Диорама за воден цикъл на Arduino: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Ще направим диорама, представяща водния цикъл, като използваме Arduino и някои двигатели, за да добавим движение и осветление. Има усещане за училище - защото всъщност е училищен проект!

Сценарият на представянето е следният:

Слънцето изгрява сутрин [Един серво мотор движи слънцето].

Водата се изпарява от морето [Един стъпков двигател повдига "листа за изпаряване"]

В небето се образуват облаци [Един стъпков двигател понижава облаците от памук]

Дъжд вали [Един стъпков двигател понижава „дъждовния лист“]

Междувременно светлините (светодиодите APA106) променят цвета си, за да означават изгрева, облачното небе, мълниите по време на дъжд.

Материали:

1. Arduino Uno
2. 5V стъпкови двигатели и драйвери (x3)
3. Серво мотор (x1)
4. APA106 светодиоди (x5)
5. Метална тръба
6. Винтове и болтове
7. Хартии, тюл, памук
8. Пистолет за горещо лепило

И така, тръгваме!

Стъпка 1: Изградете кутията

Изградихме дървена кутия, но можете да използвате и кашон. Размерите на кутията са 40 см отпред, 25 см дълбочина, 30 см височина.

Поставихме удобен капак с панти, така че с повдигането му да е по -лесно да се работи. Също така, всъщност нямаме нужда от задната стена, така че можете да пропуснете това и просто да използвате малко синя хартия за небето, както е показано на снимката.

Стъпка 2: Прикрепете двигателите

Ние ще прикрепим стъпковите двигатели близо до горната част на кутията, така че те да се въртят и да увиват нагоре или надолу нашия дъждовен тюл, тюл за изпаряване и облаци.

Първо трябва да пробием дупки.

Използвайте хартия, за да създадете маска на двигателя, както е показано на снимката. Това ще ви позволи да маркирате дупките правилно [снимка]. Пробийте, след това прикрепете двигателя с винтове и болтове.

Стъпка 3: Прикрепете осите

За осите използваме медна водопроводна тръба. Измерете разстоянието, като вземете предвид дълбочината на двигателя, извадете още един см и изрежете 3 парчета.

Използвайте вала на двигателя като матрица и с клещи натиснете единия край на тръбата около него.

След това използвайте винт като матрица и направете същото на другия край на тръбата.

Пробийте дупка в другата стена, срещу вала на двигателя (измерете разстоянията). Закрепете оста между вала на двигателя и винта през отвора. Използвайте един или два болта, за да фиксирате винта, и метален пръстен, за да позволите по -плавно завъртане на оста, както е показано на снимката.

Стъпка 4: Закрепете серво мотора

Използвайте малко blue-tac отдолу и метална лента с винтове отгоре, за да прикрепите серво мотора на пода. Това ще се използва за изгряване на слънцето, както е показано на снимката.

Уверете се, че сте го прикрепили в правилната посока. (Ако направите грешно, това не е огромен проблем, можете просто да го редактирате в кода на arduino.)

Използвайте сламка и лепило, за да монтирате слънцето върху вала на двигателя.

Стъпка 5: Свържете електрониката, двигателите, светодиодите

Arduino Uno има 14 цифрови пина. Нуждаем се от 4 пина за всеки драйвер на стъпков двигател, плюс един щифт за серво мотора, плюс един щифт за светодиодите.

Можете да видите основната връзка в схемата. 4 цифрови пина са свързани към драйвера. Ще ви е необходим отделен източник на захранване за водача (и мотора), тъй като двигателите черпят доста мощност и ще имате проблеми, ако ги захранвате от Arduino. Можете да използвате USB зарядно устройство и кабел, да го изрежете, да използвате +5V и GND за захранване на двигателя. Също така ще трябва да свържете GND от платката Arduino към GND от външното захранване, както е показано на схемата.

Пин 0, 1, 2, 3: Мотор 2

Пин 4, 5, 6, 7: Мотор 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Имайте предвид, че запазваме PIN 9 за серво мотора: в някои платки Arduino само щифтове 9 и 10 могат да управляват Servo.

Връзката на серво мотора е доста стандартна. Използвайте Digital Pin 9 за управление. Използвайте външния източник на захранване, същият като за стъпковите двигатели, за захранване на серво (т.е. не по схемата, където захранването се взема от платката Arduino.)

Дизайнът на APA106 LED ни позволява индивидуално да управляваме няколко светодиода само с един щифт. Ще използваме Digital Pin 13 (който също е свързан към вградения светодиод на платката Arduino). Основната връзка може да се види на схемата. APA106 има четири пина. Двата средни щифта са за +5V и GND. След това свързваме DATA IN на първия светодиод към Pin 13, неговите DATA OUT към DATA IN на втория LED и т.н. Всеки следващ светодиод приема своя DATA IN сигнал от DATA OUT на предишния. DATA OUT на последния светодиод може да остане несвързан.

Може да искате да закрепите светодиодите на кутията, след като направите декорацията, за да можете да инспектирате по -добре осветлението. Като алтернатива можете да ги закрепите не с помощта на горещо лепило и след това да инсталирате декорациите.

Стъпка 6: Кодът на Arduino

Ето описание на това, което прави кодът.

Изгрев: Серво моторът се движи от 10 до 50 градуса, скорост 2 градуса/сек, докато осветлението се променя от червеникаво (зори) на бяло (обед).

Изпаряване: Стъпковият двигател навива оста, където е прикрепен тюлът "изпарения", като го повдига. Може да се наложи да регулирате броя на завоите в зависимост от вашите размери.

Облаци: Стъпковият двигател отвива оста, за да разкрие облаците. Цветовете на сцената се променят на „дъждовна“настройка.

Дъжд: Стъпковият двигател отвива оста на тюла "дъжд". Имаме случайни светкавици, при които цветът се променя в бяло за известно време - и след това обратно в „дъждовно“.

Нулиране на системата: Светлините са изключени, а след това двигателите се отклоняват по осите, така че системата е готова да направи нова итерация, когато се включи отново.

Имайте предвид, че сме избрали да имаме само едно стартиране и след това нулиране, така че да сведем до минимум шанса някой да спре системата в средата на действие. В този случай щяхме да имаме наполовина тюлите по осите, така че системата да не работи правилно.

Поиграйте малко с кода, преди да добавите декорациите. По-късно ще направите корекции с фина настройка.

Стъпка 7: Направете и прикрепете декорациите и светодиодите

Избрахме 2.5D представяне на пейзаж. Състои се от 4 слоя пейзаж, един зад друг. На гърба има и небе. Между небето и задния слой, този с планините, е мястото, където се намира слънцето, прикрепено към серво мотора.

Тюлите за дъжд и изпаряване са сгънати и скрити между другите слоеве, когато са надолу. Те са прикрепени към осите отгоре чрез резба.

Облаците са малки памучни топки (които се използват за премахване на грима са полезни), които се прикрепят независимо от оста на облака чрез конец. Увивате нишката по оста и като я разгънете, облаците се спускат.

Светодиодите са свързани във верига и са залепени между слоевете, първо светодиод на гърба, така че по -късно да бъде свързан към платката Arduino.

За дъжда изрязахме малки парчета хартия с форма на капка и я залепихме върху тюл. На снимката можете да видите, че залепваме малко тегло, напр. малки гайки, зад водните капки (и метални пръстени зад "парите"), така че тюлът да бъде свален от гравитацията, вместо да витае в средата. Горната и долната част на тюла са увити около молив клечка, също за тегло. Това последно „докосване“придава „детска“нотка на диорамата (това е трябвало да изглежда като детски проект). Можете да използвате нещо друго, по -невидимо, за да добавите тежест към тюла, ако желаете.

Стъпка 8: Свържете Arduino и го монтирайте на дъската

Трябва да свържете драйверите на двигателя, серво мотора, светодиодите на Arduino. Пиновете са отбелязани в кода.

Можете да монтирате дъските на Arduino и шофьора на двигателя, като използвате горещо лепило, и да ги скриете зад хартиените планини. Използвайте малка схема за захранване на двигателите от външен източник. Захранващите кабели за arduino и двигателите ще излязат отзад.

Направете малко фина настройка в кода и сте готови!

Забавлявай се!