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瑞克和莫蒂蒸汽朋克多功能小工具开源分享
丁冬芹
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描述
概念
木工/退休的工业自动化工程师在蒸汽朋克踢。设计了 Rick & Morty 的小玩意，现在想将其提升到一个新的水平
买了一套完整的工具包，想看看我能推多远。在此过程中，我不得不发明连接器护罩、电缆支架和许多不同的 3D 打印安装硬件。
一旦确定了布线并创建了安装座，主要组件就安装在一块 12x12 的废 lexan 上。我为四个 LCD 显示器、光学拾音器和指示灯配备了其他 lexan。
力量
该装置由连接到 TO-220 7805 三端 +5 伏稳压器的 12 伏直流汽车适配器供电。+5、Gnd、SCL 和 SDA 线连接到汇流条，以便于连接。
我尝试了几个不同的终端屏蔽。带有柱子的那些不能牢牢抓住各个杜邦电线，而且针脚密度使得添加新连接有 550 次将另一个针脚敲松的机会。
选择焊接到汇流条是为了简单和可靠。安装 12 ga。母线是 3D 打印和安装的。安装座上印有总线信号，以实现无错误接线。
在 2a 时将 12v 降至 5v 时，并没有真正考虑到那个糟糕的 TO-220 封装的耗散。下降是 7v @ 2a 或 14W！过了一会儿，我注意到安装支架上冒出一缕烟雾。哎呀！需要一个 B 计划。
禁用 USB 电源：
我在使用 USB 时遇到的一个问题是您必须拔下项目才能将其关闭。这将迅速磨损连接器。我的解决方案是在 USB 电源线上连接一个开关，这样我就可以关闭和打开项目，而无需拉开电缆。
一切都焊接并覆盖有 HS 管。电缆用 HS 绑扎以防止它们形成运行。
裹尸布
杜邦电缆具有需要插入的单独针脚。由于大多数子卡有 2 到 8 个引脚，因此让所有人同时参与是一个问题。安装在各个销上并粘在适当位置的护罩允许销作为一组配合并提供标签位置。
热缩管用于防止带状线拉开。此外，它还用于将电源线和信号线分开分组，以便轻松验证接线。
随开发套件提供的每个子卡都连接了电缆和护罩，以及松散连接的安装硬件。然后将该组件装袋以将所有必要的组件保存在一个地方。这大大简化了安装，因为每个组件都经过测试并准备就绪。
大多数已安装的一切都在工作。接下来是步进电机。
调试：
双 20x4 LCD 很方便，因为除了正常的serial.print调试消息之外，我还可以从每个传感器显示诊断值，以便于调试。
我遇到问题的一种设备是触摸传感器。这应该是一个微不足道的项目，但似乎有一个非常嘈杂的输出。看起来它在喋喋不休，而不是给出一个可靠的 DO。该设备还有一个 AO，所以也许我可以过滤它。
爆震传感器计划与触摸传感器绑定，因此用户必须触摸面板上的某个螺钉，然后触发爆震。但这在我让触摸传感器工作之前不会发生。
我有 5k 电位器，内部 +5 电源和外部 +12V 电源都与 AI 相连，因此系统可以监控它的内部电压。
5k 电位器被环入伺服系统并跟踪。
我想连接直流电机，但我也想实现电机方向/启用逻辑，所以我需要添加一个 74LS00 四与非门和一个 H 驱动器来反转电机。它并不复杂，但必须构建。也许给我一些东西来焊接到螺丝罩的面包板区域。
RTC 有点工作，它卡在设定的时间。我知道我错过了一些简单但不是优先级列表中最高的东西。
声纳测深仪最初是向后接线的，颠倒代码中的位解决了这个问题，而无需修改硬件。
日落感的 LDR 正在工作。我已经把它绑在继电器组上，以便在黑暗中打开负载。继电器可以消耗 5A 电流，因此我可以控制很大的负载。不知道还有什么，但我正在努力。
另一个想法。可以将激光与 LDR 耦合，制成脉冲光束系统。这样，系统就不会被外部来源弄得眼花缭乱。我们在关闭光束的情况下进行轮询，并检查它是否是黑暗的。然后我们打开激光再看一遍。如果它现在很亮，我们就可以关闭激光了。由于我们已经在我们的控制下看到了两种状态下的光束，我们可以确信 LDR 只看到我们的光束并且我们可以检测到“炫目”。
远程EPS-01是有线的，但没有其他人可以交流，所以没有用过。
DHT-11 工作正常。我需要弄清楚EPS卡中内置的另一个。为什么任何 Arduino 都没有指向文档的指针？
四个继电器都工作。
- VU 表功率
- VU 源，NC - 广播，NO - AO
- VU 模式 - 改变显示模式的脉冲
- 黑暗继电器，NC - 亮，NO - 暗
操纵杆正在工作，两个模拟和一个按钮。安装仍然不确定。我可以拧紧四个角，但当我只需要 *4* 时，我必须购买一盒 100 个 6-32 x1" 螺钉。（叹气）
红外遥控器正在面包板上工作。再次跑步应该不难。只解码了几个按钮。需要破译所有21个。这将允许远程控制我的 Rick Box™ 的许多功能。
连接应该更加可靠，因为一切都已安装并且不会相互拉扯。我在底座上放了一些脚。整个钻机可以在不干扰布线的情况下提升和移动。
设计细节：
我喜欢保留 IO 使用情况图。这是我到目前为止所得到的。这只是一个实时文档的快照，因此 project.zip 中的最终文件将与此处显示的不同：
保持电子表格、硬件和软件同步很重要。
我希望 TinkerCAD 能够将对象转储为具有等距的标准三视图，以便您可以轻松记录正在 3D 打印的对象。该项目的最终版本将附加 .gcode 文件，或下载之类的文件，因此亲爱的读者，您将能够制作一些零碎的东西。有些东西可能会被cad'ed，但我不打算画库存零件。
接线杂乱无章，我怀疑示意图工具会很有用。我会试试看，但是有很多电线。这一切都设计得很巧妙，但在原型中，母线的缠结是不可避免的。
将尝试开始使用熏制的 Lexan 前面板。前面和后面都是 12x12，计划是把它框起来，这样可以通过前面（暗地）看到内脏。烟熏色或透明/半透明颜色的小尺寸（在一张纸下）很难找到。这是“灰色”，但不是很暗。显示器会干净地显示出来，但内脏可能太明显了。走着瞧。
由于这是一个“Rick”盒子，我已经 3D 打印了几个门户。只需要弄清楚在哪里添加它们。
这就是今天的内容。玛娜娜！
16JAN22
好吧，我从 Velleman 订购了一个降压-升压转换器，并将其放在 +12V 主电源和 7805 本地 +5 稳压器之间。我将输出电压预设为 8V，所以现在 7805 仅下降 3v 而不是 7，这应该将功率从 14W 降低到 2A 时的 6W。
当然，我必须为它打下基础。我认为供应商应该开始为不断增长的 3D 打印机社区提供 .STL 文件链接。这张特殊的卡没有安装孔，没有。如果安装它的唯一方法是用胶水，他们认为我们如何在永久设置中使用这些？！3D 打印机是这方面的天赐之物。
我知道当前的设计处于 USB 的 PS 限制，因为 LCD 较暗，并且当伺服启动时它们会闪烁，从而消耗更多电流。随着 7805 关闭 +12V，一切都变得更亮了。
是时候构建前面板了。主板上的连接已经稳定，因为所有部件都用螺栓固定，不再对引线施加压力。安装前面板将有助于其余部件。
买了一个立体声 5W 放大器套件（也来自 Velleman），我打算用它来提高 FM 无线电卡的输出，但由于 FM 卡很繁琐，所以它可能会被搁置。引线折断了，孔和卡太小了，以至于我[在重新接线时遇到了麻烦。除了我的手指，世界已经将所有东西都小型化了。我的后备是汽车收音机立体声。它可以通过蓝牙控制，而无需编写代码。无论哪种方式，该计划都包括一个立体声 LED 条形图 VU 表。几个继电器将用于控制源和显示模式。
立体声增益电位器是远程安装的。
Arduino 用作 AO 的滤波后的 PWM DO 只能驱动到 Vcc。条形图从 0 到 12V 运行。所以我将使用放大器来增强信号，这样我就可以对 Arduino 进行编程，以便在空闲时旋转灯。在音乐时间，它会自动切换到现场音频。需要配对继电器或找到兼容的 DPDT 继电器来进行信号切换。
由于电源现在稳定，我可以重新开始编码并让剩余的麻烦项目正常运行（RTC、触摸传感器、BM280 baro）。
我做的一件小事是用记号笔标记卡片边缘的 pin 1 位置。这使我可以在安装卡的同时查看电缆的方向，而不必用手电筒在顶部找到方形填充销。
结构
设计开始形成。它将是两片 12x12 的 Lexan（前烟熏，后透明）将内脏夹在它们之间。整个东西将放在一个内置秘密隔间的基座上。顶部将是另一个风暴玻璃和变色 LED。
步进电机板已连接但未经测试。问题是没有足够的电流来驱动它。当我运行测试模块时，我能感觉到步进器试图转动但实际上并没有移动。我想我只是没有足够的 +5.amps。计划 C 是我买了一个 5v @ 4A 电源。昨晚我打印了一个安装盒，这样我就可以不用拔掉电源就可以关闭电源。
更多的力量！呃！呃！呃！
该套件带有一个很小的九十克力伺服。它正在工作，但它计划打开通往秘密隔间的木门，我认为可能需要更强大的东西。我在当地的一家爱好商店以 20 美元的价格找到了这只野兽。
它们的引脚是相同的。但我认为当前的需求是不同的。所以我只为电机和伺服添加了第二个 +5。当伺服启动时，这应该可以防止 LCD 闪烁。我使用的是 12 V @ 10 Amp 电源，因此 +5 中的几个 A 不应加载太多。收音机是 4x50w，带有 10 安培保险丝。
所以我要添加另一组电源母线，+12V、+5V 和 Gnd。现在正在打印。
面板工厂：
面板安装已经开始。2004 年的液晶显示器就像眼睛。条形图是鼻子，收音机是嘴巴。LDR 和 IR Remote 安装在 LCD 下方。我什至打印了几个 L 支架来安装两个 lexan 半部。
该面板仍然具有保护性皮肤。下面是透明的烟灰色。黑色 LDR，红色 IR。条形图垂直。一切都安装有 4-40 或 6-32 硬件。我在螺丝头下面使用红色纤维垫圈，以免损坏 PC 痕迹。Nylock 螺母消除了锁紧垫圈，并且在没有内部通道的情况下不会嘎嘎作响或被拧下。
2022 年 1 月 27 日
只需在烟熏 Lexan 上切掉几乎最后一个安装孔，就决定是时候真正建造了。
这是一些构建图片。我打印了，它们足够大，可以让前面板独立站立。
大多数电缆都很短，但我有 MF DuPont 电线备用，所以我打印了一批电缆夹来固定延长线。由于需要两端，我不会费心切割、添加护罩和重新焊接现成的电缆。
从左上角顺时针。
- 面板自由支架
- 回声游侠有孔切口。蓝色和黄色液晶显示器。条状图。
- 红绿灯在立体声的两端。
- 面板和控制板开始连接。
从左上角顺时针。
- 放大器模块、辅助电源总线、放大器增益电位器。
- 主电源和 I2C 汇流条。
- 六个继电器，自然逻辑在四块板上与两个单继电器相反。
- 带延长电缆的面板接线。
更多电源问题：
电力系统复杂。总消耗量超过了 Mega 的限制，因此使用了辅助 +5 VDC 电源。最初的设计是由一个 12 VDC、10A 电源转换器供电，但 Aux +5 有自己的 5 VDC、4A 转换器。辅助电源将为伺服系统、电机、继电器和其他重要负载供电。为了确保设备知道 Aux 电源是否可用，0-25 VDC 输入模块已硬连线到 Aux +5 总线，因此 Mega 可以知道它是否可以弯曲肌肉。
另一个问题是 PC 与 USB 电缆之间的持续连接。我在 USB 电源上添加了一个开关，这样我就可以在不运行项目且无需插拔的情况下运行计算机。出于同样的原因，在 Aux +5 上添加了一个开关。
+12 VDC/10A 电源总线用于运行收音机、音频放大器和条形图显示器，并通过切换器向下转换为 +8，然后通过 7805 线性稳压器转换为 +5。在将一些负载卸载到 Aux 电源和使用开关预调节器之间，该调节器应防止 7805（再次）熔化支座。
IO 再次重新映射，但似乎一切正常（大部分）。我曾尝试直接焊接到 IO 扩展器，但这是一个错误。我不得不建造另一个并把它和 Mega 换掉。
第二个 Mega 将用于项目的外部部分。
伺服：
有一个不错的强大伺服器可以用来开门。它应该有足够的扭矩。自然需要坐骑。3D 打印的支架非常坚固，我可以敲击孔，因此安装伺服不需要螺母。我已经在精神上粗略地破坏了连杆，并且使用转接杆移动 90 度应该将门向下翻转。慢慢地移动它，就像它重达一吨一样。希望我能像它一样制作一个吱吱作响的铰链音效。嗯。
这个项目会很大！前面板为 12" x 12"，盒子大约 18" 高，12" 宽，至少 6" 深。（为什么在平板电脑上编辑数字这么难？）
事情开始亮起来并显示出来。
时钟正在滴答作响，必须设定时间，但事情正在向前发展。
大多数事情都是通过诊断，但像ESP这样的事情需要远端。电机和伺服系统正在等待最后的电源检查，我的插座电量不足。
努力让所有 IO 立即启动。操纵杆工作但松动。正在考虑用支架将它安装在面板上，但当我无法让 FM 收音机模块工作时，不再需要操纵杆来控制它们。我有可以由操纵杆控制的电机，所以我可能还有用，只是不想将它安装在面板上。所以我设计了一个带有支架和电缆孔的 2-1/4" x 2-3/4" 小盒子。这里是。顶部有一个球形凹槽，而不仅仅是一个孔，因此与操纵杆顶部的配合非常接近。打印花了 5 个小时，我认为效果很好。
该模块在 80" x 1.05" 网格上有四个 #4 通孔，用于安装。柱子需要为 #4 攻丝，但盖子螺钉将接受 6-32 x 1/2" 打印的螺钉 - 无需剪线。为了舒适，拐角被倒圆。电缆出口左侧。
向前进：
22 月 11 日：
一直在添加各种随机功能。至今：
- Biker Magic 8 球
- 胰岛素估计器
- 带伺服执行器的邮政信箱密码锁
- 立体声硬件 VU Meter 支持
- 遥控
也一直在以不寻常的方式使用输入设备。胰岛素估计器和邮政信箱锁都使用人工智能上的电位器作为数字数据输入设备。它直接用胰岛素估计器输入一个比例数字，并模拟锁模块中密码锁的旋钮。
接近机械设计。如您所见，塑料条将装置保持直立并在最终物理配置附近对齐。此外，翻转门机制正在固化。伺服运动和安装已或多或少得到解决，并打印了一些安装位。
走到一起
该项目终于几乎为最终工厂做好了准备。计划是用 Lexan 覆盖顶部和两侧，并在底部放置一个木制底座。SWMBO 喜欢能够看到盒子内部和所有闪烁的灯光。
我重新调整了步进电机驱动卡的用途，以驱动安装在内部的一些 12V 汽车 LED。一是RGB变色，二是UV，使3D打印部件真正流行。
一个问题是电机驱动卡上的 LED 非常亮，尤其是当所有四个同时亮时。我打印了一个扩散器盖来覆盖 LED，但仍然可以显示状态。
它是就地粘合的。
我还在两个 R/Y/G 面板显示器上添加了一些交通灯装饰。我使用单独的 R/Y/G LED 显示屏而不是单个 RGB LED，这样红/绿盲人就可以通过位置分辨出哪种颜色被点亮。
案件来了：
我觉得它看起来很酷。整件事情是坚实的。您可以拿起它并翻转它，没有任何东西移动或掉落（伺服除外）。接线并没有看起来那么糟糕。电缆护罩确实有助于保持一切连接。
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