R2D2pi

R2D2 speelgoedschaal tot leven gebracht met een Raspberry Pi Zero W.

Verhaal

Mijn dochter kreeg een R2D2-speelgoed in de veronderstelling dat het elektronisch werd bestuurd, om erachter te komen dat het slechts een lege huls was. Ze was erg teleurgesteld, dus ik zei dat ik het waarschijnlijk tot leven kon brengen. Dus hier begon het allemaal.

De R2D2 is gemaakt door JAKKS PACIFIC.

De uitdaging was om het mechanische onderdeel toe te voegen dat in de schaal ontbrak. Gelukkig heb ik een 3D-printer, ik ben er echt dol op!

Ik moest een paar onderdelen printen en wat elektronica samenstellen. Hier is de uitsplitsing:

Hoofduitrusting en optische hoofdonderbreker

Het hoofddeksel is gemonteerd op een gelijkstroommotor (linksonder) die ik van ebay heb gehaald. De motor wordt bestuurd met behulp van een DRV8833 H-Bridge-circuit via het PCA9685 I2C PWM-aandrijfcircuit.

De optische bundelonderbreker (rechtsboven) wordt gebruikt met 3 optische schakelaars. De schakelaars bieden reislimieten aan het hoofd. De optische schakelaars zijn aangesloten op reguliere GPIO op de RPi.

Batterijopladerbevestiging

Voor dit project heb ik een standaard lithiumbatterij gekocht die een output van 5V levert. Ik haalde de cellen eruit en het laadcircuit en ik maakte wat bevestigingsmateriaal en een knop om erop te kunnen drukken om de 4 LED's te zien die de laadstatus aangeven. Ik heb ook een aan / uit-circuit toegevoegd om de RPi aan of uit te zetten. De motoren en alle circuits die veel stroom nodig hebben, worden rechtstreeks aangesloten op de 5V-voeding.

Raspberry Pi, PCA9685 en DRV8833 bordmontage

De RPi, PCA9685 en het DRV8833-circuit zijn op een adapter in de behuizing gemonteerd.

Beenmotorbevestiging

Een van de benen heeft de mogelijkheid om op en neer te gaan. Dus ik gebruikte een HS-422-motor en verwijderde het interne aandrijfcircuit en maakte een adapter om de motor en een optische schakelaar vast te houden. Op de motor is een CAM gemonteerd. De CAM heeft een ingebouwde straalonderbreker om te detecteren wanneer het been zich in de onderste positie bevindt.

LED-bord (geen 3D-print hier...)

Ik heb 4 LED's toegevoegd (2 x rood, 1 x groen en 1 x blauw). Deze LED's kwamen allemaal uit een defecte kerstlichtsnaar. Kan goedkoper zijn dan dat!

Dus ik heb de LED op een protobord gemonteerd en ervoor gezorgd dat ze uitgelijnd waren, samen met enkele montagegaten.

Luidspreker

Het hebben van geluid maakt dit project een stuk leuker! Dus kocht ik opnieuw een kant-en-klare (goedkope...) luidspreker met ook een versterker erin. Degene die ik kocht, werkte op batterijen met 3 AAA-batterijen. Ik heb de onnodige hardware eruit gehaald en op de binnenschaal geplakt.

Gebruikersknoppen

Er was ook een plek om een ​​paar drukknopschakelaars toe te voegen. Ik monteer ze op een protobord en heb een spacer gemaakt (3D geprint natuurlijk!) om de juiste speling voor de schakelaars te geven.

Energiebeheer

Omdat dit speelgoed op batterijen is en een oplaadbare lithiumbatterij gebruikt, heb ik een circuit toegevoegd waarmee de RPi op een schone manier kan worden in- en uitgeschakeld. Het circuit gebruikt een drukknop om de stroom aan te zetten. Om uit te schakelen, wordt opnieuw op de knop gedrukt en wordt de status van de knop gedetecteerd door de RPi (GPIO04) om een ​​schone uitschakeling te activeren.

Alle stroomverslindende circuits zijn rechtstreeks aangesloten op de 5V-voeding. Dit is om spanningsdaling te voorkomen die een reset van de RPi zou veroorzaken. De PCA9685 en de DRV8833 zijn beide uitgeschakeld wanneer de RPi is uitgeschakeld. Ze worden ingeschakeld nadat het programma is uitgevoerd. Het DRV8833-circuit wordt gebruikt om beide DC-motoren te besturen en regelt ook de stroom naar de luidspreker en de optische schakelaars. De LED wordt aangestuurd door de PCA9685.

Audio toevoegen aan RPi Zero

We moeten een extern circuit toevoegen om audio toe te voegen aan de Raspberry Pi Zero W.

Elektrisch circuit

Software

Voor het aansturen van de R2D2pi heb ik NodeRed gebruikt met de volgende Nodes:

1 – node-red-contrib-pca9685 (Bedien het PCA9685-bord)

2 – node-red-contrib-speakerpi (Stuur audio naar de luidspreker)

3 – node-red-dashboard (gebruikt om een ​​web-GUI te bouwen)