Arduino GRANDE,巨型微控制器
John Park
在手机屏幕变得越来越大的年代里,为什么Arduino不能也变大一点呢?每次看着小朋友们把主板翻来覆去找接口的时候都在想:要是有个放大镜就好了。于是我们果真在Instructables上找到一篇制作巨型Arduino的教程(http://www.instructables.com/id/Arduino-GRANDE-the-Huge-Microcontroller/),翻译出来送给大家。
人都爱Arduino!但是它的主板太小了,我们很难进行操作,而且对于坐在教室最后排的同学们来说,连看清楚主板都不是一件容易的事。那我们为什么不造一个超大号的功能完好的主板呢?于是一个比正常Arduino主板大六倍的微控制器诞生了。
接下来,我们会告诉你如何 利用激光切割亚克力板、LED、按钮、金属丝、连接器、Arduino Uno主板做出自己的巨型Arduino主板。
*准确来说,我们做出的巨型主板比一般主板大5.6倍。
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准备材料
所需清单如下:
  • 2块16 x 12.5mm的蓝色或绿色厚亚克力板
  • 7 x 4.6mm的白色厚亚克力板
  • 2块12 x 12.6mm的黑色厚亚克力板
  • 白色亚克力工艺漆
  • 黑色亚克力工艺漆
  • Arduino Uno 主板
  • Arduino接线柱扩展板
  • 28个香蕉插孔
  • 香蕉插头
  • 绞合线
  • 面板安装USB
  • 4节7号电池、电池座、开关
  • 安装孔间距58mm的瞬时开关按钮
  • 4个7.75 x 5.3mm的面板安装LED,其中3个黄色(L, TX, & RX)、1个绿色(ON)
  • 4-40螺丝(1", 3/4", 和1/2")和螺母
  • 乐泰螺纹锁固密封剂
  • 烙铁和焊料
  • 激光切割机
注意:下一步中的设计图是保证每个部件严丝合缝的,如果你使用的是不同尺寸的材料,则需要重新测量并设计螺丝安装孔。
2
建立模型
首先在犀牛软件里建立一个3D模型,根据Arduino Uno的尺寸和自己使用材料、工具的尺寸进行设计。比如我用的是Epilog Zing 16激光切割机,最大只能做出16 x 12mm,所以我的巨型主板比一般的Arduino大5.6倍。
建立好3D模型之后,导入到激光切割机开始平面切割。这里附上.ai和.dxf格式的模型文件,其中AI文件里包括6mm、5mm、蚀刻的不同图层。
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制作胶合板原型
这一步其实不重要,我只是用桦木胶合板做个测试,毕竟桦木胶合板要比亚克力好闻得多。
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激光切割USB插孔、电源插座、Atmega 328p
图中的板块只是为了直观说明,最终形态会把电池藏在电源插座里,USB端口则由另外的面板安装USB插孔实现功能。
我依然先用白色亚克力做了实验,再用黑色板制作最终产品。
还要切割排针座和文件里的各种板块、晶振、电容器。
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激光刻画并切割主要的印制电路板
光蚀刻是为了方便最后涂白漆,做出颜色对比明显的丝网印刷电路板。确保你在切割亚克力的时候通风良好,因为那个味道就像燃烧冷冻的汽油一样难闻。
你也可以在固定之前试插其他零件,确保每一块都严丝合缝。图示为测试版白色零件摆放的样子。
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蚀刻部分刷漆
激光蚀刻在黑色亚克力上非常明显,在蓝色或绿色板上就不太明显,而在白色部件上几乎看不见。刷漆可以显著提升蚀刻的效果,这是我从Spikenzie Labs的马克和安迪那里学来的小技巧。把蚀刻的部分盖上亚克力漆,然后立刻用胶棉或布抹掉, 没有被蚀刻的表面依然保持光滑,而被蚀刻的地方就会由漆料填平。在棉签上滴一点异丙醇可以有效清理表面的顽固漆渍。
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连接排针
接下来,把香蕉插孔插入排母并装上螺母固定好位置,用一点乐泰密封剂可以在一段时间内避免插孔松动。
在每个香蕉插孔上焊接一段金属丝,保证金属丝的长度可以穿过亚克力板连到Arduino主板上,让金属丝从亚克力板下方排针座对应的位置穿过,然后在T形凹槽里用螺丝和螺母把排针座固定好。
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装配亚克力板
在重置按钮(即市面上售卖的门铃)上焊接两根长金属丝,让金属丝穿过亚克力板连接到Arduino主板。长方形的面板安装LED也做一样处理。
把剩下的零件都插入到亚克力板上,并用螺丝固定。
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连接“大脑”
在亚克力板上安装Arduino Uno,并和所有连接排针、重置按钮、LED的金属丝相连,然后插入USB线。你也可以使用接线柱扩展板(Adafruit、SparkFun、Seeed等电子器件零售商有货)防止金属丝掉落。坦白讲,我本人(原文作者)是接线柱扩展板的发明者之一,所以你们买了的话我可以赚到一点钱。
把一团乱的金属丝塞进保护底板,你也可以在底板四角贴上橡胶提升稳定性。
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用硬纸筒做个漂亮的电源接口并涂上颜色
我们当然可以用3D打印或者加热弯曲ABS塑料等更好的方法做这一步,但是我选用了硬纸筒,结果很成功。
把4节7号电池组藏入桶塞,连接控制开关,再把开关和Uno主板上的GND和Vin接口相连就可以控制整个Arduino GRANDE了。
现在你可以上传一段测试程序看看效果了!我试过连接香蕉插孔和电阻器、10mm的LED、电位计、扬声器、蜂鸣器、伺服电机等各种零件来测试Arduino GRANDE。
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使用Arduino GRANDE
现在,你可以上传任何你喜欢的Arduino程序、把标准件连接到香蕉插孔来使用你的巨型微控制器啦。
把你的Arduino GRANDE带出去给别人看看吧!我做的这个在湾区创客大会上就受到了我的朋友、Arduino发明者Massimo Banzi的大力夸奖。
你还可以把GRANDE带进Arduino基础班,实现互动实践教课,就像放芯片音乐时用的手提音响。或者你还能想到什么更好的主意来使用这个巨型家伙呢?
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