Aangepaste Arduino (goedkopere MakeyMakey): 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Hallo - ik ben 14 jaar oud (tenminste dat was ik toen ik dit Instructable schreef) en ik heb dit project gebouwd voor een professor aan een plaatselijke universiteit, evenals voor mijn oma, die met kinderen met een handicap werkt.

Als je deze Instructable leuk vindt of de oorzaak ondersteunt waarvoor ik dit maak (kinderen met een handicap), ga je gang en laat je een reactie achter!

Een Makey Makey is een op Arduino gebaseerd bord dat is ontworpen en ontwikkeld door twee MIT-afgestudeerden, Jay Silver en Eric Rosenbaum, in samenwerking met SparkFun Electronics. Het fungeert als een toetsenbord en een muis en voegt in wezen een secundair toetsenbord en muis toe aan uw pc. De echte innovatie die Silver en Rosenbaum introduceerden was de mogelijkheid voor "touch sensing". Met behulp van ongelooflijk hoogwaardige pull-up-weerstanden konden ze alledaagse voorwerpen als knoppen gebruiken.

Er zijn veel mogelijkheden en ideeën voor de MakeyMakey, maar een van mijn favorieten is het gebruik voor kinderen met een handicap. Degenen die hun vingers niet goed genoeg kunnen gebruiken om een standaard QWERTY-toetsenbord te gebruiken, kunnen een MakeyMakey gebruiken als toetsenbordemulator. Omdat ze alledaagse voorwerpen kunnen gebruiken als toetsen voor een toetsenbord, kunnen gehandicapte kinderen items zoals fruit (bananen, appels of sinaasappels), deeg spelen of iets dat licht geleidend is als sleutel gebruiken.

Dit project begon meer als een leerervaring. Mijn tante had net een klas voor speciaal onderwijs afgerond waarin MakeyMakeys werd gebruikt. Zij en de andere 15 studenten hadden elk hun eigen MakeyMakeys gekocht voor $50. Ik bood aan dat ik er een kon maken voor minder dan $ 40, en de rest is geschiedenis.

Een korte opmerking: dit project is gebaseerd op het originele ontwerp dat zo vriendelijk is verstrekt via de Open Source Hardware-licentie door Jay Silver en Eric Rosenbaum. Ik geef ze alle eer en dank voor hun vrijgevigheid.

Stap 1: Onderzoek

De eerste stap is om erachter te komen hoe een traditionele MakeyMakey werkt en vervolgens de onderdelen en leveranciers te vinden om er zelf een te bouwen. Gelukkig voor jou heb ik zoveel mogelijk voor je gedaan en het samengevat tot wat je moet weten.

Ten eerste maakt een MakeyMakey gebruik van het gebruik van pull-up-weerstanden. Kortom, een pull-up-weerstand is een onderdeel dat garandeert dat de computer een "no-touch" registreert totdat de pin daadwerkelijk wordt aangeraakt. Zonder pull-up weerstand heeft de computer geen idee of de pin wel of niet wordt aangeraakt.

Ter verduidelijking, weerstanden zijn fysieke componenten die u kunt zien en voelen. Een pull-up-weerstand is een normale weerstand, alleen bedraad om een bepaalde taak uit te voeren (die taak is het "optrekken" van een pin).

Nu zijn weerstanden er in vele waarden, gemeten in ohm. Alles heeft weerstand, maar weerstanden zijn gemaakt met een bepaalde weerstandswaarde. Een typische pull-up-weerstand is meestal ongeveer 10.000 Ω (ohm). Die op een MakeyMakey zijn 22.000.000 (22 miljoen) ohm, waardoor elk object met minder dan 22M Ω als schakelaar kan werken.

Van vingertop tot vingertop heb je een weerstand van 1.000 tot 100.000 Ω, afhankelijk van hoe nat je huid is. Dat geeft je ongeveer 21,9M Ω (22M - 100K = 21,9M) voor elk object dat je wilt gebruiken. Metaal, zout, zelfs het potlood van een potlood zal werken, zolang de weerstand minder is dan 22M Ω.

Als je een meer basale uitleg wilt over hoe een MakeyMakey werkt, heeft MakeyMakey een geweldig antwoord.

Stap 2: Plannen/kopen

Voor deze stap zullen we Eagle CAD-software gebruiken, die momenteel eigendom is van Autodesk. Als u deze software niet heeft, kunt u een gratis proefversie van een jaar downloaden. Wanneer ik verwijs naar wijzigingen of naar het gebruik van een specifieke tool, gebruik ik Eagle-software. Ik zal mijn definitieve ontwerp echter delen.

Nu je een basiskennis hebt van hoe een MakeyMakey werkt, kun je beginnen met het bestellen van spullen. Ik heb het ontwerp van SparkFun voor een MakeyMakey gedownload en aangepast om de montage te vergemakkelijken. Het originele ontwerp gebruikte SMD (Surface Mount Devices) in de maat 0402. Die stukjes zijn klein, ongeveer 0,4 mm x 0,2 mm. Ik probeerde het uit, maar verloor bijna de helft van alle stukjes.

Om het uzelf gemakkelijker te maken, wijzigt u de afmetingen van de componenten naar maat 0603 of groter. Om deze dingen te vervangen, gebruikt u gewoon de tool "Vervangen". Aangezien dit geen Eagle-zelfstudie is, ga ik ervan uit dat je weet hoe je met Eagle moet werken.

Voor het bestellen van de PCB (Printed Circuit Board), oftewel het bord waar alles op staat, ging ik naar OSHPark. Ze maken zeer snel en zeer goedkoop PCB's van hoge kwaliteit. Ze hebben een minimale bestelhoeveelheid van drie, maar je kunt de prijs niet verslaan. Hier is de link naar mijn ontwerp.

Voor onderdelen moet u naar DigiKey of een andere elektronica-aanbieder. Ik kan mijn winkelwagen helaas niet delen, maar het duurt niet langer dan 20 minuten om een winkelwagen te voltooien en te bestellen. Ik heb echter een Excel-sheet met links bijgevoegd. Maar een paar opmerkingen voordat u bestelt:

• Zorg ervoor dat wanneer u de ATMEGA32u4 aan uw winkelwagentje toevoegt, het een 44TQFP-pakket is
• DigiKey verzending is duur. Het is beter om meer te krijgen dan je nodig hebt, zodat als er een verloren of beschadigd is, je extra's hebt.
• DigiKey heeft bulkkortingen. Eén weerstand is bijvoorbeeld $ 0,10, maar 10 daarvan zijn $ 0,11. Gebruik de korting!
• Zekeringen zijn iets duurder, maar koop er minstens één extra. Je kunt me later bedanken.
• Ik kon geen LED's vinden op DigiKey, dus ik heb ze gewoon niet gebruikt. Als je dat doet, heb je echter 330 Ω-weerstanden nodig.

Anders dan dat, is het vrij rechttoe rechtaan. Hier is het Excel-blad dat ik heb gebruikt voor het bestellen:

Stap 3: Bouw het

Nu komt het leuke gedeelte: alles in elkaar zetten. Dit is geen soldeergids voor oppervlaktemontage, maar hier is een geweldige tutorial. Wat betreft het solderen van componenten van verschillende grootte, ze zouden uiteindelijk allemaal hetzelfde moeten functioneren. Deze stap is waarschijnlijk de moeilijkste en de meeste tijd die het kost, maar het zou je niet moeten doden (ik raad echter aan om voor de zekerheid je vingers te kruisen). Hier zijn slechts een paar tips die ik heb gebruikt terwijl ik hieraan werkte:

• Wat betreft de ATMEGA32u4-microcontroller, de beste manier die ik vond, was om één pad op een hoek van het bord te vertinnen en vervolgens de chip erop te leggen, correct georiënteerd. Nadat u het op zijn plaats hebt vergrendeld door het hoekkussen te smelten, laadt u alle pinnen op met soldeer. Er moeten enorme soldeerbruggen zijn. Gebruik vervolgens uw soldeerlont om het soldeer opnieuw te smelten om het te verwijderen. Dit geeft een mooi resultaat, zonder korte broek.
• Voordat u de USB-kabel probeert aan te sluiten, controleert u de pinnen onder de USB Mini-B-connector. Mijn eerste poging had een kleine brug onder de connector, waardoor de chip beschadigd raakte.
• Wat betreft de volgorde van onderdelen, begin met de AMTEGA32u4-microcontroller, ga dan naar condensatoren, weerstanden, de klok en ten slotte de vrouwelijke headers met de USB-connector.

Stap 4: Coderen

Nu komt de laatste, meest bevredigende stap (alleen als het werkt, is het bevredigend). Om een aangepaste Arduino te coderen, moet je eerst de bootloader branden. Een bootloader is een klein stukje code dat in de fabriek in elke Arduino is geprogrammeerd om de Arduino te vertellen wat hij moet doen als hij voor het eerst opstart en wat hij moet doen met de code waarmee je hem programmeert. Omdat dat in de Arduino-fabriek wordt gedaan, moeten we het ook doen. Om dit te doen, kunnen we een andere, vooraf gemaakte Arduino gebruiken om het te programmeren. Hiervoor is een Arduino nodig met een ATMEGA328-chip (zoals een Uno of Nano). Om dit te doen, zullen we de gids van SparkFun volgen. Haak de pinnen vast zoals afgebeeld:

Arduino || MakeyMakey

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - RESETTEN

Ga vervolgens naar de Arduino IDE en selecteer het Arduino-bord dat u gebruikt om uw MakeyMakey te programmeren. Open onder voorbeelden de schets 'Arduino als ISP'. Upload het naar je Arduino, net zoals je normaal zou doen. Selecteer vervolgens onder Tools onder Board 'Arduino/Genuino Micro'. Selecteer vervolgens onder Tools>Programmer 'Arduino as ISP' (niet te verwarren met 'ArduinoISP'). Selecteer vervolgens onder Tools nogmaals 'Burn Bootloader'. Na een paar minuten zou de IDE moeten zeggen "Klaar met branden bootloader". Je MakeyMakey is nu klaar om te werken als elke andere Arduino.

De volgende stap is om naar MakeyMakey's GitHub en naar het gedeelte 'firmware' te gaan. Kopieer en plak 'makey_makey.ino' en 'settings.h' in Kladblok en sla ze op volgens hun respectievelijke extensies. Open nu je nieuw opgeslagen 'makey_makey.ino', open het met Arduino IDE en upload het naar je MakeyMakey-bord. Je zou nu een volledig functionerende MakeyMakey moeten hebben! Gefeliciteerd!

Stap 5: Speel

Wat zou je kunnen doen met je nieuwe MakeyMakey? Er zijn zoveel opties, met een aantal leuke apps of websites die op de website van MakeyMakey staan vermeld. Als je een idee hebt om te delen, doe dat dan! Ik, en vele anderen, horen graag uw ideeën! Ik heb enkele afbeeldingen toegevoegd van wat ik heb gezien of zelf heb bedacht.

Als een kanttekening: als je feedback hebt over deze Instructable, goed of slecht, laat het dan achter in de comments. Ik heb geprobeerd een betere schrijver te worden, dus alle kritiek wordt op prijs gesteld. Bedankt!