Wile E Coyote (kèm đèn) – mô hình có hiệu ứng ánh sáng

CẢNH BÁO - cập nhật ngày 18 Oct 2023

Mạch điện và phần mô tả đã được chỉnh lại sau khi mình phát hiện phiên bản đầu tiên sai nghiêm trọng. Thành thật xin lỗi nếu bạn đã thử và gặp lỗi/hỏng hóc.

Giới thiệu

Đây là mẫu Wile E Coyote cực đỉnh của @reddadsteve mà mình chỉnh sửa để thêm hiệu ứng ánh sáng. Giờ nó có ngòi nổ tóe tia và ngọn lửa lập lòe. Bạn sẽ cần ráp thêm một ít electronics, nhưng không quá khó.

Mình chọn dùng module ESP01 vì có sẵn vài cái, nhưng bạn cũng có thể dùng XIAO module, Arduino ProTrinket, Adafruit Trinket, v.v. Miễn là board nhỏ gọn và điều khiển được một WS2812 RGB LED (NeoPixel) và một white LED thì ổn. Firmware rất đơn giản, dễ chỉnh theo ý bạn hoặc port sang nền tảng khác.

In 3D (Printing)

In tất cả các phần 3D trừ phần lưng rocket (rocket back) và 3 phần ngọn lửa. Thay vào đó, hãy in phần back và flame bản đã chỉnh sửa có sẵn trong gói tải về này.

Quan trọng: đừng lắp vội, đọc hết phần mô tả bên dưới trước.

Danh sách linh kiện (Parts list)

Ngoài các phần đã in 3D (lưu ý: phải in rocket back và flame bản chỉnh sửa thay cho bản gốc), bạn cần:

• Một WS2812 RGB LED – bạn có thể mua rời hoặc tháo (desolder) từ một dải NeoPixel (mình làm cách này).
• Dây đồng bọc men 0.5mm (24 AWG) – đủ cho dòng điện sử dụng và dễ giấu dây. Cần khoảng 1.5–2 m.
• Một white SMD LED nhỏ – không quan trọng loại nào, miễn sáng với điện áp 3.7 V. Mình dùng vỏ SMD0805 (ngón tay to thì hơi cực, có khi 1206 sẽ dễ hơn…).
• Một điện trở cho white LED – mình dùng 180 ohm để được khoảng 5 mA qua LED ở 3.3V; tùy LED của bạn mà chọn giá trị phù hợp. Nhắm dòng LED khoảng 5 mA.
• Board điều khiển (Control board) – như nói ở trên, mình dùng ESP01 với đầu nối DuPont 4x2 rồi hàn dây trực tiếp vào. Bạn dùng cái bạn có sẵn hoặc quen tay.
• Mạch sạc pin TP4056 – để sạc pin dễ dàng khi lắp trong mô hình. Có loại module kèm cổng USB để dùng sạc điện thoại (ví dụ: USB-C LiIon Charger 1A with LiIon protection circuit hoặc micro-USB LiIon Charger with LiIon protection circuit).
• Pin 18650 – mình tận dụng từ đèn pin cũ. Loại này công suất mạnh. Hoặc cell LiIon nào vừa khoang rocket cũng được.
• LM1117T 3V3 – bộ ổn áp low-drop (hoặc tương đương). Con này cấp được 1A, nên nếu bạn muốn dùng WiFi trên ESP thì đủ “lực”. LE33 là đủ nếu bạn chỉ chạy base firmware (tiêu thụ ~25 mA).
• Tụ 10 µF và tụ 100 µF – cho bộ ổn áp low-drop.
• 2 nam châm Nd hình trụ đường kính 4mm, dài 10mm – nếu dùng loại khác thì bạn chỉnh lại thiết kế rocket back. Nhớ chừa cho nam châm nhô ra khỏi nắp một chút để canh khớp với đuôi rocket dễ hơn. Phần back có các rãnh để phần nhô này ăn khớp vào.
• 2 ốc M2.5x6 đầu chìm (flathead) – vừa các lỗ âm ở mặt sau rocket để bắt nam châm.

Electronics

Trong gói upload này cũng có kèm file Fritzing cho cả schematic và breadboard của mạch. Mình nối toàn bộ bằng dây đồng bọc men 0.5mm về một đầu DuPont cắm vừa vào ESP01. Làm vậy bạn có thể tháo ra dễ để sạc pin hoặc nạp lại chương trình.

Làm theo các bước sau để chuẩn bị electronics trước khi gắn vào mô hình:

1. Hàn 2 sợi dây đồng bọc men dài khoảng 25 cm vào white LED. Chưa cần nối đầu còn lại vội. Nhớ đánh dấu hai đầu dây (ví dụ dán băng keo một sợi hoặc chấm bút lông đen) để phân biệt cực (ví dụ: 1 vạch là cathode, không vạch là anode).
2. Hàn 3 sợi dây đồng bọc men dài khoảng 40 cm vào NeoPixel (V+, GND, DIN). Chưa cần nối đầu còn lại, nhưng nhớ đánh dấu ở đầu kia (ví dụ: 1 vạch là V+, 2 vạch là DIN, không vạch là GND).
3. Hàn pin vào mạch sạc (cực + và - của pin vào B+ và B- tương ứng) và nối qua regulator kèm tụ.
4. Lắp các phần in 3D, tích hợp LED và đi dây như mô tả bên dưới.
5. Hàn dây của white LED, NeoPixel và mạch sạc vào đầu DuPont (hoặc vào controller bạn dùng).

Lắp ráp (Assembly)

Nhìn chung, bạn có thể theo hướng dẫn in và lắp của Reddadsteve. Nhưng có vài điểm cần đổi:

1. Dán mặt, mắt, mũi và tai của Wile-E vào phần thân trên. Đồng thời dán phần thân giữa vào thân trên. Chưa dán que diêm (match) và ngọn lửa nhé! Giờ bạn có một “cụm thân” gọn gàng để thao tác.

2. Tiếp theo là phần ngọn lửa và đi dây; bạn sẽ thấy mình đã gộp 2 trong 3 mảnh ngọn lửa bản gốc của Reddadsteve thành phần “top”. Phần “bottom” có hõm để đặt NeoPixel và có lỗ ở đáy.

   1. Luồn dây qua lỗ ở đáy phần flame bottom và dán NeoPixel vào hõm.

   2. Dán phần flame top lên trên NeoPixel.

   3. Khoan một lỗ nhỏ ở đầu que diêm (vị trí gắn ngọn lửa) rồi luồn dây của flame qua đó.

   4. Dán ngọn lửa lên que diêm và dán que diêm vào ngón tay Wile-E. Giờ mình sẽ đi dây ở mặt dưới que diêm hướng về cánh tay phải của Wile-E (xem hình dưới) và chấm keo siêu dính (superglue) từng chút để cố định dây lên que diêm và cánh tay.

      Mẹo của mình: nhỏ một ít superglue lên miếng nhựa, dùng tăm lấy một giọt thật nhỏ rồi chấm lên dây trong lúc bạn giữ dây căng sát bề mặt. Chờ vài giây là thả tay ra được, dây sẽ dính chắc.

      

   5. Gắn phần thân giữa vào thân trên và đi dây dọc theo thân trên tới đường ráp (fault line) giữa phần trên và phần giữa. Sau đó dẫn dây men theo đường ráp tới chỗ thân chạm vào rocket (theo mũi tên).

      

      Mình xin lỗi vì đoạn này giải thích hơi rối. Nghĩ lại thì đáng lẽ mình nên chụp thêm hình hoặc quay video.

   6. Giờ dán phần rocket top và rocket middle lại với nhau, rồi dán cụm Wile-E (chưa có phần thân dưới) lên rocket top. Nhớ canh để dây NeoPixel thò ra ở khe giữa rocket và Wile-E.

   7. Mình không có PLA màu nâu nên sơn xịt phần thân. Mình cũng dùng cùng loại sơn đó để che/nguỵ trang dây như bạn thấy trong hình.

3. Lấy phần rocket back và ướm vị trí nơi dây NeoPixel sẽ gặp phần back (đầu hở hướng về phía đuôi rocket). Khoan một lỗ nhỏ (~1mm) trên rocket back và đẩy dây xuyên qua để dây đi ra phía sau rocket. Sau đó dán rocket back vào cụm rocket-Wile-E.

4. Dán chữ lên (lettering) hoặc sơn lên nếu bạn thích (mình làm kiểu sơn). Dán các ngôi sao (stars) lại với nhau rồi gắn vào.

5. Gắn các sợi “cáp” trói Wile-E vào rocket và dán phần lưng (backside) của Wile-E vào (đừng quên dán móng chân).

6. Cuối cùng là nắp đuôi rocket (end cap).

   1. Dán white LED vào đầu ngòi nổ (phần phẳng) và đi dây dọc theo ngòi nổ về phía đầu còn lại, đồng thời chấm superglue từng điểm nhỏ để cố định dây.
   2. Mình cũng sơn xịt ngòi nổ nên dùng luôn lớp sơn đó để che dây. Bạn cũng có thể chỉnh thiết kế ngòi nổ để luồn dây bên trong, nhưng phần này tùy bạn.
   3. Luồn dây qua lỗ trên end cap trước, rồi mới gắn ngòi nổ vào lỗ. Mình có dũa rộng lỗ một chút để chừa chỗ cho dây.
   4. Dán nam châm vào end cap. Nhớ ấn nam châm vào hết cỡ; nên để nhô ra khoảng 2mm.
   5. Vặn ốc vào các lỗ trên rocket back và thử đóng nắp xem khít, đóng mở ổn không.

7. Lắp ráp cơ khí xong. Chỉ còn hàn dây vào pin và controller (xem lại phần trước).

Firmware

Nếu microcontroller của bạn là ESP8266 hoặc ESP32 và bạn dùng Arduino làm nền tảng lập trình, bạn cần cài thư viện ESP cho Arduino. Xem hướng dẫn của Rui Santos để làm theo rất rõ ràng.

Mình lấy ví dụ RGBW StrandTest của Adafruit (cài Adafruit NeoPixel library) rồi chỉnh lại để chạy với 1 NeoPixel và 1 LED. Mình lập trình kiểu nháy cho white LED với thời lượng ngẫu nhiên và màu ngẫu nhiên từ đỏ đến vàng cho NeoPixel. Bạn chỉ cần compile và nạp cho ESP01 (hoặc tương đương) là xong.

Mình dùng GPIO02 để điều khiển data của NeoPixel và GPIO00 cho white LED. Nhớ chỉnh lại cho đúng chân nếu bạn dùng controller khác.

Dự định sắp tới (Future plans)

Nếu bạn dùng controller mạnh hơn như ESP8266 hoặc ESP32, bạn có thể nghĩ ra đủ kiểu mở rộng firmware cho vui, ví dụ làm web interface để bấm trigger đèn, hoặc cho đèn tự kích hoạt mỗi khi bạn có tin nhắn. Gần như gì cũng làm được. Bạn thậm chí có thể thêm một mạch amp nhỏ và loa để phát âm thanh. Chúc bạn làm vui.