R2D2pi

R2D2-Spielzeughülle mit einem Raspberry Pi Zero W zum Leben erweckt.

Geschichte

Meine Tochter bekam ein R2D2-Spielzeug und glaubte, es sei elektronisch gesteuert, nur um herauszufinden, dass es nur eine leere Hülle war. Sie war sehr enttäuscht, also sagte ich, ich könnte es wahrscheinlich zum Leben erwecken. Hier hat also alles angefangen.

Der R2D2 wird von JAKKS PACIFIC hergestellt.

Die Herausforderung bestand darin, die fehlende mechanische Komponente im Inneren der Hülle hinzuzufügen. Zum Glück habe ich einen 3D-Drucker, ich liebe ihn wirklich!

Ich musste ein paar Teile drucken und etwas Elektronik zusammenbauen. Hier ist die Aufschlüsselung:

Kopfbedeckung und optischer Kopfunterbrecher

Die Kopfbedeckung ist auf einem DC-Getriebemotor (unten links) montiert, den ich von ebay bekommen habe. Der Motor wird mit einer DRV8833 H-Brückenschaltung über die PCA9685 I2C PWM-Treiberschaltung gesteuert.

Der optische Strahlunterbrecher (oben rechts) wird mit 3 optischen Schaltern verwendet. Die Schalter bieten Bewegungsbegrenzungen für den Kopf. Die optischen Schalter sind mit regulärem GPIO auf dem RPi verdrahtet.

Batterieladegerät-Halterung

Für dieses Projekt habe ich eine handelsübliche Lithiumbatterie gekauft, die einen 5-V-Ausgang bietet. Ich nahm die Zellen und die Ladeschaltung heraus und machte einige Montageteile und einen Knopf, um ihn drücken zu können, um die 4 LEDs zu sehen, die den Ladezustand anzeigen. Ich habe auch eine Ein / Aus-Schaltung hinzugefügt, um den RPi-Zyklus ein- oder auszuschalten. Die Motoren und alle Stromkreise, die viel Strom benötigen, werden direkt an die 5V-Versorgung angeschlossen.

Raspberry Pi, PCA9685 und DRV8833 Board Mount

Der RPi-, PCA9685- und der DRV8833-Schaltkreis sind auf einem Adapter im Inneren des Gehäuses montiert.

Beinmotorhalterung

Ein Bein hat die Fähigkeit, auf und ab zu gehen. Also habe ich einen HS-422-Motor verwendet und die interne Antriebsschaltung entfernt und einen Adapter zum Halten des Motors und eines optischen Schalters hergestellt. Auf dem Motor ist ein CAM montiert. Das CAM verfügt über einen eingebauten Strahlunterbrecher, um zu erkennen, wenn sich das Bein in der unteren Position befindet.

LED-Platine (Kein 3D-Druck hier…)

Ich habe 4 LED (2 x Rot, 1 x Grün und 1 x Blau) hinzugefügt. Diese LED stammten alle von einer defekten Weihnachtslichterkette. Kann billiger sein!

Also montierte ich die LED auf einer Proto-Platine und stellte sicher, dass sie zusammen mit einigen Befestigungslöchern ausgerichtet waren.

Lautsprecher

Mit Sound macht dieses Projekt viel mehr Spaß! Also kaufte ich wieder einen (billigen…) Lautsprecher von der Stange, der auch einen Verstärker enthielt. Der, den ich gekauft habe, war batteriebetrieben mit 3 AAA-Batterien. Ich habe die unnötige Hardware herausgenommen und auf die Innenschale geklebt.

Benutzerschaltflächen

Es gab auch eine Stelle, um ein paar Drucktastenschalter hinzuzufügen. Ich montiere sie auf einem Proto-Board und habe einige Abstandshalter (natürlich 3D gedruckt!)

Energieverwaltung

Da dies ein batteriebetriebenes Spielzeug ist, das eine wiederaufladbare Lithiumbatterie verwendet, habe ich eine Schaltung hinzugefügt, mit der das RPi sauber ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Schaltung verwendet einen Druckknopfschalter, um die Stromversorgung zu verriegeln. Zum Ausschalten wird die Taste erneut gedrückt und der Zustand der Taste wird vom RPi (GPIO04) erfasst, um ein sauberes Herunterfahren auszulösen.

Alle stromhungrigen Schaltungen sind direkt an die 5V-Versorgung angeschlossen. Dies soll einen Spannungsabfall verhindern, der einen Reset des RPi verursachen würde. Der PCA9685 und der DRV8833 sind beide deaktiviert, wenn der RPi ausgeschaltet ist. Sie werden aktiviert, nachdem das Programm ausgeführt wurde. Die DRV8833-Schaltung wird verwendet, um beide DC-Motoren zu steuern und steuert auch die Stromversorgung des Lautsprechers und der optischen Schalter. Die LEDs werden vom PCA9685 gesteuert.

Audio zu RPi Zero hinzufügen

Wir müssen eine externe Schaltung hinzufügen, um dem Raspberry Pi Zero W Audio hinzuzufügen.

Elektrischer Stromkreis

Software

Zur Steuerung des R2D2pi habe ich NodeRed mit folgenden Nodes verwendet:

1 – node-red-contrib-pca9685 (Steuerung der Platine PCA9685)

2 – node-red-contrib-speakerpi (Audio an den Lautsprecher senden)

3 – node-red-dashboard (Wird verwendet, um eine Web-GUI zu erstellen)

Nächste Schritte

• Mikrofon für die Spracherkennung hinzufügen

• Weckerfunktion hinzufügen

• Der Himmel ist die Grenze, wirklich…

Kundenspezifische Teile und Gehäuse

Batteriekreishalterung – Teil3

Batterieschaltkreistasten – Teil4

RPi-Schaltung Proto Board Mount – Teil1

Weitere Informationen lesen…

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