Звуково активиран планетариум: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Тази инструкция е създадена в изпълнение на проектните изисквания на Makecourse в Университета на Южна Флорида (www.makecourse.com).

Това е моят звуково активиран планетариум. Основната функция на планетариума е да се активира с наличието на силен звук, например пляскане, и да пресъздаде орбитата на Луната и Земята около Слънцето. Това е забавен и прост проект, който може лесно да бъде пресъздаден и ще направи хубаво декоративно и интерактивно парче за показване.

В тази инструкция ще обясня как да пресъздадете този планетариум, като обсъдим системата на предавките, общата настройка и системата за управление.

Стъпка 1: Стъпка 1: Части и инструменти

Части

• 1 корпус за електромобили от DC -47P DC за тежки условия - 9,58 долара
• Дървена глава за кукли от ArtMinds®, 2,5 " - 2,49 $
• Дървена глава за кукли от ArtMinds®, 2.25 " - 1.89 $
• 3/8 "диаметър 6061 алуминиев кръгъл прът 24" дължина T6511 екструдиран 0,375 инчов диаметър - 7,20 долара

Електроника

• DC 5V стъпков двигател 28BYJ-48 с ULN2003 платка за модул за изпитване на водача 4-фаза-$ 1,79
• Модул за сензор за звук - 1,50 долара
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 Съвет за развитие за Arduino + USB кабел - $ 7,58
• Мини дъска - 5,69 долара
• 4-пинов женско-женски кабел-$ 3.84
• Тел за прескачане на платка 75 броя - 4,99 щ.д.

Инструменти и консумативи

• 3D принтер
• Ролетка
• 3/8 "сачмен лагер
• 5 -минутна епоксидна смола
• Клечка за зъби или бъркалка за еднократна употреба
• Тава за еднократна употреба
• Чук
• Пробивна машина
• 4 -инчов трион
• Банциг
• Плоска и извита пила за ръце
• Акрилни бои и четки: тъмно синьо, тъмно зелено, бяло, жълто

Софтуер

Ще ви трябват или Arduino IDE, или самостоятелни версии на AVR-GCC и AVRDude

Стъпка 2: Стъпка 2: Създаване на зъбна система

Тук 3D принтерът влиза в игра. Ще трябва да изтеглите приложените STL файлове за 3D отпечатване на зъбните колела и основа, която ще държи зъбните колела и пръти на място. Дизайнът на планетариума се състои от 4 предавки: моторна предавка (задвижваща предавка), земна предавка (задвижвана предавка), малка централна предавка и лунна предавка. Моторната предавка ще бъде прикрепена към стъпковия двигател и ще задвижва земната предавка. Лунното зъбно колело ще бъде на върха на земното зъбно колело и ще има пръчка в центъра си, която ще минава през земното зъбно колело. Това ще доведе до завъртане на лунната предавка при завъртане на земната. Централната предавка се използва за задържане на лунната предавка на място и ще обикаля центъра на земната предавка. Пръчката за Луната ще минава през лунната предавка, която ще позволи на Луната да пътува около Земята, докато Земята и Луната обикалят около Слънцето. За да спестя време за печат, използвах пълнеж от 5% върху основата. Това ниско пълнене също направи основата много лека, което беше от полза.

Стъпка 3: Стъпка 3: Подготвителна работа

Подготовка на пръчки

След като всичко бъде отпечатано, ще трябва да извършим някои подготвителни работи, за да подготвим нашите планети, пръти и заграждение за монтаж. Първо, ще трябва да използваме лентовия трион, за да нарежем пръта на три части. Едното трябва да е 5 ", едното е 3", а последното е 1,5 ".

Планета за подготовка

Ще използваме главите на кукли и сачмения лагер, за да създадем нашата Земя, Слънце и Луна. 1.5 "главата ще се използва за Слънцето, 1.25" главата за Земята и сферичният лагер за Луната. Първо искате да пробиете дупки в плоското дъно на главите на куклите с помощта на свредлото 3/8 ". Това ще ви позволи да прикрепите планетите към прътите. Сега идва забавната част, боядисването! В зависимост от това каква боя използвате, може да се наложи да нанесете няколко слоя, за да получите ярък цвят, особено при боядисване на Слънцето и Луната. Не забравяйте, че е по -добре да нанесете няколко тънки слоя, отколкото да нанесете върху един много дебел слой. Дебелият слой вероятно ще предизвика капки и ще отнема много време, за да изсъхне. Не забравяйте да оставите всеки тънък слой да изсъхне напълно, преди да продължите. Земята е боядисана от ръка. След като Луната изсъхне напълно, използвайте епоксидната смола, за да я прикрепите към пръта.

Подготовка на корпуса

Трябва да изрежем дупка в капака на корпуса, за да позволим на прътите да се движат свободно. За това ще трябва да използвате 4 -инчовия трион, прикрепен към бормашината. Не забравяйте, че отворът трябва да бъде изместен от центъра, за да се осигури място за стъпковия двигател и моторната предавка. Използвайте основата си като ориентир, за да определите къде да изрежете отвора и се уверете, че е центриран с ръбовете на корпуса.

Сега, когато вашите планети, пръти и заграждение са подготвени, вие сте готови да започнете сглобяването!

Стъпка 4: Стъпка 4: Основен монтаж

Започнете, като поставите своя стъпков двигател в отредения отвор в основата. Не забравяйте да пъхнете проводниците, така че да се стичат надолу през основата и да излизат отдолу. След това поставете зъбното колело върху екструдираната тръба на основата. Искате да позиционирате зъбното колело така, че да плува точно над основата и да не се търка по него при завъртане. Сега поставете моторната предавка върху стъпковия двигател, така че центърът на предавката да минава през вала на двигателя. Моторната предавка и заземяващата предавка трябва да си пасват добре. След това добавете централната предавка към екструдираната тръба. Централната предавка ще има много плътно прилепване към екструдираната тръба и ще трябва да бъде забита на място.

Обърнете внимание, че е много трудно да свалите централната предавка, след като е забита на място, затова се уверете, че сте разположили адекватно всичко под нея, преди да продължите. Искате също така да оставите малко пространство между зъбното колело и централното зъбно колело, така че да не пречат един на друг.

Вече сте готови да добавите пръчките си. Слънчевият прът ще влезе в екструдираната тръба на основата, а пръчката на Земята ще премине през дупка в земното зъбно колело. Отново се уверете, че няма триене между успоредни части. След това лунното зъбно колело се поставя около земния прът, върху земното зъбно колело. Лунният прът ще влезе във вторичния отвор на зъбното колело на Луната. Допълнете прътите си със съответните им планети и сте готови да преминете към схемата на веригата.

Стъпка 5: Стъпка 5: Схема на веригата

Основните части на схемата са микроконтролерът, захранването, стъпковият двигател и платката на драйвера и сензорът за звук.

Захранване

Захранването се осигурява от 9V батерия, която е свързана към микроконтролера.

Стъпков мотор и платка за задвижване

Стъпковият двигател е свързан към щифтове 8, 9, 10 и 11 на микроконтролера. Тези щифтове се използват за активиране на бобини 1-4 на стъпковия двигател. Те са дефинирани като изходи в скицата.

Звуков сензор

Звуковият сензор е прикрепен към щифт 4 на микроконтролера. Определя се като вход в скицата.

Стъпка 6: Стъпка 6: Скицата на Arduino

Както бе споменато по -горе, щифтове 8 -11 са свързани към задвижващата платка (щит) и ще активират бобини 1-4 на стъпковия двигател. Звуковият сензор е свързан към щифт 4. Определих времето за забавяне от 8 ms, за да осигуря надеждна скорост на завъртане от стъпковия двигател. В настройката съм определил щифтовете на двигателя като изходи, а щифтът на сензора за звук като вход. Звуковият сензор се чете в главния цикъл от имената на променливите на състоянието statusSensor. Когато се открие шум, сензорът за състоянието ще бъде настроен на 1. Това ще започне да завърта двигателя напред за 300 стъпки. Цикъл while се използва за преброяване на стъпките. Ако бъде открит нов звук, броенето ще се рестартира, което ще доведе до завъртане на двигателя за по -дълъг период от време. Ако не се открие звук, двигателят ще спре да се върти след 300 стъпки. Моля, вижте приложеното видео за повече информация.

Забележка: Можете да зададете произволен брой стъпки за завъртане на двигателя. Открих, че 300 стъпки дават около 30 секунди движение. Чувствайте се свободни да промените броя на стъпките, ако искате планетариумът да работи за по -дълъг или по -кратък период от време.

Стъпка 7: Стъпка 7: Монтаж на корпуса

Сега остава само да поставите всички компоненти в кутията. Открих, че това е най -лесно и ефективно постигнато с помощта на велкро ленти. Първо подравнете дъното на кутията с куката (груба страна). Следващия ред в долната част на вашата дъска, микроконтролер, звуков сензор, мотор, щит на двигателя и батерия с контура (мека страна). Добавете контур в горната част на дъската, за да задържите двигателя на място. Вече можете сигурно да поставите всеки останал компонент в кутията. За да прикрепите основата, първо изрежете две парчета от контура, които са малко по -големи по дължина и ширина от дългите страни на основата. Прикрепете всяка лента към дългата страна на корпуса, разположена по начин, който ще позволи на зъбното колело на стъпковия двигател да бъде напълно затворено и заземяващото зъбно колело да се побере добре в отвора, изрязан от капака на кутията. Моите бяха поставени на приблизително 1 от горната част на корпуса. След това прикрепете две съвпадащи куки към дългите страни на основата. Вече можете да прикрепите основата си към заграждението. Избрах да повдигна основата по този начин, за да осигуря място за верига отдолу.

Вашият планетариум вече е напълно сглобен и готов за употреба! Уверете се, че батерията ви е свързана към микроконтролера, поставете винтовете върху корпуса и оставете приятен силен шум. Трябва да видите как вашият планетариум започва да се движи.

Забележка: за по -добро откриване на звука, закачете звуковия сензор към една от стените на корпуса близо до изреза в капака.

Стъпка 8: Заключителни бележки

Въпреки че това беше прост проект, знанията, които придобих от него, са безценни. Научих всичко за 3D моделиране, кодиране на микроконтролери, редактиране на видео, планиране на проекти и много други. Спечелих и много повече уважение към дизайнерите на продукти, защото има много мисъл и усилия, които се влагат в проектирането на нещо и вдъхновяването на тези дизайни. Много опити и грешки и много решаване на проблеми. Беше забавно да се включа в процеса.

Надявам се да ви хареса тази инструкция!