Inteligentny system oświetlenia chodnika - zespół Sailor Moon: 12 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Cześć! To są Grace Rhee, Srijesh Konakanchi i Juan Landi, a razem jesteśmy Drużyną Czarodziejki z Księżyca! Dziś przedstawimy Ci dwuczęściowy projekt DIY, który możesz zrealizować we własnym domu. Nasz ostatni inteligentny system oświetlenia chodników obejmuje czujnik ultradźwiękowy, czujnik ruchu PIR, konwerter światła na częstotliwość, ekran OLED, czytnik/zapis kart SD, pilot/odbiornik IR, czujnik wilgotności i temperatury oraz fotorezystor, z których trzy można przetestować w nasz model środowiskowy.

Ten system oświetlenia chodnika jest prototypem zaprojektowanym w celu zminimalizowania zanieczyszczenia światłem za pomocą kreatywnych metod ekranowania (w kształcie półksiężyca, na cześć nazwy naszego zespołu), gromadzenia wielu różnych rodzajów danych i ich zapisywania oraz estetyki dla widza. Życzymy powodzenia w tym projekcie i dobrej zabawy!

Miłość, Drużyna Czarodziejki z Księżyca

Kieszonkowe dzieci

• Dla modelu środowiskowego:

  • Wiele płyt piankowych
  • Papierowa konstrukcja
  • Arduino Mega 2560 R3
  • Mnóstwo przewodów
  • Ekran OLED
  • Czujnik ultradźwiękowy
  • Odbiornik/pilot podczerwieni
  • Fotorezystor
  • Deska do krojenia chleba
  • Nóż Exacto
  • Linijka
  • Patyczki od lodów
  • Pręty do kołków

• Ostateczny model:

  • Arduino Mega 2560
  • drukarka 3d
  • Komputer/laptop
  • Taśma dwustronna
  • Pistolet na gorący klej
  • Czytnik/nagrywarka kart SD
  • Ekran OLED
  • Półpłytka do chleba i mini deska do krojenia chleba
  • Kilka żółtych diod LED
  • Przewody męskie x żeńskie i przewody męskie x męskie
  • Narzędzia do ściągania izolacji i przewody niestandardowe (niekonieczne)

  • Czujniki:

    • PIR
    • Pilot i odbiornik na podczerwień
    • Czujnik ultradźwiękowy
    • Fotorezystor
    • Konwerter światła na częstotliwość
    • Czujnik wilgotności/temperatury

Pamiętaj, aby pobrać plik.zip pod tym linkiem:

drive.google.com/file/d/1yRjkAYLwCxfwWWB7z…

Krok 1: Opcjonalny projekt poboczny: Model środowiskowy

Załóżmy teraz, że chcesz przetestować możliwości naszego systemu oświetlenia chodników, ale chcesz wiedzieć, w co się pakujesz, zanim się w to zagłębisz. Cóż, łatwą opcją jest stworzenie naszego modelu środowiskowego, który pokazuje kilka wybranych cech naszego prototypu, aby pokazać, jak światła mogą funkcjonować w prawdziwym świecie.

Aby rozpocząć, zapoznaj się z listą dostaw w naszym wprowadzeniu i rozłóż materiały w taki sposób, aby wszystkie były łatwo dostępne.

Dom:

Pokrój płyty piankowe na dwa kwadraty o wymiarach 17 x 17 cm i dwa inne dokładnie tego samego rozmiaru, z wyjątkiem trójkąta u góry, aby stworzyć kształt domu. Sklej wszystko razem na gorąco. Stworzy to modelowy dom, w którym zmieści się cała Twoja elektronika i będzie niewidoczny. Wytnij kwadrat z boku jednego z kwadratów, aby przepuścić kabel Arduino.

Teraz pokrój dwie płyty piankowe na prostokąty o wymiarach 51 x 44 cm. Stanowią one podstawę Twojego projektu. Ustaw dom tak, aby był oddalony o 17 cm od krótszego boku i stwórz przejście prowadzące do drzwi. Powinno to pomóc ci zasymulować później osobę wchodzącą do domu. Nie przyklejaj jeszcze domu.

Chodnik i światła:

Z papieru budowlanego wytnij chodnik o długości 17 cm i przyklej go, zaczynając od krótszej krawędzi (44 cm). Powinno to pomóc w ustawieniu wszystkiego.

Na światła wytnij dwa paski papieru z paska o grubości 2,5 cm (lub cala). Powinny mieć 3 cm i 2 cm długości (1,25 i 0,75 cala grubości).

Weź dłuższą i podziel ją na piąte (0,25 cala każda), jak pokazano na rysunku. Złóż wzdłuż tych linii i przyklej zakładkę. Powinien teraz wyglądać jak prostokątny pryzmat, jak pokazano na następnym zdjęciu.

Gdy klej wyschnie, zaznacz miejsce 0,25 cala od góry i wykonaj wycięcie tylko z tej strony. Powinno to zapewnić, że dioda LED będzie świecić. Teraz weź drugi pasek papieru i zaznacz krzywą, jak pokazano na rysunku, do wycięcia. Owiń drugi koniec wokół trzech boków latarni, które nie mają wycięcia i przyciśnij górę do otworu, upewniając się, że całkowicie zakrywa otwór. Pozostawione zagniecenia powinny być takie jak zaznaczone na obrazku.

Przyklej to wszystko i majsterkuj, aż ci się spodoba! Powtórz tyle razy, ile potrzebujesz.

Krok 2: Model środowiskowy: składanie obwodu

Sam obwód jest dość prosty, ale uważaj na prawidłowe olinowanie przewodów. Po podłączeniu wszystkiego do płytki stykowej i arduino wycinamy dwa otwory w podstawie projektu. Przeprowadź przewody LED przez jeden otwór, a czujnik OLED i ultradźwiękowy przez drugi.

W przypadku diody LED wytnij tyle kwadratowych szczelin, ile potrzebujesz, i przełóż przez nie diody LED. Zabezpiecz go taśmą i nałóż na nią wierzchołki oświetlenia. Postanowiliśmy ukryć czujnik ultradźwiękowy za pomocą podstawy do lodów, ale nie krępuj się kreatywnie! Po prostu upewnij się, że ustawiłeś go na samym początku chodnika, bez żadnych przedmiotów, które by go blokowały. W przypadku ekranu OLED umieść go w miejscu, w którym można go łatwo zobaczyć. Umieściliśmy go u podstawy projektu. Odbiornik IR i fotorezystor zostały umieszczone przy oknach wyciętych z domu.

Krok 3: Model środowiskowy: rozwiązywanie problemów i kod

Po zakończeniu kompilacji elektrycznej prześlij dołączony kod i uruchom go. Mam nadzieję, że zadziała, ale jeśli nie, rozwiąż problem! Gdy wszystko działa, przystąp do cięcia prętów, które masz na 3 cm. kawałki i przyklej go do czterech krawędzi podstawy. To jest ostatni ruch, więc upewnij się, że wszystko jest sfinalizowane, zanim to zrobisz.

Gratulacje! Zakończyłeś techniczne aspekty tego buildu! Teraz wszystko, co musisz zrobić, to dostosować go do własnych upodobań. Mamy nadzieję, że spodobał Ci się ten mini model:)

Krok 4: Ostateczny model: tworzenie obwodu

Krok 5: Ostateczny model: przesyłanie kodu do obwodu

Po zainstalowaniu pliku.zip z powyższego linku do dysku Google powinieneś być w stanie znaleźć folder kodowania. W nim masz kod zarówno dla kompilacji środowiska, jak i samej jednostki.

Otwórz ten, który chcesz przesłać, a następnie naciśnij przycisk przesyłania na Arduino IDE. Upewnij się, że kable są prawidłowo ułożone i powinieneś być w stanie pomyślnie uruchomić program.

Cały kod jest skomentowany, więc rozejrzyj się, jak to wszystko razem działa. Możesz również zobaczyć diagram pokazujący, w jaki sposób ekran OLED został zakodowany, aby używać systemu stanów liczbowych do wyświetlania tekstu, który widzisz.

Sterowanie oświetleniem LED wykorzystuje instrukcje if do zmiany jasności diody LED w zależności od sytuacji, w której się znajduje.

Krok 6: Ostateczny model: pomoc w rozwiązywaniu problemów

Podczas budowania dowolnej struktury Arduino można napotkać wiele problemów. Jeśli napotkasz jakiekolwiek problemy, jest to bardziej niż prawdopodobne, że jest to problem elektryczny, ponieważ w tym miejscu pojawiło się wiele naszych własnych błędów. Wymienimy kilka typowych problemów, które napotkaliśmy, aby Ci pomóc szybko je dostrzec.

• Dane nie są odczytywane:

  Sprawdź dokładnie, czy wszystkie styki są prawidłowo umieszczone od jednego styku do drugiego zarówno na płytce stykowej, jak i Arduino Mega

• Kod nie jest przesyłany:

  Jeśli masz zajęty port lub po prostu błąd przesyłania, to najczęściej doszło do zwarcia. Oznacza to, że jeden z pinów uziemienia (GND) lub napięcia (VCC) nie został prawidłowo umieszczony, co powoduje zwarcie, które zakłóca proces przesyłania

• Przesyłanie kodu, ale nic nie robi:

  W kodzie pierwszą rzeczą, którą sprawdza, jest wykrycie karty SD, więc jeśli nie zostanie wykryta, program nawet nie wyjdzie z konfiguracji. W takim przypadku sprawdź, czy wszystkie styki karty SD są prawidłowo umieszczone, a styki zasilania są również prawidłowe

Jeśli nadal nie możesz go uruchomić, otwórz Monitor szeregowy w Arduino IDE i zmień szybkość transmisji na odpowiadającą temu, co jest napisane w kodzie. Stamtąd możesz dodać Serial.println(data); wiersze, aby sprawdzić, gdzie program się zatrzymuje lub czy otrzymuje wartości z czujników.

Krok 7: Ostateczny model: Pliki.stl do druku 3D

Upewnij się, że łóżko jest wypoziomowane. Są to bardzo długie wydruki 3D i nie chcielibyśmy, aby gdzieś się nie udały. Większość z nich również nie potrzebuje podpór. Wydrukowałem to w 0.28 dla wyższych prędkości, ale 0.16 i wszystko pomiędzy jest również idealnie w porządku, jeśli chcesz więcej szczegółów. Te wydruki zajęły mi około 20 godzin i ustawiłem je na 250% na moim Enderze-3.

Krok 8: Ostateczny model: Zamontuj obwód do wnętrza

Po prostu wykorzystaliśmy lepki tył płytki stykowej i zamontowaliśmy go bezpośrednio z tyłu obudowy. Będzie bardzo trudno zmieścić się w środku, zdecydowanie zalecamy użycie niestandardowego okablowania, ponieważ ułatwia to, ale w naszym przypadku widać, że było trochę za ciasne. Również na dole należy włożyć do obudowy moduł zasilający z baterią. Na tym zdjęciu wyjęliśmy go, aby łatwiej było zobaczyć zawartość w etui. Dodatkowo, jeśli nie używasz niestandardowego okablowania, użyj zamków błyskawicznych lub opasek do włosów, aby owinąć kable, jest to bardzo żmudna praca, ale sprawi, że wnętrze będzie wyglądało znacznie lepiej i bardziej przestronnie.

Krok 9: Ostateczny model: bliska oprawa oświetleniowa

Chwilowo zamknęliśmy go taśmą, ale zdecydowanie zalecamy użycie gorącego kleju lub uchwytu magnetycznego. Powodem, dla którego używaliśmy taśmy, był fakt, że musieliśmy wykonać wszelkie rozwiązywanie problemów elektrycznych. Zdarzyło się to nam, ale dzięki tej metodzie byliśmy w stanie szybko naprawić rozwiązanie. Nie zalecamy taśmy do ostatecznego projektu, ale dopóki nie będziesz całkowicie pewny, nie przyklejaj panelu bocznego na stałe, ponieważ rozwiązywanie problemów stanie się niezwykle trudne.

Krok 10: Ostateczny model: napraw półksiężyc i dołącz go

Po bokach obudowy i półksiężycu wywierciliśmy średniej wielkości otwory, przez które przeszły przewody. Dodatkowo wywierciliśmy otwory w kształcie półksiężyca pod diody LED. Wywierciliśmy 9 otworów, ale wykorzystaliśmy tylko 4 z nich, ponieważ diody LED były wystarczająco jasne razem. Dodatkowo przykleiliśmy na gorąco półksiężyc do pudełka i przymocowaliśmy go tam. Nasz półksiężyc ma 5 głównych otworów, których użyliśmy, 4 na diody LED i jeden do przymocowania do płyty głównej. Gdy okablowanie jest gotowe, upewnij się, że przymocowałeś je do górnej wnęki na półksiężyc.

Krok 11: Ostateczny model: przetestuj go i zbierz dane

To jest wykres dwóch fotorezystorów w ciągu nocy. Niebieska linia to fotorezystor, który nie ma nic podłączonego. To goły rezystor. Ale czerwona linia jest niżej, a to dlatego, że jest to fotorezystor z obwodami zatrzaskowymi i ma czarny cylinder skierowany tylko w jednym kierunku. To dałoby nam dokładniejsze odczyty i zabrałoby światło z dowolnego innego kierunku. Aby zrobić to samemu, możesz wziąć kartę SD i otworzyć arkusz Excela. Stamtąd wybierz godzinę i inne kolumny, które chcesz. Bardzo łatwo jest narysować i zmienić to, co chciałbyś z niego zobaczyć. Miejmy nadzieję, że wraz ze wzrostem zanieczyszczenia światłem będziemy widzieć ciemniejsze noce i niższe wartości!

Krok 12: Wnioski i podziękowania

I… to było to z Drużyny Czarodziejki z Księżyca!

Mamy nadzieję, że udało Ci się osiągnąć to, co chciałeś zrobić i mamy nadzieję, że spodobało Ci się to na tyle, że rozważyłeś wdrożenie naszego prototypu we własnym domu;)

Ale nie moglibyśmy przybyć tu sami - chcielibyśmy udzielić kredytu tam, gdzie jest należny.

Przede wszystkim naszemu wspaniałemu mentorowi, Jezusowi, który był tam na każdym kroku – jesteśmy Ci bardzo wdzięczni i za wszystko, co dla nas zrobiłeś, tworząc ten niesamowity program.

Chcielibyśmy również podziękować Kenowi, Gezie, Kelly, Chrisowi i Cynthii za cały czas, kiedy pojawiali się na spotkaniach i pracowali z nami, przekazując nam bardzo potrzebne informacje zwrotne, które pomogły nam ulepszyć, lub ogólną wiedzę na tematy, nad którymi pracowaliśmy z.

Dziękujemy firmie Elenco za dostarczenie wszystkim uczestnikom warsztatów zestawów obwodów zatrzaskowych - bardzo przydały się one podczas budowy naszego projektu.

A darczyńcom, którzy umożliwili ten program, dziękujemy za wsparcie podczas tych warsztatów. Bez ciebie nic z tego nie mogłoby się wydarzyć.

Na koniec dziękujemy Emily, Aanice, Anice, Sneha, Mary, Jessice, Megan, Lissette i Leilani, naszym współuczestnikom, za wsparcie i stworzenie tak przyjaznego środowiska. Uwielbialiśmy poznawać Cię przez ostatnie trzy tygodnie i pozostańmy w kontakcie!

-Drużyna Czarodziejki z Księżyca

PS. Dodaliśmy rozszerzoną wersję powyższego filmu, w której dzielimy się kolejnymi problemami, przez które przeszliśmy, aby stworzyć ten projekt. Mamy nadzieję, że spodobają Ci się nasze wędrówki!