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03 会动的纸片鱼
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◇凌刚
首先看一下纸片小鱼的庐山真面目(见图3.1)。为什么背面没有做完整的外壳,将所有的接线隐藏?首先,小鱼的名字叫作“纸片鱼”,是“一片”;其次,它从正面看是一条鱼,从背面看就能很清楚地知道小鱼的所有结构了,连线说明见表3.1。
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图3.1 纸片鱼背面
表3.1 背面连接线说明
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当检测到有人从旁边经过时,小鱼就会高兴地亮起眼睛,并且随机做出摇头、摆尾、游动三个动作中的一个(怎么玩就看个人脑洞了)。配套程序请从《无线电》杂志网站www.radio.com.cn下载。
整个制作过程遵循的原则是:即插即用、焊接最少、方便拆卸和更换组件、能不剪线就不要剪。
3.1 材料准备
首先准备必要的制作材料(见图3.2,排名不分先后哦):电池盒、Bluno Beetle控制板、新版Bluno Beetle扩展板、4节电池、TowerPro SG90舵机、LED、人体红外热释电传感器模块。
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图3.2 需要准备的硬件
接下来准备一个硬纸盒(见图3.3),偏硬的最好,鱼的身体就靠它了。我这里用的纸盒大小为25cm×15cm,当然,做得更大一点也可以。
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图3.3 纸盒
3.2 开工制作
1 我没有艺术细胞,偷懒直接在网上下载了一条鱼的图案,把它用A4纸打印出来,然后把小鱼从纸上裁剪下来,作为模板拓到纸板上,接下来沿着画线的地方裁剪就行了。鱼的外形尺寸不能太小,小了就藏不住舵机、电池和主控板了。
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2 把裁剪下来的鱼分成3段:鱼头、鱼尾和鱼身。中间的鱼身后面主要用来安放舵机、电池和主控板。
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3 纸片鱼是平面的,舵机怎样才能控制鱼头和鱼尾动作?这时还要做两个直角支撑,用来连接鱼头、鱼尾和舵机,材料依旧是刚才没用完的纸盒,请看一下连接效果。
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4 直角用纸盒的边角做,这样省事。为了直角足够牢固,另外裁剪两个1.5cm×1.5cm左右的矩形纸片,按照上面的图片用热熔胶固定起来,很牢固。
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5 接下来考虑固定主板、舵机和传感器等,这些组件该怎么摆放呢?这里的方案是:除了人体红外热释电传感器和LED放在鱼头部位外,其他所有组件都放在中间鱼身部位,这样做能使整个鱼的重心在中间位置,在后面做个支架摆放时会比较稳定。来看一下组件的基本布局。
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6 在确定组件的布局后,会发现中间的鱼身部位对舵机的舵盘摆动有阻碍,所以在纸片挡住舵机舵盘摆动的位置需要剪一个槽口(鱼身最上面的两个槽口),这样还不够,除了这两个位置,舵机安装固定螺丝用的“耳朵”也会对运动中的鱼头和鱼尾有阻碍,所以在鱼头、鱼尾和鱼身的相同位置剪一个槽口(鱼身下面的两个槽口)。在前面的布局中,传感器放在鱼头部分,这是为了做一个类似鱼鳃的效果,这个传感器是立体的,所以在鱼头部位的下面还需要剪一个槽口,让传感器能够放平。槽口都剪好后,再在鱼头和鱼尾合适的位置打几个固定孔就好了(用来固定直角支撑和传感器)。
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7 纸片部分的准备差不多OK了,虽然尽量避免剪线和焊接,但是还有3个地方是必须要处理一下的。首先是Bluno Beetle和新版Bluno Beetle扩展板这里的焊接(需要注意的是,接线柱接的是5V电源,电压切记不要超过6V),焊接好后舵机、传感器和LED的信号线和电源线,就可以直接插在扩展板上了。
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8 电池是串联在一起的,需要将一个电池盒的正极和另一个电池盒的负极连接起来,可以焊接,也可以用黑胶带缠绕。
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9 猜猜这是干嘛的?小鱼的眼睛是一个LED,在5 V电压下工作,如果不接电阻,很快小鱼的眼睛就瞎了。在这根线的中间串接一个1kΩ左右的电阻,可以焊接,也可能用胶带缠绕。最终,这根线一端连接在扩展板数字口D2的正5V端,一端连接LED的正极。
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3.3 组装过程
前期准备工作到此基本做完了,东西很少,但是做起来要有耐性,接下来进入组装环节!
1 鱼头的组装:鱼头部位需要放LED和传感器模块,安装顺序是先安装LED,再用双面胶粘贴直角支撑,最后安装传感器模块。这样做直角支撑能压紧LED,传感器模块又能压紧直角支撑,最终就会比较牢固。再将连接头部和舵机的舵盘用热熔胶平着固定在直角支撑上。
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2 鱼尾的组装:鱼尾部分没有传感器,固定好直角支撑就行了,先用双面胶固定,再用螺丝固定,再将连接尾部和舵机的舵盘用热熔胶平着固定在直角支撑上。
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3 鱼身的组装:首先安装舵机,在舵机背面贴上双面胶,粘在纸板上固定住,再在舵机底部的纸板上打两个固定孔,用来安装塑料支撑柱(2.6cm),一方面支撑舵机,防止舵机在运动中由于双面胶没有粘牢而下滑;另一方面后面需要在舵机上面放电池,支撑柱在小鱼立起来时起到支撑电池的作用。舵机和支撑柱安装好后,放上焊好的Bluno Beetle扩展板,扩展板上有4个固定孔,我们用最上面的两个孔将扩展板固定在合适的位置(合适的原则是:不要露出来,不能阻碍舵机舵盘的转动)。
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4 安装电池:4节7号电池放到两个电池盒里,在背面贴上双面胶,按照图示位置摆放到舵机上,但是这样摆放,在小鱼立起来时,电池很容易掉下来,怎么办呢?看到固定柱的两个螺丝孔了吧?该它派上用场了。
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5 剪一块和两个电池盒一样大小的硬纸板,在下面打两个孔,用螺丝固定在电池盒上面,这下电池就不会在小鱼立起来时掉下来了。只要硬纸板剪得和两个电池盒一样大,主板接口是不会被遮住的!
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6 鱼头、鱼尾和鱼身的拼接:连接好舵机、传感器的信号线和电源线,如果感觉后面的线有点杂乱,可以用蛇形线包裹或者胶带粘在后面,还可以重新将线做短一点,那样会更好看。编写程序,将舵机调整到90°,然后将鱼头和鱼尾的舵盘固定在舵机上,尽量让鱼头、鱼身、鱼尾从一侧看处于同一个水平面上,如果安装好之后还有偏差,可以在程序中调节舵机中值,让小鱼的身体尽可能保持在同一平面上。
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3.4 底座的制作
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1 纸片鱼已经制作完成,但是不能让它一直躺着啊。这里再制作一个底座,首先看一下底座长什么样。
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2 制作材料我选用了较硬的纸板,也可以用制作小鱼剩下的纸盒来做。
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3 剪3块纸片,16cm×9.6cm就行,为什么用这个尺寸呢?因为这样大小看起来和小鱼比较搭配且稳定,另外容易计算黄金分割的位置。看到上面的4条竖线了吗?这4条竖线基本上都在每张纸片的黄金分割的位置,为了让小鱼摆放在支架上看起来比较舒服,将上面两个纸片用热熔胶固定在下面纸片黄金分割的位置,再在上面纸片黄金分割的位置剪两个槽口,将纸片鱼插在上面就行了。
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