UselessBox

Useless Box für die Kleine

Erstellt: 2021

Beschreibung

Eine sogenannte Useless Box bzw. Useless Machine als kleines Spielzeug bzw. Spaßprojekt für unsere Kleine. Durch Betätigen des Kippschalters wird eine Routine ausgelöst, die als Ziel hat, den Kippschalter wieder zurück zu schalten. Damit das Ganze auch etwas niedlicher oder gar lebendiger wirkt, ist ein Kuscheltier darin verarbeitet und die Bewegungen mit möglichst vielen unterschiedlichen Abläufen oder Reaktionen implementiert. Über OTA-Updates lassen sich auch kurzfristig neue Bewegungsabläufe hinzufügen, falls uns da spontan etwas einfällt.

Natürlich konnte ich die Useless Box nicht ganz so simpel lassen und musste ein paar Spielereien ergänzen. Neben der vermutlich gut sichtbaren LED am Deckel sowie des im Video zu erahnenden Vogel-Sounds per Piezo-Buzzer, ist wohl der Mikrowellen-Radar die einzigartigste Idee. Der Mikrowellen-Radar erkennt mit Hilfe des Doppler-Effekts diverse Bewegungen in allen Richtungen sogar durch dünne Wände hindurch. Die standardmäßige Reichweite beträgt dabei ca. 6-7m, jedoch habe ich durch Auflöten von zwei Widerständen die Reichweite auf ca. 1m heruntermodifiziert.

Auch interessant und lehrreich war die Verwendung der Servo-Motoren. Im ersten Entwurf waren beide Servos günstige SG90, was sich aber beim ersten Test recht schnell als Fehlentscheidung entpuppte. Für den Deckel war der SG90 schlichtweg zu schwach und beim Arm sind mir alle drei bestellten SG90 nach ein paar Durchläufen kaputt gegangen. Deshalb der deutlich stärkere MG996R für den Deckel und der Kupplungsservo von DFRobot für den Arm.

Einkaufsliste

• ESP32 Mikrocontroller
  Natürlich ein Mikrocontroller zur Steuerung der verschiedenen Komponenten. Es reicht auch ein ESP8266 oder gar ein simpler ATmega, jedoch wollte ich gezielt Gebrauch von den zwei Kernen des ESP32 machen.
• TP4056 LiPo Charger
  Zum Aufladen der LiPo per Micro-USB. Zur Sicherheit habe ich den Ladestrom durch Ersetzen des Widerstand 122 (1,2kΩ) durch einen 5kΩ Widerstand auf nur 250mA für beide Batterien begrenzt. Zusätzlich habe ich über einen Spannungsteiler die Batterien an einen ADC-PIN des ESP32 gehangen, um den Batteriestand auslesen zu können.
• 2× 3,7V 1000mAh LiPo
  Für den Betrieb ohne Stromquelle, wobei man hier keine Wunder in der Laufzeit erwarten sollte.
• IRF520 Mosfet Driver Modul
  Zum An- und Abschalten der Motoren und des Mikrowellen-Radars während des Deep Sleep, um doch noch etwas Strom zu sparen.
• MT3608 Step-Up Modul
  Zieht die Spannung am Ausgang des TP4056 auf 5V hoch, um alle dahinterliegenden Komponenten betreiben zu können.
• Front-Kippschalter und Power-Kippschalter
  Der zentrale Schalter vorn sowie ein Power-Schalter hinten mit vermutlich offensichtlicher Funktion.
• MG996R Servo Motor (Deckel)
  Ein Servo-Motor mit viel Drehmoment, um den schweren Deckel anheben zu können.
• 9g 180° Kupplungsservo Motor (Arm)
  Ein Servo-Motor vergleichbar mit einem SG90, allerdings mit Kupplung, um den Motor im Zweifel vor externer Krafteinwirkung zu schützen.
• KY-006 Passives Piezo Buzzer
  Um dem Tukan auch eine vogelähnliche Stimme zu geben.
• RCWL-0516 Mikrowellen-Radar
  Zur Erkennung von Bewegungen mit Hilfe des Doppler-Effekts auch durch die Holzwände hindurch. Leicht modifiziert, um die übliche Reichweite von 6m auf ca. 1m zu begrenzen. Dazu einfach einen 300kΩ-Widerstand auf das RG-N Pad löten sowie den Widerstand 221 bzw. R9 (220Ω) durch einen 200Ω-Widerstand ersetzen.
• TOPK Magnetisches USB-Kabel
  Wie schon bei der Jukebox ein kinderfreundliches Ladekabel, was auch mal problemlos unachtsam abgerissen werden kann.

Holzkiste und Dekoration

• TY Tukan Plüschtier
  Um dem Arm auch eine gewisse Persönlichkeit zu geben ist der Kopf eines Plüschtiers am Deckel befestigt.
• Creative Deco Holzkiste
  Die gleiche Holzkiste wie schon bei der Jukebox. Ist doch etwas enger geworden als gedacht.
• McPaint Holzlasur und Acryl-Metallicfarbe Gold
• Miniatur Vogel-Figuren

Werkzeuge und Hilfsmittel

• Set mit Lötkolben, usw.
  Falls noch nicht im Haushalt, kann ich dieses recht günstige Set empfehlen. Reicht für den gelegentlichen Hobbygebrauch.
• Set mit Lochrasterplatinen, Widerständen, usw.
  Falls man einige Sachen am Ende löten möchte, helfen ein paar Lochrasterplatinen und Widerstände sehr. Zudem sind die LEDs und Taster immer mal beim herumprobieren hilfreich.
• Steckbrett/Breadboard mit Male-Jumperkabeln sowie zahlreiche Female-Jumperkabel
  Das Steckbrett hilft beim ausprobieren der Schaltungen und die Kabel sind natürlich für allerlei Verkabelung nötig.
• MK Forstnerbohrer
  Braucht man, um saubere Löcher in die Holzkiste zu bekommen.
• Abisolierzange
  Falls noch nicht im Haushalt und nicht genug Übung mit dem Messer, sollte man sich direkt eine mit bestellen.