Okvir za bijeg iz karantene (dosada): 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovaj projekat je bio moj lični Arduino projekat karantina. Prvih nekoliko sedmica u karanteni sam stalno radio na tome, ali onda sam naišao na neke probleme sa servo motorima koje nisam mogao lako riješiti, pa sam ga ostavio na stranu nekoliko sedmica. Ali sada, kada se naša država ponovo počela otvarati, odlučio sam: Nema više odlaganja; vreme je da ovo zavrsim!

Ja sam programer i konsultant baze podataka danju, ali fasciniran sam sobama za bijeg i zagonetkama. Iako nemam interes za izgradnju Arduino projekata koji ispunjavaju potrebe koje su već komercijalno riješene (Zašto bih napravio svjetlosni senzor za noćno svjetlo kad ga mogu kupiti za par dolara u trgovini?), Kada sam odlučio izgraditi vlastiti domaća soba za bijeg za prijatelje krajem prošle godine, učenje korištenja Arduina u prilagođenim zagonetkama sobe za bijeg odjednom je postalo nešto što me zanimalo. To znači da uopće nisam elektroinženjer i da učim lemiti i pravilno koristiti električne komponente je često bio izazov! Hvala Bogu na mnoštvu Arduino primjera i dokumentacije na internetu!

Dakle, otprilike nedelju dana pre nego što je Južna Karolina zatvorena. Šetao sam prolazima u mojoj lokalnoj trgovini dobre volje i naišao na predmet od drvene kutije s policama, vratima i nekim kukama. Nije mi odmah bilo jasno za šta je kutija namijenjena, ali pomislio sam da bi s Arduinom u njoj mogao biti dobar rekvizit u domaćoj sobi za bijeg koju sam planirao za neke prijatelje u bliskoj budućnosti. Međutim, nakon što sam ga odnio kući, konačno sam ga prepoznao po onome što je bio: pretjerano velika stanica za punjenje / poštu / ključ. U roku od nedelju dana od tog izleta u kupovinu, rečeno nam je da „ostanemo kod kuće“, a ja sam još jednom pogledao kutiju. Mislio sam da bi to možda moglo postati više nego što sam prvotno mislio. Pomislio sam sa svih strana i s odvojenim pretincima da se možda može pretvoriti u slagalicu s više koraka koju bi mogli dijeliti s prijateljima ili djecom tokom karantene umjesto stvarne sobe za bjekstvo bliskog kontakta. Budući da je sama kutija u osnovi iverica s lijepim završetkom, htio sam dizajnirati nešto što zahtijeva minimalne izmjene na kutiji kako joj ne bi bilo potrebno dorađivanje ili boje za prekrivanje rupa ili ogrebotina. Stoga su mi bile potrebne moje zagonetke za rad s postojećom arhitekturom stranica kutije. Takođe sam želeo da osmislim dovoljno zagonetki da se oseća kao da je svaka strana kutije uključena u barem jednu zagonetku. Pa sam ga gledao nekoliko dana i razmišljao … U svakom donjem odjeljku podijelit ću svoja početna razmišljanja, planove i krajnja rješenja za različite strane kutije. Posljednji odjeljak će zbrojiti početak i kraj reprodukcije i pružiti moj Arduino kod. Na kraju sam uspio ugurati 8 različitih zagonetki na kutiju, što sam smatrao pristojnim brojem za malu kutiju.

Nadajmo se da ako vas ovo zanima, moje bilješke i slike mogle bi vam dati neke ideje za dizajniranje vlastitog.

Supplies

Razne Arduino komponente, uključujući:

ELEGOO MEGA 2560 R3 ploča (van marke Arduino Mega)

Solovoidna brava od 6 volti

2 ili 3 senzora Hall-a bez vezivanja

3 10 LED UV sijalice

2 crvena lasera

VISDOLL WS2801 Pixel LED svjetla za nizove (pojedinačno se mogu adresirati)

3 prekidača na dugme (vodootporni prekidači bez zaključavanja 12/17 mm)

HiLetgo mp3 player mini (DFPlayer)

Jeftin zvučnik

6 fotootpornika / otpornici ovisni o svjetlosti 5 mm

Tolako 5 -voltni relejni modul

AuBreey digitalni senzor težine ćelije opterećenja 5 kg

Anker PowerCore punjač (za napajanje svjetla i arduina)

9 -voltna baterija (za napajanje solonoida)

Žica (po potrebi)

Adapteri (po potrebi)

Žice za spajanje (po potrebi)

PCB ploče (po potrebi)

Razni otpornici (po potrebi)

Ostale potrepštine:

Male kombinovane brave

Male torbe s patentnim zatvaračem (koje se mogu zaključati s bravama iznad)

Plastična folija različitih boja ili tami

Mala zubarska tipa, teleskopska i zakretna ogledala

Podloške i matice

UV olovka (nevidljivo mastilo)

Mali žeton ili znak koji se koristi za držanje magneta (koristio sam prazan spremnik s balzamom za usne u obliku lisice)

Twine

Magneti za rijetke zemlje

Papir

Otpad od tkanine

Drvni otpatci

Korak 1: Kuka sa strane kutije

Moja kutija je sadržavala stranu sa dvije kuke. Mogao sam ih potpuno ukloniti, ali kao što je spomenuto, sama kutija je bila iverica i pokušavao sam je zadržati što je moguće manje bez ožiljaka. Pa za što bi se mogle koristiti kuke sa strane? Očigledan odgovor bio je objesiti im nešto. Ali kako se vješanje nečega od njih moglo pretvoriti u zagonetku? Odlučio sam da bi to mogla biti neka vrsta zagonetke s težinom. U početku sam planirao svaku udicu pričvrstiti na pojedinačnu vagu, ali nakon što sam ispitao senzore težine i naprezanja, shvatio sam da vjerovatno nemam mjesta za dva senzora u kutiji, a samo upotreba jednog bi učinila programiranje i električni rad mnogo jednostavnijim. Pa iako sam znao da će samo jedna udica zaista raditi, nisam želio da igrač to sam shvati. Planirao sam napraviti nekoliko artikala različite težine. Igrač bi morao upotrijebiti logiku ili nagađanje kako bi shvatio kako ove stavke ravnomjerno podijeliti između dvije udice. Bilo bi lijepo imati slatke, ali teške male metalne likove ili predmete na ogrlicama, ali otišao sam jeftinom rutom i zadovoljio se raznim podloškama i maticama na kanapu. Svaka hardverska petlja uzice označena je težinom u gramima. Igrač mora podijeliti hardver u dva jednaka seta i objesiti svaki set na zasebnu udicu kako bi riješio zagonetku. Senzor težine koji sam koristio je 5 kg HX711 osjetnik težine ćelije opterećenja. Njegov raspon težine je vjerojatno prevelik za posao, ali radi dovoljno dobro kad je umjeren. Trebalo mi je dosta vremena da smislim kako staviti senzor težine u kutiju tako da jedna udica može povući senzor i registrirati težinu. Konačno sam došao do prikazane konfiguracije. Statička strana senzora povezana je s blokom koji je uvrnut u unutrašnjost kutije. Druga strana senzora ima manji blok pričvršćen na vrh u koji je uvrnuta kuka s vanjske strane kutije (do kraja kroz kutiju). Za to je bilo potrebno upotrijebiti duži vijak i učiniti rupu u koju je kuka u početku čvrsto pričvršćena s vanjske strane znatno uvećati kako bi vijak udice malo dao tako da senzor za težinu može osjetiti naprezanje.

Izvana kuka izgleda normalno, ali se pomiče dovoljno da pritisne unutrašnji osjetnik težine i omogući točno očitavanje (kad je umjereno).

Korak 2: Visoka džepna strana kutije za poštu

Za stranu kutije s visokim džepom za poštu prošao sam kroz brojne ideje. Konačno sam odlučio da želim koristiti lasere negdje na kutiji i tu su konačno postavljeni. Budući da je visoki pretinac umetnut, uspio sam dodati dva lasera na vrhu i dva fotootpornika na lijevoj strani. Igrač mora utvrditi da mora pronaći način (s ogledalima) za usmjeravanje lasera na svaki senzor istovremeno. Osim što sam igračima samo dao dva ručna ogledala, želio sam da igrači mogu pronaći način individualnog postavljanja ogledala koji ne zahtijevaju korištenje obje ruke za držanje ogledala. Dugo sam razmišljao o tome šta bi moglo pomoći da se to učini. Konačno sam shvatio da okretna zubarska ogledala mogu učiniti ono što želim. Mislio sam da ako se njihova vratila mogu držati mirno, njihove teleskopske i zakretne funkcije mogu se koristiti za usmjeravanje laserskih zraka prema senzoru nezavisno.

Izbušio sam komad drveta bušilicom jedva preko prečnika vratila ogledala u komad drveta koji sam stavio na dno bočnog džepa. Tako su ogledala poduprta uspravno dok igrač namješta glave kako bi usmjerio lasere.

Mala, teleskopska ogledala također imaju prednost što su dovoljno kratka da stanu vodoravno ispod vrha džepa, pa nije odmah vidljivo da se sa strane nalaze ogledala.

Korak 3: Prednja strana kutije sa policama

Na prednjoj strani kutije bile su dvije nagnute police. Znao sam da želim koristiti dvije police za različite zagonetke.

Odlučio sam da će jedna zagonetka koristiti crno svjetlo za osvjetljavanje nevidljivog UV tinte, a druga zagonetka će koristiti nekoliko svjetlosnih senzora (fotootpornike) u nizu. Nakon eksperimentiranja s jednom UV žaruljom koja je došla s kraja nevidljive olovke, otkrio sam da njen snop svjetla nije zadovoljavajući. Umjesto toga, naručio sam veće sijalice (10 mm) i upotrijebio tri od njih za osvjetljavanje gornje police na kojoj sam nacrtao tradicionalni tangram dizajn slagalice u UV boji. Ožičio sam svako svjetlo pojedinačno na Arduino izlazni pin sa 100K otpornikom (za serijsko ožičenje bilo bi potrebno više od 5 volti kojima sam napajao svoj Arduino). Igraču nepoznato, senzor Hall -a (koji osjeća prisutnost jakog magneta) ožičen je na otpornik i vruće zalijepljen na određeno mjesto iza stražnje ploče. Kada su crna svjetla upaljena, igrač mora upotrijebiti drvene komade tangrama koji su mu isporučeni kako bi dovršio dizajn tangrama. Kvadratni tangram ima ugrađeni magnet od rijetke zemlje, a kada se postavi na pravo mjesto (na vrhu), zagonetka je dovršena. Na kraju, bio sam zadovoljan kako je ova zagonetka ispala. Za donju policu sam imao ideju o stvaranju slagalice koja bi od igrača zahtijevala da pročita neke tragove i da od njih postavi četiri znaka u ispravnom redoslijedu slijeva nadesno. Mislio sam da mogu stvoriti likove (izrezane mojim Silhouette Cameom) koji će u sebi imati prozirne prozore različitih nijansi.

Ne znajući previše o fotootpornicima, mislio sam da će, ako se likovi postave u pravilan redoslijed, njihovi filmovi pouzdano utjecati na očitanja svjetlosti na svakom od senzora svjetlosti. Pronašao sam nekoliko plastičnih filmova različitih boja i testirao sam ih kako bih utvrdio koje četiri boje filma se međusobno najviše razlikuju. Ali ta je ideja bolje funkcionirala u teoriji nego u stvarnosti.

Senzori svjetla na kraju nisu toliko pouzdani i otkrio sam da je i najmanja razlika u instaliranim kutovima također uvelike utjecala na očitanje koje je dao svaki senzor, čak i ako je svjetlo koje ih obasjava bilo potpuno isto. S obzirom na to, bio sam odlučan u namjeri da ovo uspije i pronašao sam način da naručim likove i njihove filmove preko senzora koji 1) nikada ne bi dopustili da se zagonetka riješi slučajno i 2) mogli pouzdano riješiti u prostoriji sa dovoljno svetla svaki put. Ovi svjetlosni senzori ožičeni su na isti način kao i senzori koji se koriste s laserima na visokoj poštanskoj strani (s otpornikom koji odvaja jednu pozitivnu nogu do negativnog i ulaznog pina). Postoji mnogo dokumentacije o tome kako povezati ove stvari.

Budući da nisam znao koliko će svjetla biti okolo kada igrači pokušaju ovu zagonetku, umjesto da provjeravam određene vrijednosti ili razlike između mjerenja, samo provjeravam da li je moj najlakši film imao veće čitanje od sljedećeg najlakšeg filma, i to film je imao bolje čitanje od sljedećeg itd.

Na slici su moji tragovi naručivanja, s referencama na Covid-19 za zabavu. Još jedna stvar koju sam isprva očekivao s ovom kutijom je da imam neke skrivene odjeljke iznad polica koji bi se automatski otvarali kada bi igrač riješio zagonetku kako bi mu pružio zalihe za sljedeću zagonetku. Za to postoji značajna količina prostora iznad svake police. Pa sam instalirao dvije ploče sa šarkama i eksperimentirao pokušavajući upotrijebiti male servo motore za otvaranje panela, ali ja nisam inženjer strojarstva i jednostavno nisam uspio dobro funkcionirati. Odložio sam projekat na nekoliko sedmica u frustraciji.

Nakon nekoliko tjedana, odlučio sam da naredim da se ovaj projekt privede kraju, najbolje je bilo odbaciti ideju o pomicanju vrata. Da bih riješio pitanje nabavke zaliha za player, smislio sam vrlo jednostavno rješenje opisano u donjem koraku The Top of the Box.

Korak 4: Vrh kutije

Gornji dio kutije ima poklopac koji se otvara. U početku sam planirao zaključati poklopac i otvoriti ga tek kad se neka zagonetka uspješno završi. No, nakon što se moja ideja o tajnim odjeljcima za automatsko otvaranje pokazala preteškom za implementaciju u razumnom roku, i shvatio sam da mi treba jednostavnije rješenje. Odlučio sam da gornji dio ostane otključan i samo ga iskoristim za spremanje "zaliha" s kojima će igrač biti nagrađen pri dovršavanju svake zagonetke. No, kako sam mogao ograničiti igrače samo na zalihe koje su trebali dobiti kad završe svaku zagonetku? Moj jednostavan odgovor bio je imati male torbe s lokotima. Svaki put kada igrač riješi zagonetku koja ima nagradu, najavljuje se kombinacija odgovarajuće brave i igrač može testirati brave kako bi shvatio koju vrećicu može otvoriti.

Ovo je bilo jednostavno rješenje i uvelike je pojednostavilo mehaniku kutije bez previše ugrožavanja zabave u rješavanju zagonetki. I to mi je omogućilo da konačno završim sa kutijom! Ultimate vrh kutije je takođe završio sa skladištenjem prilične količine električnih komponenti sa svetala, dugmadi i lasera.

Korak 5: Stražnja strana kutije

Uvijek sam mislio da će stražnja vrata kutije držati „nagradu“za rješavanje svih zagonetki kutije. Kako se ispostavilo, ipak postoji toliko žica i punjača i drugih električnih komponenti da nema mnogo mjesta za bilo što drugo. Za zagonetku s ove strane, u početku sam mislio da bih volio imati rešetku od šperploče koja bi stajala preko stražnjeg dijela vrata kroz koju bi se žeton s magnetom u podnožju probijao kroz labirint, ali nisam imao načina rezanja drvene rešetke i odlučio sam da bi labirint na komadu papira ili tkanine mogao funkcionirati jednako dobro čak i ako ne izgleda tako cool. Na kraju nisam čak napravio ni pravi labirint. Upravo sam napravio jednostavan put koristeći vinil sa željezom na komadu lanene tkanine. Tkanina se magnetima pričvršćuje na vrata (uvučena u stražnju stranu vrata). Igrač pomiče svoj žeton (koji sadrži magnet u podnožju) od "početka" do "kraja" i pritom pokreće hodnikov senzor kako bi uspješno dovršio zagonetku i otključao solenoidnu bravu na vratima. (Da bi bilo malo teže "varati" na [ili otići direktno do kraja], namjeravao sam dodati drugi senzor Hall -a negdje na ruti, ali budući da je put ionako tako jednostavan, činilo se da je to pretjerano.) Moj "token" je samo stara posuda sa balzamom za usne koja u svoju bazu stavi magnet od rijetke zemlje.

Solenoid se napaja baterijom od 9 volti i spojen je na Arduino putem releja od 5 volti.

Iako je zagonetka jednostavna, nadamo se da će izazov za neke igrače biti to što nije odmah očito što bi trebalo učiniti s tkaninom, žetonom i magnetima kada se nađu u vrećici za zalihe.

Korak 6: Svjetla, dugmad i zvuci

Znao sam da želim da kutija slagalica ima svjetla i zvukove. Također sam mislio da bih, ako bih imao dugmad, imao mnogo više fleksibilnosti sa zagonetkama koje bih mogao stvoriti. Odlučio sam dodati gumbe i svjetla oko vrha kutije kako bi bilo što urednije. Izbušio sam 4 rupe sa svake strane. Korištena svjetla su 9 pojedinačno adresiranih, raznobojnih LED dioda na jednom nizu. Potrebna im je dodatna baterija izvan Arduina, ali ih je lako programirati. Ovo je bio moj prvi eksperiment s Arduino tipkama. Dugmad su zahtijevala i otpornike spojene na njih. Postoji mnogo dokumentacije o dugmadima. Zvuk je osigurao DFPlayer mp3 player priključen na jeftini pojedinačni zvučnik koji sam izvadio iz jeftinog zvučnika za priključivanje. Imao sam nekih problema s referenciranjem datoteka po imenima ili čak brojevima (vidi kôd), ali na kraju nije bilo teško shvatiti kako to pokrenuti. S tri svjetla i jednim gumbom na svakoj od tri strane (lijevo, desno i sprijeda) pokušao sam doći do ideja za zagonetke. Konačno sam se odlučio za zagonetku u boji, trepćuću svjetlosnu zagonetku i zagonetku priče o slušanju. Za slagalicu u boji, dva vanjska svjetla sa svake strane postavljena su na primarne boje. Unutrašnje svjetlo je u početku isključeno. Igrač pritiska dugme za uključivanje i promjenu boje svjetla u ispravnu sekundarnu boju. Na primjer, ako su dvije vanjske strane crvena i plava, unutrašnje svjetlo mora biti postavljeno na ljubičasto. Za trepćuću zagonetku, dva vanjska svjetla sa svake strane kutije trepere onoliko koliko odgovara njihovom položaju. S lijeva na desno, 1, 3, 4, 6, 7, 9. Srednje svjetlo sa svake strane mora biti sinhronizirano sa svojim položajem pritiskom na to dugme toliko puta. Na kraju zagonetku osvaja svjetlo na poziciji 1 koje treperi jednom, svjetlo na poziciji 2 trepće dva puta, sve do svjetla na položaju 9 trepćući 9 puta. Za slaganje zagonetke čita se snimljena priča. Priča sadrži riječi LIJEVO i DESNO više puta. Lijevo i desno dugme moraju se pritisnuti istim redoslijedom kao i priča kako bi se zagonetka dovršila. Osim toga, i svjetla i zvuk koriste se za označavanje da je igrač uspješno riješio određene zagonetke, za davanje igrača kombinacijama u vreće za zalihe i da mu se stavi do znanja da je riješio cijelu kutiju.

Korak 7: Slijed i kôd reprodukcije

Igranje kutijom je uzastopno. 8 zagonetki morate riješiti redom. Iako postoje brojne mogućnosti za naručivanje zagonetki, s ovim sam završio: Okvir sa zagonetkama pokreće igrač (ili vodič kroz kutiju, zvani ja) koji istovremeno pritisne lijevo i desno dugme. Svjetla slagalice u boji su osvijetljena i igrač mora utvrditi da mora postaviti centralna svjetla na svakoj od tri strane ispravnom sekundarnom bojom (narančasta, zelena, ljubičasta).

Nakon ispravnog postavljanja boja, laseri preko poštanskog džepa se uključuju, a igrač mora pronaći ogledala izvan vidokruga i upotrijebiti ih za usmjeravanje laserskih zraka na laserske senzore.

Zatim započinje slagalica koja treperi. Igrač pritiska dugme tako da srednje svjetlo sa svake strane treperi točan broj puta, a po završetku, 1) čita se broj za kombinaciju jedne od vrećica za napajanje i 2) UV svjetla svijetle.

Prva torba sadrži drvene komade tangrama. Igrač vidi obris tanng slagalice osvijetljen UV zrakama i upotpunjuje oblik drvenim komadima. Kada se postavi gornji dio, zagonetka je riješena, a u osnovi se reproducira poruka koja kaže igraču da pritisne prednje dugme za nastavak.

Kada igrač pritisne to prednje dugme, zagonetka započinje priču LIJEVO-DESNO. On može ponoviti priču ponovnim pritiskom na prednje dugme. Na kraju shvati da mora pritisnuti lijevo ili desno dugme svaki put kad priča kaže jedno od smjerova.

Kada je ispravno završio niz dugmadi LIJEVO-DESNO, najavljuje se druga poruka s kombinacijom druge vrećice za opskrbu. Ovaj put torba sadrži ponderirane petlje. Brojevi na petljama daju igraču nagovještaje da ih treba podijeliti na jednake hrpe. Kada se na svaku udicu stavi ista težina (zapravo to je prava udica koja mjeri), najavljuje se druga kombinacija.

Ovoga puta vreća s zalihama sadrži likove s obojenim filmom i tragove koji će uputiti igrača kako da naruči likove. Igrač ih postavlja ispravnim redoslijedom, i na kraju se objavljuje posljednja kombinacija vrećice za opskrbu.

Posljednja torba sadrži lanenu tkaninu s početnom> krajnjom linijom, 5 sićušnih magneta i žeton sa magnetom skrivenim u podnožju. Igrač pomiče žeton od početka do kraja, a zadnja vrata se konačno otključavaju, a svjetla i zvukovi objavljuju da je igrač veliki pobjednik.

Uz toliko ulaznih senzora i izlaza, trebalo mi je više pinova nego što Arduino Uno ili Nano mogu pružiti. Ultimate sam koristio off-brand Mega. Koristio sam kombinaciju 1) lemljenja direktno na senzore i pozitivnih i negativnih žica i 2) igle za kratkospojnike gurnute direktno u Megu. Nije mi se posebno svidjelo kako se igle za skakače osjećaju u Megi (nekako labavo), pa sam upotrijebio malo vrućeg ljepila kako bih im pružio malo više podrške. I za sada to funkcionira, i radujem se što će više ljudi svirati!

Javite mi ako imate bilo kakvih posebnih pitanja o zalihama ili metodama koje sam koristio za popunjavanje ove kutije, a ja ću se potruditi odgovoriti.

Ako vam se sviđa ideja korištenja Arduina za izradu zagonetki tipa Escape Room, preporučujem da se pretplatite na Playful Technology na YouTubeu. Domaćin, Alastair, je moj Arduino heroj!

Ako vam se ovo učinilo zanimljivim ili korisnim, glasajte za mene na natječaju Završi već. Hvala na čitanju!