Подержите моё пиво... Два года усердно развиваем свой программно-хардварный проект: с нуля разработали и запрограммировали, стали резидентами Сколково и выстроили собственное производство. И что мы постоянно слышим? "Фу, Китай!", "Да я такое за вечер на Arduino соберу!" (wat?), "Украли идею и выдаёте за своё", "Распил бюджетных денег"... тоже подгорает.
Давайте по-порядку:
"Украли идею" – мы никогда не скрывали, что идея не уникальная и взята у канадской компании Activate Games после вирусных видео на пикабу. Только мы сфокусировались конкретно на пиксельном полу собственной разработки и сделали большой упор на IT-составляющую: разработали уникальную систему разработки игр на Lua (пост с околонулевым рейтингом); строим свою, можно сказать, мини CRM для управления локациями; сделали механизм автоматизированной доставки обновлений и мониторинга состояния всех устройств сети и т.д. Но идею цветного пола, конечно, украли, хер поспоришь.
"Разработка говно, я могу лучше" (но мне лень) – да пожалуйста, делайте! Мы будем только рады коллегам по цеху и новым конкурентам! Но за два года появилась только одна команда, кто сами сделали похожий продукт. Снимаю перед ними шляпу, ребята достойные инженеры. Остальные просто пытаются перепродавать Китай, т.к китайцы быстро прочухали фишку и просто заваливают рынок своим оборудованием... только вот софт у них говно и игр почти нет.
"Производство в Китае, значит не ваше" – таковы реалии, что в РФ подобное производство делать просто нерентабельно, невозможно тягаться с Китаем. Но кто-нибудь вообще представляет, как сложно организовать закупку и производство десятка комплектующих, сборку конечного изделия и всю логистику внутри чужой страны? Производство печатных плат, датчиков, кабелей, литьё нескольких видов собственных корпусов и т.д. А после этого пройти сертификацию и официальную таможню РФ? Да, мы возим свой продукт в белую, слабо? Вот и не*уй. Тут же, собственно, по мнению обывателя, и идёт "распил" бюджетных денег в виде субсидий Сколково на таможенные пошлины.
А начинали с абсолютного нуля в пыльном гараже, выпиливая и шлифуя первые пиксели из дерева (пост). И также никто не видит сотни бессонных ночей отладки (ТГ пост) и ночные обновления софта, чтобы утром люди пришли играть на чуть более качественный продукт. Прямо сейчас как раз не сплю, потому что выкатываю важное обновление.
"Зарабатываете миллионы на хайповой теме" – из-за того, что мы открыто публикуем все финансы в телеграм канале (график прошлого года), у людей складывается впечатление, что мы неплохо зарабатываем. Но по факту, мы практически всё реинвестируем обратно в проект и наращиваем команду. За два года мы ещё ДАЖЕ НЕ ВЕРНУЛИ свои вложения (а вложили на старте порядка 7 млн личных средств). У меня, как и у партнёра, есть обычная работа, которая позволяет кормить семью. А бизнес это так, для души. Ни о каких яхтах речи не идёт. Месяц назад вот впервые выбрались вместе на неделю в Териберку на кайтах покататься. Успех ящитаю.
В заключение желаю всем разработчикам искренне "болеть" своим делом и не останавливаться, открыто делиться своими наработками и проще реагировать на хейт. Нас мало, но мы в тельняшках! В нашей стране очень большой инженерный потенциал, но, к сожалению, ботаном всегда было быть не круто и это планомерно подавлялось окружением с детства, но ситуация с современными айтишниками сильно меняет текущие устои, что не может не радовать!
Я сам вышел из таких "ботанов": в школе увлекался программированием, после института устроился обычным инженером на завод, позже ушел в айти за деньгами. Сейчас развиваю свой проект с абсолютного нуля, о котором сам же лично рассказываю в телеграм канале, в том числе со всеми финансовыми подробностями становления бизнеса.
Кому интересно, тг канал @pixel_quest, имею право. По возможности стараюсь писать про техничку и детали разработки, но не всегда хватает времени и действительно интересного материала, становится всё больше и больше рутины, а откликов читателей не так много.
Если самоделки и колхоз вызывают у вас приступы кринжа - лучше пропустить этот пост😅
Дисклеймер: я не программист и электроникой тоже занимаюсь очень любительски в свободное время. Все это для я делаю как хобби для фана и отдыха.
К нашим баранам. Как это выглядит, трекбол на фото светится фиолетовым. А сейчас подробнее.
Начнем с того, что есть устройство на линуксе raspberry pi4. И очень хотелось бы сделать его переносным. С клавой все решается достаточно просто - монтированием в корпус к самому устройству или подключив через usb/bt и кладешь куда угодно.
Однако с мышкой все сложнее, нужна ровная, незеркальная, чистая поверхность. Тачпады это слишком просто, ну, мы же не ищем легких путей! В крайнем случае у меня есть такая хрень.
Но и печатать и пользоваться мышкой на ней неудобно это скорее костыль.
Так вот о чем это я? Мне для "кибердеки" нужна была мышь.
Исключая тачпад, есть два три стула:
Джойстик (различных видов)
Трекбол
Трекпоинт (такие стоят на линейке Thinkpad от Lenovo)
С джойстиками я попробовал и, в принципе, это работает. Немного не хватает резкости, из-за недостатка опыта в коде не могу это поправить нормально.
Трекбол изначально мне импонировал, так как тема киберпанка берет свое начало когда такие штуки уже были и хотелось опробовать. Годных вариантов за недорого не так много.
Трекпоинты интересная вещь, тоже считаю нужным опробовать, как будет возможность или желание. Работает он в отличие от обычного джойстика на тензометрических датчиках.
Я выбрал трекбол из-за экзотики, размера и цены.
На алишке можно найти по запросу ICSH044A или Blackberry Trackball, так как такие стояли на телефонах Blackberry.
Также мне понадобилась Ардуинка, так как моя UNO не поддерживает работу USB HID, так что пришлось взять Pro Micro на чипе ATmega32U4 (который и позволяет в hid)
Ладно, я слегка затянул с прелюдией...
Было много гуглирования, чтобы найти хоть что-то по модулю, а также, чтобы его поменять под свои нужды, но в основном спасибо этому посту на github, в котором чувак еще и добавил ускорение курсора при увеличении кратковременного ускорения скорости шарика.
Подсветку можно запитать на свой вкус, подав на подписанные контакты "+", выбирая или миксуя синий, красный, зеленый и белый. Здесь запитаны красный и синий, что дает фиолетовое свечение.
Подключение к пинам ардуино:
right_pin 3
left_pin 4
down_pin 5
up_pin 6
Левая кнопка 7
Правая кнопка 8
При отпаивании ножек отпаялась площадка, а также кнопки приклеил сюда же - так что сейчас будет мясо. Но учитывая небольшой брак модуля он точно не останется в финальной сборке. На кнопки накинуты резисторы 10 кОм во избежание дребезга сигнала.
Итак:
Если кому-то будет интересно могу снять видео, но демо-видео трекбола можно найти по ссылке на github, которую указывал выше.
Расположение подобрано для большого пальца правой руки.
Итог:
Из плюсов:
Удивительно, но к этому действительно легко привыкнуть.
Подключается по USB и начинает работать сразу и в WIndows и в Linux.
Достаточно хорошая точность и отклик.
Из минусов:
Можно отметить небольшой брак(заводской), это остатки клея, которые мешали работе одной из осей и встроенной кнопки.
Доплеровский датчик движения RCWL-0516 — способен определять движение объектов (препятствий), которые полностью или частично отражают радиоволны (люди, животные, металлы и т.д.), даже если они находятся за деревом (дверью), стеной (гипс, бетон), пластиками, стеклами и т.д. Стоит такой 33 рубля. Ссылка на модуль
2) Wi-Fi модуль с антенной за 168 рублей
Радиомодуль WiFi Serial ESP8266 необходим для того, чтобы управлять устройством дистанционно или чтобы снимать показания с сенсоров через интернет. Также он позволяет подключить гаджеты к социальным сетям или получать данные через API от веб-сервисов. Стоит набор на данный момент 168 руб. Ссылка
3) Переходник USB Type-C/DIP за 27 руб.
Переходая плата для проектов Arduino (Ардуино) для соединения электронных устройств. Плата содержит разъем USB type C и выводы на контакты шагом 2.54 мм. Стоит такой модуль на данный момент 27 руб.Ссылка
4) Разъём для наушников за 26 руб.
Модуль для наушников 3,5 мм с контактами. Стоит 26 руб. Ссылка
5) Модуль защиты аккумуляторов за 26 руб.
BMS-платы — платы, предназначенные для защиты аккумуляторов. Такие платы могут защищать аккумулятор от переразряда, больших токов потребления, коротких замыканий и тд. Стоит модуль на данный момент 26 руб.Ссылка
6) Понижающий стабилизатор
Плата AMS1117- 3.3 позволяет понизить напряжение 4,6-12 вольт в стабилизированное 3.3 вольта.Стоит такой 35 руб.Ссылка
7) Отсек для батареек
Батарейный блок на 4 AA. Стоит около 70 руб.. Ссылка
8) USB светильник
Модуль USB светильника с 3 светодиодами. Стоит 1 штука 37 руб.Ссылка
9) Датчик напряжения
Модуль Voltage Sensor – специальный модуль, созданный для удобного измерения напряжения без пайки. На модуле реализован резистивный делитель напряжения с коэффициентом 1:5, то есть на входе модуля напряжение может изменяться от 0 до 25 В, а на выходе оно будет пропорционально распределено по отрезку от 0 до 5 В. Стоит такой 38 руб.Ссылка
10) Повышающий преобразователь
Модуль повышающего DC-DC преобразователя из 3.7В в 5В/8В/9В/12В. Стоит такой 39 руб. Ссылка
11) ИК-модуль
Модуль ИК приёмника KY-022 на базе VS1838B представляет собой высокочувствительный приёмник инфракрасных сигналов. Совместим с широким спектром устройств, позволяя управлять различной техникой (робототехникой) с помощью ИК-пульта. Стоит 39 руб.ссылка
12) Пищалка
Пьезоизлучатель – это компактный модуль на плате, который преобразует электрические колебания в звук. Его отличие от обычного электромагнитного динамика состоит в том, что он может подключаться к микроконтроллеру Ардуино напрямую без использования электронного усилителя. В сравнении с активным пьезоизлучателем данный тип требует дополнительной установки генератора колебаний с частотой, находящейся внутри диапазона 2 – 5 кГц.
Питание на пассивный пьезоизлучатель можно подавать в диапазоне от 3.3 до 5 В. Если вы часто будете использовать пьезоизлучатель на максимальном пределе питания, это приведёт к искажению звука и быстрому износу модуля. Стоит такой 39 руб. Ссылка
13) Датчик уровня воды (жидкости)
Датчик предназначен для определения уровня воды в различных емкостях, с целью предупреждения перенаполнения емкости водой через критическую отметку. Имеет погружаемый тип установки. Cнятие показателей уровня воды производится при помощи аналогового анализа сопротивления. Стоит 42 рубля. ссылка
14) Датчик вибрации
Модуль изготовлен на базе датчика вибрации SW-420, который представляет из себя два контакта, замыкающиеся металлическим шариком при встряске. Операционный усилитель LM393, установленный на плате и включенный по схеме компаратора, служит для устранения дребезга и реализации регулировки чувствительности датчика.Стоит такой 44 рубля. Ссылка
15) Индикатор ёмкости акб
Модуль с индикатором уровня зарядки АКБ 12.6V. Стоит 49 руб. Ссылка
16) Контроллер
Эта плата построена на основе контроллера STM32F103C8T6, работающего на ядре ARM Cortex-M3, еще часто эту плату называют Maple Mini или Blue Pill. Мощное ядро способно работать на частоте до 72 МГц с производительностью до 1,25 DMips, то есть этот микроконтроллер мощнее типовой Arduino более чем в 5,5 раз. Всего у данного микроконтроллера 64 Кб памяти программ и 20 Кб ОЗУ - теперь можно не экономить на строках. Стоит такой 94 рубля.Ссылка
17) Модуль RTC часов
RTC DS3231 часы специально спроектированы для подключения к контроллеру Raspberry Pi, но они так же легко подключаются и работают с Ардуино. В RTC модуле можно настроить два будильника. Питание модуля DS3231, может находиться в пределах 2,5 - 5,5 В. Напряжение внешнего источника питания постоянно отслеживается микросхемой DS3231 и при падении ниже 2,5 В, часы переходят на питание от встроенной батареи. Стоит такой модуль около 160 руб. Ссылка
18) Вольтметр
Модуль вольтметра для различной робототехники и других электронных самоделок с синими цифрами. Стоит 54 руб. Ссылка
19) Контроллер
Контроллер для сборки питания на основе элементов 18650. 5V 2.4A. Стоит такой около 107 руб.Ссылка
20) RFID-модуль
Радиочастотная идентификация (RFID) — это технология бесконтактной идентификации объектов при помощи радиочастотного канала связи. Идентификация объектов производится по уникальному идентификатору, который имеет каждая электронная метка. Стоит такой набор 89 руб. Ссылка
21) Bluetooth модуль
JDY-62 -Bluetooth 4.0 стерео аудио модуль с рабочим напряжением 5В. Стоит 75 руб. Ссылка
22) Ультразвуковой дальномер
Ультразвуковой датчик расстояния (дальномер) HC-SR04 - может измерять расстояние при помощи ультразвука. TX сенсор излучает ультразвуковой импульс, который отражается от препятствия и принимается RX сенсором. Расстояние вычисляется по времени прохождения ультразвука от TX передатчика -> препятствие -> к RX приемнику. Скорость звука при температуре 20° C составляет 1235 км/ч или 343 м/с. При программировании датчика расстояния? нужно полученный результат поделить на 2. Так как ультразвук сначала движется до препятствия, а потом отразившись от него движется назад. То есть он преодолевает одно и тоже расстояние 2 раза. Еще стоит учитывать влажность воздуха и его температуру, скорость ультразвука изменяется в зависимости от этих параметров. Стоит такой 62 рубля. Ссылка
23) Модуль GSM, GPRS
Миниатюрный модуль GSM/GPRS сотовой связи на основе компонента SIM800L. Стандартный интерфейс управления компонента SIM800L предоставляет доступ к сервисам сетей GSM/GPRS 850/900/1800/1900МГц для отправки звонков, СМС сообщений и обмена цифровыми данными GPRS. Поставляется с встроенной антенной, также можно подключить дополнительные антенны для улучшения качества сигнала.
Управлять модулем можно при помощи персонального компьютера через преобразователь интерфейса USB-UART или непосредственно через UART модулем микроконтроллера самостоятельной разработки или Arduino, Raspberry Pi и аналогичными. Стоит такой 177 руб. Ссылка
24) Модуль камеры
Камера для установки на различных роботов, машинок и тд. Стоит 102 рубля. Ссылка
25) Микрофон с усилителем MAX9814
МАХ9814 - это устройство которое состоит из электретного микрофона и малошумящего микрофонного усилителя с автоматической регулировкой усиления (АРУ). Коэффициент усиления arduino микрофона можно настроить при помощи входа GAIN. Если оставить вход не подключенным, то активируется максимальное усиление 60 дБ. При подключении к входу сигнала GND, получим усиление 50 дБ. И минимальное усиление в 40 дБ можно получить подав на вход Gain напряжение питания. Также можно отрегулировать соотношение Attack/Release - время срабатывания/время восстановления АРУ. Подключив пин AR к VDD получим соотношение 1:2000ms. Оставив вывод открытым, получим 1:4000ms. Подключив вход на GND, получим минимальное время спада 1:500ms. Время запуска АРУ не изменяется и всегда в пределах 30 мс. Стоит 130 руб. ссылка на микрофон.
Я маргинал, который знает исключительно вершки-корешки и не умеет ни код нормальный писать, ни что то доводить до конца. Я не закончил три пту в своем городе из за того, что просто отбитый маргинал. Поэтому мне не светит ни госка, ни частная контора, ни даже работа на галере - у меня нет скиллов, а умело продавать себя я не умею и у меня не хватает хватки.
Так что фигня это все, мой максимум - второсортные развлекательные статейки, чисто как бульварное чтиво, только про IT. Почти как нейромусор.
Меня зовут Анатолий, и я программист с инженерным бэкграундом. Помимо основной деятельности, бэкенд разработки на Go, меня часто тянет собрать что-нибудь эдакое электронно-светодиодное с использованием микроконтроллеров.
Этап 0: Как всё начиналось
Однажды мне попался на глаза проект пиксельного стола, и я подумал, что было бы круто сделать стол не просто с красивыми визуальными эффектами, а ещё и с играми и звуковым сопровождением, т.е интерактивный. И я начал изучать тему…
Стол из интернета
Этап 1: Исследование существующих проектов
В интернете есть сотни проектов НЕинтерактивных (не реагирующих на касания) столов и матриц на адресных светодиодах, они предназначены исключительно для вывода красивых картинок. Вспомним тот же рюкзак с дисплеем от @AlexGyver:
Схемотехника у всех подобных проектов весьма простая: один контроллер + несколько сотен адресных светодиодов. Но для добавления игровых функций нужно как-то считывать нажатия.
Проектов же интерактивных столов в интернете встречается сильно меньше ввиду сложности электроники и огромных трудозатрат на сборку в домашних условиях.
Часть разработок не имеет обратной связи на нажатия, а выступают просто красивым светодиодным декором, а нам нужны интерактивные функции для игр и других эффектов. Это в разы усложняет разработку;
Все существующие проекты собраны на коленке и имеют огромные недочёты в плане трудозатрат на сборку: несколько сотен проводных соединений и точек пайки, десятки человекочасов работы. Такое нам не подходит, я слишком ленив, чтобы руками всё это паять, а значит нужны печатные платы без проводных соединений, разъём-в-разъём, плата-к-плате, side-by-side;
Конструкция корпуса зачастую тоже достаточно сложная, с вырезами/выпилами, с клеем или герметиком. Такое тоже не нравится, нужно что-то максимально простое из обычного мебельного ЛДСП, чтобы можно было заказать раскрой на ближайшем производстве;
Этап 2: Проектирование печатной платы
Изначально я решил сделать стол размера 25х15 пикселей, эдакий правильный прямоугольник со сторонами, кратными 5, т.е весь стол можно собрать из 15 плат размера 5х5, я называю их сегментами.
В качестве канала связи рассматривал RS485 и CAN:
RS485 подразумевает топологию master-slave, т.е нужно явно опрашивать все ведомые устройства, чтобы избежать коллизий, что будет сложно реализовать для такого количества пикселей;
А вот CAN позволяет организовать сеть равнозначных устройств и даже имеет аппаратный механизм арбитража коллизий. Идеальное решение для построения событийной модели обработки нажатий: есть клик – отправили, клика нет – молчим. Короче говоря, сообщения о нажатии отправляются в шину вне очереди, что позволит обрабатывать нажатия в кратчайшие сроки.
В качестве микроконтроллера был выбран самый популярный и дешёвый микроконтроллер с CAN шиной на борту – STM32F103, имеющий к тому же десятки китайских клонов на случай необходимости дальнейшей оптимизации по цене/наличию. Наверняка у каждого здесь есть завалявшаяся дома платка Blue Pill с подобным контроллером. Вот и у меня была.
В качестве светодиодов были выбраны обычные RGB адресные WS2812B. Тут всё очевидно – работают независимо при последовательном подключении:
В качестве датчика нажатия был выбран оптический сенсор VCNL36821S, комбинирующий в себе светодиод и фотодиод, работающие в ИК диапазоне длин волн 800..1000нм, а значит он не будет реагировать на RGB спектр светодиодов 400..700нм. С другой стороны, это не самое дешёвое решение, но точно одно из самых простых при автоматизированной сборке печатных плат. Один smd элемент и готово, никаких тебе емкостных сенсоров в виде улиток из проволоки (вспоминаем про желание избежать трудоемкости при сборке).
VCNL36821S
Сколько датчиков и светодиодов можно подключить к одному контроллеру STM32F103 в корпусе LQFP-48 без использования всякого рода расширителей портов? Все звёзды сошлись на размере сегмента 5х5 = 25 пикселей. В прототипе задействованы абсолютно все ноги контроллера, даже пришлось позаимствовать одну ногу SWD из разъёма для программирования.
Одна из сложностей при проектировании печатной платы заключалась в том, что у сенсора VCNL36821S отсутствует возможность задавать адрес I2C, а у микроконтроллера STM32F103 только две шины I2C. Как же быть? Ответ был найден на просторах Stackoverflow и заключался в коммутации линии SDA через диоды Шоттки. Гениально, как мне кажется:
Повторюсь, очень важно было избавиться от тысячи соединений на проводах и необходимости тратить сотню человекочасов на сборку. Поэтому плата разведена таким образом, чтобы вся сборка заключалась в последовательном соединении плат между собой на разъёмах и вообще не требовала дополнительной пайки. Вот что в итоге получилось:
Версия 1.0
Управлять столом будет обычная Raspberry Pi 4B+ вот с такой платой расширения для CAN шины:
Сами платы были заказаны в Китае на PcbWay с автоматизированной сборкой, т.е сам я ничего не паял.
Ну и затратная часть на платы:
Текстолит * 15 плат = 11 800 ₽
Компоненты * 15 плат = 29 600 ₽
Авто монтаж * 15 плат = 30 600 ₽
Доставка с Китая = 13 560 ₽
Итого: 85 560 ₽
Этап 3: Проектирование корпуса
Имея размер одной печатной платы, можно собрать всё это в деревянный корпус. Я выбрал формат обычного журнального столика.
В прототипе я решил сделать у стола равномерные отступы, чтобы расположить там малинку, блок питания и динамики, но позже понял, что это было плохой идеей:
Во-первых, такой отступ становится весьма неочевидным в играх, например пинг-понг, когда мячик отражается от невидимой стены;
Во-вторых, эстетически это смотрится весьма странно, когда поле светится не всё.
Для написания кода использовал программы STM32CubeMX и STM32CubeIDE, для прошивки и отладки китайские клоны программатора ST-LINK V2 и логического анализатора Saleae Logic. Вообще обожаю эту связку, никогда ещё программирование и отладка микроконтроллеров не были настолько простыми и доступными.
Из интересного, что можно было бы рассказать про написание прошивки:
Т.к контроллер весьма небольшой, и чтобы не тащить в проект тяжеловесную RTOS, я часто использую самописную систему событий, привязанную к 1 мс таймеру. Занимает буквально сотню строчек кода: установить событие через N мс, проверить готовность события к исполнению, очистить событие. Это покрывает практически все мои нужды по организации логики программы под микроконтроллер и занимает памяти чуть более, чем ничего.
Отдельно хочу рассказать про логику организации мной адресного пространства CAN. Я разбил адресное пространство 2048 адресов на 4 группы:
широковещательная команда;
целевые команды конкретным сегментам;
посылки от сегмента;
и в конце простые пакеты с цветами.
В CAN, чем ниже адрес пакета, тем у него выше приоритет. Это означает, что посылки от устройств (с кликом или ответом на запрос) имеют приоритет выше, чем пакеты с цветами. Таким образом, клик всегда будет получен почти мгновенно, даже когда идет активная “отрисовка” картинки и шина занята.
В коде я реализовал поддержку трех разных палитр:
RGB6 – 6 бит на цвет, где 3 бита цвет RGB, а 3 бита яркость 0-7;
RGB12 – 12 бит на цвет, RRRRGGGGBBBB;
RGB24 – 24 бита на цвет.
Т.к в стандартном CAN есть ограничение на 8 байт данных, то приходится делить адресные пространства ещё и на адреса конкретных пикселей внутри сегмента. А т.к на каждые 8 байт данных полезной нагрузки CAN имеет ещё оверхед 47 бит в виде адреса и других заголовков пакета, то с расширением палитры цветов, FPS падает непропорционально. Примерно вот таких значений мне удалось добиться при скорости CAN 500 kbit/s:
75 FPS для RGB6;
38 FPS для RGB12;
13 FPS для RGB24;
Я остановился на палитре RGB12: достаточная цветопередача при сохранении адекватной частоты кадров. Стоит отметить, что это максимальная частота кадров изображения, а с наличием большого числа нажатий, частота кадров будет проседать, т.к вспоминаем про приоритет кликов над пакетами цветов.
Для любознательных, ссылки на исходники платы и прошивки будут в конце статьи.
Расходы: бесплатно по ночам.
Этап 5: Финальная сборка и ошибки
Собрать всю сетку из таких коротких деревянных ламелей оказалось непросто. Я не предусмотрел достаточные допуски для пазов, детали то и дело не вставали на свои места, приходилось подпиливать и применять силу, в итоге плоскость с оргстеклом получилась неидеальной. В новой версии откажусь от пазов в платах, а ламели из фанеры сделаю длиннее, чтобы конструкция сетки получилась более ровной;
Как вы могли заметить, на платах я сделал разъёмы папа-мама на нижней стороне текстолита. Такая конструкция очень удобна при сборке и стоит три копейки, но делает стол абсолютно непригодным для ремонта, т.к нет возможности достать и заменить одну плату, приходится откручивать всех соседей;
Оргстекло, которое я нашел на местном производстве, как оказалось, плохо подходит для оптического сенсора, т.к имеет слабую светопропускаемость. Это приводит к очень маленькому полезному сигналу с датчиков и необходимости искать компромисс между ложными срабатываниями и “силой” (читай – площадью) нажатия;
Также я допустил небрежность и запитал всю матрицу плат двумя тонкими проводами… Как вы можете догадаться, долго такая сборка не проработала, больше 20А в пике как-никак. Решение простое – подкинуть питание ещё в несколько точек по периметру.
Сопутствующие расходы:
Блок питания 5V 150W = 4 560 ₽
Raspberry Pi 4B+ = 12 000 ₽
Плата расширения CAN = 2 940 ₽
USB Type C = 250 ₽
Плата аудиоусилителя = 296 ₽
Динамики + накладки = 407 ₽
Кабель AUX = 274 ₽
Разъём питания = 281 ₽
Кабель питания = Бесплатно от старого монитора
Сборка своими руками = Бесценно
Итого: 18 068 ₽
Этап 6: Управляющее ПО на Малинке
Моя любимая часть, моя гордость…
Годом ранее, работая над своим основным проектом Pixel Quest, я к нашему бэкенду на Go подключил Lua интерпритатор. С тех пор все игры нашей сети локаций разрабатываются на Lua.
Для Pixel Quest мы сделали открытую систему разработки игр. Что это значит:
во-первых, у нас есть визуальный конструктор игр "Пол–это лава", где можно попрактиковаться в покадровой отрисовке игр;
а во-вторых, у нас есть собственная онлайн IDE для разработки игровых сценариев на простом скриптовом языке Lua, который может освоить любой толковый школьник за несколько вечеров, при этом исходный код наших игр публично открыт в репозитории на GitHub, что делает обучение ещё проще.
В свой онлайн редактор для удобного тестирования игр мы добавили вот такую 3D визуализацию:
Также хочу отметить, что у проекта есть поддержка разных беспроводных геймпадов, что значительно расширяет игровые возможности.
Почему нас сравнивают с Roblox?
Роблокс даёт возможность игрокам самим разрабатывать игры и даже зарабатывать на них, и мы в перспективе хотим сделать что-то похожее. А ещё на ютубе нашу игру “Безопасный цвет” постоянно сравнивают с играми “Color blocks” или “Block party” из Roblox, хотя когда я её разрабатывал, я ещё ничего не знал о Роблоксе...
За счет открытости и легкости кода игровых скриптов, появляется возможность обучения детей программированию с дальнейшим тестированием на столе или даже на большом пиксельном полу в любом из наших центров.
Визуальный покадровый конструктор игр Пол – это лава
Этап 7: Версия 2.0
Для будущей версии я переразвёл печатную плату с учетом предыдущего опыта, а именно:
сделал разъёмы не горизонтальными, а вертикальными, таким образом можно будет вынимать и устанавливать отдельные платы. Платы между собой будут соединяться П-образными штырьками;
удвоил количество светодиодов, чтобы получить более яркую и сочную картинку, а также резервирование на случай выхода светодиода из строя;
сделал плату размером 4х5 пикселей, чтобы избавиться от “рамки” по краям и получить поле нужного размера 24х15 для совместимости с игровыми комнатами, а также расширить диапазон возможных CAN адресов с 16 до 32, что даст возможность строить столы большего размера;
Нашёл в Китае и протестировал новое более тонкое и более прозрачное оргстекло, которое даёт более чёткий рисунок граней пикселей и увеличивает полезный сигнал с датчиков в три раза, что делает игру более комфортной, а ложные срабатывания сводит к нулю.
Сам прототип с видео сейчас стоит и радует детей на одной из наших локаций, а именно в городе Смоленске.
Ссылки на исходники печатных плат, прошивки под микроконтроллер и другие полезные материалы по проекту можно найти вот в этом телеграм посте (будет обновляться): t.me/pixel_quest/360. Там же в канале будет выкладываться и новая информация по проекту.
Исходники управляющего ПО в открытом виде дать не готов, т.к они представляют коммерческую ценность, но в случае, если стол вызовет достаточный интерес у комьюнити, мы сможем предоставить специальную версию для запуска игр и удобной разработки собственных Lua сценариев.
Далее хотим попробовать наладить серийное производство. Мы считаем, что потенциал у проекта огромный, хотелось бы его развивать.
Какие сценарии развития продукта мы видим:
Установка в школы программирования или робототехники для обучения детей. Я сам разработчик и сам когда-то посещал подобный кружок программирования, думаю такой яркий стол сможет вызвать дополнительный интерес у ребят к разработке. А тем более возможность прийти поиграть в свою игру на большом пиксельном полу!
Установка в виде вендинговых игровых автоматов в ТЦ и для привлечения внимания к нашему основному бизнесу;
Размещение на локациях Pixel Quest в качестве дополнительного развлечения;
Использование в качестве отладочного стенда для тестирования ПО, игр и различных эффектов в миниатюре.
Если вдруг кто-то захочет собрать стол в домашних условиях и поучаствовать в разработке эффектов и игр, готовы помочь с закупкой и доставкой электроники с Китая. В последнее время с этим стало сильно сложнее, но у нас есть наработанные каналы оплаты и доставки.
Как вы считаете, в каком направлении больше перспектив?
Мы решили поделиться с Вами бюджетным готовым решением, надеемся Вы оцените наши старания. Решение проверенное, рабочее. Во вложении можно скачать все файлы программ и настройки. Отдаем все бесплатно.
Умный дом для заказчика в основном «игрушка» которым можно похвастаться перед друзьями, но эти игры стоят не малых усилий интеграторам!
Речь пойдет о некоторых проблемах и решениях, связанных именно с освещением в доме, как о неотъемлемом блоке «умного дома».
Проблема 1: Если система централизованная, то в случае сбоя центрального контроллера программа не может управлять реле включения света.
Решение: Использовать распределенные модули управления с внутренней логикой, по нашему опыту одним из самых зарекомендовавших себя устройств в этом — программируемое реле ПР200 производства компании ОВЕН. Советуем использовать версию 220в, т.к. бытовые выключатели рассчитаны именно на это напряжение и будет меньше проблем с логической «единицей» на дискретном входе.
Это устройство имеет 8 каналов (реле) которые можно запрограммировать с использованием внутренней логики (как распределенную систему), дополнительно подключаются еще модули расширения 2шт. по 8 каналов, но тут есть риск остаться без большего количество управляемых светильников при выходе из строя самого ПР200 (8 каналов против 24), если соберетесь экономить, подумайте!
Несмотря на то, что программу выглядит просто, к ней мы шли несколько лет не по своей вине, компания Овен относительно недавно (после появления ПР200) добавила возможность управлять сетевой переменной как снаружи, так и изнутри.
Подробнее о программе:
I8 – это дискретный вход с 8 выключателя в доме или комнате
RTRIG – детектор переднего, необходим для формирования единичного (на один цикл программы) импульса
TO INT – преобразования Bool в INT можно было бы и обойтись, но Slave сетевая переменная в Owen Logic не поддерживает bool.
XOR – исключающее или, если на одном входе 1, то и выход 1, если на оба входа подать 1 выход обнулится, основной элемент программы, который решает по нажатию на выключатель включить или выключить свет.
Реле8 – входная и выходная сетевая переменная, как я и говорил выше с недавнего времени можно использовать эти две переменные с одним регистром (адресом) Modbus, это нам дает возможность сохранить в нее необходимое нам состояние как снаружи, так и внутри без использования различных триггеров. Эти сетевые переменные имеют энергонезависимую память, поэтому при скачке напряжения освещение вернется в последнее состояние.
TO BOOL – конвертируем INT в BOOL значение, потому как реле на выходе имеет состояние False/True.
Шаг 1: программу для 8 каналов можно скачать по ссылке в конце статьи и залить в программируемое реле, не забудьте сменить целевую платформу для своей версии ПР200/110 иначе прошить устройство не удастся!
Проблема 2: стандартные бытовые выключатели имеют состояния включен либо выключен, что в корне противоречит логике управления освещением в умном доме, нам нужны кнопки без фиксации (с пружинками).
Решение 1: Использовать готовые кнопки без фиксации, которые есть у большинства производителей выключателей таких как Shneider, Biticino, ABB и др. (рекомендованное решение, хоть кнопки в одном положении и включенных и выключенных ламп это выглядит эстетически красиво)
Решение 2: Отлавливать в ПР200/110 изменение состояния входа при использование типичного бытового выключателя с фиксацией и дальше посылать импульс программе которую скачали выше, если свет был включен то он погаснет и наоборот (не рекомендуется, т.к. через некоторое время все кнопки будут перепутаны верх и низ)
Проблема 3: верхний уровень у большинства производителей систем умного дома не дотягивает до эстетического и функционального совершенства.
Решение: используем HomeKit от Apple, которое: функционально, удобно и есть голосовое управление.
Шаг 2: стыкуем ПР200/110 с HomeKit
Для этого необходимы следующие инструменты:
Решение рекомендованное для демонстраций:
Raspberry Pi 2/3/4 и к нему usb конвертер rs485 (например с Alliexpress)
Решение рекомендованное для инсталляций:
Устройство на базе модуля Raspberry CM3+ в промышленном исполнении c 2 двумя встроенными RS485 портами:
Устройство AntexGate. Документацию можно посмотреть тут.
Подключите Ваше устройство на базе Raspberry к питанию и домашней сети желательно патчкордом, а не по wifi.
Соедините RS485 порт Вашего устройства и ПР200/110.
Далее определите IP адрес который выдал Ваш роутер и подключитесь по SSh например через программу PUTTY (по умолчанию логин pi пароль raspberry)
Установите программный продукт node-red для стыковки протокола HomeKit на верхнем уровне и Modbus Rtu на нижнем, смотри инструкцию по установке тут.
Не забудьте сделать Ваш node-red сервисом для автозагрузки.
Установите пакет HomeKit и modbus для node-red
cd ~/.node-red npm install node-red-contrib-homekit npm install node-red-contrib-modbus sudo reboot
Ждем перезагрузки и переходим в браузер «ВАШ IP»:1880 (например 192.168.1.110:1880)
Копируем следующий поток (код в конце статьи) и вставляем в веб интерфейс «движка» правил node-red
Заходим в Menu -> import -> вставляем код потока
Необходимо применить поток нажав на кнопку Deploy
В случае неудачи советуем правильно указать RS485 порт в настройках Modbus плагина «Запрос модбас» и «Write Reset FC6» (пример /dev/ttyUSB0).
Для достоверности перезагрузите Ваше устройство.
Шаг 3. Настройка приложения на Вашем Apple устройстве довольно простая.
Даем имя нашему дому по желанию, в нашем примере ПР200
Добавляем и соглашаемся использовать несертифицированный аксессуар
Вводим код доступа, в нашем случае 111 11 111, его можно заменить в настройках Node-red в каждом из аксессуаров HomeKit
Добавляем все наши лампы в комнаты, это можно сделать позже.
Желаем Вам приятного использования такой недорогой, но очень удобной системы.
Внимание:
Мы не агитируем к коммерческому использованию протокол HomeKit, любые действия противоречащие лицензионному соглашению APPLE по использованию протокола HomeKit разработчик берет на себя!
Программу для ОВЕН ПР200 и скрипт для NodeRed можно бесплатно скачать тут.
Несколько лет назад изучал python. Сейчас редко приходится применять. Но тут узнал о существовании Micropython. Ранее сталкивался только с ассемблером и с Си для микроконтроллеров. Захотелось Micropython изучить. Совершенно случайно попалась на глаза перед новым годом микроконтроллерная плата Raspberry Pi Pico в наличии в интернет магазине. С учетом стоимости меньше тысячи рублей, решил купить.
Оказалось, что с помощью этой платы можно решить довольно много задач и для этого не нужна дорогостоящий компьютер Raspberry Pi 4.
Начало положено.
Ниже табличка сравнения с конкурентами в той же ценовой категории.
Минус у этой платы - отсутствие стека сети. В частности WiFi модуля.
Однако это дает преимущество в виде низкого электропотребления в 18 мА.
Входное напряжение может быть от 1.8 до 5 В. Встроенный преобразователь напряжения превратит это в 3.3 В.
Плату можно купить с ногами или без. С ногами редко встречаются. Но всегда можно взять и припаять ноги самостоятельно.
А вот такой размер плата имеет по сравнению с Raspberry Pi 4
При подключении к компьютеру появляется съемный диск. Размер показывает 127 МБ. Однако на плате Raspberry Pi Pico память всего 2 МБ. Т.е. программу можно записать размером 2 МБ. Этого вполне достаточно.
Для того чтобы начать работу с Raspberry Pi Pico.
1. Нажимаем и держим единственную кнопку на плате Bootsel.
2. Не отпуская кнопки, подключаем с помощью USB micro шнурка к компьютеру.
Пока я попробовал работу со встроенным светодиодом. В режиме простого мигания и затухания. В чем плюс этой IDE. Что она подсказывает какие еще могут быть параметры того или иного модуля.
Pycharm поддерживает так же интерактивный режим REPL.
Но мне показался неудобным для дебага.
Слишком много кнопок нужно нажимать.
Куда проще начать работу с Thonny IDE.
Это легковесная программа, которая ставится на любую Windows или Linux машину. А так же входит в дистрибутив Rasbian.
Как раз задействовал в качестве компьютера Raspberry Pi 4.
Здесь все проще
1. Нажимаем и держим единственную кнопку на плате Bootsel.
2. Не отпуская кнопки, подключаем с помощью USB micro шнурка к компьютеру.
3. Открываем Thonny IDE
4. В углу меняем интерпритатор
5. Дальше программа скачает свежую прошивку и зальет на плату за нас.
6. Плата автоматически перезапустится и все готово к работе.
Плюс в Thonny IDE - это объединённый интерактивный и скриптовый режимы.
В заключении хочу написать, что плата мне понравилась, возможно так как с остальными я еще не работал.
Raspberry Pi Pico подойдет для прототипов и единичных проектов.
Для серийного производства своих продуктов чип RP2040 и плата дорогие.
Буду пробовать делать схожие макеты на Raspberry Pi 4 и Raspberry Pi Pico чтобы понять целесообразности Raspberry Pi 4 для автоматизации.
Большой опыт работы в сфере промышленной автоматизации и АСУТП, казалось бы, должен способствовать тому, что со временем уже много всего видел и много всего знаешь. Но не тут-то было. Оказывается, иногда могут возникать задачи и проекты, которые трудно реализовать стандартными средствами. Так под один крупный проект по мониторингу и управлению в «облаке» одного небезызвестного завода N требовалось найти подходящее железо. Однако оказалось, что в России по требованиям помехозащищенности устройства и открытости системы ничего подходящего не существует. Попытка заказать идеально подходящее нам устройство из-за рубежа провалилась, поскольку на территорию нашей страны оборудование с пометкой «IoT» весьма трудно ввести в промышленных масштабах. Другие же поставщики не устроили сроками доставки в 12 недель при небольших объемах и ценой. Поэтому в голове родилась и плотно осела мысль о создании своего устройства. Причем такого, чтобы оно было универсальным и подходило не только конкретно под этот один проект, а под множество других. В итоге от момента зарождения идеи, подбора поставщиков и корпуса, разработки платы, её отладки и тестирования, написания инструкций и технической документации прошло весьма много времени. Но зато теперь я держу с легким трепетом в руках полностью законченное и рабочее устройство, и могу заявлять, что мы это сделали!
Почему именно Raspberry?
Raspberry Pi – это небольшой и дешевый универсальный микрокомпьютер, гибко настраиваемый под любые задачи. С 2014 года он выпускается как самостоятельный вычислительный модуль Compute Module, то есть из привычной платы с различными интерфейсами и разъемами осталось только самое важное: процессор, ПЗУ и ОЗУ. Такое исполнение позволяет использовать это устройство для любых мыслимых и немыслимых задач, все лишь упирается в возможности фантазии для создания обвязки вокруг модуля. Стоит также заметить, что с момента выхода в свет первой версии устройства вышло уже три версии модулей, а после выхода Raspberry Pi 4, вероятно, стоит ожидать еще и четвертую версию в скором времени. Всё это говорит о том, что разработчики активно развивают свой продукт, увеличивают его мощность и быстродействие, и что их устройство пользуется определенной популярностью у людей. Эта популярность не беспочвенна: за всё это время они зарекомендовали себя как надежные устройства, способные решать задачи различного уровня в любых условиях, даже в космосе. Также программировать на Raspberry Pi условно просто, они обладают большим количеством интеграторов по всему миру.
Открытая операционная система Linux позволяет устанавливать на устройство абсолютно любое программное обеспечение в зависимости от требуемой задачи. Например для решений в области умного дома возможны стыковки с OpenHab, Home Assistant, iRidiumMobile, NodeRed и др. Для промышленности возможна установка SCADA-систем, таких как CODESYS, Rapid SCADA, OpenSCADA с возможностью использовать устройство как шлюз для передачи данных на верхний уровень по протоколам MQTT, http, REST API или CoAP. Также возможна интеграция с различными облачными сервисами.
Что по интерфейсам?
Рисунок 2 — Вид платы сверху и снизу
Устройство в минимальном исполнение поддерживает следующие интерфейсы:
- RS485 х 2;
- RS232 х 1;
- CanBus х 1;
- 1-Wire х 1;
- USB х 1;
- Ethernet х 1;
- SMA x 2;
- SIM х 1;
- miniPCIe х 2;
- HDMI 4k х 1;
- MicroUSB х 1;
- MicroSD х 1;
- GPIO х 1.
- LED х 1 (программируемый);
Вышеописанные интерфейсы позволяют внедрить устройство практический в любой проект. А дополнительные аппаратные модули для установки в слоты Mini PCI-e от сторонних производителей решают проблему с наличием связи и интернета у устройства. Такой путь с установкой модулей связи нами был выбран не случайно, поскольку наличие USB-адаптеров (так называемых «свистков») является не очень надежным и качественным вариантом, а установка промышленных роутеров по типу Robustel R2000-3P является дорогостоящим (около 12 т.р.). Поэтому мы остановились на установке двух разъемов под модули Mini PCI-e, которые можно использовать по собственному желанию:
