Бизиборд? Power bank? Супернажималка
Летнюю самоизоляцию мы с семьей провели у тещи в деревне. У жены — отпуск, а нас, инженеров-проектировщиков, почти всех перевели на удаленку. Работать в «домике в деревне» значительно приятнее, чем в городе в панельной хрущевке. Так у меня появилась не только отдельная комната, но и дополнительные полтора часа свободного времени, которые в мирное время уходили на дорогу до офиса и обратно. Все это позволило довести до конца электронно-деревянно-кнопочный проект, который задумал еще лет 6 назад.
Тогда, в олимпийском 2014-м, дочери было год-два и одним из любимых её развлечений было нажимать на все, что нажимается, крутить все, что крутится, открывать, все что открывается.
Мы, взрослые, не помним тех эмоций, но, наверное, круто, когда обнаруживаешь у себя два манипулятора, которыми можно исследовать этот таинственный окружающий мир и — ух ты! — даже изменять его. Поскольку именно руками рук человеческий мозг завоевал мировое господство, такие занятия можно только поощрять — детям надо развивать мелкую моторику.
О мелкой моторике и лишней кнопке
Именно в тот период пришлось модернизировать системный блок компьютера, иначе работа нередко завершалась внезапно: дочери нравилась большая, мигающая кнопка питания, на которую она с удовольствием и завидным упорством нажимала. Убирать, заклеивать или куда-то прятать кнопку не хотелось — зачем лишать ребенка радости? Пошел от противного: добавил еще одну кнопку. Последовательно соединенную с родной. Теперь, чтобы включить или выключить компьютер, надо было нажимать обе кнопки одновременно. Решение оказалось простым и эффективным: обе кнопки нажимались, но вразнобой, а одновременно — никогда. Пока мозг ребенка не дозрел до сложных дедуктивных логических выводов, стало возможным спокойно работать.
Мы дожили до скучных времен: сейчас есть девайсы на все случаи жизни. И для детей в том числе. Игрушек — некуда девать. Вот и для развития мелкой моторики придумали «бизиборды» (только не придумали, как водится, русского названия).
Первой мыслью была сделать свой бизиборд: с множеством кнопочек, переключателей и тумблеров. Ведь механические кнопки — это то, чего так недостает современным пальцам. Бедняги, теперь их незавидный удел — нажимать и гладить жесткое стекло смартфона.
До сих пор в деталях помню «секретную комнату», которую мой дед — электрик, оборудовал когда-то для нас, своих внуков. Не знаю, ругалась ли тогда бабушка, но их праздничный стол — такую типовую советскую раскладушку — он «электрифицировал»: проложил витые провода по крохотным изоляторам, установил мини-люстры и светильнички, которые включались маленькими поворотными выключателями. Когда мы приходили в гости, стол раскладывали, накрывали скатертью, и в этом подстольном пространстве возникала совершенно особенная, уютная атмосфера, где мы могли играть часами.
Это к тому, что я, внук своего деда, конечно же, не мог не электрифицировать бизиборд. Но борд — это всё же доска, а значит вся изнанка, провода и схемотехника будут доступны ребенку, а значит, долго не проживут. Поэтому в проекте доска трансформировалась в некий пульт, который можно поставить на стол.
Дерево и чугун
Люблю столярничать. А что может быть лучше сочетания природной красоты дубового корпуса и пластмассовой эстетики элементов управления? Поначалу была идея сделать всё в стиле стим-панка: только медь, стекло и лампы накаливания. Но перспектива делать самому еще и кнопки, и индикаторы, охладила мой пыл, спустила с небес на землю, сорвала розовые очки и что там еще пишут в таких случаях.
Мастер-любитель всегда рад поводу для покупки нового инструмента. Вот и я решил, что тут без фрезерного станка не обойтись. Сейчас мода на гравировально-фрезерные станки с ЧПУ, типа CNC-3018Pro. Недавно я купил такой и, надо признаться, так и не понял, как на нем в коробочной комплектации можно выполнять что-то мощнее гравировки. Но на тот момент я сделал выбор в пользу ручного, но добротного чугунного фрезерного станка.
Корпус почти готов! А фрезерный станок — он на дальнем плане.
Фрезерный станок — это мечта перфекциониста! Как же легко и удобно стало сверлить отверстия по одной линии, с точным отступом, делать прямоугольные окна и ровные фаски! Есть инструменты, работа с которыми доставляет удовольствие. Вот это тот самый случай. Кроме того, фрезерный станок почти заменяет станок сверлильный: да, меньше диапазон вертикального перемещения сверла ручкой, но зато можно точно позиционировать деталь после ее фиксации.
К сожалению, дуб легко пригорает. Поэтому фаски оставляют желать лучшего. Но лицевая поверхность прекрасна)
Как и в любом деле, у процесса фрезерования оказалось немало тонкостей, подводных камней. Не раз вспоминалась сцена из «Неподдающихся», где у токарей-«новаторов» с визгом ломался резец. Для каждого материала и фрезы приходилось путем проб и ошибок искать свои «оптимальные» режимы. Очень рекомендую во время экспериментов (а работа непрофессионала — это сплошной эксперимент) надевать на голову защитный поликарбонатный щиток. Не очки (и, тем более, не прищуренный взгляд), а именно прочный, сплошной щиток. И видимость хорошая, и спасает от стружек и осколков, которые двигаются по причудливым траекториям и могут залететь, например, в удивленно открытый рот.
А еще, как оказалось, при работе на ручном фрезере важно удобно сидеть. Фрезерование — процесс неторопливый, и, в общем, трудоёмкий: стоя работать неудобно, быстро устаешь. Рекомендую для мастерской стул-седло.
Если вы сидели на стуле и в седле, но не на стуле-седле
Лет десять назад, когда стали проявляться первые симптомы от сидячей работы, я пробовал разные альтернативы традиционным методам «сидения». И купил стул-седло. Но на работе он так и не прижился: надо было приподнимать стол, да и сидеть на нем можно было только одним способом: верхом с ровной спиной. На обычном стуле, мы же сидим по-разному, время от времени меняя позу: то облокотившись на спинку, то на локти, то с прямой свободной спиной, то вытянув ноги, полулежа.
Однако, стул-седло оказался незаменимым в мастерской: верстак и станки как раз на соответствующем уровне. А еще на стуле-седле ты полу-стоишь, а значит, жестче упираешься ногами, что позволяет рукам выполнять более «силовую» работу.
Любимый стул-седлоПластмасса и творчество
Генеральной идеей была разместить в заданном небольшом объеме максимум разнообразных элементов управления. Сейчас доступно так много всего, на любой вкус, цвет и, главное, тактильный отклик: кнопки с фиксацией и без, с подсветкой и без нее, квадратные и круглые, вытяжные переключатели, тумблеры, поворотные переключатели (при выборе элементов единственно важно, чтобы усилие нажатия-переключения было небольшое, чтобы ребенок справлялся). Хотелось, чтобы и сверху, и спереди, и с боков устройства что-то да было.
Но в процессе рисования макета и обдумывания логики работы аппетиты пришлось умерить и дизайн упростить. И в итоге стало так:
Вид сверху
Вид сзади
Во-первых, просто кнопки ради кнопок — это не интересно. Скучно, если при нажатии кнопки ничего не происходит. Во-вторых, все эти тумблеры и рычажки — как айсберги: снаружи только малая их часть, а внутри корпуса они занимают много места. В-четвертых, сложно сделать деревянный корпус, похожий на дуршлаг: дуб хрупкий и если между отверстиями расстояние небольшое, легко испортить заготовку, да и непрочная она получается.
А самое главное, в любой игрушке важен элемент творчества. Поэтому основным функциональным элементом решил сделать «кнопочное поле» — такую примитивную рисовалку: нажал на кнопку — она засветилась. К тому же расположить кнопки-«пиксели» не как обычно, прямоугольно, а в узлах треугольников — так и плотнее, и … вот еще почему.
Вы же обратили внимание, насколько прямоуголен окружающий нас мир? Не зря Стив Джобс называл прямоугольник (с закругленными углами) «базовым элементом»: оглянитесь, подавляющее количество окружающих нас вещей и предметов — это прямоугольники! Может быть, прямоугольная парадигма и наше мышление делает прямоугольным, более стереотипным?) Творя в гексагоне, приходится напрягать мозг, воспринимать пространство под новым углом. Наверное, поэтому шестиугольная мозаика для детей выпускалась еще в СССР.
Очень хотелось разместить на приборе поворотный переключатель — галетник. Тактильные ощущения от его переключения не сравнишь ни с чем. Когда-то галетные переключатели были в каждом телевизоре, а сейчас в быту их почти не встретишь. Но нужен какой-то функционал! Галетник у меня был на 12 положений, поэтому естественно пришла мысль на каждое положение показывать на основном экране цифру от 0 до 9, ну и еще пару символов. Как отображать цифры? Сохранять попиксельный набор на каждую цифру или делить на сегменты и сохранять наборы сегментов? Решил, что сегментами интереснее, хотя сегментов конечно многовато получилось — 12.
Гексагональные двенадцатисегментные цифры. Несколько облегчило задачу то, что один из сегментов включен всегда
Для классического семисегментного индикатора есть много микросхем-дешифраторов, а здесь пришлось паять дешифратор самому, на основе диодов. Диодов понадобилось много, около 140: для дешифратора и еще по одному на каждую кнопку, чтобы лампа на кнопке загоралась или от нажатия, или от дешифратора.
Второе, что я обязательно хотел реализовать — это «синтезатор» цвета. Сейчас и дети знают, что все цвета могут быть получены от смешения трех основных. Но знать — одно, а попробовать сделать это самостоятельно — другое. Гораздо интереснее и познавательнее, когда сам включаешь синий, зеленый и-или красный, и тут же видишь результат их смешения. Изначально планировал поставить три переменных резистора, чтобы можно было плавно регулировать яркость каждого цвета. Но в итоге сделал дискретно: включение-выключение цвета кнопкой и регулировка яркости трехпозиционным тумблером.
В общем, получилось более-менее: обычный трехцветный светодиод для такой цели оказался не самым лучшим вариантом. Видны отдельные цвета, и световой поток направленный, слишком яркий. Наверное, надо было использовать какой-нибудь небольшой жк-дисплей.
Когда цвета значительно больше
Другая крайность, когда площадь рассеивателя очень большая. В этом убедился, когда собрал световой стол для рисования песком. Цвет воспринимается глазом как-то совсем по-особенному. Наверное, глаз пытается адаптироваться. И фоткать такой стол непросто.
Изначально он управлялся только пультом из комплекта RGB-ленты. Но кнопками оказалось удобнееЗвук, логика и немного нержавейки
Ок, цвет есть. Чего еще не хватает? Правильно — звука. Благо, недорогих плат mp3-плейеров в том же Алиэкспрессе — пруд пруди. Такой и поставил, а под него две кнопки переключения треков / регулировки громкости и кнопка play/pause. На microSD записал детские песенки и классику — так у устройства появилась еще одна полезная функция.
Много времени ушло на декоративно-защитную решетку динамика. Подходящей по размеру и исполнению не нашел, решил сделать из нержавейки. А работать с нержавейкой — то еще удовольствие. Не знаю уж почему, вроде бы она не тверже обычной стали, но и сверлится, и фрезеруется она с большим трудом и только новыми, острыми инструментами. Сломал пару фрез, но в итоге получилось вроде бы неплохо.
Что бы еще добавить в прибор? Для того, чтобы было с чем сравнивать мои двенадцатисегментные цифры, неплохо бы поставить обычный семисегментный индикатор. А еще под рукой была микросхема К176ИД3 — дешифратор четырехбитного двоичного кода в десятичный семисегментный символ. Пяти-шестилетку уже можно попробовать озадачить: Видишь цифры? Видишь четыре кнопки? Видишь, от их нажатия цифры меняются? Давай, думай, по какому принципу!
Оставалось еще пару бесхозных кнопок. К одной просто подключил вибромоторчик от старого мобильника. А ко второй — «зуммер» (обычное пятивольтовое реле, которое включено последовательно со своими же нормально замкнутыми контактами). Надо сказать, этот зуммер оказался неплохим таким генератором помех: при его включении mp3-плейер сходил с ума и перезапускался. Решил проблему стандартно: обратный диод параллельно обмотке реле и конденсатор 0,1 мкФ в цепь питания, максимально близко к реле.
Электропитание
Вся эта светодиодная иллюминация неплохо так потребляет электроэнергию. Возник вопрос, чем это питать. С батарейками связываться категорически не хотелось. И просто из жадности, и потому, что в самодельной электронике сделать удобно открывающуюся нишу типа батарейного отсека — это морока. Это в промышленном пластмассовом корпусе кажется банальным: выемка и сверху пластинка с двумя выступами и защелкой. В самоделке, да еще и из дерева — это головная боль. Поэтому — только аккумуляторы.
По нынешним временам самая удобная вещь — это пауэрбанки. Там и аккумулятор, и вся электроника для его контролируемого заряда и разряда. Поэтому китайский noname был разобран на составляющие, а его разъемы и индикаторы были демонтированы — их пришлось заменить. Дольше всего пришлось повозится с гнездом micro-USB, через которое пауэрбанк заряжается. Разъемчик маленький, хлипенький — погиб при демонтаже. Да и как закрепить такую малютку в дубовой стенке корпуса? Думал найти какое-то готовое micro-USB –гнездо для любительского монтажа, но не обнаружил таких в природе. Выручил переходник «Apple Lightning — micro-USB» в алюминиевом корпусе. В результате микрохирургической операции штеккер Apple был удален, открыв доступ к маленькой плате, к которой можно было подпаяться, а алюминиевый корпус — развальцован так, что стало возможным закрепить его к стенке шурупами.
Внутрянка
Всё, доделал
В итоге у меня всё же остались незадействованными два тумблера. Хотел добавить радио и генератор случайных чисел от 1 до 6 на основной экран. Генератор — чтобы можно было использовать его для настольных игр, вместо кубика. Радио — потому что да, были подозрения, что как детская игрушка прибор долго не продержится, и надо ему подарить какие-то способности для «взрослого» применения.
Всё, доделал, показываю восьмилетней дочуре.
— Ух ты, папа, что это? — спросила она.
— Ну, вот: смотри, изучай. Можно нажимать всё что угодно и смотреть, что получается.
— Круто, папа, значит это — супернажималка!
В общем, на десять минут игры с супернажималкой дочери хватило.
— Здорово, папа, ты — молодец! — сказала дочь … и ушла играть в другую, любимую, игрушку. Маленькие пальчики привычно стали нажимать и гладить жесткое, безответное стекло смартфона.
PS: Впрочем, еще несколько раз супернажималка пригодилась нам в качестве пульта управления «инопланетного космического корабля». Ну и как пауэрбанк тоже работает исправно.
