A Quarantaine Escape (the Boredom) Box - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit project is mijn persoonlijke Arduino Quarantaine Project geweest. Ik werkte er de eerste paar weken in quarantaine gestaag aan, maar toen kwam ik wat problemen tegen met servomotoren die ik niet gemakkelijk kon oplossen, dus ik legde het een paar weken opzij. Maar nu onze staat weer opengaat, besloot ik: niet meer uitstellen; het wordt tijd dat ik dit afrond!

Ik ben overdag computerprogrammeur en databaseconsulent, maar ik heb een fascinatie voor escape rooms en puzzels. Hoewel ik geen interesse heb in het bouwen van Arduino-projecten die voldoen aan behoeften die al commercieel zijn aangepakt (waarom zou ik een nachtlampje met een lichtsensor bouwen als ik er een kan kopen voor een paar dollar in de winkel?), Toen ik besloot om mijn eigen nachtlampje te bouwen zelfgemaakte escape room voor vrienden eind vorig jaar, het leren gebruiken van een Arduino in aangepaste escape room-puzzels werd plotseling iets waar ik in geïnteresseerd was. Dat gezegd hebbende, ik ben helemaal geen elektrotechnisch ingenieur, en leren solderen en elektrische componenten correct gebruiken was vaak een uitdaging! Godzijdank voor de overvloed aan Arduino-voorbeelden en documentatie op internet!

Dus ongeveer een week voordat South Carolina werd afgesloten. Ik was aan het trollen door de gangpaden van mijn plaatselijke Goodwill-winkel en ik kwam een houten kistobject tegen met planken en een deur en wat haken. Het was me niet meteen duidelijk waar de doos voor was ontworpen, maar ik dacht met een Arduino erin, het zou een goede steun kunnen zijn in de zelfgemaakte escape room die ik in de nabije toekomst voor een paar vrienden van plan was. Nadat ik het thuis had gekregen, herkende ik het eindelijk voor wat het was: een extra groot oplaad- / post- / sleutelstation. Binnen een week na die shoppingtrip kregen we te horen dat we "thuis moesten blijven", en ik keek nog eens naar de doos. Ik dacht dat het misschien meer zou kunnen worden dan ik aanvankelijk had gedacht. Ik dacht dat met alle zijkanten en aparte compartimenten, het misschien zou kunnen worden veranderd in een puzzeldoos met meerdere stappen die tijdens quarantaine met vrienden of kinderen kan worden gedeeld in plaats van een echte, close-contact escape room. Aangezien de doos zelf in feite spaanplaat is met een mooie afwerking, wilde ik iets ontwerpen dat minimale aanpassingen aan de doos vereiste, zodat het niet bijgewerkt of geverfd hoefde te worden om gaten of krassen te bedekken. Daarom had ik mijn puzzels nodig om te werken met de bestaande architectuur van de zijkanten van de doos. Ik wilde ook genoeg puzzels ontwerpen om het gevoel te krijgen dat elke kant van de doos betrokken was bij ten minste één puzzel. Dus ik heb er een paar dagen naar gekeken en gebrainstormd … In elke sectie hieronder zal ik mijn eerste gedachten, plannen en uiteindelijke oplossingen voor de verschillende kanten van de doos delen. De laatste sectie somt de begin-tot-eind-afspeelvolgorde op en geeft mijn Arduino-code. Uiteindelijk was ik in staat om 8 verschillende puzzels op de doos te persen, wat volgens mij een behoorlijk aantal was voor een kleine doos.

Hopelijk, als dit het soort ding is waarin je geïnteresseerd bent, kunnen mijn aantekeningen en foto's je misschien wat ideeën geven om je eigen te ontwerpen.

Benodigdheden

Verschillende Arduino-componenten, waaronder:

ELEGOO MEGA 2560 R3-kaart (niet-merk Arduino Mega)

6 volt solonoïde vergrendeling

2 of 3 niet-vergrendelende Hall-sensoren

3 10 mm UV-ledlampen

2 rode lasers

VISDOLL WS2801 Pixel LED-lichtslingers (individueel adresseerbaar)

3 drukknopschakelaars (12/17 mm waterdichte slotloze schakelaars)

HiLetgo mp3-speler Mini (DFPlayer)

Goedkope luidspreker

6 fotoweerstanden / lichtafhankelijke weerstanden 5 mm

Tolako 5 volt relaismodule

AuBreey Digitale Load Cell Gewichtssensor 5Kg

Anker PowerCore-oplader (voor stroomverlichting en arduino)

9 Volt batterij (voor stroomvoorziening solonoid)

Draad (indien nodig)

Adapters (indien nodig)

Jumperdraden (indien nodig)

Printplaten (indien nodig)

Verschillende weerstanden (indien nodig)

Andere benodigdheden:

Kleine combinatiesloten

Kleine tassen met ritssluiting (die kunnen worden afgesloten met sloten hierboven)

Plastic film van verschillende kleuren of duisternis

Kleine tandarts-type, telescopische en draaibare spiegels

Sluitringen en noten

UV-pen (onzichtbare inkt)

Kleine token of karakter gebruikt om magneet vast te houden (ik gebruikte een lege lippenbalsemcontainer in de vorm van een vos)

touw

Zeldzame aarde magneten

Papier

Stof schroot

Houtresten

Stap 1: De hakenzijde van de doos

Mijn doos bevatte een kant met twee haken. Ik had ze volledig kunnen verwijderen, maar zoals gezegd, de doos zelf was van spaanplaat en ik probeerde hem zo littekenvrij mogelijk te houden. Dus waar zouden de haken aan de zijkant voor kunnen worden gebruikt? Het voor de hand liggende antwoord was om er iets aan op te hangen. Maar hoe kan iets aan hen opgehangen worden tot een puzzel? Ik besloot dat het een soort gewichtspuzzel kon zijn. Oorspronkelijk was ik van plan om elke haak aan een individuele weegschaal te bevestigen, maar na onderzoek van gewichts- en belastingssensoren, realiseerde ik me dat ik waarschijnlijk geen ruimte had voor twee sensoren in de doos en het gebruik van één zou de programmering en het elektrische werk veel eenvoudiger maken. Dus hoewel ik wist dat slechts één van de haken echt zou werken, wilde ik niet dat de speler dat zelf zou beseffen. Ik was van plan om verschillende items van verschillende gewichten te maken. De speler zou wat logica of giswerk moeten gebruiken om erachter te komen hoe deze items gelijkmatig over de twee haken kunnen worden verdeeld. Het zou leuk geweest zijn om schattige maar zware metalen karakters of items aan kettingen te hebben, maar ik ging voor een goedkope route en nam genoegen met verschillende sluitringen en moeren aan touw. Elke touwlus van hardware is gemarkeerd met een gewicht in gram. De speler moet de hardware in twee gelijke sets verdelen en elke set aan een aparte haak hangen om de puzzel op te lossen. De gewichtssensor die ik heb gebruikt is een 5 kg HX711 Load Cell Gewichtssensor. Het gewichtsbereik is waarschijnlijk echt te groot voor de klus, maar het werkt goed genoeg wanneer het is gekalibreerd. Het kostte me een tijdje om erachter te komen hoe ik de gewichtssensor in de doos moest plaatsen, zodat één haak aan de sensor kon trekken en het gewicht kon registreren. Uiteindelijk kwam ik op de afgebeelde configuratie. De statische kant van de sensor is verbonden met een blok dat in de binnenkant van de doos wordt geschroefd. Aan de andere kant van de sensor is een kleiner blok bevestigd aan de bovenkant waar de haak van de buitenkant van de doos in wordt geschroefd (helemaal door de kant van de doos). Dit vereiste het gebruik van een langere schroef en het veel groter maken van het gat waar de haak aanvankelijk van buitenaf stevig in was geschroefd, zodat de schroef van de haak een beetje kon meegeven, zodat de druk erop kon worden gedetecteerd door de gewichtssensor.

Van de buitenkant ziet de haak er normaal uit, maar hij beweegt voldoende om wat druk uit te oefenen op de interne gewichtssensor en een nauwkeurige meting te geven (wanneer gekalibreerd).

Stap 2: De lange postzakzijde van de doos

Voor de zijkant van de doos met een hoge postzak heb ik een aantal ideeën doorgenomen. Uiteindelijk besloot ik dat ik lasers ergens op de doos wilde gebruiken, en dit is waar ze uiteindelijk werden geplaatst. Omdat het hoge compartiment is ingebouwd, kon ik bovenaan twee lasers en aan de linkerkant twee fotoresistors toevoegen. De speler moet bepalen dat hij een manier moet vinden (met spiegels) om tegelijkertijd een laser op elke sensor te richten. Behalve dat ik spelers twee handspiegels gaf, wilde ik dat spelers een manier konden vinden om spiegels afzonderlijk te positioneren zonder beide handen te gebruiken om de spiegels vast te houden. Ik heb lang nagedacht over wat zou kunnen werken om dit te doen. Eindelijk realiseerde ik me dat draaiende tandartsspiegels zouden kunnen doen wat ik wilde. Ik dacht dat als hun assen stil konden worden gehouden, hun telescopische en draaiende functies zouden kunnen worden gebruikt om de laserstralen onafhankelijk op de sensor te richten.

Ik boorde een stuk hout met een boor net over de diameter van de spiegelschacht in een stuk hout dat ik in de bodem van het zijvak stopte. Zo worden de spiegels rechtop ondersteund terwijl de speler zijn hoofd afstelt om de lasers te richten.

De kleine, telescopische spiegels hebben ook het voordeel dat ze kort genoeg zijn om horizontaal onder de bovenkant van de zak te passen, dus het is niet meteen duidelijk dat er spiegels aan de zijkant zitten.

Stap 3: De voorste plankzijde van de doos

De voorkant van de doos had twee schuine planken erop. Ik wist dat ik de twee planken voor verschillende puzzels wilde gebruiken.

Ik besloot dat de ene puzzel een zwart licht zou gebruiken om onzichtbare UV-inkt te verlichten, en de andere puzzel zou verschillende lichtsensoren (fotoweerstanden) achter elkaar gebruiken. Na te hebben geëxperimenteerd met een enkele UV-lamp die uit het uiteinde van een onzichtbare inktpen kwam, vond ik de lichtstraal onbevredigend. In plaats daarvan bestelde ik grotere lampen (10 mm) en gebruikte er drie om de bovenste plank te verlichten waarop ik een traditioneel tangram-puzzelontwerp in UV-inkt had getekend. Ik heb elk licht afzonderlijk aangesloten op een Arduino-uitgangspen met een weerstand van 100K (in serie geschakeld zou meer nodig zijn dan de 5 volt waarmee ik mijn Arduino voedde). Wat de speler niet weet, is dat een hall-sensor (die de aanwezigheid van een sterke magneet detecteert) is aangesloten op een weerstand en vastgelijmd op een bepaalde plek achter het achterpaneel. Wanneer de zwarte lichten branden, moet de speler houten tangramstukken gebruiken die hij heeft gekregen om het tangramontwerp te voltooien. Het vierkante tangramstuk heeft een ingebouwde zeldzame-aardmagneet en wanneer het op de juiste plek (bovenaan) is geplaatst, is de puzzel voltooid. Uiteindelijk was ik blij met hoe deze puzzel bleek te zijn. Voor de onderste plank had ik het idee om een puzzel te maken waarbij een speler enkele aanwijzingen zou moeten lezen en van daaruit vier karakters in de juiste volgorde van links naar rechts moest plaatsen. Ik dacht dat ik personages kon maken (uitgesneden met mijn Silhouette Cameo) met transparante filmvensters in verschillende tinten.

Omdat ik niet al te veel wist over fotoweerstanden, dacht ik dat als de karakters in de juiste volgorde zouden worden geplaatst, hun films de lichtmetingen op elk van de lichtsensoren op betrouwbare wijze zouden beïnvloeden. Ik vond verschillende gekleurde plastic films en testte ze om te bepalen welke vier filmkleuren het meest van elkaar verschilden. Maar dit idee werkte in theorie beter dan in werkelijkheid.

Lichtsensoren zijn uiteindelijk niet zo betrouwbaar, en ik ontdekte dat het kleinste verschil in geïnstalleerde hoeken ook een grote invloed had op de meting die elke sensor gaf, zelfs als het licht dat erop scheen precies hetzelfde was. Dat gezegd hebbende, was ik vastbesloten om dit te laten werken, en ik vond een manier om de personages en hun films over de sensoren te ordenen die 1) de puzzel nooit per ongeluk zou laten oplossen en 2) betrouwbaar zou kunnen worden opgelost in een kamer met telkens voldoende licht. Deze lichtsensoren zijn op precies dezelfde manier bedraad als de sensoren die worden gebruikt met de lasers aan de kant van de hoge post (met een weerstand die de niet-positieve poot splitst naar een negatieve en ingangspen). Er is voldoende documentatie over hoe u deze dingen kunt bedraden.

Omdat ik niet wist hoeveel licht er zou zijn wanneer spelers deze puzzel probeerden, in plaats van te controleren op specifieke waarden of verschillen tussen metingen, controleer ik gewoon of mijn lichtste film een hogere waarde had dan de volgende lichtste film, en dat film had een hogere waarde dan de volgende, enzovoort.

Mijn bestelaanwijzingen, met Covid-19-referenties voor de lol, zijn afgebeeld. Iets anders waar ik in eerste instantie naar uitkeek om met deze doos te doen, was om een aantal verborgen compartimenten boven de planken te hebben die automatisch zouden openen wanneer een speler een puzzel oplost om hem te voorzien van benodigdheden voor de volgende puzzel. Er is een aanzienlijke hoeveelheid ruimte boven elke plank om dit te doen. Dus installeerde ik twee scharnierpanelen en experimenteerde ik met het gebruik van kleine servomotoren om de panelen open te duwen, maar ik ben geen werktuigbouwkundig ingenieur en ik kreeg het gewoon niet goed werkend. Ik heb het project gefrustreerd een paar weken opzij gezet.

Na een paar weken besloot ik dat ik opdracht gaf om dit project te beëindigen, het was het beste om het idee van het verplaatsen van deuren te schrappen. Om het probleem van het krijgen van benodigdheden bij de speler op te lossen, bedacht ik een veel eenvoudige oplossing die wordt beschreven in The Top of the Box Step hieronder.

Stap 4: De bovenkant van de doos

De bovenkant van de doos heeft een deksel dat open kan. Oorspronkelijk was ik van plan om het deksel te vergrendelen en het deksel alleen te ontgrendelen en te openen als een puzzel met succes was voltooid. Maar nadat mijn idee voor het automatisch openen van geheime compartimenten voor mij te moeilijk bleek om binnen een redelijke tijd uit te voeren, realiseerde ik me dat ik een eenvoudigere oplossing nodig had. Ik besloot om de bovenkant ontgrendeld te houden en deze gewoon te gebruiken om de "benodigdheden" op te slaan die de speler zou krijgen bij het voltooien van elke puzzel. Maar hoe kon ik de spelers beperken tot alleen de benodigdheden die ze zouden krijgen als ze elke puzzel hadden voltooid? Mijn simpele antwoord was om kleine zakjes met hangsloten te hebben. Elke keer dat een speler een puzzel met een beloning oplost, wordt de combinatie van het bijbehorende slot aangekondigd en kan de speler de sloten testen om erachter te komen welke zak hij kan openen.

Dit was een gemakkelijke oplossing en het vereenvoudigde de mechanica van de doos aanzienlijk zonder het puzzelplezier te veel in gevaar te brengen. En het stelde me in staat om de doos eindelijk af te krijgen! Uiteindelijk bevatte de bovenkant van de doos ook een behoorlijke hoeveelheid elektrische componenten van de lichten, knoppen en lasers.

Stap 5: De achterdeurzijde van de doos

Ik heb altijd gedacht dat de achterdeur van de doos de "prijs" zou bevatten voor het oplossen van alle puzzels van de doos. Het bleek echter dat er ZO veel draden en opladers en andere elektrische componenten zijn dat er niet veel ruimte is voor iets anders. Voor de puzzel aan deze kant dacht ik aanvankelijk dat ik een multiplex rooster zou willen hebben dat over de achterkant van de deur past waardoor een penning met een magneet in de basis zijn weg zou vinden door een doolhof, maar ik had geen manier van het snijden van een houten rooster, en ik besloot dat een doolhof op een stuk papier of stof net zo goed zou werken, zelfs als het er niet zo cool uitzag. Uiteindelijk heb ik niet eens een echt doolhof gemaakt. Ik heb zojuist een eenvoudig pad gemaakt met opstrijkvinyl op een stuk linnen stof. De stof wordt met magneten aan de deur bevestigd (verzonken in de achterkant van de deur). De speler verplaatst zijn token (met een magneet in de basis) van "start" naar "end" en activeert daarbij een hall-sensor om de puzzel met succes te voltooien en het solenoïde slot op de deur te ontgrendelen. (Om het een beetje moeilijker te maken om te "cheaten" bij [of direct naar het einde te gaan], zou ik ergens op de route een tweede hall-sensor toevoegen, maar omdat het pad toch zo eenvoudig is, leek het overdreven.) Mijn "token" is gewoon een oude lippenbalsemcontainer die een zeldzame-aardmagneet in de basis past.

De solenoïde wordt gevoed door een 9 volt batterij en verbonden met de Arduino via een 5 volt relais.

Hoewel de puzzel eenvoudig is, zal de uitdaging voor sommige spelers hopelijk zijn dat het niet meteen duidelijk is wat er met de stof, token en magneten moet gebeuren als ze in de voorraadzak worden gevonden.

Stap 6: Lichten, knoppen en geluiden

Ik wist dat ik wilde dat de puzzeldoos licht en geluid had. Ik dacht ook dat als ik knoppen had, ik veel meer flexibiliteit zou hebben met de puzzels die ik kon maken. Ik besluit om de knoppen en lampjes rond de bovenkant van de doos toe te voegen om het zo netjes mogelijk te houden. Aan elke kant heb ik 4 gaten geboord. De gebruikte lichten zijn 9 individueel adresseerbare, veelkleurige LED's op een enkele string. Ze vereisen extra batterijvermogen van buiten de Arduino, maar ze zijn eenvoudig te programmeren. Dit was mijn eerste experiment met Arduino-knoppen. Voor de knoppen waren ook weerstanden nodig. Er is veel documentatie over knoppen die er zijn. Het geluid werd geleverd door een DFPlayer-mp3-speler die was aangesloten op een goedkope enkele luidspreker die ik uit een goedkope docking-luidspreker had gehaald. Ik had wat problemen met het verwijzen naar de bestanden met namen of even nummers (zie code), maar uiteindelijk was het niet zo moeilijk om erachter te komen hoe het te laten werken. Met drie lampjes en 1 knop aan elk van de drie zijden (links, rechts en voor), probeerde ik ideeën voor puzzels te bedenken. Uiteindelijk heb ik gekozen voor een kleurenpuzzel, een knipperende lichtpuzzel en een luisterverhaalpuzzel. Voor de kleurenpuzzel zijn de twee buitenlichten aan elke kant ingesteld op primaire kleuren. Het binnenlicht is aanvankelijk uit. De speler drukt op de knop om in te schakelen en de kleur van het licht te veranderen in de juiste secundaire kleur. Als de twee buitenste bijvoorbeeld rood en blauw zijn, moet het binnenlicht worden ingesteld op paars. Voor de knipperende puzzel laat ik de twee buitenste lampjes aan elke kant van de doos het aantal keren knipperen dat overeenkomt met hun positie. Van links naar rechts, 1, 3, 4, 6, 7, 9. Het middelste licht aan elke kant moet worden gesynchroniseerd met zijn positie door zo vaak op de knop te drukken. Uiteindelijk wordt de puzzel gewonnen door het lampje op positie 1 één keer te knipperen, licht op positie 2 twee keer te knipperen, helemaal tot aan het lampje op positie 9 dat 9 keer knippert. Voor de luisterpuzzel wordt een opgenomen verhaal voorgelezen. Het verhaal bevat meerdere keren de woorden LINKS en RECHTS. De linker- en rechterknop moeten in dezelfde volgorde als het verhaal worden ingedrukt om de puzzel te voltooien. Bovendien worden de lichten en het geluid beide gebruikt om aan te geven dat de speler bepaalde puzzels met succes heeft voltooid, om de speler de combinaties van de voorraadzakken te geven en om hem te laten weten dat hij de hele doos heeft opgelost.

Stap 7: De speelvolgorde en code

De boxplay is sequentieel. De 8 puzzels moeten in volgorde worden opgelost. En hoewel er talloze mogelijkheden zijn om de puzzels te bestellen, is dit waar ik mee klaar ben: De puzzeldoos wordt opgestart door de speler (of de doosgids, ook bekend als ik) door tegelijkertijd op de linker- en rechterknop te drukken. De gekleurde puzzellampjes zijn verlicht en de speler moet bepalen dat hij de middelste lichten aan elk van de 3 zijden moet instellen met de juiste secundaire kleur (oranje, groen, paars).

Nadat de kleuren correct zijn ingesteld, worden de lasers boven de postzak ingeschakeld en moet de speler de onzichtbare spiegels vinden en deze gebruiken om de laserstralen op de lasersensoren te richten.

Vervolgens begint de puzzel met knipperende lichtjes. De speler drukt op de knop zodat het middelste lampje aan elke kant het juiste aantal keren knippert, en na voltooiing wordt 1) een nummer voorgelezen voor de combinatie van een van de voorraadzakken en 2) de UV-lampen worden verlicht.

De eerste zak bevat de houten tangramstukken. De speler ziet de UV-verlichte omtrek van de tangram-puzzel en voltooit de vorm met de houten stukjes. Wanneer het bovenste stuk is geplaatst, is de puzzel opgelost en wordt er een bericht afgespeeld dat de speler vertelt dat hij op de knop aan de voorkant moet drukken om door te gaan.

Wanneer de speler op die knop aan de voorkant drukt, begint de puzzel het verhaal LINKS-RECHTS. Hij kan het verhaal opnieuw afspelen door opnieuw op de knop aan de voorkant te drukken. Uiteindelijk realiseert hij zich dat hij elke keer dat het verhaal een van de aanwijzingen zegt op de linker- of rechterknop moet drukken.

Wanneer hij de LINKS-RECHTS knopreeks correct heeft voltooid, wordt een ander bericht aangekondigd met de combinatie van een andere voorraadzak. Deze keer bevat de tas de verzwaarde touwlussen. De cijfers op de lussen geven de speler hints dat hij ze in gelijke stapels moet verdelen. Wanneer hetzelfde gewicht op elke haak wordt geplaatst (eigenlijk is het echter gewoon de juiste haak), wordt een andere combinatie aangekondigd.

Deze keer bevat de voorraadzak de personages met gekleurde folie en de aanwijzingen om de speler te instrueren hoe de personages te bestellen. De speler plaatst ze in de juiste volgorde en tot slot wordt de aankondiging gedaan voor de laatste voorraadzakcombinatie.

Het laatste zakje bevat de linnen stof met begin->eindlijn, 5 kleine magneetjes en een token met een magneet verborgen in de bodem. De speler verplaatst het token van begin tot eind, en de achterdeur wordt eindelijk ontgrendeld en lichten en geluiden kondigen aan dat de speler de Grote Winnaar is.

Met zoveel inputsensoren en outputs had ik meer pinnen nodig dan de Arduino Uno of Nano kon bieden. Ultimate Ik gebruikte een off-brand Mega. Ik gebruikte een combinatie van 1) direct solderen aan sensoren en positieve en negatieve draden en 2) jumperpinnen die rechtstreeks in de Mega werden geduwd. Ik hield niet echt van hoe de jumper-pinnen in de Mega aanvoelen (een beetje los), dus ik gebruikte wat hete lijm om ze wat meer steun te geven. En voor nu werkt het, en ik kijk ernaar uit om meer mensen het te laten spelen!

Laat het me weten als je specifieke vragen hebt over benodigdheden of methoden die ik heb gebruikt om dit vak in te vullen, en ik zal mijn best doen om te antwoorden.

Als je het idee leuk vindt om een Arduino te gebruiken om puzzels van het type Escape Room te maken, raad ik je aan je te abonneren op Playful Technology op YouTube. De gastheer, Alastair, is mijn Arduino-held!

Als je dit interessant of nuttig vond, stem dan op mij in de Finish it Al-wedstrijd. Bedankt voor het lezen!