Valigetta bomba da softair con Arduino

Ciao a tutti gli appassionati di softair e agli altri che sono finiti qui per caso. Nell'articolo che segue vi spiego come costruire una valigetta bomba da softair con Arduino, dotata di display, tastierino numerico, possibilità di programmare il timer, il codice di sblocco, e il filo di disinnesco.

Chiariamo, non è una guida passo passo, più che altro un racconto di come fare, dei pezzi che vi servono, del ragionamento che c'è dietro, delle tecniche costruttive adottate, e delle problematiche che potreste incontrare durante il percorso. Intanto godetevi il video dimostrativo ;)

Questo come detto nel video, è il primo prototipo perfettamente funzionante che ho realizzato, in quanto tale ho preferito lasciarlo abbastanza semplice e pulito, senza aggiungere fronzoli come luci a led, megasirene, ventole, griglie e finti esplosivi, tutte cose comunque fiche che non mancherò di aggiungere nelle prossime versioni.

La guida è in continuo aggiornamento, e i commenti con domande e risposte che si sono accoumulati sono un validissmo aiuto per ogni problema che potreste incontrare. Prima di contatarmi in privato vi esorto a consulatarli, anche perchè risponderò solo a domande pubbliche.

Qui c'è un articolo riassuntivo delle costruzioni dei miei lettori - Bombe. Bombe da softair ovunque

Adesso a noi!

Cosa mi serve?

• Attrezzi classici del fai te, come saldatore, pinze, cacciaviti, seghetto alternativo, trapano, morsa, vernice spray ecc
• Arduino. In questo caso ho usato il 2009 a 328b, garantisco solo per questo, ma sono sicuro che vada bene un modello qualsiasi, sia originale che compatibile, purché abbia un sufficiente numero di I/O per i vostri scopi.
• Protsheeld per realizzare il circuito a cui connettere tutti i componenti, ce ne sono varie, io ho optato per questa di Sparkfun, l'avevo già usata, ed è molto solida e ben progettata. 
• Connettori stripline maschio Protoshield -> Arduino
• Connettori stripline femmina Display -> Protoshiled
• Zoccoletti a vite per connettere i componenti alla shield
• Connettore batteria, nel mio caso 9V
• Tastierino numerico. Ce ne sono sia a 12 che a 16 tasti, ho preferito il secondo perchè avevo bisogno di tasti funzione. Se potete scegliere meglio quelli meccanici che quelli a membrana, perchè hanno un feedback migliore quando spesso sul campo si indossano dei guanti.
• Batteria. Io ho scelto quella da 9V perchè è piccola, ha una durata più che buona, consente di alimentare ottimamente l'Arduino. Se per il costo e lo spazio non sono un problema vi consiglio una da 12V di quelle che si usano per le macchine elettriche dei bambini. Perchè durano davvero tanto, sono ricaricabili, e avendo una tensione maggiore vi consentono di installare componenti come sirene ad alta potenza, luci stri a led, ventole e altre cosette.
• Buzzer come segnalatore acustico. Questo va scelto in base alla distanza che volete raggiungere e alla tensione della batteria che avete scelto.
• Per i fili di disinnesco ho optato per un connettore a molla di quelli che si usano per collegare le casse di casa allo stereo. Forse esteticamente non saranno fedelissimi, ma sono molto pratici quando sul campo si deve sostituire il filo che è stato tagliato.
• Interruttore a chiave per l'accensione, questo componente non è indispensabile se vi fidate ciecamente dei vostri compagni e date per scontato che non bareranno. Ma io lo metterei comunque. Scegliete quindi tra qualcosa di semplice, o di più complesso 
• Display. Potete scegliere tra un classico 4 digit a 7 segmenti come ho fatto io, prendendo questo della Sparkun, o tra un più moderno e ricco di possibilità LCD 16x2.
  NB: questi display richiedo molti pin per il controllo, in genere tra 6 e 9, che non sono pochi quando si usa un arduino base. Vi consiglio quindi di spendere un o di più e prendere quello con interfaccia seriale che ne richiedono solo 2. 7seg o 16x2
• 9 x Resistenza 1K, 4 per il tastierino, 4 x pullup dei disinneschi, una per il transistor (preferibilmente con tolleranza 1%)
• 5 x Resistanza 330, 4 per il tastierino, una per il led dei 2 punti centrali del disply (preferibilmente con tolleranza 1%)
• 1 Transistor BC547

Quanto mi costa?

Per realizzare un modello uguale a questo, escludendo il prezzo della valigetta che avevo in casa, dovete mettervi sui 100 euro, che potete abbassare come ho fatto io, se prendete tutti gli articoli dallo stesso negozio online.

Realizzazione e problematiche

• Tastierino numerico: se optate per un 16key, avete bisogno di 8 pin digitali per leggerlo con arduino, che ha di positivo di avere una libreria gia bella che pronta. 8 pin secondo me sono decisamente troppi, vediamo quindi di ridurli e usarne solo 4 analogici. Seguendo questo schema elettrico possiamo ridurre le connessioni senza rinunciare alla precisione, a patto di aggiungere 8 resistenze e scrivere un po di codice in più

• • In pratica ogni tasto crea un partitore di tensione con le resistenza che vi sono collegate, quindi possiamo leggere la tensione con arduino e assegnare un certo range di tensione a ogni tasto. Se utilizziamo la risoluzione standard a 1024, per la rima colonna: 0->280 (1) 280->490 (4) 490->800 (7) 800->1024 (*). Applicando questo ragionamento ai 4 valori letti otteniamo la mappa comlpeta. 
    

• • Se per qualche motivo volete ridurre ancora, possiamo con lo stesso ragionamento, utilizzare un solo pin, come vediamo in questo articolo molto ben fatto per picmicro. Ma devo dirvi che la precisione non è il massimo, potrebbe andare bene per applicazioni home, ma sul campo, quando siete di fretta e magari sotto il fuoco nemico, serve qualcosa di più affidabile.
   
• Display:  purtroppo per me, per questa realizzazione ho scelto il primo tipo di display che ho messo nella precedente lista. Questo mi ha portato via molto tempo, codice e pin. Se per qualche motivo anche voi avete scelto questo tipo, vi indirizzo a questa guida che spiega accuratamente come pilotarlo. Nella prossima realizzazione probabilmente opterò per un LCD 16x2 con interfaccia seriale.

• Codice: velo dico chiaramente ragazzi, se siete completamente a digiuno di arduino, difficilmente potrete cimentarvi nella realizzazione di questo giocattolino, a meno ovviamente di non fare la copia esatta del mio lavoro, il che ovviamente è possibile e gradito. Il programma che ho realizzato conta più di mille righe di codice, non posso certo commentarle una per una, ma vi spiego qual'è il principio che c'è dietro.
   
• Multithread: se qualcuno ha un minimo di esperienza di programmazione, sa di cosa si tratta, per gli altri diciamo che si tratta di far eseguire ad arduino una serie di istruzioni in maniera parallela. In realtà questa è un'illusione, perchè non è un computer ma un microcontrollore, quindi è la libreria che usiamo a far sembrare che ci sia parallelizzazione, quando in realtà vengono eseguiti in maniera sequenziale.
  Il perchè è presto detto, pensate al fatto di dovere contemporaneamente controllare il display aggiornandolo ogni secondo con una nuova cifra, controllare che un filo sia stato tagliato, verificare se qualcuno sta digitando un codice, procedere con il timer, emettere segnali acustici. Se il tutto fosse un'unica sequenza, vi blocchereste al secondo punto, perchè la lettura di un valore in input blocca l'arduino in un ciclo.
  Questa è la libreria che ho usato, e questo è il mio codice. Spero che apprezziate le 2 settimane di lavoro.
   
• Caricamento del codice: dati i pochi pin a disposizione per integrare tutte le funzioni che avevo in mente, sono stato costretto a fare una cosa che è buona regola non fare mai, usare anche i pin 0 e 1, che sono quelli con qui l'arduino comunica con il pc per caricare il codice. Questo non rappresenta un vero e proprio problema, a patto di disconnettere i fili del disinnesco quando programmiamo l'arduino, perchè come si nota dallo schema più in basso, il pin 1 è costantemente a Vcc, e questo impedisce la corretta comunicazione.. Il beeper non comporta problemi, se non per il suono stridulo che emette in fase di caricamento e che a lungo andare vi rincoglionisce. Vi consiglio si staccare temporaneamente anche questo.
   
• Realizzazione solida: essendo questo giocattolino destinato a battaglie sul campo, dovete mettervi nella condizione che qualunque sia la vostra modalità di gioco, la bomba verrà sbatta, fatta cadere, gettata in terra, e maltratta in molti modi, quindi dovete cercare di renderla resistente il più possibile. Attraverso semplici accorgimenti come ho fatto io: inserendo gomma piuma sia sul fondo che sul coperchio, usare connettori per tutti i componenti, siano essi a vite o a innesto, evitare saldature volanti che potrebbero staccarsi, usare legno spesso piuttosto che fine truciolato, fissare tutti i componenti al di sotto del piano stesso, in modo da proteggerli da urti provenienti da qualsiasi direzione. In pratica l'unico modo per danneggiare la bomba,è picchiare direttamente sui componenti.

• Per il mio beeper che si sente abbastanza forte fino a 10m, per poi andare a ridursi fino a molto lontano, ho optato per un controllo tramite un piccolo transistor. Se piace anche a voi, o volete sostituirlo con una sirena più forte, in entrambi i casi questa guida fa al caso vostro
• I fili per il disinnesco vengono letti dai pin digitali dell'arduino, per evitare letture errate durante la disconnessione, colleghiamo delle resistenze in questo modo.

 Schema riassuntivo

La guida è in continuo aggiornamento, chiedete pure per qualsiasi cosa ;)

Video dimostrativo in battaglia =D