咲き誇るメカニカルチューリップ

このプロジェクトについて

あなたの永遠の愛のための永遠の花。あなたの愛する人への完璧なだけでなく、バ​​レンタインデーの贈り物。この機械的なチューリップは、あなたの手の優しいタッチで可能な限りどんな色にも咲きます。その6枚の花びらがゆっくりと開き、点灯します。花びらを閉じると、葉の模様のある信じられないほどの周囲光が生まれます。

どのように機能しますか？

しかし、この美しさを作成する方法を説明する前に、それがどのように機能するかについて簡単に説明しましょう。チューリップは、それぞれ5つのSMD白色LEDを備えた6枚の花びらで構成されています。各花びらは、Arduino出力ピンの1つに接続されています。 Blossomは7つのNeoPixelRGBLEDを非表示にします。電気的な観点からは、花全体が接地され、花びらの静脈は正の電圧です。花びらは、茎から根元までずっと下がっているプッシュロッドによって開かれます。プッシュロッドは、小さなホビーサーボの動きによって制御されます。ステムの側面にある小さなリーフは、ベース内部のTTP223タッチセンサーに接続され、静電容量式タッチパッドを作成します。木製のベースには、サーボモーター、タッチIC、ArduinoNanoが含まれています。自分で作ってみましょう！

何が必要ですか？

• 1mm真ちゅう製ロッド
• 2mm真ちゅう製チューブ、1、2mm穴
• 絶縁付き0.3mm銅線
• 台座用の木材
• Arduino Nano
• TTP223タッチセンサー
• 小型サーボ

始める前に知っておくべきこと

• 真ちゅうをはんだ付けする方法（すばらしい記事）
• Arduinoで構築する方法
• サーボの使用方法
• LEDとNeoPixelsの使用方法

部品の寸法や花の正確な形についてはお話ししていません。すべての花はユニークなものでなければならないと思います。

花びら（4時間）

まず、最も満足のいく部分、つまり花びらから始めましょう。括弧内の数字は、手順を実行するのに必要な時間であることに注意してください。

最初に必要なのは、花のテンプレートです。石膏をチューブ型に流し込んで作りました。乾いたらチューリップの花に形を整えました。 3D印刷もできますが、私は3Dプリンターを持っていません。しっくいは、機械加工が簡単で、鉛筆で描くことができるので素晴らしいです。一枚の花びらはテンプレートの表面の1/4なので、最後に6枚になると、わずかに重なり合ってチューリップの花のように見えます。しっくいの表面に鉛筆で花びらの形を描きます。花びらの形に満足したら、はんだ付け中にロッドを所定の位置に保持できるように、ナイフで石膏に彫りました。

花びらは、1mmの真ちゅう製の棒で形を一周します。花びらの内側には、5つのSMD1206白色LEDとまったく同じワイヤーからの「静脈」構造があります。まず、円周方向のワイヤーを作成し、時間をかけて曲げます。チューブの小片を切り取り、ワイヤーの下部の平らな部分に通します。これにより、ヒンジの花びらが動き回ります。ワイヤーの端を一緒にはんだ付けします。チューブにはんだを充填しないように注意してください。自由に動く必要があります。花びらをLEDと静脈構造で仕上げます。私が一枚の花びらを作るのを見てください。恥ずかしいことですが、これは私が花を作ったときの唯一の映像です。

次に、これらをさらに5つ作成します。すべての花びらが完全に同じである必要があります。 それは本当に重要です。そうしないと、閉じたときに最後にきれいなチューリップの形に似ておらず、スタックすることさえあります。

花（1時間）

ここまでは順調ですね？すべての花びらをはんだ付けする時が来ました。花の根元は六角形です-6枚の花びら。花びらは蝶番で六角形に固定されています。ただし、六角形は少し不規則です。私は通常のもので失敗しました。花びらは互いに重なり合う必要があり、六角形が規則的である場合は重なり合うことはできません。 3枚の花びらは中央に近く（内側の花びら）、他の3枚はわずかにずれています（外側の花びら）。そのために、テンプレートを作成して紙に印刷しました。赤い形は、2つの入れ子になった正六角形から作られた最後の不規則な六角形です。すべてのヒンジ（チューブ）を六角形にはんだ付けします。テンプレートの中心から出てくる光線は、花びらを正しい位置にはんだ付けするのに役立ちます。花びらの中心は、六角形の中心から出てくる光線に沿っている必要があります。最後に花びらを閉じると、花の最終的な形になります。いいですね

ステムとプッシュロッドの作成（1時間）

これは私が花を作る方法ではありません。私は最初に花の内側のメカニズムを完成させ、次に茎とプッシュロッドをそれに追加しました。それは製作に多くの悲惨さを加えました。かつて私はそれをゴミ箱に捨てて、決して振り返りたくありませんでした。次回はまず茎から始めます。だからあなたもそうすべきです。

花びらの動きは、真ちゅう製のチューブ内を自由に動く1mmの真ちゅう製のプッシュロッドによって作成されます。花びらは、両側に2mmの小さなヒンジが付いた非常に小さな六角形（プッシュロッドヘッド）を介してプッシュロッドに接続されています。六角形は、六角形の中心を通る小さなバーの助けを借りて、プッシュロッドに垂直に座っています。これが時計職人の仕事です。

プッシュロッドヘッドを作成するために、2番目のテンプレートを作成しました。まず、ワイヤーを曲げて小さな六角形を形成します。次に、2mmの長さの小さなチューブを切り、ワイヤーに通します。ワイヤーをはんだ付けして六角形に仕上げます。再度、チューブをワイヤーにはんだ付けしないように注意してください。六角形の中心にワイヤーをはんだ付けして続行します。そして、プッシュロッドヘッドの中心に垂直に1mmのワイヤーをはんだ付けしてロッドを仕上げます。やあ！あなたはプッシュロッドを持っています。

茎を作ります。真ちゅう製のチューブを希望の長さにカットします。 そして今、2番目に重要な部分です。 茎は、花の六角形の基部に完全に垂直である必要があり、その正確な中心にある必要があり、花びらを閉じるためにプッシュロッドヘッドが下に移動するのに十分なスペースが必要です。まず、ステムの一方の端に2本のワイヤーをはんだ付けして、V字型の拡張を作成しました。これらは、ステムを六角形のベースの頂点に接続する6本のワイヤーのうち2本になります。

それで、花を逆さまにして、六角形のベースの2つの反対側の頂点にV字型の拡張をはんだ付けします。形状を確認してください。茎の中に棒を入れると、花の中央に出てくる必要があります。 ここで時間をかけて完璧にしましょう。 それは本当に重要な部分です。うまくいったら、六角形の残りの頂点とステムの上部の間にさらに4本のワイヤーをはんだ付けします。チューブの内側の穴をはんだ付けしないように注意してください！

花びらのメカニズム（6時間）

そもそも花作りを始めたことを後悔する部分です。一度ゴミ箱に捨てるところです。しかしねえ、私はこれまでで最も忍耐強い男ではありません。あなたはそれを釘付けにするつもりです！この部分では、蒸気エンジンとそのロッド、ピストン、フライホイールからインスピレーションを得ました。

自分でテストスタンドを作ってください。茎を上に向けて花を固定します。プッシュロッドを頭を上にしてステムに通します。プッシュロッドの下端に垂直に短いチューブをはんだ付けし、サーボとプッシュロッドを接続するために1mmの真ちゅう製ワイヤーから小さなコネクティングロッドを作成します（上の写真を参照）。サーボを使ってプッシュロッドで上下に動かすことができるはずです。 Arduinoを接続して試してみてください。花びらとプッシュロッドヘッドの間のコネクティングロッドのはんだ付けを開始する前に、Arduinoでサーボの動きを調整する必要があります。最上部の位置でプッシュロッドのヘッドエンドが花の六角形のベースと同じ高さになっているときに、プッシュロッドを上下に動かすコードを記述します。そして、最も低い位置では、花のV字型のベースの下部にあります。

プッシュロッドが上に移動すると、コネクティングロッドと花びらが下に押し下げられます。下に移動すると、コネクティングロッドが引きずられ、花びらが閉じられます。

花びらは現在、重要な部分の1つである花びらのピンが欠けています。このヒンジは花びらを動かします。ヒンジは、ベースに平行な各花びらにはんだ付けされたバー（下の画像を参照）にあります。アニメーションでわかるように、花びらを完全に開くには、花びらのピンが花びらの表面の上にある必要があります。チューブからヒンジを備えたそのようなバーを1つ作成し、最初の花びらにはんだ付けします。これには、プッシュロッドが花びらを完全に開閉できるようにするために、バーのサイズと花びらの基部からの距離について多くの実験が必要になります。試行錯誤の方法を使用してください。バーを適切な位置にはんだ付けし、プッシュロッドピンとペタルピンの間にコネクティングロッドを追加します。プッシュロッドが上の位置にあり、花びらが完全に開いた位置にある場合、プッシュロッドピンと花びらピンの間のスペースはコネクティングロッドの長さです。

次に、プッシュロッドを上下に動かして、何が起こっているかを確認します。こすらずに正常に動作し、花びらを閉じたり開いたりできれば、（最初の花びらで）完了です！そうでない場合は、別の長さのコネクティングロッドまたは別のバーの位置を試してください。花を完成させるために、残りの5枚の花びらのそれぞれに同じバーとコネクティングロッドを複製します。花を開くときは、外側の花びらを少し低くして、閉じているときに内側の花びらが適切に重なるようにする必要があります。結局、花を開閉できるはずです。 慌てる必要はありません あなたが最初の試みのために完璧な形をすることに失敗したならば。それは、すべての花びらが完全に同じではないことを意味するだけです。完璧な形状を作成するには、おそらく多くの微調整が必​​要になります。コネクティングロッドの長さやバーの位置がわずかに異なります。ここで時間をかけてください！報酬が近くにあります。

レインボーピスチル（1時間）

あなたがこのステップに到達した場合、あなたは王であり、最も難しい部分はあなたの後ろにあります。花の中には、7個のNeoPixelsLEDを内側から照らします。これらのLEDは、制御するデータワイヤを1本だけ必要とし、デイジーチェーン接続できます。これらのうち6つを2つの小さな六角形の間にはんだ付けしました（もちろん別のテンプレート）。下の六角形はアース線で、上の六角形は正の電圧です。 NeoPixelsの適切なリード線をこれらの六角形のリングにはんだ付けします。これらのLEDは、45度の角度で配置され、側面を照らします。さらに良くするには、7番目のLEDを上部の六角形の中央に配置します。最後になりましたが、DATAINとOUTのリード線を接続してデイジーチェーンを作成します。

この構造では、ペデスタルに接続する2本のワイヤ（VCCとDATA）が必要になります。地面は花のフレームから取られます。 1本の細い0.3絶縁銅線をVCCの上部リングにはんだ付けし、2本目をDATAのデイジーチェーンの最初のLEDにはんだ付けします。これらのワイヤーは、最後に台座まで下がります。茎の長さの少なくとも3倍にします。これらのワイヤの端は、はんだ付けする前に透明な絶縁体から解放する必要があります。熱はそれを破壊しません。ナイフを使用して絶縁体を剥がします。ここでLEDをテストして、動作することを確認できます。これらの銅線に優しくしてください。誤って端以外の場所で絶縁体を剥がすと、短絡する可能性があります！

最後の真ちゅうはんだ付け作業がこれから行われます！雌しべの構造を花の中心に置きます。花びらがコンロッドを接続するのに十分なスペースを残すために、花の六角形のベースから少しオフセットします。私にとっては、花の六角形の1cm上にありました。すべての頂点を真ちゅう製のロッドで接続して、頑丈な構造にします。花が出来上がりました！今すぐテストして、花びらがまだ自由に動くことができるかどうかを確認してください。

ルーツを作る（2時間）

花びらとNeoPixelLEDはどちらも、光るには電源線が必要です。花の彫刻全体が地面になりますが、台座のArduinoに接続する必要があるNeoPixels用に6枚の花びらと2本のワイヤーがあります。そのために、透明な絶縁体を備えた細い0.3mmの銅線をステムチューブに巻き付けます。 Neopixels用の2本の配線はすでに完了しています。蝶番の近くにある各花びらの緩い静脈ワイヤーにさらに6をはんだ付けし、ワイヤーを花の構造に通して茎を下ろします。これらのワイヤーを鋭角に曲げないように注意してください。すぐに壊れてしまいます。

次に、ステムチューブの上端近くにあるすべてのワイヤーを集め、ストラップテープを使用して固定します。まだ締めすぎないでください。ワイヤーが引っ張られるようにしてください。これで、花の中のすべてのワイヤーをうまく整理できます。花びらが自由に動くことと、プッシュロッドがワイヤーと衝突していないことを確認してください。終わり？次に、ストラップテープを締めます。

ワイヤーが制御不能にステムの周りを飛んでいます。あなたは辛抱強くそしてゆっくりとそれらを茎に包む必要があります。しっかりと均等に。このステップを完了するのに少なくとも1時間かかりました。ステムの端に来たら、別のストラップテープを配置してワイヤーを固定し、透明な瞬間接着剤を使用して所定の位置に固定します。プッシュロッドでチューブを密閉しないように注意してください！

最後に欠落しているワイヤはアースです。別の銅線をステムの下端にはんだ付けします。花から9本のワイヤーが出てくるはずです。 すべてのワイヤーをArduinoに接続するのが賢明です 短絡がなく、すべてのLEDが点灯するかどうかをテストします。

植木鉢（2時間）

私は花が人工植木鉢から成長することを望みました。それはまたすべての電子機器を隠すでしょう。木片を使って、高さ4cm、直径9cmの円柱に加工しました。私は旋盤を持っていないので、丸鋸を使って生の形を切り、次にプレスドリルを使って即席の旋盤として機能させました。次に、サーボ、Arduino Nano、タッチセンサーICに合うように、ハンドフライスカッターを使用して、深さ2.5cm、直径7cmの開口部を彫りました。シリンダーの底面には、Arduino Nano USBポートに正確にフィットする小さな開口部があり、側面からUSBケーブルを接続できます。

植木鉢を持っている場合は、花が成長する場所（おそらく中央）にワイヤーで花の茎の直径に穴を開けます。あなたの花に合うようにしてください。 配線に注意してください。 鋭角に曲げると折れてしまいます。最後に、台座の内側に大きな穴を追加して、サーボのアームとコネクティングロッド用のスペースを確保しました。

植木鉢の形は好きなようにできますが、すべての電子機器を中に収める必要があることを覚えておいてください。

リーフパッドをタッチします（1時間）

機械的なチューリップは、人がそれを開花させることを可能にするある種のインタラクティブな要素を必要とします。 ArduinoflakeプロジェクトからTTP223タッチセンサーICを選択しました。しかし、タッチパッドをどこに置くのですか？花をより自然にし、静電容量式タッチパッドとしても機能する小さな葉を茎の側面に追加することにしました。触れると、TTP223センサーがトリガーされ、Arduinoに花を開くように指示します。あなたがそのような複雑な彫刻を終えたとき、これはあなたにとって今あなたのためのケーキになるでしょう。花びらと同じテクニックを使用して、LEDを省略します。自分用のテンプレートも作成しました。茎の穴の横にある台座に別の小さな穴を開けて、葉を所定の位置に保持します。

静電容量式タッチセンサーが必要ない、または使用できない場合は、通常の押しボタンを台座に追加できます。同じ仕事をします。

まとめる（2時間）

これが組み立ての最終ステップです。緊張していますか？花の茎を台座の穴にもう一度挿入します。さて、これは重要なステップです。カットする前に2回測定してください！花を全開に開きます。そして、茎から出てくるプッシュロッドの端を茎と同じ高さに切ります。これで、花を再び閉じると、プッシュロッドが茎から引き出されるはずです。プッシュロッドに垂直に短いチューブをはんだ付けします。これは、サーボアームとのコネクティングロッドのヒンジになります。花とロッドを手放すと、チューブがストップとしても機能するため、完全に開いた状態で停止する必要があります。

これで、ステムを台座に接着できます。サーボアーム用にできるだけ多くのスペースを残すために、ステムチューブの端がペデスタルの内側と同じ高さになっていることを確認してください。再び瞬間接着剤を使用しました。プッシュロッドをステムチューブに接着しないように注意してください。 それはあなたの仕事を台無しにするでしょう！

次に、リーフパッドに接着します。リーフパッドをTTP223タッチセンサーに接続できるように、銅線をはんだ付けする前に。

花を逆さまにします。彫刻の周りに注意してください、今それを壊さないでください！それはとても無駄になります！まず、サーボを最終位置に置きます。そのアームは、テストスタンドからすでに準備されている必要があります。サーボアームがペデスタル内で自由に動くスイートスポットを見つけて、コネクティングロッドをプッシュロッドに接続します。サーボを所定の位置に固定するために、板金と2本のネジを使用しました。サーボの故障や間違った配置に備えて、ここで柔軟になりたかったのです。しかし、自信があるなら、それを接着することができます。

TTP223モジュールを使用している場合は、元のTTP223モジュールのタッチパッド（コンポーネントがある反対側）のリーフパッドにワイヤをはんだ付けします。銅の層を露出させるために、保護シルクマスクを削る必要があります。タッチモジュールを接着します。

花びらの葉のワイヤー（6本あります）は、電流制限抵抗を介してArduinoに接続する必要があります。花びらは基本的にLEDです。私は、パフォーマンスボードの小さな部分にはんだ付けされた6つの200オームの抵抗器を使用しました。接着します。

そして、台座の最後のコンポーネントは、機械的なチューリップの頭脳としてのArduinoNano自体です。台座の開口部に配置して、コンピューターに接続し、他のすべてのコンポーネントと配線できるようにします。

• サーボデータワイヤ⭢D9（Adafruit_TiCoServoライブラリに必要）
• TTP223タッチセンサーデータ⭢D2（割り込みを利用するため）
• ネオピクセルデータ⭢A0（どの出力ピンでもかまいません）
• 花びら⭢D3、D4、D5、D6、D10、D11（どの出力ピンでもかまいません）
• フラワーアース線⭢GND
• ネオピクセルVCCワイヤ⭢5V
• TTP223タッチセンサーGND⭢GND
• TTP223タッチセンサーVCC⭢5V
• サーボGND⭢GND
• サーボVCC⭢5V

コーディング（1時間）

プログラミングはすべての中で最も簡単な部分です。サーボのコードはすでにあります。これで、NeoPixels、花びらのLED、およびタッチセンサーを制御できるようになるだけで済みます。添付されている私のコードを見てください。それはあなたがあなたの花を機能させるために必要なすべてをあなたに与えるでしょう。私の配線方式を使用した場合は、すぐに使用できます。ただし、サーボのOPEN値とCLOSED値を変更することを忘れないでください。それらは間違いなく異なります。

完了しました！

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コード

• flower.ino

flower.ino Arduino

 #include  #include  #include "SoftPWM.h" #define NEOPIXEL_PIN A0＃define TOUCH_SENSOR_PIN 2＃define SERVO_PIN 9 //＃define SERVO_OPEN 1750＃define SERVO_ define SERVO_SAFE_MIDDLE 1000＃define SERVO_CLOSED 775＃define RED 0＃define GREEN 1＃define BLUE 2float currentRGB [] ={0、0、0}; float changeRGB [] ={0、0、0}; byte newRGB [] ={ 0、0、0}; #define MODE_SLEEPING 0＃define MODE_BLOOM 3＃define MODE_BLOOMING 4＃define MODE_BLOOMED 5＃define MODE_FADE 6＃define MODE_FADING 7＃define MODE_FADED 8＃define MODE_FALLINGASLEEP 9＃define MODE_RAINBOW 90byte mode =MODE_FADE ] ={3、4、5、6、10、11}; Adafruit_NeoPixelピクセル=Adafruit_NeoPixel（7、NEOPIXEL_PIN、NEO_GRB + NEO_KHZ400）; Adafruit_TiCoServoサーボ; intservoChange =1; // openintservoPosition =SERVO_SAFE_MIDDLE; void setup（）{Serial.begin（115200）; pixel.begin（）; Servo.attach（SERVO_PIN、SERVO_CLOSED、SERVO_OPEN）; pinMode（TOUCH_SENSOR_PIN、INPUT）; attachInterrupt（digitalPinToInterrupt（TOUCH_SENSOR_PIN）、_ touchISR、RISING）; randomSeed（analogRead（A7））; SoftPWMBegin（）; pixelUnifiedColor（pixels.Color（0、0、0））; //pixelsUnifiedColor(pixels.Color(255、70、0））; prepareCrossFade（140、70、0、140）; Servo.write（servoPosition）;} int counter =0; byte speed =15; void loop（）{boolean done =true;スイッチ（モード）{ケースMODE_BLOOM：prepareCrossFadeBloom（500）; changeMode（MODE_BLOOMING）;壊す;ケースMODE_BLOOMING：done =crossFade（）&&done; done =openPetals（）&&done; done =petalsBloom（counter）&&done; if（done）{changeMode（MODE_BLOOMED）; } 壊す; case MODE_FADE：// prepareCrossFade（0、0、0、800）; changeMode（MODE_FADING）;壊す;ケースMODE_FADING：done =crossFade（）&&done; done =closePetals（）&&done; done =petalsFade（counter）&&done; if（done）{changeMode（MODE_FADED）; } 壊す; case MODE_FADED：// prepareCrossFade（140、70、0、140）; changeMode（MODE_FALLINGASLEEP）;壊す;ケースMODE_FALLINGASLEEP：done =crossFade（）&&done; done =closePetals（）&&done; if（done）{changeMode（MODE_SLEEPING）; } 壊す;ケースMODE_RAINBOW：rainbow（counter）;壊す; }カウンター++; delay（speed）;} void changeMode（byte newMode）{if（mode！=newMode）{mode =newMode;カウンター=0; }} void _touchISR（）{if（mode ==MODE_SLEEPING）{changeMode（MODE_BLOOM）; } else if（mode ==MODE_BLOOMED）{changeMode（MODE_FADE）; }} //花びらanimationsbooleanpetalsBloom（int j）{if（j <250）{falseを返す; //遅延} if（j> 750）{return true; } int val =（j-250）/ 2; for（int i =0; i <6; i ++）{SoftPWMSet（petalPins [i]、val）; } return false;} boolean petalsFade（int j）{if（j> 510）{return true; } for（int i =0; i <6; i ++）{SoftPWMSet（petalPins [i]、（510 --j）/ 2）; } return false;} //アニメーションvoidprepareCrossFadeBloom（unsigned int duration）{byte color =random（0、5）; switch（color）{case 0：//白prepareCrossFade（140、140、140、duration）;壊す;ケース1：//赤prepareCrossFade（140、5、0、duration）;壊す;ケース2：//青prepareCrossFade（30、70、170、duration）;壊す;ケース3：//ピンクのprepareCrossFade（140、0、70、duration）;壊す;ケース4：//オレンジprepareCrossFade（255、70、0、duration）;壊す; }} void rainbow（int j）{uint16_t i;バイト数=pixels.numPixels（）-1; pixel.setPixelColor（pixels.numPixels（）-1、100、100、100）; for（i =0; i  =SERVO_OPEN）{return true; } servoPosition ++; Servo.write（servoPosition）; falseを返します;} boolean closePetals（）{if（servoPosition <=SERVO_CLOSED）{trueを返します; } servoPosition-; Servo.write（servoPosition）; return false;} //ユーティリティfunctionvoidpixelsUnifiedColor（uint32_t color）{for（unsigned int i =0; i  0 &¤tRGB [i]  newRGB [i]）{currentRGB [i] =currentRGB [i] + changeRGB [i]; } else {currentRGB [i] =newRGB [i]; }} pixelUnifiedColor（pixels.Color（currentRGB [RED]、currentRGB [GREEN]、currentRGB [BLUE]））; / * Serial.print（currentRGB [RED]）; Serial.print（ ""）; Serial.print（currentRGB [GREEN]）; Serial.print（ ""）; Serial.print（currentRGB [BLUE]）; Serial.println（）; * / return false;} uint32_t colorWheel（byte WheelPos）{//値0〜255を入力して、色の値を取得します。 //色はr-g-b-rに戻る遷移です。 WheelPos =255-wheelPos; if（wheelPos <85）{return pixel.Color（255-wheelPos * 3、0、wheelPos * 3）; } if（wheelPos <170）{wheelPos- =85;ピクセルを返します。Color（0、wheelPos * 3、255-wheelPos * 3）; } WheelPos- =170;ピクセルを返します。Color（wheelPos * 3、255-wheelPos * 3、0）;}