Iron-Man Block

Leeswijzer

Alle informatie welke van belang is voor het Building Block genaamd Iron-Man is in deze blog te vinden. Externe bronnen worden door middel van een blauwe hyperlink aangegeven. De criteria waaraan voldoen moet worden worden duidelijk aangegeven door middel van kopjes met dezelfde naam als de kopjes op CLE.

Hardware programmeren – Ik kan een microcontroller programmeren, zodanig dat hiermee een interactief project aangestuurd kan worden. De microcontroller kan inputs inlezen en outputs aansturen. Het project heeft geen beeldscherm nodig om te functioneren.

Tijdens CLE 1 Sprint 1.2 heb ik gebruik gemaakt van twee Adafruit Playground Express’ om deze met elkaar te laten communiceren. De code hiervoor heb ik handmatig in JavaScript geschreven. Adafruit A kan je zien als de receiver en Adafruit B als de transmitter. Dit wil zeggen dat Adafruit B een infraroodsignaal zendt op basis van de knoppen op het circuitboard. En als Adafruit A dit signaal ontvangt geeft deze door middel van de LEDs aan welke signaal er ontvangen is. Door dit principe kan een gebruiker met Adafruit B interactie uitoefenen op Adafruit A.

Een sidenote: de functiesButton.Event.LongClick werkt niet, dit komt door een fout binnen de Adafruit. Deze functie is daarom ook geschrapt. Qua functionaliteit verandert dit niets aan het eindproduct. Helemaal onderaan deze pagina staat een video van mijn pitch met een demo van de twee onderstaande stukken software.

Externe electronica aansluiten – Ik kan externe electronica aansluiten op de microcontroller zodanig dat dit extra functionaliteit toevoegt. Denk hierbij aan sensoren en knoppen voor input, en lampjes, servo motor en geluid voor output.

Tijdens Sprint 1.3 is een uitgebreide robot gemaakt met meerdere in- en outputs. Als externe input heb ik een ultrasonesensor gebruikt. Het doel hiervan was om de afstand tot de tegenstander te meten. Hoe dichterbij de tegenstander is hoe sneller de LEDs op de Adafruit gaan knipperen en ook het geluid gaat sneller. Ook werkt het als beveiliging voor het kanon omdat het kanon niet eerder afgeschoten kan worden als er geen doelwit binnen een bepaalde radius is van de sensor.

Wat de externe elektronica betreft is er een heleboel aangesloten. Ik heb ieder wiel van een eigen servomotor voorzien waardoor het een 4×4 voertuig (vierwielaandrijving) is geworden. Het lastige was om genoeg stroom te regelen voor al deze motoren omdat de Adafruit zelf vrij weinig kan leveren en dan doorbrandt. Dit is opgelost door gebruik te maken van twee batterijpacks met ieder vier AA batterijen in serie waardoor we op een totaal vermogen van 6 Volt en 1,5 Ampère per zijde komen. Vervolgens worden de twee servo’s opgenomen in een circuit met batterijpack. Om ervoor te zorgen dat de batterijen niet leeglopen heb ik ze voorzien van een simpele schakelaar die in de achterzijde bevestigd zit. Zo’n circuit is aan beide kanten geplaatst. De aansturing van de servo’s loopt gewoon via een enkel signaal direct naar de A-pins van de Adafruit.

Voor het wapen heb ik wat research moeten doen. Het kanon vraagt minimaal 12 Volt en 1 Ampère om elektrisch ontstoken te kunnen worden. Een snelle rekensom, als ik 8 AA batterijen in serie leg kom je uit op 12 Volt en 1,5 Ampère. Dat is dus voldoende. De volgende uitdaging is het schakelen hiervan omdat dit niet continu op het patroon mag staan en het op afstand te schakelen moet zijn. Eerst heb ik gekeken naar een mosfet welke ik van David kreeg maar ik vroeg me af of het zo’n hoge spanning wel aankon. Na dit te hebben onderzocht bleek dat dit maximaal 8 Volt kan verwerken, geen optie dus. Toen ben ik uitgeweken naar een relais. Nu is het nog even uitzoeken of de digitale uitgang van de Adafruit een geschikte schakelstroom levert voor de relais. De Adafruit levert, 3,3 V uit op de digitale poorten, dus er moet een relais komen met een stuurspanning van 3,3 V DC, 120 mA minimaal. Deze kan 250 volt en 10 ampère schakelen. Door middel van een kroonsteen heb ik er ook een fysieke schakelaar tussen gemaakt als extra beveiliging zodat er nooit een lekstroompje kan lopen of per ongelijk geschoten kan worden.

Aan de linker zijde van de relais moet 3,3 Volt, digitaal uit en de ground vanaf de Adafruit worden aangesloten. Rechts sluit je in het midden de ground (min) van de voeding aan en de plus sluit je aan op een van de twee overgebleven aansluitingen. Ik wil dat het circuit standaard open staat zodat er geen stroom loopt waardoor het kanon niet af zal gaan.

Wat het aansluiten betreft, dit is een kwestie van de 3,3 Volt out naar de VDC in. De middelste pin is verbonden met A5, dat is het digitale stuursignaal. En de GND pin is de ground welke naar de ground van de Adafruit gaat. Aan de andere kant van de relais wordt de voeding aangesloten. Er zijn twee configuraties, met de ene zorg je ervoor dat je een open circuit kan sluiten en de andere mogelijkheid is om een gesloten circuit te openen. Voor het schieten hebben we de eerste configuratie nodig. Dit is gewoon alsof je een schakelaar aansluit (wat het in principe ook is), het circuit onderbreek je en deze sluit je aan op de Common en de Normally open.

Bruikbaar product
Ik kan een behuizing voor het eindproduct ontwerpen waarbij bedrading en gevoelige electronica verborgen is, zodanig dat het eindproduct bruikbaar is voor een eindgebruiker zonder dat het meteen kapot gaat. Ik kan verantwoorden welke keuzes ik heb gemaakt in de vormgeving van het product en waarom deze aansluiten bij de doelgroep.

Omdat ik mijn demoproduct van CLE 1 Sprint 1.2 goed wil presenteren heb ik ervoor gekozen om hier ook een mooie behuizing omheen te bouwen waar de hardware en voeding in gemonteerd kan worden. Met een online tool genaamd Makercase heb ik de basis van het ontwerp gevormd. Door dit te openen in Illustrator heb ik het ontwerp verder aangepast zodat de Adafruit precies erin valt. De LEDs, IR ontvanger en aan-/uitschakelaar zijn natuurlijk uitgespaard in het ontwerp. Alle andere gevoelige elektronica is binnen de behuizing weggewerkt. Het betreft natuurlijk een demomodel waardoor het niet op ware grootte is maar het concept en de werking blijft hetzelfde.

Het ontwerp is uiteraard afgestemd op de doelgroep, gamers! De ‘console’ is voorzien van de logo’s van retro gameontwikkelaars en enkele spelelementen uit de game Mario.

Tijdens Sprint 1.3 heb ik nog een behuizing gemaakt voor het product genaamd Experiment #17. De vormgeving is erg simpel omdat het gewoon moet doen waarvoor het bedoeld is. Wel is er op de voorzijde een geintje gemaakt door er “Say hello to my little friend” op te plaatsen aangezien er een kanon op zit. De zijkanten en bovenzijde zijn niet voorzien van een grafisch ontwerp. De achterkant en onderkant zijn voorzien van een gravering met het ‘logo’ erop. Alle elektronica is intern weggewerkt door mij. De Adafruit zit bovenop bevestigd met schroeven welke gelijk als contactpunten intern dienen om verbindingen te leggen. Omdat er heel veel connecties gemaakt worden zijn deze ook afgeschermd zodat er geen kortsluiting kan ontstaan. Aan de bovenzijde achter het kanon heb ik ook een connector gemonteerd met als functie het snel en veilig kunnen vervangen van het confettipatroon.

Hieronder zijn foto’s te zien van het proces en hoe alles binnenin verwerkt is.