。考虑到这个目标,我决定使用makecode编写程序。
我想让LED照亮糖果桶,所以我想编程一个静态的照明效果,以及一些有点互动的东西。为了弄清楚我想要发生什么,我写了一些简单的伪代码来帮助我开始。我希望程序执行以下操作:
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    • 通电后显示静态颜色模式
    • 按钮
      • 如果按下按钮A.
        • 显示静态颜色模式
        • 在板载LED矩阵上显示数字1
      • 如果按钮B被按下
        • 根据内置加速计的输入显示交互式照明动画。
        • 在板载LED矩阵上显示数字2
用伪代码编写,我可以很容易地将其转换为图形编程。我已经在makecode上分享了这个项目。或者,您可以在JavaScript模式下将以下JavaScript粘贴到块编辑器中。



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如果您像我一样对Micro:bit进行了编程,或者复制并上传了我提供的代码,那么您应该可以启动Micro:bit,并在上面的NeoPixel条上看到静态彩虹效果。如果您的像素很暗或不工作,请检查导线与电路板的连接。如果一切正常,您现在可以按下按钮B,然后移动Micro:位。LED应随机更改颜色,并根据您移动Micro:位的速度向下滚动。Micro:bit上的LED矩阵也应该显示数字2。如果将水桶放下,动画应该停止,并且NeoPixels应该都是相同的颜色。最后,如果按下按钮A,则应返回静态彩虹图案,并且数字1将显示在板载LED矩阵上。我试图拍摄视频中的LED动画,但问题出现在LED的刷新率,以及相机的每秒帧数设置。当水桶运动时,LED开始变色并旋转。
整理
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现在是什么东西变得混乱,或者至少有这种事情发生的潜力。典型的南瓜形万圣节糖果桶由简称为高密度聚乙烯或HDPE的塑料制成。HDPE是为吹塑行业设计的极其灵活而刚性的热塑性塑料。牛奶壶和塑料制成的塑料是相同的,大多数食品安全的5加仑桶。它有很多优点,使它成为一个优秀的制造塑料。

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虽然E6000正在迅速向我证明自己是地球上最粘的物质,但即使是物理上不可抗拒的魔法力量,也不足以在塑料南瓜皮(也就是新鲜的HDPE)上形成强有力的连接。我发现使用80号砂纸对桶内表面进行处理是确保牢固结合的最佳方法。即使这样,也有可能把灯带拉开。
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安装LED灯条后,我在USB电池背面放2个魔术贴点,并在其中添加了一些E6000,以便将它放在水桶底部。这里只需要一点E600。你不希望它压扁,把电池粘在水桶上。
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将魔术贴点连接在一起,一面准备好胶水,然后将其压入桶底,然后用水瓶压重一小时。
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一旦胶水干了,我在3D打印的快速连接器上加了一小滴热熔胶,并将其压到电池组以稳定Micro:bit。
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最后,我用一圈工艺泡沫完成了一些工作,以保护电子线路。
那就是要包装这个项目!我很开心,我希望你也一样。如果你建立这个,我很乐意看到它的照片完成!来自我和Element14的其他人的万圣节快乐!
 

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