StreetWriter：アスファルトに水で印刷するためのデバイスを構築する

マニュアルでは、運転中にアスファルトにさまざまな刻印を付けることができる、かなり好奇心旺盛で大きな可能性を秘めた装置を組み立てる方法を説明します。世界のすべては幻想的で一時的なものです...そしてこのプロジェクトはこれをよく示しています。

前書き

このプロジェクトを始めたのは、自分の足跡を世界に残したかったのですが、結果を残したくなかったからです。



また、Arduinoのプログラミングを含む、新しい3Dプリンターの複雑なプロジェクトも必要でした。



最後に、私は可能な限り多くの良いものを使って物を作るのが好きです。



私のビデオでわかるように、StreetWriterはこれらすべてに適合します。彼は運転中に歩道に水を入れて高さ8インチ（20.32 cm）のメッセージを書き 、水が蒸発しても残留物を残しません。



わずかなデザインの違いがある2つのStreetWriterを作成しました。このチュートリアルは、わずかに改善された2番目のビルドに基づいています。



StreetWriterは、8つの自動車用燃料噴射装置を含むマニホールドに加圧水を供給します。StreetWriterが動くと、Arduinoは燃料噴射装置を制御し、歩道に水を噴霧します。書き込まれているメッセージは、Arduinoに接続されているSDカードに書き込まれた8つのメッセージのうちの1つです。オペレーターはメッセージの中から簡単に選択でき、コンピューターを使用して新しいメッセージをSDカードに記録できます。タンク内の水の量を除いて、メッセージの長さに制限はありません。私がこれまでに書いた最長の投稿はpiで、精度は300文字です。

部品、材料、工具

ドライブホイールアセンブリ（古いパワーホイール車から使用）。

• 「見つかった」5インチ（12.7 cm）ディスク。
• 「見つかった」回転式偏心ホイール。
• «» ( );
• ;
• «» ;
• () 1/8 NPT;
• 1/8 «NPT;
• ;
• 12 ( - 6-7 , , LiPo);
• Uno;
• Arduino Shield (EKT-1016 Tindie.com);
• SD-card shield Arduino (www.sparkfun.com/products/12761);
• ;
• , 3D- ( );
• 8 ( Ebay);
• ;
• Dclips;
• ;
• 3 ;
• ;
• - ;
• ドライバー

ステップ1：一般的なデバイス

このプロジェクトの目標は、一時的な書き込み手段として水を使用してテキストメッセージを書き込むことでした。しばらくすると、水が蒸発し、メッセージが跡形もなく消えます。



私はその機能よりもエンドデバイスの魅力に興味がありませんでした。ただし、機能性だけでなく見た目も気になる方には、まだまだ改善の余地があります。



全体として、ユニットは電動プラットフォームであり、プラットフォームの移動に合わせて制御された方法で8つのノズルを使用して水を噴霧します。



このステップの写真に示されているように、プラットフォームは、小さなおもちゃの車輪付きの車から取られた2つのモーターを動力源とする木の板です。



ポンプシステムを備えたフロントガラスウォッシャーリザーバーは、ArduinoUnoの制御下で8つの燃料噴射装置の操作に必要な水圧を生成します。



Arduinoには、Arduinoが直接供給できない燃料噴射装置を操作するために必要な電流を供給するシールドがあります。SDカードリーダーを備えたArduino用の特別なシールド、および使用するファイルを選択し、メッセージを書き込むための水圧の量を設定するためのいくつかのコンポーネントもあります。



また、StreetWriterリモコンがインストールされています-ラジコンカーから変換された電子機器を使用しています。



詳細については、以下をお読みください。

ステップ2：燃料噴射装置とマニホールド

多くの点で、このステップはStreetWriterの設計の基礎を形成します。



私は8つの中古燃料噴射装置を購入し、燃料噴射装置を取り付けて水を供給するためのマニホールドを設計および3Dプリントしました（青いマニホールドのオレンジ色の噴射装置を参照）。



燃料噴射装置はこのプロジェクトに最適です。各燃料噴射装置には、水の流れを制御するためのバルブ、バルブを制御するための12V電気ソレノイド、制御された領域に水を噴霧するノズル、およびバルブとノズルに水を供給するための配管とシールが含まれています。内部の金属部品はすべてステンレス鋼でできているため、ガソリンではなく水を使用しているため、腐食の問題は発生しません。印刷された水のピクセルの長さを少し短くするには、Arduinoに12Vパルスをソレノイドに短時間印加させる必要があります。



私は、燃料噴射装置が十分に離れて配置され、水から出たピクセルが互いに隣接するようにマニホールドを設計しました。燃料ノズルが非常に異なる方法で水を噴霧する場合は、ノズルが近接するように、マニホールド/ノズルアセンブリの高さを調整（上げるまたは下げる）する必要がある場合があります。



燃料インジェクターピンへの取り付けに適したワイヤー付きの非標準コネクターをいくつか見つけましたが、これには元の車のコネクターを使用できます。接続の詳細については、ステップ10-最終組み立てを参照してください 。



中古燃料噴射装置はEbayでそれぞれ約2ドルで購入されました



（翻訳者注：地元の自動車店で同様の噴射装置を購入できます。これらの噴射装置用の特別なコネクタもそこで販売されています。たとえば、ここで。標準の噴射装置を使用することをお勧めします/ワイヤー付きコネクターキット、運転中の揺れは不便を引き起こす可能性があるため、常に接触が失われます。）



異なるタイプの車でも同様の部品が利用できるようです。添付の写真は、ここに示すマニホールド設計でインジェクターを操作するために必要な重要な機能を強調しています。

1. 上部のOリング、ノズル/マニホールド接合部をシールします。
2. , ( );

3Dプリントされたマニホールドは、このプロジェクトの最も難しい部分です。



8つの燃料インジェクターソケット、圧力計の穴、水入口が含まれており、防水性が必要です。



このパーツはTinkerCadで設計しましたが、非常にシンプルでした。 PLA用のSTLファイルとGcodeファイルを添付しています。 TinkerCadモデルと3Dプリントを示すビデオもご覧ください（8時間かかりました）。



このステップの画像の1つは、マニフォールドの小さな赤いセクションを示しており、マニフォールド内に燃料噴射装置を保持するために使用される穴を示しています。銅線を4つの穴に通し、燃料噴射装置を所定の位置に固定しました。



この小さな部品の主な目的は、8時間の組み立てに進む前に、インジェクターがボアに収まっていることを確認し、組み立てが防水であることを確認することでした。開いた端をゴムで万力に固定し、圧力をかけて水を汲み上げました。水が漏れていました。この部分をキュラスライサーの設定を変えて何度かモデル化しましたが、防水性がありませんでした。それは常にいくつかの場所で漏れました。結局、私はSli3erをスライサープログラムとして採用し、その部品は最初の印刷で耐水性テストに合格しました。このバージョンのgcodeはここに添付されています。



マニフォールドを印刷した後、使用する前に実行する必要のある最終手順がいくつかあります。

1. , ;
2. 4 , ;
3. 1/8 NPT .
4. , , . , 3D- ,   . , WELD-ON 4 , , .

この時点で、燃料噴射装置をマニホールドに取り付け、銅線で固定することができます。



取り付けを容易にし、密閉性を確保するために、取り付ける前に各ノズルのOリングにリチウムグリースを塗布しました。



完了した作業を確認してください。圧力計とホースアダプターを取り付けます。大気圧で水圧をかけ、漏れがないか調べます。それらが見つかった場合は、WELD-ON16接着剤またはWELD-ON4シンナーを使用して、見つかったもの を密封し、再テストすることができます 。



ダウンロードSTLでコレクタファイル



のダウンロードコレクタファイルGコードで

ステップ3：フレーム、モーター、ホイール

冒頭で述べたように、StreetWriterビルドの目的は機能性であり、美しさや見た目ではありません。



フレームは½”（12.7 mm）の合板でできており、必要に応じて穴や木製のボスなどが追加されています。一般的な写真は、すべてがどのように投稿されたかを示しています。唯一の重要な配置は、プラットフォームの後部、後輪の間の燃料噴射装置の列です。したがって、プラットフォームを回転させると、メッセージの歪みが最小限に抑えられ、車輪がプラットフォームの上を走ることはありません。



燃料噴射装置はマニホールドからぶら下がっており、フレームの穴を通過します。フレームではサポートされていません。マニホールドはフレーム上にあり、背面図の写真で見ることができる1つのパイプクランプだけで緩く保持されています。



プラットフォームは、私が持っていた古い子供用のパワーホイールから取った2つのホイールアセンブリによって駆動されます。添付の画像は同様のブロックを示しています。発電所のエンジンはケーブルでフレームのブロックに接続され、L字型のブラケットで下から補強されています。ブラシ式モーターからの電気ノイズを低減するために、モーター端子に0.1uFのコンデンサーを追加しました。 （Arduinoはコンデンサなしで自発的に再起動しました。）



このプラットフォームの動きは「タンクタイプ」の動きであり、タクシーのために第1または第2エンジンの電源がオフになります。ステアリングが不均衡です。片方の車輪を止めると、StreetWriterが急激に回転します。スムーズなターンは、オペレーターが前進しながら右または左に断続的に押すことによって実行されます。



フレームの前面にホイールがあり、1つのホイールが回転を停止したときにStreetWriterがタイトに回転できるようにします。



パワーホイールスタイルのライダーの後輪は通常、車軸で接続されているため、両方の車輪が一緒に回転します。



ステアリングの目的で後輪を独立して動作させたいので、ここでは動作しません。



どこかで5インチ（127mm）のホイールを見つけ、いくつかの調整を加えるだけで、ビジネスに使用することができました。よく調べると、この特定のホイールには12本の支柱があることがわかります。ドライブアセンブリには6つのスロットがあります。他のすべての脚を切り取るだけで、残りの脚はドライブアセンブリの溝にきちんと収まります。もともと車軸とNylocナットが入っていた穴にボルトを通し、全体が回転するのに十分な遊びでそれらを一緒に保持しました。（ドライブとホイールのアセンブリに使用する部品によっては、それらを連携させるために創造性を発揮する必要がある場合があります。） StreetWriterの配線図をPDFで



ダウンロードする

ステップ4：リモコン

可能な場合は「見つかった」部品を使用するという目標に沿って、StreetWriterのリモートコントロールは、破壊された小型RCカーの電子機器に基づいています。 StreetWriterは屋外で使用されるため、重要な要件は、リモコンがIRではなく無線である必要があることです。これらの車のほとんどは完全な比例ステアリングを持っていません。



彼らは右または左に曲がるか、まっすぐ進みます。



私はおもちゃの車の電子機器を使用し、リレーを追加して、ドライブアセンブリに必要なレベルまで電力を上げました。写真の下の（茶色の）PCBはタイプライターのものです。上部（トリミング抵抗付き）ボードには、4.5Vマシンの電気回路に必要なリレーと電圧レギュレータが含まれています。回路が接続されています。



回路はとてもシンプルです。トランジスタは3つのリレーのそれぞれを駆動します。 1つのリレーは左側のモーターを駆動し、1つは右側を駆動し、3つ目は逆方向に移動するために両方のモーターへの電力の方向を変更します。制御信号は、ラジコンカーのプリント回路基板から供給されます。左ウインカーが印加されると、トランジスタによって左リレーがオフになり、そのモーターが停止します。



写真はリモコンです。 



範囲を少し広げるために、音楽ワイヤー（写真では焦点が合っていない）を追加しました。



この回路には、Arduinoへの接続が1つだけあります。この接続は、車が前進していることをArduinoに伝えます。車が止まったり後退したりしても、水は噴き出しません。

ステップ5：加圧システム

StreetWriterの加圧水は、古いスバルのフロントガラスウォッシャーリザーバーから供給されますが、それが供給される車は重要ではありません。 12Vウォーターポンプを内蔵したタンクならどれでもかまいません。



この特定のタンクには2つのウォーターポンプが含まれているので、そのうちの1つを抜いて、残りの1つを使用しました。タンクの底には、車体の穴とかみ合うように設計された膨らみがあります。 StreetWriterフレームに穴を開けてそこに収まり、タンクの上部をプラットフォームの木製の梁にねじ込みました。次に、ボルトを使用してプレートを主電源スイッチに取り付けました。



ポンプモーターは、Arduino出力が提供できるよりも多くの電力を必要とします。電気的ノイズを低減するために、トランジスタアンプがポンプ自体に取り付けられています。 （制御図とかなり醜い配線画像を参照してください）。



チューブは、リザーバーのポンプからマニホールドのニップルまで伸びています。ニップルは、マニホールドのチューブと1/8インチのNPTネジに合うサイズになっています。



Arduinoコードは、燃料噴射装置を印刷してシステム内の圧力を高める前に、エンジンを短時間始動します。



Arduinoコードは、圧力変更ノブをひねるとポンプもトリガーするため、ユーザーは必要に応じてマニホルド圧力を設定できます。これは、さまざまな表面が読みやすくするために多かれ少なかれ水を必要とするためです。つまみを回すだけでポンプが始動するので、圧力計で圧力を調整できます。ハンドルの回転を止めると、ポンプがオフになります。

ステップ6：Arduinoシールド

StreetWriterには、ArduinoUnoの他に2つのシールドが必要です。



最初のEKT-1016は、Tindie.comから購入したものです。16チャネルを使用する機能を提供します。このプロジェクトでは、そのうちの8つを使用しています。



2番目のシールドはSparkFun（www.sparkfun.com/products/12761）から入手しました。



SDカードリーダーといくつかの追加オプションが含まれています。

1. 水圧を調整するためのポテンショメータ。
2. StreetWriterが書き込むテキストファイルを選択するためのポテンショメータ。
3. 8つのファイルのどれが選択されたかを示すマルチカラーLED。
4. 前進するときに印刷を無効にするように切り替えます。
5. 接地用のコネクタと2つの必要な信号：ポンプへの「 前進」コマンドと「圧力」コマンド。

StreetWriterの配線図をPDFでダウンロード

ステップ7.フォント文字とフォントデザイン

StreetWriterの主な機能は、デジタルフォントを使用してシンボルを作成することです。



幸いなことに、誰かがフォントを作成するためのすべての大変な作業を行い、ここで結果を提供してくれました 。



このフォントエディタプログラムにはいくつかのフォントサンプルが用意されており、ユーザーはこれらの既存のフォントを編集できます。



次に、結果のフォントをコードのブロックとして出力し、Arduinoプログラムに直接入れることができます。



フォントの1つを変更してフットプリントを追加すると、このファイルが添付されます（footprintFONT.pf）。ピクセルフォントに付属しているサンプルフォントまたはそれに付属しているサンプルフォントのいずれかを使用して、Arduinoファームウェアが必要とするコードのブロックを作成できます。 フォントファイルを



ダウンロードする

ステップ8：テキストファイル

次のステップArduinoコードを使用すると、8つのテキストファイルの1つを読み取って印刷できます。



どのファイルを印刷するかは、Arduinoシールドの回転ノブで選択され、LED表示（異なる色）で示されます。色：赤、緑、青、黄、シアン、マゼンタ、白、黒。



SDカードのテキストファイルには、識別しやすいように同じ8色の名前が付けられています。ファイル内のテキストは、ファイル名とは何の関係もありません。



私は通常、TOC.txtファイルをSDカードに入れて、各ファイルの内容を追跡し、そのファイルを印刷して、StreetWriterに貼り付けます。 （画像を参照）



ファイルの長さは任意です。たとえば、BLACK.txtファイルには300文字のPIが含まれています。



テキストファイルは任意のテキストエディタで作成できますが、一部のエディタでは、印刷中のメッセージ間の間隔に影響を与える改行を追加する場合があります。私は通常メモ帳を使用します。



私が書いたArduinoプログラムには、文字の場所に直接アクセスすることで、フォントテーブルの「印刷できない」文字の位置にアクセスする機能があります。たとえば、1つのフットプリントの一部がフォントセル128にあるため、テキストファイルには^ 128が含まれます。Arduinoコードは「^」を検出し、それを「エスケープ文字」として使用します。 「^」は出力されませんが、フォントの場所として次の3文字が選択され、その文字が出力されます。



（^ 128 ^ 129 ^ 130 ^ 131 ^ 132 ^ 133枚の6つの文字は、左に1つずつ右のマークを構成している。印刷）



ダウンロードテキストファイル赤



ダウンロードテキストグリーンファイル



のダウンロードテキストファイルブルー



ダウンロードテキストファイル黄色



ダウンロードテキストファイルシアン



ダウンロードテキストファイルマゼンタ



ダウンロードテキストファイルホワイト



ダウンロードテキストファイル黒の



ダウンロード、テキストファイルの内容

ステップ9：Arduinoコード

このプロジェクトのArduinoコードが添付されています。ただし、言及する価値のあることがいくつかあります。



プログラムには2つのタブがあります。 （Arduino IDEがこれらのファイルを見つけて使用するには、STREETWRITER_BLUEという名前のフォルダーに配置する必要があります。）



STATESETは、ドライバー、したがって燃料噴射装置を含むETK-1016と対話する単なるプロシージャです。



STREETWRITER_BLUEは、他のすべてが発生するメインルーチンです。 13行目



から 、非常に長い配列があります。

const uint8_t font [] PROGMEM = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // Char 000 (.)

0x7E, 0x81, 0x95, 0xB1, 0xB1, 0x95, 0x81, 0x7E, // Char 001 (.)

…

0x44, 0x6C, 0x38, 0x10, 0x38, 0x6C, 0x44, 0x00, // Char 120 (x)

…

0x00, 0x60, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x60, 0x00 // Char 255 (.)

};

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

これはフォントテーブルです。各行は1つの文字を説明し、この文字のアドレスとその名前を示すコメントで終わります。印刷できない文字は（。）で示されます。このテーブルは大きすぎてArduinoの作業メモリに収まらないため、コンパイラはそれをフラッシュメモリに転送します。 Arduinoの実行中はテーブルの読み取りのみが行われ、書き込みは行われないため、これは問題ありません。



メインループは345行目から始まります。StreetWriterが前進し、開いているテキストファイルから次の文字を読み取ることを決定します。この文字のバイトを一度に1ストロークずつ燃料噴射装置に送信します。次に、次の文字を選択して送信します。



347行目：



Arduinoは、StreetWriterの速度が変化したときに文字ビットが水をはねかける時間を制御しません。実際には、StreetWriterの速度はかなり一貫していることがわかったので、一度テストしてセットアップ中にストローク幅を調整するだけで、かなり良い結果を得ることができます。このコードでは、500に設定されていることがわかります



。Pulsemin、Pulsemax、Pulseは、私の実装で機能した値です。



行376には、オペレーターが圧力を確認および調整できるように、ポンプを1/2秒間始動するコードがあります。ハンドルを回す限り、ポンプは作動します。回転を止めると、それに応じてポンプがオフになります。



393行目コードは、テキストファイルから返されたフォント文字をチェックし、それを印刷する方法を決定します。 行403



のUNPACKルーチン は、フォントバイトを解凍し、それらを燃料噴射装置ドライバーに送信します。 行410



のCOLORサブルーチン は、ファイル選択ポテンショメータの位置をチェックし、対応するLEDの色をオンにしてから、対応するテキストファイルを開きます。 streetwriter_blue.inoファイルをダウンロードstateset.inoファイルをダウンロード



 

ステップ10：最終的な組み立てと調整

一般的な接続図は提供していませんが、簡単です。

1. shiled-. , , . , shield-. (shield );
2. shield- — Arduino, . 4- , shield- ( );
3. : , Arduino . , ( );
4. ラジコンボードとミニプラットフォームボード間のケーブルは、電力と信号を前方/後方、左/右に運びます。

すべてが機能するかどうかを確認しましょう。  

1. リモコンが前進コマンドを送信しているときに、モーターが前進するように配線されていますか？それ以外の場合は、ワイヤーをモーターに交換します。
2. ポンプは始動し、圧力を調整できますか？
3. 前進するように命令すると、すべての燃料噴射装置が機能しますか？8本のストライプを描画するテストパターン（white.txt）を使用するのが好きです。
4. ファイル選択ポテンショメータは、現在印刷されているファイルを変更しますか？ファイルはLEDの色と一致していますか？
5. 文字の幅は十分ですか？文字が狭すぎたり広すぎたりする場合は、Arduinoコードでストローク幅を変更する必要があります。これで500に設定されます。

ステップ11：改善

ここで説明するStreetWriterは2番目のビルドであるため、最初のビルドに対するいくつかの改善がすでに含まれています。



最大の変更点：

1. ビデオで見ることができる庭の噴霧器ではなく、フロントガラスのウォッシャーリザーバーを使用してください。
2. パワーアンプ専用配線の代わりにEKT-1016を使用。

書かれたテキストでより高い解像度を得るために12-16ピクセルバージョンを作成することを考えていましたが、より高い解像度のためのPixelfontのようなソフトウェアソースを見つけることができず、これを最初から書くのは面倒です。そのような組み立てをする場合は私に知らせてください。



塗料など、水よりも抵抗力のある液体を使うように言われましたが、抵抗します。 StreetWriterが行うことのつかの間の性質は、アイデアの一部です。



印刷中に気泡が発生するかどうかを確認するために、水にキッチン洗剤を追加してみました。その結果、私道には弱くてきれいなパッチがあり、読み取り可能なメッセージが数か月続きました。泡はありません。



さらに、このアイデアの大規模な実装は並行して開発されたことが判明しました 。www.trikewriter.com翻訳者 



注： このプロジェクトは著者によって少し前に実装されたため、最新の機会を利用していません。市場は現時点で私たちに与えます...現時点では、このシステムの最も合理的な実装はesp32ボードを使用しているようです。これにより、このシステムの制御の詳細が大幅に簡素化され、スマートフォンをコントロールパネルとして使用できます。



, ,   2 , — , - . , . , , — .



さらに、加速度計/ジャイロスコープボードをシステムにインストールするか、ホイールの1つにインストールされたエンコーダーからパルスを読み取るだけで、システムに新しいプロパティを与えることができます。この設置により、印刷システム全体を水で、電動スクーターなどの動きの速いデバイスに取り付けることができます。これにより、運転中に長い碑文を簡単かつ迅速に適用できます。自動車のインジェクターは高周波で動作するように設計されており、うまく機能します。 

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