Boom Box – สร้างลูก (โปรเจกต์แรกของเราด้วยกัน)
ทั้งหมดเริ่มต้นขึ้นในปี 2015 เมื่อลูกชายของผมซึ่งเป็นออทิสติกได้เรียนวิศวกรรมระบบในช่วงปีสุดท้ายของเขาในโรงเรียนมัธยม เขาได้การบ้านกลับมาคือการสร้างแผงวงจรและ amplifier บางชนิดเป็นโปรเจกต์หลัก แน่นอนว่าผมเคยช่วยเขาทำการบ้าน และขณะที่อ่านตำราเรียนของเขา ผมค่อนข้างประทับใจกับส่วน 'Arduino' ในหนังสือที่น่าเบื่อเล่มนั้น เมื่อได้เห็นรูปภาพของโปรเจกต์ปีก่อน ๆ ความคิดเดียวของผมคือ "เราต้องทำได้ดีกว่านั้น"
ดังนั้นเราจึงเริ่มต้นสร้างโปรเจกต์แรกของเราด้วยกัน สำหรับเขาแล้วนี่คืออุปกรณ์ที่ควบคุมด้วย microprocessor ชิ้นแรก ส่วนสำหรับผม มันคือการค้นพบความสุขที่เคยหายไปในช่วงวัยหนุ่ม ซึ่งตอนนี้สามารถแบ่งปันกันได้
Orion อยากได้ boom box ขนาดใหญ่เสียงดังเหมือนที่ "tradies" ใช้ในที่ทำงาน ผมแน่ใจว่าเขาไม่ได้คิดเรื่องนี้ให้ดีนักเพราะเขาเกลียดเสียงดัง อย่างไรก็ตาม เขาชอบไฟสีต่าง ๆ การค้นพบ RGB LED strips ตามมาอย่างรวดเร็วด้วย neo pixel strips ซึ่งทำให้เด็กหนุ่มคนนี้หลงใหล เมื่ออ่านแผ่น spec ผมสงสัยว่าเราจะส่ง data ไปยังเจ้าตัวเล็ก ๆ พวกนี้ด้วยความเร็วเกือบเท่า video ได้อย่างไร จากนั้นความคิดหนึ่งก็แวบเข้ามาในหัวผม เหมือนปลาที่ต้องการจักรยาน, amplifier ก็ต้องมี microprocessor แน่นอน! และ วิดีโอ YouTube จาก Pololu พร้อมการทดลองรันด้วยโค้ด demo ไฟคริสต์มาสบน Arduino Uno ทำให้ neo pixels เป็นอันตกลง
ตอนนี้ผมจะทำให้ทั้งหมดนี้ตอบโจทย์หลักสูตรของเขาได้อย่างไร? ขณะที่ผมกำลังดู "shields" จำนวนมหาศาลสำหรับ Arduino บน ebay อย่างไร้จุดหมาย ผมก็ปิ๊งไอเดียขึ้นมาว่า จะเป็นอย่างไรถ้ามี shield ที่สามารถรับ input จาก boom box amp เข้าสู่ A/D converter บน Arduino ได้ สิ่งนี้จะช่วยให้เราสร้างลวดลายที่สวยงามตามตัวเลข input อาจจะทำ FFT หนึ่งหรือสองครั้งเพื่อแยก data ออกเป็นองค์ประกอบเชิงสเปกตรัม สร้างลวดลายสีสันที่มากขึ้น แต่เราจะเชื่อมต่อทั้งหมดนี้เข้ากับอะไร? Orion แนะนำ blue tooth จากโทรศัพท์มือถือของเขา การเป็นไร้สายฟังดูดีสำหรับผม หลีกเลี่ยงสายเคเบิลและปลั๊ก ซึ่งจะทำให้โปรเจกต์ดูเรียบร้อย
จากนั้นก็มาถึงส่วนของกล่อง Orion ตัดสินใจว่าเขาชอบไอเดียที่มันเป็นทรงกลม ของทรงกลมทำยาก! Jim แนะนำให้ใช้ท่อเป็นกล่องหุ้ม และผมชี้ให้เห็นว่า car speakers อาจจะพอดีที่ปลายแต่ละด้านได้หากคุณหาขนาดที่เหมาะสมดีพอ ดังนั้น ก่อนที่คุณจะพูดว่า "ebay และ credit card" เขาก็ได้พบ bluetooth power amp และ car speakers บางตัวที่จะพอดีกับ ABS pipe class 16 ของเขา ซึ่ง Jim พบอยู่ในท้ายรถบรรทุกของเขา แต่จะใส่ LED's ได้อย่างไร? Jim ได้แสดง epoxy "liquid glass" ของเขาให้เราดู และผมก็แนะนำให้เรากรีดช่องในท่อแล้วฝัง led strips เข้าไป โชคดีที่ Orion ก็เรียนวิศวกรรมและได้เรียนรู้การขับ mill เขาออกแบบลวดลายที่สวยงามและกัดช่องหกช่องเพื่อใส่ LED's 120 ดวงเป็นชุดละ 20 ดวง เขาใช้เวลา 3 วันในการหาวิธีจับยึดท่อบน mill และ 3 ชั่วโมงในการตัดช่อง
เมื่อตัดช่องลงในเคสแล้ว ก็ถึงเวลาสร้าง "carrier" สำหรับอิเล็กทรอนิกส์จาก MDF ซึ่งจะใช้สำหรับยึดแบตเตอรี่ด้วย เนื่องจากเป็นเด็กหนุ่มที่แข็งแรง เราจึงเติมพื้นที่ภายในที่ไม่ได้ใช้ทั้งหมดด้วยแบตเตอรี่ UPS ขนาด 12 Volt เจ็ดแอมป์ชั่วโมง 4 ก้อน ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องมี volt meter เพื่อแสดงสถานะการชาร์จของเครื่องและ socket สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ EBay เข้ามาช่วยอีกครั้งด้วยการซื้อช่องเสียบไฟและ voltmeter แบบคอมโบสำหรับรถยนต์ ผมยังได้หยิบ battery charger มาด้วย ซึ่งเราได้ติดตั้งปลั๊ก automotive cigarette lighter เพื่อที่เราจะได้ชาร์จเจ้าเครื่องนี้ได้หากจำเป็น ผลข้างเคียงที่น่าสนใจคือ เครื่องนี้ยังกลายเป็น battery bank ที่สามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือได้ ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของเพลงผ่าน Bluetooth นั่นเอง
กลับมาที่การทำโปรเจกต์ของโรงเรียน ต้องมีการออกแบบและสร้าง circuit ด้วยการกระตุ้นเบา ๆ และตัวอย่างจากนิตยสารอิเล็กทรอนิกส์ยุค 80s เก่า ๆ Orion ได้ประกอบ circuit schematic ใน Proteus 8. circuit ประกอบด้วย op-amp package ที่ถูกกำหนดค่าเป็น variable gain instrumentation amp พร้อม low pass filter โปรแกรม CAD นี้ยังช่วยให้เขาสร้าง circuit board ได้โดยตรงจากการออกแบบ ดังนั้น หลังจากความพยายามหลายครั้งและการสอนจากพ่อสู่ลูกเกี่ยวกับการจัดวาง PCB เราก็ได้ double sided circuit board "shield" ชิ้นแรกของเราสำหรับ Arduino Proteus นั้นยอดเยี่ยมมากเพราะมันไม่ทำให้เขาสร้างความผิดพลาดในการแปล schematic ไปยัง circuit board และมันจัดการ clearances ระหว่าง features บน board ได้ ตอนนี้คุณคงต้องยกโทษให้เราที่ไม่ได้ทำ shield circuit ให้ถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก เราเพิ่งจะเขียนโปรแกรมแรกของเราเมื่อไม่กี่วันก่อนหน้านั้น ผมไม่แน่ใจว่า pins ไหนปกติจะถูกกำหนดให้ทำหน้าที่อะไร และผมยังไม่ได้อ่านคู่มือ Atmel Orion ยังคงพยายามกับ C++ แต่มันดูใกล้เคียงกับ J++ (สิ่งของใน "minecraft") ดังนั้นทุกอย่างจึงดำเนินไปค่อนข้างดี
จากนั้นผมก็มีความคิดที่น่ากลัวว่าผมไม่สามารถทำ double sized circuit boards ได้เหมือนตอนที่ผมยังหนุ่ม แล้วจะทำอย่างไรดี? Orion กลับมาจากโรงเรียนในวันรุ่งขึ้นพร้อมรอยยิ้มกว้าง และบอกผมว่าเราสามารถสั่งทำ boards ในประเทศจีนและส่งกลับมาทางไปรษณีย์ได้ เขามีที่อยู่เว็บไซต์และความกระตือรือร้นแบบวัยรุ่นเต็มเปี่ยม ภายในไม่กี่นาทีเราก็ได้สร้างบัญชี ITead studio และกำลังยุ่งกับการอ่าน FAQ ทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีการอัปโหลดและชำระเงินสำหรับ circuit board ผมสงสัยว่าวิธีนี้จะได้ผลหรือไม่ แต่กระบวนการนั้นราบรื่นและไม่มีข้อผิดพลาด ผู้คนของ ITead ยอดเยี่ยมมาก board มาถึงในเวลาประมาณ 10 วัน และดูดีมาก
ถึงเวลาบัดกรีแล้ว โอ้ ความสุขที่เรียบง่าย ผมช่วยใส่ parts, Orion บัดกรี และในเวลาอันสั้น เราก็ได้ติดตั้ง board ชิ้นหนึ่งบางส่วนและเชื่อมต่อเข้ากับ Uno R3 ของเรา ไม่น่าเชื่อว่ามีไฟ neopixel กระพริบและสัญญาณ input เข้าสู่ช่อง A/D converter ดูดีสำหรับขั้นตอนต่อไปที่ผมคิดไว้ Orion ดีใจมากที่เราสร้าง shield ได้สำเร็จและมันใช้งานได้จริง ผมแค่รู้สึกขอบคุณที่ CAD ได้ทำงาน "หนัก" ส่วนใหญ่และตรวจสอบให้แล้ว ข้อผิดพลาดเดียวคืออยู่ใน schematic เอง
เราใช้เวลาไม่นานในการสร้างรูปแบบแสงบางอย่าง t