Хорошо, что на просторах интернета можно познакомиться с творчеством таких замечательных изобретателей как Наташа. Эта девушка мастерит удивительные вещи из подручных материалов, руководствуясь лишь своей безграничной фантазией и любовью к технологиям. 

В преддверии новогодних праздников Наташа собрала поющую ёлку и подробно рассказала, из чего и как можно сделать такую же всего за пару часов. Благодаря движущимся губам и глазам эта чудаковатая ёлка станет приятным удивлением для детей и взрослых и многих заставит поломать голову над вопросом «как же это сделано». При этом базовый проект довольно прост, и не требует от создателя большого опыта в области электроники и робототехники.
Вот, что понадобится:
– одна плата Bit Board;
– два микроконтроллера micro:bit;
– три сервопривода Brick Compatible 720 Degree;
– один винтовой терминал Crazy Circuits Screw Terminal Chip;
– стандартный держатель для 2 батареек типа AAA;
– токопроводящая лента Maker Tape 1/8 дюйма;
– деталь LEGO Beam 5 x 0.5;
– Extra Large Google Eyes (самоклеящиеся большие глаза из пластика);
– фетр зеленый, красный и черный;
– картон;
– гибкие синельные проволоки;
– акриловая краска;
– палочка от мороженного;
– клейкая лента;
– клеевый пистолет;
– нож;
– ножницы;
– компьютер.

Рис. 1

Список необходимых компонентов может показаться большим, но это только на первый взгляд. На самом деле, большая часть электроники входит в один комплект Crazy Circuits Bit Board, предназначенный для того, чтобы собирать и программировать устройства, не нуждаясь в дополнительных материалах. 

Сюда входит плата Bit Board, два микроконтроллера Micro:Bit, клейкая лента Maker Tape, сервопривод Brick Compatible 270 Degree и держатель для батареек с разъемом JST. Набор Crazy Circuits Bit Board примечателен ещё тем, что все его компоненты совместимы с платформой и деталями LEGO, что делает изобретение еще более удобным и простым.

Стоит также отметить некоторые особенности платы Micro:Bit, поскольку в функционировании ёлки она играет главную роль. В сравнении, например, с Arduino, Micro:Bit предлагает гораздо более наглядный способ работы с микроконтроллерами. Эта плата была создана для того, чтобы дети могли легко понять взаимосвязь программного и аппаратного обеспечения.

Она имеет светодиодный дисплей, кнопки, датчики и множество функций ввода/вывода, которые можно как угодно запрограммировать. Здесь даже есть возможность определения и воспроизведения звука, и это главный конёк Micro:Bit в процессе создания поющей ёлки.

Рис. 2

А теперь, непосредственно, сама сборка. 

Шаг 1: шаблоны

Первый этап – работа над лицом ёлки. Нужно позаботиться о том, чтобы её глаза и рот могли двигаться. Для этого сначала заготавливаются картонные шаблоны – два полуовала, четыре круга с отверстиями по центру (круги должны быть того же размера, что и готовые Google Eyes) и одна подставка с прорезью для сервопривода и шестью отверстиями, как на рисунке 3.

Рис. 3

Два круга должны быть сделаны из белого картона либо покрашены в белый цвет.

Рис. 4

Также вырезаются детали из фетра в соответствии с размерами картонных полуовалов.

Рис. 5

Шаг 2: рот
Теперь картонные части рта помещаются вместе, как на рисунке, и сверху к ним клеится красная фетровая часть. А зеленые кусочки фетра клеятся к другой стороне картона. Один из зеленых кусочков должен быть приклеен полностью, второй – только по круглому краю, чтобы образовался кармашек, в который позже можно будет вставить палочку для мороженого. Края получившихся губ можно обрамить тонкой еловой веточкой.

Рис. 6

Рис. 7

Заднюю панель нужно покрасить в зеленый цвет, чтобы она сливалась с ветвями и прикрепить к ней сервопривод с помощью синельной проволоки, как показано на рисунке 8.

Рис. 8

Теперь нужно взять палочку для мороженного и при необходимости обрезать, так как её длина должна быть 7 сантиметров.
С помощью токопроводящей ленты Maker Tape палочка крепится к детали LEGO Beam 5 x 0.5. Важно не закрывать деталь полностью, как это показано на рисунках 9, 10 и 11, чтобы была возможность подключить палочку к мотору.

Рис. 9

Рис. 10

Рис. 11

В оставшиеся отверстия панели нужно также продеть синельные проволоки – они будут использованы как крепления, чтобы привязать панель к ветвям ёлки.

Рис. 12

Теперь кармашек рта нужно надеть на палочку от мороженого и расположите его по центру на задней панели. Сам рот нужно приклеить к панели таким образом, чтобы нижняя его часть (та, что с кармашком и палочкой) могла свободно двигаться вверх-вниз.

Рис. 13

Рот для ёлки готов! 

Шаг 3: глаза

Теперь подобный фокус с деталью LEGO и сервоприводом нужно повторить для глазок.

Сначала нужно аккуратно отрезать пластик от Google Eyes, а к обратной стороне зрачков приклеить детали LEGO, прямо как на рисунках 14 и 15.

Рис. 14

Рис. 15

Теперь поверх простых картонных шаблонов для глаз нужно наклеить круги из белого картона, прикрепить сервопривод сзади и через отверстие соединить его с деталью LEGO, прикрепив тем самым зрачок с обратной стороны.

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

Далее осталось только вернуть пластик на место, обрамить глаза веточками и позаботиться о креплении с помощью всё той же проволоки.

Рис. 19

Рис. 20

Шаг 4: коммутация

Наконец, пришло время собрать разрозненные части в единый организм. Для этого тянем провода глазных серводвигателей к контактам 13 и 14 на плате Bit Board. Важно помнить, что коричневый провод является заземлением.
Серводвигатель, отвечающий за функционирование рта нужно подключить к контакту 0.

Рис. 21

Затем в Bit Board вставляем плату Micro:Bit, добавляем батарейный блок и обращаемся за помощью к дополнительному программному обеспечению – для этого загружаем этот открытый исходный код.

Рис. 22

Рис. 23

Для того, чтобы управлять ёлкой дистанционно и быть её голосом, нужно задействовать вторую плату Micro:Bit. Для этого загружаем на неё код Mic for Tree и подключаем батарейку.

Рис. 24

Шаг 5: финальная сборка

Наконец, завершающий этап – сборка всех компонентов вместе. Глаза и рот нужно прикрепить к ёлке с помощью проволок, а платы и провода спрятать в ветвях, их не должно быть видно.

Рис. 25

Рис. 26

Механизм работы достаточно прост. Можно петь в одну плату Micro:bit, как в микрофон, и сигнал будет поступать на другую палату, спрятанную в ветвях, заставляя ёлку двигать глазами и шевелить губами синхронно с речью. На основе этого механизма можно организовать много сюрпризов. Например, позвонить кому-то, кто находится рядом с ёлкой, и когда он ответит на звонок, начать говорить или петь в микрофон, и тогда ёлка тоже заговорит и запоёт – это удивит любого.

Дополнительно ёлку можно украсить гирляндами, а вместо привычной звезды на верхушке надеть шапочку, ведь это уже не просто ёлка. Если кто-то может петь новогодние песни, почему бы ему не быть в шапке?